DE112018004238T5

DE112018004238T5 - Kältekreisvorrichtung

Info

Publication number: DE112018004238T5
Application number: DE112018004238.3T
Authority: DE
Inventors: Yoshiki Kato; Naoya Makimoto; Takuya Fuse
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-09-21
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2020-05-14
Also published as: WO2019058838A1; US11299014B2; CN111132860A; JP2019055704A; CN111132860B; JP6838535B2; US20200198443A1

Abstract

Eine Kältekreisvorrichtung hat: einen hochtemperaturseitigen Wärmetauscher (12), der Wärme zwischen einem von einem Verdichter (11) abgegebenen Kältemittel und einem Kühlmittel austauscht; ein Expansionsventil (16), das das aus dem hochtemperaturseitigen Wärmetauscher (12) ausströmende Kältemittel entspannt; einen niedertemperaturseitigen Wärmetauscher (17), der Wärme zwischen dem durch das Expansionsventil (16) entspannten Kältemittel und dem Kühlmittel austauscht; einen Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf (20), in welchem das Kühlmittel zu dem hochtemperaturseitigen Wärmetauscher (12) zirkuliert; einen Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf (30), in welchem das Kühlmittel zu dem niedertemperaturseitigen Wärmetauscher (17) zirkuliert; eine Batterie (32) und einen niedertemperaturseitigen Kühler (33), die konfiguriert sind, Wärme mit dem Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf (30) auszutauschen; und einen Wärmeübertragungsabschnitt (45, 46, 39), der konfiguriert ist, Wärme von dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf (20) an den Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf (30) zu übertragen, sodass das Kühlmittel Wärme in der Batterie (33) und dem niedertemperaturseitigen Kühler (32) abführt.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beruht auf einer japanischen Patentanmeldung Nr. 2017 - 181630 , eingereicht am 21. September 2017, deren Inhalte hierin in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen sind.
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Kältekreisvorrichtung, die ein Wärmemedium mit einem Hochdruck-Kältemittel erwärmt und das Wärmemedium mit einem Niederdruck-Kältemittel kühlt.
Stand der Technik
Im verwandten Stand der Technik beschreibt beispielsweise Patentdokument 1 eine Thermomanagementvorrichtung für ein Fahrzeug, die gestaltet ist, ein Kühlmittel in einem ersten Kühlmittelkreislauf mit einem Niederdruck-Kältemittel in einem Kältekreis zu kühlen und ein Kühlmittel in einem zweiten Kühlmittelkreislauf mit einem Hochdruck-Kältemittel in dem Kältekreis zu erwärmen.
Im verwandten Stand der Technik schaltet die Thermomanagementvorrichtung in einen Koppelmodus zum Koppeln des ersten Kühlmittelkreislaufs und des zweiten Kühlmittelkreislaufs, wenn die Temperatur des Kühlmittels in dem ersten Kühlmittelkreislauf unterhalb einer ersten vorbestimmten Temperatur liegt. Andererseits schaltet die Thermomanagementvorrichtung in einen Nichtkoppelmodus zum Nichtkoppeln des ersten Kühlmittelkreislaufs und des zweiten Kühlmittelkreislaufs, wenn die Temperatur des Kühlmittels in dem ersten Kühlmittelkreislauf gleich wie oder höher als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist.
Eine solche Thermomanagementvorrichtung kann die Verschlechterung der Effizienz einer Kühlmittelpumpe aufgrund einer Verfestigung des Kühlmittels oder einer Erhöhung der Viskosität des Kühlmittels unterdrücken, wenn die Temperatur des Kühlmittels in dem ersten Kühlmittelkreislauf weiter als erforderlich herabgesenkt wird.
Verwandtes Dokument des Standes der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1 JP 2014-234094 A
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß der durch die Erfinder der vorliegenden Offenbarung durchgeführten Untersuchungen wird bei dem vorgenannten verwandten Stand der Technik die Temperatur des Kühlmittels in dem ersten Kühlmittelkreislauf so gesteuert, dass sie nicht gleich wie oder höher als die zweite vorbestimmte Temperatur ist, sodass das Kühlmittel Wärme von der Außenluft in einem Kühler des ersten Kühlmittelkreislaufs aufnehmen kann. Wenn eine Batterie in dem ersten Kühlmittelkreislauf des vorgenannten verwandten Standes der Technik angeordnet ist, kann die Batterie daher gekühlt werden. Jedoch hat der verwandte Stand der Technik ein Problem, in dem er daran scheitert, die Batterie zu erwärmen, wenn die Batterie erwärmt werden muss, beispielsweise beim Start eines Fahrzeugs oder dergleichen. Ferner kann in manchen Fällen ein Enteisen nicht gut durchgeführt werden, wenn auf dem Kühler Reif ausgebildet ist.
Beispielsweise wird in Erwägung gezogen, das Erwärmen der Batterie oder das Enteisen des Kühlers durch einen Heißgas-Betrieb des Kältekreises durchzuführen. Falls der Heißgas-Betrieb einsetzbar gemacht wird, wird die Konfiguration des Kältekreises kompliziert, was ihre Montierbarkeit in dem Fahrzeug verschlechtert. Ferner wird ein Akkumulator erforderlich, was die Kühlleistung des Kältekreises verschlechtert.
In Anbetracht des Vorgenannten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Kältekreisvorrichtung vorzusehen, welche ein thermisches Medium mit einem Hochdruck-Kältemittel erwärmt und das thermische Medium mit einem Niederdruck-Kältemittel kühlt. Bei der Kältekreisvorrichtung kann ein Wärmeaustauschabschnitt, in welchem das durch das Niederdruck-Kältemittel gekühlte Wärmemedium Wärme austauscht, mit einer einfachen Struktur erwärmt werden.
Eine Kältekreisvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung hat:

einen Verdichter, der konfiguriert ist, ein Kältemittel anzusaugen und abzugeben;
einen hochtemperaturseitigen Wärmetauscher, der konfiguriert ist, Wärme zwischen dem von dem Verdichter abgegebenen Kältemittel und einem Wärmemedium auszutauschen;
einen Entspannungsabschnitt, der konfiguriert ist, das aus dem hochtemperaturseitigen Wärmetauscher ausströmende Kältemittel zu entspa n nen;
einen niedertemperaturseitigen Wärmetauscher, der konfiguriert ist, Wärme zwischen dem durch den Entspannungsabschnitt entspannten Kältemittel und dem Wärmemedium auszutauschen;
einen hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf, in welchem das Wärmemedium zu dem hochtemperaturseitigen Wärmetauscher zirkuliert;
einen niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf, in welchem das Wärmemedium zu dem niedertemperaturseitigen Wärmetauscher zirkuliert,
einen Wärmeaustauschabschnitt, in welchem das Wärmemedium in dem niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf Wärme austauscht; und
einen Wärmeübertragungsabschnitt, der konfiguriert ist, Wärme von dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf an den niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf zu übertragen, sodass das Wärmemedium Wärme in den Wärmeaustauschabschnitt abführt.

Da das Wärmemedium Wärme in den Wärmeaustauschabschnitt abführen kann, indem der Wärmeübertragungsabschnitt vorgesehen ist, kann der Wärmeaustauschabschnitt mit einer einfachen Konfiguration erwärmt werden.
Figurenliste

1 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild einer Kältekreisvorrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild einer Innenraumluftklimatisierungseinheit in dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 ist ein Blockschaubild, das eine elektrische Steuerungseinheit einer Luftklimatisierungseinrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
4 ist ein Konfigurationsschaubild, das Kühlmittelströme in einem Batterieerwärmungsmodus und einem Enteisungsmodus des ersten Ausführungsbeispiels zeigt;
5 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild einer Kältekreisvorrichtung in einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
6 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild einer Kältekreisvorrichtung in einem dritten Ausführungsbeispiel.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Bei den nachfolgenden jeweiligen Ausführungsbeispielen sind Abschnitte, die die gleichen oder zueinander äquivalent sind, in allen Zeichnungen durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Eine Fahrzeugluftklimatisierungseinrichtung 1, die in 1 bis 4 gezeigt ist, ist eine Luftklimatisierungseinrichtung, die ein Innenraumvolumen einer Fahrzeugkabine (mit anderen Worten, ein zu klimatisierendes Volumen) auf eine angemessene Temperatur regelt. Die Fahrzeugluftklimatisierungseinrichtung 1 hat eine Kältekreisvorrichtung 10. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Kältekreisvorrichtung 10 in einem Hybridfahrzeug montiert, das eine Antriebskraft zum Antreiben des Fahrzeugs sowohl von einer Kraftmaschine (mit anderen Worten einem Verbrennungsmotor) als auch von einem antreibenden elektrischen Motor erhält.
Das Hybridfahrzeug des vorliegenden Ausführungsbeispiel ist als ein Plug-in-Hybridfahrzeug konfiguriert, das eine Batterie hat, die in dem Fahrzeug montiert (mit anderen Worten eine fahrzeugmontierte Batterie) und mit elektrischer Leistung wieder aufladbar ist, die von einer externen Leistungsquelle (mit anderen Worten einer kommerziellen Leistungsquelle) zugeführt wird, wenn das Fahrzeug anhält. Beispielsweise kann eine Lithium-Ionen-Batterie als die Batterie verwendet werden.
Die von der Kraftmaschine ausgegebene Antriebskraft wird nicht nur zum Antreiben des Fahrzeugs, sondern auch zum Antreiben eines Generators verwendet. In diesem Fall können die elektrische Leistung, die durch den Generator erzeugt wird, und die elektrische Leistung, die von der externen Leistungsquelle zugeführt wird, in der Batterie gespeichert werden. Die in der Batterie gespeicherte elektrische Leistung wird nicht nur dem antreibenden elektrischen Motor, sondern auch verschiedenen fahrzeugmontierten Vorrichtungen zugeführt, wie zum Beispiel elektrischen Komponenten, die die Kältekreisvorrichtung 10 bilden.
Die Kältekreisvorrichtung 10 ist eine Dampfkompressionskältemaschine, die einen Verdichter 11, einen Kondensator 12, einen Sammler 40, ein erstes Expansionsventil 13, einen Luftkühlverdampfer 14, ein Gleichdruckventil 15, ein zweites Expansionsventil 16 und einen Kühlmittelkühlverdampfer 17 hat. Die Kältekreisvorrichtung 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels bildet einen unterkritischen Kältekreis, in welchem ein hochdruckseitiger Kältemitteldruck den kritischen Druck des Kältemittels nicht überschreitet, und welcher ein Fluorkohlenwasserstoffkältemittel als das Kältemittel verwendet.
Die Kältekreisvorrichtung 10 hat einen seriellen Kältemittelströmungsdurchgang 10a, einen ersten parallelen Kältemittelströmungsdurchgang 10b und einen zweiten parallelen Kältemittelströmungsdurchgang 10c. Der serielle Kältemittelströmungsdurchgang 10a, der erste parallele Kältemittelströmungsdurchgang 10b und der zweite parallele Kältemittelströmungsdurchgang 10c sind Strömungsdurchgänge, durch welche das Kältemittel strömt.
Der serielle Kältemittelströmungsdurchgang 10a, der erste parallele Kältemittelströmungsdurchgang 10b und der zweite parallele Kältemittelströmungsdurchgang 10c bilden einen Kältemittelzirkulationskreis, in welchem das Kältemittel zirkuliert. Der erste parallele Kältemittelströmungsdurchgang 10b und der zweite parallele Kältemittelströmungsdurchgang 10c sind mit dem seriellen Kältemittelströmungsdurchgang 10a verbunden, um die Kältemittelströme zu veranlassen, parallel durch die ersten und zweiten parallelen Kältemittelströmungsdurchgänge 10b und 10c zu strömen.
In dem seriellen Kältemittelströmungsdurchgang 10a sind der Verdichter 11, der Kondensator 12 und der Sammler 40 in dieser Reihenfolge seriell in der Strömung des Kältemittels angeordnet.
In dem ersten parallelen Kältemittelströmungsdurchgang 10b sind das erste Expansionsventil 13, der Luftkühlverdampfer 14 und das Gleichdruckventil 15 in dieser Reihenfolge seriell in der Strömung des Kältemittels angeordnet.
In dem zweiten parallelen Kältemittelströmungsdurchgang 10c sind das zweite Expansionsventil 16 und der Kühlmittelkühlverdampfer 17 in dieser Reihenfolge seriell in der Strömung des Kältemittels angeordnet.
Der serielle Kältemittelströmungsdurchgang 10a und der erste parallele Kältemittelströmungsdurchgang 10b bilden einen Kältemittelzirkulationskreis, in welchem das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Verdichter 11, den Kondensator 12, das erste Expansionsventil 13, den Luftkühlverdampfer 14, das Gleichdruckventil 15 und den Verdichter 11 zirkuliert.
Der serielle Kältemittelströmungsdurchgang 10a und der zweite parallele Kältemittelströmungsdurchgang 10c bilden einen Kältemittelzirkulationskreis, in welchem das Kältemittel in dieser Reihenfolge durch den Verdichter 11, den Kondensator 12, das zweite Expansionsventil 16 und den Kühlmittelkühlverdampfer 17 zirkuliert.
Der Verdichter 11 ist ein elektrischer Verdichter, der durch von der Batterie zugeführten elektrischen Leistung angetrieben wird und das Kältemittel in der Kältekreisvorrichtung 10 ansaugt, verdichtet und abgibt. Der Verdichter 11 kann ein durch einen Riemen angetriebener Verstellverdichter sein.
Der Kondensator 12 ist ein hochdruckseitiger Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher, der ein hochdruckseitiges Kältemittel kondensiert, indem er Wärme zwischen dem von dem Verdichter 11 abgegebenen hochdruckseitigen Kältemittel und dem Kühlmittel in einem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 austauscht.
Das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 ist ein Fluid, das als ein Wärmemedium dient. Das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 ist ein Hochtemperatur-Wärmemedium. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Flüssigkeit, die mindestens Ethylenglykol, Dimethylpolysiloxan oder Nanofluid oder eine Frostschutzflüssigkeit enthält, als das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 verwendet. Der Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 ist ein hochtemperaturseitiger Wärmemediumkreislauf, in welchem ein Hochtemperatur-Wärmemedium zirkuliert.
Der Sammler 40 ist ein Gas-Flüssigkeits-Abscheider, der das von dem Kondensator 12 darin hereinströmende Hochdruck-Kältemittel in ein gasphasiges Kältemittel und ein flüssigphasiges Kältemittel trennt und das getrennte flüssigphasige Kältemittel veranlasst, zu der Abströmseite auszuströmen, während er ein überschüssiges Kältemittel in dem Kreis speichert. Der Sammler 40 kann einstückig mit dem Kondensator 12 ausgebildet sein.
Ein erstes An-Aus-Ventil 18 ist in dem ersten parallelen Kältemittelströmungsdurchgang 10b angeordnet. Das erste An-Aus-Ventil 18 ist ein Solenoidventil, das den ersten parallelen Kältemittelströmungsdurchgang 10b öffnet und schließt. Der Betrieb des ersten An-Aus-Ventils 18 wird durch ein von einer Steuerungseinrichtung 60 ausgegebenes Steuerungssignal gesteuert. Das erste An-Aus-Ventil 18 ist ein Modusschaltabschnitt, der zwischen einem Lufterwärmungsmodus und einem Luftkühlungsmodus schaltet.
Das erste Expansionsventil 13 ist ein erster Entspannungsabschnitt, der das aus dem Sammler 40 ausströmende flüssigphasige Kältemittel entspannt und expandiert. Das erste Expansionsventil 13 ist ein mechanisches thermisches Expansionsventil. Das mechanische thermische Expansionsventil hat einen temperaturempfindlichen Abschnitt und ist ein thermisches Expansionsventil, das einen Ventilkörper durch einen mechanischen Mechanismus betätigt, beispielsweise ein Membranquetschventil.
Der Luftkühlverdampfer 14 ist ein Kältemittel-Luft-Wärmetauscher, der Luft, die in den Innenraum der Fahrzeugkabine zu blasen ist, kühlt, indem er Wärme zwischen dem aus dem ersten Expansionsventil 13 ausströmenden Kältemittel und der Luft austauscht, die in den Innenraum der Fahrzeugkabine zu blasen ist. In dem Luftkühlverdampfer 14 nimmt das Kältemittel Wärme von der Luft auf, die in den Innenraum der Fahrzeugkabine zu blasen ist.
Das Gleichdruckventil 15 ist ein Druckeinstellabschnitt (mit anderen Worten ein Druckeinstellentspannungsabschnitt), der den Druck des Kältemittels auf der Auslassseite des Luftkühlverdampfers 14 auf einen vorbestimmten Wert aufrechterhält.
Das Gleichdruckventil 15 ist aus einem mechanischen variablen Drosselmechanismus gebildet. Genauer gesagt verringert das Gleichdruckventil 15 den Durchgangsquerschnitt des Kältemitteldurchgangs (das heißt den Drosselöffnungsgrad), wenn der Druck des Kältemittels auf der Auslassseite des Luftkühlverdampfers 14 unterhalb eines vorbestimmten Werts liegt, wohingegen das Gleichdruckventil 15 den Durchgangsquerschnitt des Kältemitteldurchgangs (das heißt den Drosselöffnungsgrad) erhöht, wenn der Druck des Kältemittels auf der Auslassseite des Luftkühlverdampfers 14 den vorbestimmten Wert überschreitet.
Wenn Variationen der Strömungsrate des Zirkulationskältemittels, das in dem Kreis zirkuliert, gering sind, kann beispielsweise eine feste Drossel, wie zum Beispiel eine Drosselblende oder ein Kapillarrohr, anstelle des Gleichdruckventils 15 eingesetzt werden.
Ein zweites An-Aus-Ventil 19 ist in dem zweiten parallelen Kältemittelströmungsdurchgang 10c angeordnet. Das zweite An-Aus-Ventil 19 ist ein Solenoidventil, das den zweiten parallelen Kältemittelströmungsdurchgang 10c öffnet und schließt. Der Betrieb des zweiten An-Aus-Ventils 19 wird durch ein von der Steuerungseinrichtung 60 ausgegebenes Steuerungssignal gesteuert.
Das zweite Expansionsventil 16 ist ein zweiter Entspannungsabschnitt, der das aus dem Kondensator 12 ausströmende flüssigphasige Kältemittel entspannt und expandiert. Das zweite Expansionsventil 16 ist ein mechanisches thermisches Expansionsventil, das im Wesentlichen das gleiche ist wie das erste Expansionsventil 13.
Der Kühlmittelkühlverdampfer 17 ist ein niederdruckseitiger Kältemittel-Wärmemedium-Wärmetauscher, der ein Niederdruck-Kältemittel verdampft, indem er Wärme zwischen dem Niederdruck-Kältemittel, das aus dem zweiten Expansionsventil 16 ausströmt, und dem Kühlmittel in einem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 austauscht. Das in dem Kühlmittelkühlverdampfer 17 verdampfte gasphasige Kältemittel wird in den Verdichter 11 eingesaugt und durch ihn verdichtet.
Das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 ist ein Fluid, das als ein Wärmemedium dient. Das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 ist ein Niedertemperatur-Wärmemedium. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Flüssigkeit, die mindestens Ethylenglykol, Dimethylpolysiloxan oder Nanofluid oder eine Frostschutzflüssigkeit enthält, als das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 verwendet. Der Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 ist ein niedertemperaturseitiger Wärmemediumkreislauf, in welchem ein Niedertemperatur-Wärmemedium zirkuliert.
Der Kondensator 12, eine hochtemperaturseitige Pumpe 21, ein Heizkern 22, ein hochtemperaturseitiger Kühler 23 und ein hochtemperaturseitiges Dreiwegeventil 24 sind in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 angeordnet.
Die hochtemperaturseitige Pumpe 21 ist eine Wärmemediumpumpe, die ein Kühlmittel ansaugt und abgibt. Die hochtemperaturseitige Pumpe 21 ist eine elektrische Pumpe. Die hochtemperaturseitige Pumpe 21 ist ein hochtemperaturseitiger Durchflusseinstellabschnitt, der den Durchfluss des in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 zirkulierenden Kühlmittels einstellt.
Der Heizkern 22 ist ein Lufterwärmungswärmetauscher, der Luft, die in den Innenraum der Fahrzeugkabine zu blasen ist, erwärmt, indem er Wärme zwischen dem Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 und der Luft austauscht, die in den Innenraum der Fahrzeugkabine zu blasen ist. In dem Heizkern 22 führt das Kühlmittel Wärme in die Luft ab, die in den Innenraum der Fahrzeugkabine zu blasen ist. Der hochtemperaturseitige Kühler 23 ist ein Hochtemperatur-Wärmemedium-Außenluft-Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 und der Außenluft austauscht.
Der Kondensator 12, die hochtemperaturseitige Pumpe 21 und der Heizkern 22 sind in einem hochtemperaturseitigen Zirkulationsströmungsdurchgang 20a angeordnet. Der hochtemperaturseitige Zirkulationsströmungsdurchgang 20a ist ein Strömungsdurchgang, durch welchen das hochtemperaturseitige Kühlmittel zirkuliert.
Der hochtemperaturseitige Kühler 23 ist in einem Kühlerströmungsdurchgang 20b angeordnet. Der Kühlerströmungsdurchgang 20b ist ein Strömungsdurchgang, durch welchen das hochtemperaturseitige Kühlmittel parallel zu dem Heizkern 22 strömt.
Ein hochtemperaturseitiges Dreiwegeventil 24 ist an einem Anschlussabschnitt zwischen dem hochtemperaturseitigen Zirkulationsströmungsdurchgang 20a und dem Kühlerströmungsdurchgang 20b angeordnet. Das hochtemperaturseitige Dreiwegeventil 24 ist ein Solenoidventil, das den Kühlmittelstrom schaltet. Genauer gesagt schaltet das hochtemperaturseitige Dreiwegeventil 24 zwischen einem Zustand des Bewirkens, dass das aus der hochtemperaturseitigen Pumpe 21 strömende Kühlmittel durch den Heizkern 22 strömt, und einem Zustand des Bewirkens, dass dieses Kühlmittel nicht dadurch strömt, während es zwischen einem Zustand des Bewirkens, dass das aus der hochtemperaturseitigen Pumpe 21 strömende Kühlmittel durch den Kühlerströmungsdurchgang 20b strömt, und einem Zustand des Bewirkens schaltet, dass dieses Kühlmittel nicht dadurch strömt. Der Betrieb des hochtemperaturseitigen Dreiwegeventils 24 wird durch die Steuerungseinrichtung 60 gesteuert. Das hochtemperaturseitige Dreiwegeventil 24 ist ein Hochtemperatur-Schaltabschnitt, der die Strömung des Kühlmittels in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 schaltet.
Das hochtemperaturseitige Dreiwegeventil 24 kann zudem ein Thermostat sein. Der Thermostat ist ein temperaturempfindliches Kühlmittelventil, das einen mechanischen Mechanismus zum Verschieben eines Ventilkörpers mit einem Thermowachs mit einem in Abhängigkeit von seiner Temperatur variablen Volumen hat, um den Kühlmittelströmungsdurchgang zu öffnen und zu schließen.
In dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 sind eine niedertemperaturseitige Pumpe 31, der Kühlmittelkühlverdampfer 17, ein niedertemperaturseitiger Kühler 32 und eine Batterie 33 angeordnet.
Die niedertemperaturseitige Pumpe 31 ist eine Wärmemediumpumpe, die das Kühlmittel ansaugt und abgibt. Die niedertemperaturseitige Pumpe 31 ist eine elektrische Pumpe. Der niedertemperaturseitige Kühler 32 ist ein Niedertemperatur-Wärmemedium-Außenluft-Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 und der Außenluft austauscht. Der niedertemperaturseitige Kühler 32 ist ein Wärmeaustauschabschnitt, wo das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 Wärme austauscht.
Der hochtemperaturseitige Kühler 23 und der niedertemperaturseitige Kühler 32 sind seriell in dieser Reihenfolge in der Strömungsrichtung der Außenluft angeordnet. Ein Außengebläse 41 bläst die Außenluft zu dem hochtemperaturseitigen Kühler 23 und dem niedertemperaturseitigen Kühler 32.
Das Außengebläse 41 ist ein Außenluftblasabschnitt, der die Außenluft in Richtung des hochtemperaturseitigen Kühlers 23 und des niedertemperaturseitigen Kühlers 33 bläst. Das Außengebläse 41 ist ein elektrisches Gebläse, das einen Lüfter mit einem elektrischen Motor antreibt. Der hochtemperaturseitige Kühler 23, der niedertemperaturseitige Kühler 32 und das Außengebläse 41 sind an der Front des Fahrzeugs angeordnet. Wenn das Fahrzeug fährt, kann daher die durch das Fahren des Fahrzeugs bewirkte Luft auf den hochtemperaturseitigen Kühler 23 und den niedertemperaturseitigen Kühler 32 treffen.
Die Batterie 33 ist eine fahrzeugmontierte Vorrichtung, die in dem Fahrzeug montiert ist, und ist zudem eine wärmeerzeugende Vorrichtung, die während des Betriebs des Fahrzeugs Wärme erzeugt. Die Batterie 33 ist ein Wärmeaustauschabschnitt, wo das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 Wärme austauscht. Die Batterie 33 führt Abwärme, die während des Betriebs des Fahrzeugs erzeugt wird, in das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 ab. Mit anderen Worten führt die Batterie 33 Wärme dem Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 zu.
Nicht nur die Batterie 33, sondern auch die wärmeerzeugenden Vorrichtungen, wie zum Beispiel ein Wechselrichter, ein Ladegerät und ein Motorgenerator, können in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 angeordnet sein.
Der Wechselrichter ist ein Stromrichter, der von der Batterie 33 zugeführten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt und den Wechselstrom an den Motorgenerator ausgibt. Das Ladegerät ist eine Ladevorrichtung, die die Batterie 33 lädt. Der Motorgenerator verwendet die von dem Wechselrichter ausgegebene elektrische Leistung, um eine Antriebskraft zum Fahren zu erzeugen, und zudem um regenerative elektrische Leistung während einer Verzögerung des Fahrzeugs oder wenn es einen Abhang abfährt zu erzeugen.
Die niedertemperaturseitige Pumpe 31, der Kühlmittelkühlverdampfer 17 und die Batterie 33 sind in einem niedertemperaturseitigen Zirkulationsströmungsdurchgang 30a angeordnet. Der niedertemperaturseitige Zirkulationsströmungsdurchgang 30a ist ein Strömungsdurchgang, durch welchen das niedertemperaturseitige Kühlmittel zirkuliert.
Der niedertemperaturseitige Kühler 32 ist in einem niedertemperaturseitigen Kühlerströmungsdurchgang 30b angeordnet. Der niedertemperaturseitige Kühlerströmungsdurchgang 30b ist ein Strömungsdurchgang, durch welchen das niederdruckseitige Kühlmittel strömt.
Ein niedertemperaturseitiges Dreiwegeventil 38 ist in einem Anschlussabschnitt zwischen dem niedertemperaturseitigen Zirkulationsströmungsdurchgang 30a und dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 angeordnet. Das niedertemperaturseitige Dreiwegeventil 38 ist ein Solenoidventil, das den Kühlmittelstrom schaltet. Genauer gesagt schaltet das niedertemperaturseitige Dreiwegeventil 38 zwischen einem Zustand des Bewirkens, dass das aus dem Kühlmittelkühlverdampfer 17 ausströmende Kühlmittel durch die Batterie 33 strömt, und einem Zustand des Bewirkens, dass dieses Kühlmittel nicht dadurch strömt, während es zwischen einem Zustand des Bewirkens, dass das aus dem Kühlmittelkühlverdampfer 17 ausströmende Kühlmittel durch den niedertemperaturseitigen Kühlerströmungsdurchgang 30b und einem Zustand des Bewirkens schaltet, dass dieses Kühlmittel nicht dadurch strömt. Der Betrieb des niedertemperaturseitigen Dreiwegeventils 38 wird durch die Steuerungseinrichtung 60 gesteuert.
Das niedertemperaturseitige Dreiwegeventil 38 ist ein Niedertemperatur-Schaltabschnitt, der die Strömung des Kühlmittels in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 schaltet. Das niedertemperaturseitige Dreiwegeventil 38 ist ein niedertemperaturseitiger Zirkulationsschaltabschnitt, der zwischen einem Zustand, in welchem das Kühlmittel zwischen der Batterie 33 und dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 zirkuliert, und einem Zustand schaltet, in welchem das Kühlmittel nicht zwischen der Batterie 33 und dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 zirkuliert.
Der Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 und der Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 stehen durch einen anströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 45 und einem abströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 46 miteinander in Verbindung. Der anströmseitige Verbindungsströmungsdurchgang 45 und der abströmseitige Verbindungsströmungsdurchgang 46 sind Kühlmittelströmungsdurchgänge, durch welche das Kühlmittel strömt. Der anströmseitige Verbindungsströmungsdurchgang 45 und der abströmseitige Verbindungsströmungsdurchgang 46 sind Wärmeübertragungsabschnitte, die Wärme von dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 an den Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 übertragen, sodass das Kühlmittel Wärme in mindestens einem von der Batterie 33 oder dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 abführt.
Der anströmseitige Verbindungsströmungsdurchgang 45 verbindet einen Abschnitt des Hochtemperatur-Kühlmittelkreislaufs 20 auf eine Auslassseite des Heizkerns 22 und auf einer Einlassseite des Kondensators 12 mit einem Abschnitt des Niedertemperatur-Kühlmittelkreislaufs 30 auf der Auslassseite des Kühlmittelkühlverdampfers 17 und auf der Einlassseite der Batterie 33.
Der abströmseitige Verbindungsströmungsdurchgang 46 verbindet einen Abschnitt des Hochtemperatur-Kühlmittelkreislaufs 20 auf der Auslassseite des Kondensators 12 und auf der Saugseite der hochtemperaturseitigen Pumpe 21 mit einem Abschnitt des Niedertemperatur-Kühlmittelkreislaufs 30 auf der Abgabeseite der niedertemperaturseitigen Pumpe 31 und auf der Einlassseite des Kühlmittelkühlverdampfers 17.
Ein anströmseitiges Dreiwegeventil 47 ist in dem Anschlussabschnitt zwischen dem anströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 45 und dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 angeordnet. Das anströmseitige Dreiwegeventil 47 ist ein Öffnungs-/Schließabschnitt, der den anströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 45 öffnet und schließt. Das anströmseitige Dreiwegeventil 47 ist ein Solenoidventil, das zwischen einem Zustand des Anschließens des Hochtemperatur-Kühlmittelkreislaufs 20 an den anströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 45 und einem Zustand des Nichtanschließens des Hochtemperatur-Kühlmittelkreislaufs 20 an den anströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 45 schaltet. Der Betrieb des anströmseitigen Dreiwegeventils 47 wird durch die Steuerungseinrichtung 60 gesteuert.
Ein abströmseitiges Dreiwegeventil 48 ist an einem Anschlussabschnitt zwischen dem abströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 46 und dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 angeordnet. Das abströmseitige Dreiwegeventil 48 ist ein Öffnungs-/Schließabschnitt, der den abströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 46 öffnet oder schließt. Das abströmseitige Dreiwegeventil 48 ist ein Solenoidventil, das zwischen einem Zustand des Anschließens des Niedertemperatur-Kühlmittelkreislaufs 30 an den abströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 46 und einem Zustand des Nichtanschließens des Niedertemperatur-Kühlmittelkreislaufs 30 an den abströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 46 schaltet. Der Betrieb des abströmseitigen Dreiwegeventils 48 wird durch die Steuerungseinrichtung 60 gesteuert.
Das anströmseitige Dreiwegeventil 47 und das abströmseitige Dreiwegeventil 48 sind Kreislaufschaltabschnitte, die den Anschlusszustand zwischen dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 und dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 schalten.
Eine Verbindungspumpe 49 ist in dem anströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 45 angeordnet. Die Verbindungspumpe 49 ist eine Wärmemediumpumpe, die das Kühlmittel ansaugt und abgibt. Die Verbindungspumpe 49 ist eine elektrische Pumpe.
Der Luftkühlverdampfer 14 und der Heizkern 22 sind in einem Luftklimatisierungsgehäuse 51 aufgenommen, das in 2 gezeigt ist. Das Luftklimatisierungsgehäuse 51 ist ein Gehäuse einer Innenraumluftklimatisierungseinheit 50. Die Innenraumluftklimatisierungseinheit 50 ist innerhalb einer Instrumententafel (nicht gezeigt) an der Front des Innenraums der Fahrzeugkabine angeordnet. Das Luftklimatisierungsgehäuse 51 ist ein Luftdurchgangsausbildungsbauteil, das einen Luftdurchgang ausbildet.
Der Heizkern 22 ist auf der Luftströmungsabströmseite des Luftkühlverdampfers 14 in dem Luftdurchgang innerhalb des Luftklimatisierungsgehäuses 51 angeordnet. Ein Innen-/Außenluftschaltkasten 52 und ein Innenraumluftgebläse 53 sind in dem Luftklimatisierungsgehäuse 51 angeordnet. Der Innen-/Außenluftschaltkasten 52 ist ein Innen-/Außenluftschaltabschnitt, der zwischen der Innenluft und der Außenluft schaltet und die geschaltete Luft in den Luftdurchgang in dem Luftklimatisierungsgehäuse 51 einführt. Das Innenraumluftgebläse 53 saugt an und bläst die Innenluft und die Außenluft, die durch den Innen-/Außenluftschaltkasten 52 in den Luftdurchgang des Luftklimatisierungsgehäuses 51 eingeführt werden.
Eine Luftmischklappe 54 ist zwischen dem Luftkühlverdampfer 14 und dem Heizkern 22 in dem Luftdurchgang innerhalb des Luftklimatisierungsgehäuses 51 angeordnet. Die Luftmischklappe 54 stellt bei der durch den Luftkühlverdampfer 14 durchgegangenen Kaltluft das Verhältnis des Luftvolumens zwischen Kaltluft, die in den Heizkern 22 strömt, und Kaltluft ein, die durch einen Kaltluftumgehungsdurchgang 55 strömt.
Der Kaltluftumgehungsdurchgang 55 ist ein Luftdurchgang, durch welchen die durch den Luftkühlverdampfer 14 durchgegangene Kaltluft strömt, um den Heizkern 22 zu umgehen.
Die Luftmischklappe 54 ist eine Drehklappe, die eine Drehwelle, die mit Bezug auf das Luftklimatisierungsgehäuse 51 drehbar gestützt ist und eine Klappenbasis hat, die mit der Drehwelle gekoppelt ist. Die Temperatur der von dem Luftklimatisierungsgehäuse 51 in die Fahrzeugkabine geblasenen klimatisierten Luft kann auf eine gewünschte Temperatur geregelt werden, indem eine Öffnungsgradposition der Luftmischklappe 54 eingestellt wird.
Die Drehwelle der Luftmischklappe 54 wird durch einen Servomotor angetrieben. Der Betrieb des Servomotors wird durch die Steuerungseinrichtung 60 gesteuert.
Die Luftmischklappe 54 kann eine Gleitklappe sein, die in einer Richtung gleitet, die im Wesentlichen senkrecht zu der Luftströmung ist. Die Gleitklappe kann eine plattenförmige Klappe, die aus einem starren Körper ausgebildet ist, oder eine Folienklappe sein, die aus einem elastischen Folienwerkstoff ausgebildet ist.
Die klimatisierte Luft, deren Temperatur durch die Luftmischklappe 54 geregelt wird, wird von einem Luftauslass 56, der in dem Luftklimatisierungsgehäuse 51 ausgebildet ist, in den Innenraum der Fahrzeugkabine geblasen.
Die in 3 gezeigte Steuerungseinrichtung 60 ist aus einem bekannten Mikrocomputer mit einer CPU, einem ROM und einem RAM sowie einer Peripherieschaltung davon gebildet. Die Steuerungseinrichtung 60 führt verschiedene Berechnungen und Verarbeitungen auf Grundlage von Steuerungsprogrammen durch, die in dem ROM gespeichert sind. Verschiedene Steuerungszielvorrichtungen sind an die Ausgabeseite der Steuerungseinrichtung 60 angeschlossen. Die Steuerungseinrichtung 60 ist eine Steuerungseinheit, die die Betriebe der verschiedenen Steuerungszielvorrichtungen steuert.
Die Steuerungszielvorrichtungen, die durch die Steuerungseinrichtung 60 gesteuert werden, umfassen den Verdichter 11, das erste Expansionsventil 13, das zweite Expansionsventil 16, das Außengebläse 41, die hochtemperaturseitige Pumpe 21, das hochtemperaturseitige Dreiwegeventil 24, die niedertemperaturseitige Pumpe 31, das niedertemperaturseitige Dreiwegeventil 38 und dergleichen.
In der Steuerungseinrichtung 60 bilden die Software und Hardware zum Steuern des elektrischen Motors des Verdichters 11 eine Kältemittelabgabekapazitätssteuerungseinheit. In der Steuerungseinrichtung 60 bilden die Software und Hardware zum Steuern des ersten Expansionsventils 13 eine erste Drosselsteuerungseinheit. In der Steuerungseinrichtung 60 bilden die Software und Hardware zum Steuern des zweiten Expansionsventils 16 eine zweite Drosselsteuerungseinheit.
In der Steuerungseinrichtung 60 bilden die Software und Hardware zum Steuern des Außengebläses 41 eine Außenluftblaskapazitätssteuerungseinheit.
In der Steuerungseinrichtung 60 bilden die Software und Hardware zum Steuern der hochtemperaturseitigen Pumpe 21 eine Hochtemperatur-Wärmemedium-Durchflusssteuerungseinheit. In der Steuerungseinrichtung 60 bilden die Software und Hardware zum Steuern des hochtemperaturseitigen Dreiwegeventils 24 eine Hochtemperatur-Wärmemedium-Strömungssteuerungseinheit.
In der Steuerungseinheit 60 bilden die Software und Hardware zum Steuern der niedertemperaturseitigen Pumpe 31 eine Niedertemperatur-Wärmemedium-Durchflusssteuerungseinheit. In der Steuerungseinrichtung 60 bilden die Software und Hardware zum Steuern des niedertemperaturseitigen Dreiwegeventils 38 eine Niedertemperatur-Wärmemedium-Strömungssteuerungseinheit.
Eine Gruppe von verschiedenen Steuerungssensoren ist an die Eingangsseite der Steuerungseinrichtung 60 angeschlossen. Die Steuerungssensorgruppe umfasst einen Innenlufttemperatursensor 61, einen Außenlufttemperatursensor 62, einen Sonneneinstrahlungsmengensensor 63, einen Verdampfertemperatursensor 64, einen Heizkerntemperatursensor 65, einen Kältemitteldrucksensor 66, einen Hochtemperatur-Kühlmitteltemperatursensor 67, einen Niedertemperatur-Kühlmitteltemperatursensor 68, einen Batterietemperatursensor 69 und dergleichen.
Der Innenlufttemperatursensor 61 erfasst eine Fahrzeuginnenraumtemperatur Tr. Der Außenlufttemperatursensor 62 erfasst eine Außenlufttemperatur Tam. Der Sonneneinstrahlungsmengensensor 63 erfasst eine Sonneneinstrahlungsmenge Ts in dem Innenraum der Fahrzeugkabine.
Der Verdampfertemperatursensor 64 ist eine Temperaturerfassungseinrichtung, die die Temperatur des Kühlmittelkühlverdampfers 17 erfasst. Der Verdampfertemperatursensor 64 ist beispielsweise ein Rippenthermistor, der die Temperatur der Wärmetauschrippe des Kühlmittelkühlverdampfers 17 erfasst, ein Kältemitteltemperatursensor, der die Temperatur des durch den Kühlmittelkühlverdampfer 17 strömenden Kältemittels erfasst, oder dergleichen.
Der Heizkerntemperatursensor 65 ist eine Temperaturerfassungseinrichtung, die die Temperatur des Heizkerns 22 erfasst. Der Heizkerntemperatursensor 65 ist beispielsweise ein Rippenthermistor, der die Temperatur einer Wärmetauschrippe des Heizkerns 22 erfasst, ein Kältemitteltemperatursensor, der die Temperatur des durch den Heizkern 22 strömenden Kühlmittels erfasst, einen Lufttemperatursensor, der die Temperatur der aus dem Heizkern 22 ausströmenden Luft erfasst, oder dergleichen.
Der Kältemitteldrucksensor 66 ist eine Kältemitteldruckerfassungseinrichtung, die den Druck des von dem Verdichter 11 abgegebenen Kältemittels erfasst. Anstelle des Kältemitteldrucksensors 66 kann ein Kältemitteltemperatursensor an eine Eingangsseite der Steuerungseinrichtung 60 angeschlossen sein. Der Kältemitteltemperatursensor ist eine Kältemitteldruckerfassungseinrichtung, die die Temperatur des von dem Verdichter 11 abgegebenen Kältemittels erfasst. Die Steuerungseinrichtung 60 kann den Druck des Kältemittels auf Grundlage der Temperatur des Kältemittels abschätzen.
Der Hochtemperatur-Kühlmitteltemperatursensor 67 ist eine Hochtemperatur-Wärmemedium-Temperaturerfassungseinrichtung, die die Temperatur des Kühlmittels in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 erfasst. Beispielsweise erfasst der Hochtemperatur-Kühlmitteltemperatursensor 67 die Temperatur des Kühlmittels in dem Kondensator 12.
Der Niedertemperatur-Kühlmitteltemperatursensor 68 ist eine Niedertemperatur-Wärmemedium-Temperaturerfassungseinrichtung, die die Temperatur des Kühlmittels in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 erfasst. Beispielsweise erfasst der Niedertemperatur-Kühlmitteltemperatursensor 68 die Temperatur des Kühlmittels in dem Kühlmittelkühlverdampfer 17.
Der Batterietemperatursensor 69 ist eine Batterietemperaturerfassungseinrichtung, die die Temperatur der Batterie 33 erfasst. Beispielsweise erfasst der Batterietemperatursensor 69 die Temperatur von jeder Zelle der Batterie 33.
Die verschiedenen Betätigungsschalter (nicht gezeigt) sind mit der Eingangsseite der Steuerungseinrichtung 60 verbunden. Diese jeweiligen Betätigungsschalter sind auf einer Betätigungstafel 70 vorgesehen und werden durch einen Insassen betätigt. Die Betätigungstafel 70 ist in der Nähe einer Instrumententafel an der Front des Innenraums der Fahrzeugkabine angeordnet. Betätigungssignale von den verschiedenen Betätigungsschaltern werden an die Steuerungseinrichtung 60 eingegeben.
Verschiedene Betätigungsschalter umfassen einen Luftklimatisierungsschalter, einen Temperatureinstellschalter und dergleichen. Der Luftklimatisierungsschalter stellt ein, ob die Kühlung der Luft durch die Innenraumluftklimatisierungseinheit 50 durchgeführt wird oder nicht. Der Temperatureinstellschalter dient zum Einstellen einer voreingestellten Temperatur des Innenraums der Fahrzeugkabine.
Als nächstes wird der Betrieb der Kältekreisvorrichtung mit der zuvor beschriebenen Konfiguration beschrieben. Die Steuerungseinrichtung 60 schaltet einen Betriebsmodus auf Grundlage einer Soll-Luftauslasstemperatur TAO und dergleichen, wenn der Luftklimatisierungsschalter eingeschaltet ist, entweder auf den Luftkühlungsmodus oder auf den Lufterwärmungsmodus.
Die Soll-Luftauslasstemperatur TAO ist eine Soll-Temperatur der Blasluft, die in Richtung des Innenraums der Fahrzeugkabine geblasen wird. Die Steuerungseinrichtung 60 berechnet die Soll-Luftauslasstemperatur TAO auf Grundlage der folgenden Formel: $TAO = Kset \times Tset - Kr \times Tr - Kam \times Tam - Ks \times Ts + C$
wobei Tset eine voreingestellte Fahrzeuginnenraumtemperatur ist, die durch den Temperatureinstellschalter der Betätigungstafel 70 eingestellt ist; Tr eine Innenlufttemperatur ist, die durch den Innenlufttemperatursensor 61 erfasst wird; Tam eine Außenlufttemperatur ist, die durch den Außenlufttemperatursensor 62 erfasst wird, und Ts eine Sonneneinstrahlungsmenge ist, die durch den Sonneneinstrahlungsmengensensor 63 erfasst wird. Kset, Kr, Kam und Ks sind Steuerungsverstärkungen, und C ist eine Konstante zur Korrektur.
Als nächstes werden die Vorgänge in dem Luftkühlungsmodus und dem Lufterwärmungsmodus beschrieben.
Luftkühlungsmodus
In dem Luftkühlungsmodus bringt die Steuerungseinrichtung 60 das erste An-Aus-Ventil 18 in einen geöffneten Ventilzustand. Die Steuerungseinrichtung 60 bringt das anströmseitige Dreiwegeventil 47 und das abströmseitige Dreiwegeventil 48 in einen geschlossenen Ventilzustand.
Die Steuerungseinheit 60 bestimmt die Betriebszustände (Steuerungssignale, die an die verschiedenen Steuerungszielvorrichtungen auszugeben sind) der verschiedenen Steuerungszielvorrichtungen, die an die Steuerungseinrichtung 60 angeschlossen sind, auf Grundlage der Soll-Luftauslasstemperatur TAO, Erfassungssignalen von der Sensorgruppe und dergleichen.
Ein Steuerungssignal, das an den Servomotor der Luftmischklappe 54 auszugeben ist, wird so bestimmt, dass sich die Luftmischklappe 54 in der Position befindet, die durch eine durchgezogene Linie in 2 angezeigt ist, um den Luftdurchgang in dem Heizkern 22 zu verschließen, wodurch bewirkt wird, dass die gesamte Belüftungsluft, die durch den Luftkühlverdampfer 14 hindurchgegangen ist, strömt, während sie den Luftdurchlass in dem Heizkern 22 umgeht.
In dem Luftkühlungsmodus betreibt die Steuerungseinrichtung 60 den Verdichter 11 und die hochtemperaturseitige Pumpe 21. In dem Luftkühlungsmodus steuert die Steuerungseinrichtung 60 das hochtemperaturseitige Dreiwegeventil 24 zum Öffnen des Kühlerströmungsdurchgangs 20b. Wie in 1 durch einen gestrichelten Pfeil angezeigt ist, zirkuliert daher das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 zu dem hochtemperaturseitigen Kühler 23, wodurch es veranlasst, dass die Wärme in dem Kühler 23 von dem Kühlmittel in die Außenluft abgeführt wird.
Zu dieser Zeit verschließt die Luftmischklappe 54 den Luftdurchgang in dem Heizkern 22, und demzufolge führt der Heizkern 22 kaum Wärme von dem Kühlmittel in die Luft ab.
In der Kältekreisvorrichtung 10 während des Luftkühlungsmodus strömt das Kältemittel so, wie durch den gestrichelten Pfeil in 1 angezeigt ist, und der Zustand des in dem Kreis zirkulierenden Kältemittels ändert sich wie folgt.
Das heißt, das von dem Verdichter 11 abgegebene Hochdruck-Kältemittel strömt in den Kondensator 12. Das in den Kondensator 12 strömende Kältemittel führt Wärme in das Kältemittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 ab. Daher wird das Kältemittel in dem Kondensator 12 gekühlt und kondensiert.
Das aus dem Kondensator 12 strömende Kältemittel strömt in das erste Expansionsventil 13 und wird daraufhin durch das erste Expansionsventil 13 in ein Niederdruck-Kältemittel entspannt und expandiert. Das durch das erste Expansionsventil 13 entspannte Niederdruck-Kältemittel strömt in den Luftkühlverdampfer 14 und verdampft, indem es Wärme von der Luft aufnimmt, die in den Innenraum der Fahrzeugkabine zu blasen ist. Daher wird die Luft gekühlt, die in den Innenraum der Fahrzeugkabine zu blasen ist.
Daraufhin strömt das aus dem Luftkühlverdampfer 14 ausströmende Kältemittel zu der Saugseite des Verdichters 11, und wird wieder durch den Verdichter 11 verdichtet.
Wie vorstehend erwähnt ist, nimmt bei dem Luftkühlungsmodus das Niederdruck-Kältemittel Wärme von der Luft in dem Luftkühlverdampfer 14 auf, und die gekühlte Luft kann daraufhin in den Innenraum der Fahrzeugkabine geblasen werden. Daher kann die Kühlung des Innenraums der Fahrzeugkabine erreicht werden.
Wenn die Batterie 33 in dem Luftkühlungsmodus gekühlt werden muss, bringt die Steuerungseinrichtung 60 das zweite An-Aus-Ventil 19 in den geschlossenen Ventilzustand, und betreibt die niedertemperaturseitige Pumpe 31.
Wie durch eine durchgezogene Linie in 1 angezeigt ist, strömt daher das aus dem Kondensator 12 strömende Kältemittel in das zweite Expansionsventil 16, und wird daraufhin durch das zweite Expansionsventil 16 in das Niederdruck-Kältemittel entspannt und expandiert. Das Niederdruck-Kältemittel, das durch das zweite Expansionsventil 16 entspannt wurde, strömt in den Kühlmittelkühlverdampfer 17 und verdampft, indem es Wärme von dem Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 aufnimmt. Daher wird das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 gekühlt.
Wenn die Batterie 33 gekühlt werden muss, steuert die Steuerungseinrichtung 60 das niedertemperaturseitige Dreiwegeventil 38, um das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 zu veranlassen, durch die Batterie 33 zu strömen. Daher zirkuliert das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 zu der Batterie 33, wie in 1 durch einen Zweipunkt-Strichlinien-Pfeil gezeigt ist, um die Batterie 33 zu kühlen.
Lufterwärmungsmodus
In dem Lufterwärmungsmodus bringt die Steuerungseinrichtung 60 das erste An-Aus-Ventil 18 in einen geschlossenen Ventilzustand und das zweite An-Aus-Ventil 19 in einen geöffneten Ventilzustand. Die Steuerungseinrichtung 60 bringt das anströmseitige Dreiwegeventil 47 und das abströmseitige Dreiwegeventil 48 in einen geschlossenen Ventilzustand.
Die Steuerungseinrichtung 60 bestimmt die Betriebszustände (Steuerungssignale, die an die verschiedenen Steuerungszielvorrichtungen auszugeben sind) der verschiedenen Steuerungszielvorrichtungen, die an die Steuerungseinrichtung 60 angeschlossen sind, auf Grundlage von der Soll-Luftauslasstemperatur TAO, Erfassungssignalen von der Sensorgruppe und dergleichen.
Ein Steuerungssignal, das an den Servomotor der Luftmischklappe 54 auszugeben ist, wird so bestimmt, dass sich die Luftmischklappe 54 in der Position befindet, die durch eine gestrichelte Linie in 2 angezeigt ist, um den Luftdurchgang in dem Heizkern 22 vollständig zu öffnen, wodurch bewirkt wird, dass die gesamte Belüftungsluft, die durch den Luftkühlverdampfer 14 hindurchgegangen ist, durch den Luftdurchgang in dem Heizkern 22 hindurchgeht.
In dem Lufterwärmungsmodus betreibt die Steuerungseinrichtung 60 den Verdichter 11, die hochtemperaturseitige Pumpe 21 und die niedertemperaturseitige Pumpe 31. In dem Lufterwärmungsmodus wird das hochtemperaturseitige Dreiwegeventil 24 so gesteuert, dass es den Kühlerströmungsdurchgang 20b schließt. Wie in 1 durch einen durchgezogenen Pfeil angezeigt ist, zirkuliert das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 zu dem Heizkern 22, wodurch es in dem Heizkern 22 Wärme von dem Kühlmittel in die Luft abführt, die in den Innenraum der Fahrzeugkabine zu blasen ist.
In dem Lufterwärmungsmodus wird der Betrieb des niedertemperaturseitigen Dreiwegeventils 38 so gesteuert, dass der niedertemperaturseitige Kühlerströmungsdurchgang 30b geöffnet ist. Wie in 1 durch den durchgezogenen Pfeil angezeigt ist, zirkuliert daher das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 zu dem niedertemperaturseitigen Kühler 32.
In der Kältekreisvorrichtung 10 strömt während des Lufterwärmungsmodus das Kältemittel so, wie in 1 durch den durchgezogenen Pfeil angezeigt ist, und der Zustand des in dem Kreis zirkulierenden Kältemittels ändert sich wie folgt.
Das heißt, das von dem Verdichter 11 abgegebene Hochdruck-Kältemittel strömt in den Kondensator 12 und führt Wärme ab, indem es Wärme mit dem Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 austauscht. Daher wird das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 erwärmt.
Das aus dem Kondensator 12 strömende Kältemittel strömt in das zweite Expansionsventil 16, und wird dadurch in das Niederdruck-Kältemittel entspannt. Das durch das zweite Expansionsventil 16 entspannte Niederdruck-Kältemittel strömt in den Kühlmittelkühlverdampfer 17 und verdampft, indem es Wärme von dem Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 aufnimmt.
Daraufhin strömt das aus dem Kühlmittelkühlverdampfer 17 strömende Kältemittel zu der Saugseite des Verdichters 11 und wird daraufhin wieder durch den Verdichter 11 verdichtet.
Wie vorstehend erwähnt ist, wird bei dem Lufterwärmungsmodus Wärme, die in dem Hochdruck-Kältemittel enthalten ist, welches von dem Verdichter 11 abgegeben wird, an dem Kondensator 12 in das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 abgeführt, und daraufhin wird die Wärme, die in dem Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 enthalten ist, an dem Heizkern 22 in die Luft abgeführt, sodass die durch den Heizkern 22 erwärmte Luft in den Innenraum der Fahrzeugkabine geblasen werden kann. Daher kann das Erwärmen des Innenraums der Fahrzeugkabine erreicht werden.
Da das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 durch den niedertemperaturseitigen Kühler 32 zirkuliert, wird die Wärme von der Außenluft in das Kühlmittel des Niedertemperatur-Kühlmittelkreislaufs 30 aufgenommen, sodass die Wärme von dem Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 in das Niederdruck-Kältemittel in dem Kühlmittelkühlverdampfer 17 aufgenommen werden kann. Daher kann die Wärme der Außenluft verwendet werden, um die Lufterwärmung des Innenraums des Fahrzeugs durchzuführen.
Wie in 1 durch den Zweipunkt-Strichlinien-Pfeil angezeigt ist, kann bei dem Lufterwärmungsmodus Abwärme der Batterie 33 in das Kühlmittel des Niedertemperatur-Kühlmittelkreislaufs 30 aufgenommen werden, indem das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 zu dem zu der Batterie 33 zirkuliert wird, was bewirkt, dass der Kühlmittelkühlverdampfer 17 Wärme von dem Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 in das Niederdruck-Kältemittel aufnimmt. Daher kann die Abwärme der Batterie 33 verwendet werden, um eine Lufterwärmung des Innenraums der Fahrzeugkabine durchzuführen.
Kühlungsmodus
Die Steuerungseinrichtung 60 führt den Kühlungsmodus gemäß der Temperatur der Batterie 33 aus, wenn der Luftklimatisierungsschalter ausgeschaltet ist.
In dem Kühlungsmodus bringt die Steuerungseinrichtung 60 das erste An-Aus-Ventil 18 in den geschlossenen Ventilzustand. Die Steuerungseinrichtung 60 bringt das anströmseitige Dreiwegeventil 47 und das abströmseitige Dreiwegeventil 48 in einen geschlossenen Ventilzustand.
Die Steuerungseinrichtung 60 bestimmt den Betriebsmodus von jeder der verschiedenen Steuerungszielvorrichtungen, die an die Steuerungseinrichtung 60 angeschlossen sind (ein Steuerungssignal, das an jede der verschiedenen Steuerungszielvorrichtungen ausgegeben wird), auf Grundlage der Erfassungssignale von der Sensorgruppe und dergleichen.
In dem Kühlungsmodus betreibt die Steuerungseinrichtung 60 den Verdichter 11 und die hochtemperaturseitige Pumpe 21. In dem Kühlungsmodus steuert die Steuerungseinrichtung 60 das hochtemperaturseitige Dreiwegeventil 24, um den Kühlerströmungsdurchgang 20b zu öffnen. Wie durch den durchgezogenen Pfeil in 1 angezeigt ist, zirkuliert daher das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 zu dem hochtemperaturseitigen Kühler 23, wodurch bewirkt wird, dass die Wärme in dem Kühler 23 von dem Kühlmittel in die Außenluft abgeführt wird.
Bei der Kältekreisvorrichtung 10 strömt während des Kühlungsmodus das Kältemittel so, wie durch den durchgezogenen Pfeil in 1 angezeigt ist, und der Zustand des in dem Kreis zirkulierenden Kältemittels ändert sich wie folgt.
Das heißt, das von dem Verdichter 11 abgegebene Hochdruck-Kältemittel strömt in den Kondensator 12. Das in den Kondensator 12 strömende Kältemittel führt Wärme in das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 ab. Daher wird das Kältemittel in dem Kondensator 12 gekühlt und kondensiert.
Das aus dem Kondensator 12 strömende Kältemittel strömt in das zweite Expansionsventil 16 und wird dadurch in das Niederdruck-Kältemittel entspannt. Das durch das zweite Expansionsventil 16 entspannte Niederdruck-Kältemittel strömt in den Kühlmittelkühlverdampfer 17 und verdampft, indem es Wärme von dem Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 aufnimmt.
Daraufhin strömt das aus dem Kühlmittelkühlverdampfer 17 ausströmende Kältemittel zu der Saugseite des Verdichters 11 und wird daraufhin wieder durch den Verdichter 11 verdichtet.
Während des Kühlungsmodus steuert die Steuerungseinrichtung 60 das niedertemperaturseitige Dreiwegeventil 38, sodass das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 durch die Batterie 33 strömt. Daher zirkuliert das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 zu der Batterie 33, wie in 1 durch den Zweipunkt-Strichlinien-Pfeil angezeigt ist, um die Batterie 33 zu kühlen.
Wie vorstehend erwähnt ist, wird in dem Kühlungsmodus die Wärme von dem Kühlmittel an dem Luftkühlverdampfer 14 in das Niederdruck-Kältemittel aufgenommen, sodass das gekühlte Kühlmittel zu der Batterie 33 zirkulieren kann. Daher kann die Kühlung der Batterie 33 erreicht werden.
Batterieerwärmungsmodus
Die Steuerungseinrichtung 60 führt einen Batterieerwärmungsmodus aus, um die Batterie 33 zu erwärmen, wenn gewünscht ist, dass die Batterie 33 erwärmt wird, weil ihre Temperatur niedriger liegt als die untere Grenze der Temperatur, wie zum Beispiel beim Start des Fahrzeugs.
In dem Batterieerwärmungsmodus bringt die Steuerungseinrichtung 60 das erste An-Aus-Ventil 18 in den geschlossenen Ventilzustand und das zweite An-Aus-Ventil 19 in den geöffneten Ventilzustand. Die Steuerungseinrichtung 60 bringt das anströmseitige Dreiwegeventil 47 und das abströmseitige Dreiwegeventil 48 in den geöffneten Ventilzustand.
Die Steuerungseinrichtung 60 bestimmt den Betriebszustand von jeder der verschiedenen Steuerungszielvorrichtungen, die an die Steuerungseinrichtung 60 angeschlossen sind (ein an jede der verschiedenen Steuerungszielvorrichtungen ausgegebenes Steuerungssignal), auf Grundlage der Erfassungssignale von der Sensorgruppe und dergleichen.
In dem Batterieerwärmungsmodus betreibt die Steuerungseinrichtung 60 den Verdichter 11 und die Verbindungspumpe 49.
In der Kältekreisvorrichtung 10 während des Batterieerwärmungsmodus strömt das Kältemittel so, wie in 4 durch einen durchgezogenen Pfeil angezeigt ist, und der Zustand des in dem Kreis zirkulierenden Kältemittels ändert sich wie folgt.
Das heißt, das von dem Verdichter 11 abgegebene Hochdruck-Kältemittel strömt in den Kondensator 12. Das in den Kondensator 12 strömende Kältemittel führt Wärme in das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 ab. Daher wird das Kältemittel in dem Kondensator 12 gekühlt und kondensiert.
Das aus dem Kondensator 12 ausströmende Kältemittel strömt in das zweite Expansionsventil 16 und wird dadurch in das Niederdruck-Kältemittel entspannt. Das durch das zweite Expansionsventil 16 entspannte Niederdruck-Kältemittel strömt in den Kühlmittelkühlverdampfer 17 und verdampft, indem es Wärme von dem Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 aufnimmt.
Daraufhin strömt das aus dem Kühlmittelkühlverdampfer 17 ausströmende Kältemittel zu der Saugseite des Verdichters 11 und wird daraufhin wieder durch den Verdichter 11 verdichtet.
Während des Batterieerwärmungsmodus zirkuliert das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 über den anströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 45 und den abströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 46 in den Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30.
Während des Batterieerwärmungsmodus steuert die Steuerungseinrichtung 60 das niedertemperaturseitige Dreiwegeventil 38, sodass das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 nicht durch den Kühlerströmungsdurchgang 20b strömt. Die Steuerungseinrichtung 60 steuert das niedertemperaturseitige Dreiwegeventil 38 während des Batterieerwärmungsmodus, sodass das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 durch die Batterie 33 strömt. Wie in 4 durch einen durchgezogenen Pfeil angezeigt ist, strömt daher das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 durch die Batterie 33 und führt Wärme in die Batterie 33 ab. Daher wird die Batterie 33 erwärmt.
Wie vorstehend erwähnt ist, wird in dem Batterieerwärmungsmodus die Wärme von dem Hochdruck-Kältemittel in das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 abgeführt, sodass das erwärmte Kühlmittel zu der Batterie 33 zirkulieren kann. Daher kann das Erwärmen der Batterie 33 erreicht werden.
In dem Batterieerwärmungsmodus strömt das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 zu dem Heizkern 22, und die Luftmischklappe 54 öffnet den Luftdurchgang des Heizkerns 22, wodurch ermöglicht wird, eine Lufterwärmung durchzuführen, während die Batterie 33 erwärmt wird.
Enteisungsmodus
Die Steuerungseinrichtung 60 führt einen Enteisungsmodus aus, um den niedertemperaturseitigen Kühler 32 zu enteisen, wenn Reif auf dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 ausgebildet ist.
In dem Enteisungsmodus bringt die Steuerungseinrichtung 60 das erste An-Aus-Ventil 18 in den geschlossenen Ventilzustand und das zweite An-Aus-Ventil 19 in den geöffneten Ventilzustand. Die Steuerungseinrichtung 60 bringt das anströmseitige Dreiwegeventil 47 und das abströmseitige Dreiwegeventil 48 in den geöffneten Ventilzustand.
Die Steuerungseinrichtung 60 bestimmt den Betriebszustand von jeder der Steuerungszielvorrichtungen, die an die Steuerungseinrichtung 60 angeschlossen sind (ein an jede der verschiedenen Steuerungszielvorrichtungen ausgegebenes Steuerungssignal), auf Grundlage der Erfassungssignale von der Sensorgruppe und dergleichen.
In dem Enteisungsmodus betreibt die Steuerungseinrichtung 60 den Verdichter 11 und die Verbindungspumpe 49.
In der Kältekreisvorrichtung 10 während der Enteisung strömt das Kältemittel so, wie in 4 durch einen durchgezogenen Pfeil angezeigt ist, und der Zustand des in dem Kreis zirkulierenden Kältemittels ändert sich wie folgt.
Das heißt, das von dem Verdichter 11 abgegebene Hochdruck-Kältemittel strömt in den Kondensator 12. Das in den Kondensator 12 strömende Kältemittel führt Wärme in das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 ab. Daher wird das Kältemittel in dem Kondensator 12 gekühlt und kondensiert.
Das aus dem Kondensator 12 ausströmende Kältemittel strömt in das zweite Expansionsventil 16 und wird dadurch in das Niederdruck-Kältemittel entspannt. Das durch das zweite Expansionsventil 16 entspannte Niederdruck-Kältemittel strömt in den Kühlmittelkühlverdampfer 17 und verdampft, indem es Wärme von dem Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 aufnimmt.
Daraufhin strömt das aus dem Kühlmittelkühlverdampfer 17 strömende Kältemittel zu der Saugseite des Verdichters 11 und wird daraufhin wieder durch den Verdichter 11 verdichtet.
Während des Enteisungsmodus zirkuliert das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 über den anströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 45 und den abströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 46 in den Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30.
Die Steuerungseinrichtung 60 steuert das niedertemperaturseitige Dreiwegeventil 38 während des Enteisungsmodus, sodass das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 durch den Kühlerströmungsdurchgang 20b strömt. Die Steuerungseinrichtung 60 steuert das niedertemperaturseitige Dreiwegeventil 38 während des Enteisungsmodus, sodass das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 durch den niedertemperaturseitigen Kühler 32 strömt. Wie in 4 durch einen gestrichelten Pfeil angezeigt ist, strömt daher das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 durch den niedertemperaturseitigen Kühler 32 und führt seine Wärme in dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 ab. Daher wird der niedertemperaturseitige Kühler 32 enteist.
Wie vorstehend erwähnt ist, wird in dem Enteisungsmodus die Wärme von dem Hochdruck-Kältemittel in das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 abgeführt, sodass das erwärmte Kühlmittel zu dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 zirkulieren kann. Daher kann die Enteisung des niedertemperaturseitigen Kühlers 32 erreicht werden.
In dem Enteisungsmodus strömt das Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 zu dem Heizkern 22, und die Luftmischklappe 54 öffnet den Luftdurchgang des Heizkerns 22, wodurch ermöglicht wird, eine Lufterwärmung durchzuführen, während der niedertemperaturseitige Kühler 32 enteist wird.
Der Batterieerwärmungsmodus und der Enteisungsmodus können zudem gleichzeitig ausgeführt werden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel übertragen der anströmseitige Verbindungsströmungsdurchgang 45 und der abströmseitige Verbindungsströmungsdurchgang 46 die Wärme von dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 zu dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30, sodass das Kühlmittel Wärme in mindestens eines von der Batterie 33 oder dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 abführt.
Da das Kühlmittel Wärme an die Batterie 33 und dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 abführen kann, indem der anströmseitige Verbindungsströmungsdurchgang 45 und der abströmseitige Verbindungsströmungsdurchgang 46 vorgesehen sind, können daher die Batterie 33 und der niedertemperaturseitige Kühler 32 mit einer einfachen Konfiguration erwärmt werden.
Da ein herkömmlicher Heißgasbetrieb nur von einem Kältemitteldruck (mit anderen Worten, einer Kältemitteldichte) auf der Saugseite des Verdichters abhängt, gibt es ein Problem, dass kein Mittel vorgesehen ist, um die Erwärmungskapazität eines Kältekreises zu verbessern, mit Ausnahme von der Erhöhung der Drehzahl des Verdichters.
Jedoch werden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Batterie 33 und der niedertemperaturseitige Kühler 32 nicht durch den Heißgasbetrieb, sondern durch einen normalen Betrieb des Kältekreises erwärmt. Daher kann die Erwärmungskapazität des Kältekreises einfach verbessert werden, und die Batterie 33 und der niedertemperaturseitige Kühler 32 können effizient erwärmt werden.
Mindestens ein Teil des von dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 über den anströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 45 in den Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 strömenden Kühlmittels strömt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch mindestens eines von der Batterie 33 oder dem niedertemperaturseitigen Kühler 32, ohne durch den niedertemperaturseitigen Verdampfer 17 als einen niedertemperaturseitigen Wärmetauscher hindurchzugehen.
Daher kann das Kühlmittel Wärme in die Batterie 33 und dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 effizient abführen.
Nachdem die Temperatur oder der Druck des Kühlmittels in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 auf einen vorbestimmten Wert oder höher erhöht ist, steuert bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Steuerungseinrichtung 60 bevorzugt das anströmseitige Dreiwegeventil 47 und das abströmseitige Dreiwegeventil 48, um den anströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 45 und den abströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 46 zu öffnen.
Wenn Wärme zwischen dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 und dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 übertragen wird, kann daher eine Differenz der Temperatur zwischen dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 und dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 erhöht werden, um eine Differenz zwischen den hohen und niedrigen Drücken in dem Kältekreis zu vergrößern, sodass ermöglicht wird, die Leistung des Verdichters 11 zu erhöhen. Als ein Ergebnis können die Erwärmungskapazitäten der Batterie 33 und des niedertemperaturseitigen Kühlers 32 verbessert werden.
Nach dem Steuern des niedertemperaturseitigen Dreiwegeventils 38, um zu bewirken, dass das Kühlmittel zwischen dem niedertemperaturseitigen Verdampfer 17 und dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 zirkuliert, steuert bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Steuerungseinrichtung 60 bevorzugt das anströmseitige Dreiwegeventil 47 und das abströmseitige Dreiwegeventil 48, um den anströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 45 und den abströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 46 zu öffnen.
Nachdem die Wärme von der Außenluft aufgenommen wurde, um die Temperatur des niedertemperaturseitigen Verdampfers 17 als einen niedertemperaturseitigen Wärmetauscher zu erhöhen, kann daher die Wärme zwischen dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 und dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 übertragen werden.
Nach dem Steuern des niedertemperaturseitigen Dreiwegeventils 38, um zu bewirken, dass das Kühlmittel zwischen dem niedertemperaturseitigen Verdampfer 17 und mindestens einem von der Batterie 33 oder dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 zirkuliert, steuert bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Steuerungseinrichtung 60 bevorzugt das anströmseitige Dreiwegeventil 47 und das abströmseitige Dreiwegeventil 48, um den anströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 45 und den abströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 46 zu öffnen.
Wenn die Temperatur von mindestens einem von der Batterie 33 oder dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 aufgrund des durch den niedertemperaturseitigen Verdampfer 17 gekühlten Kühlmittels niedriger wird als die Außenlufttemperatur, kann daher nach dem Erhöhen der Temperatur von mindestens einem von der Batterie 33 oder dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 auf eine Temperatur, die äquivalent zu der Außenlufttemperatur ist, die Wärme zwischen dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 und dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 übertragen werden.
Nach dem Erhöhen der Temperatur des niedertemperaturseitigen Verdampfers 17 kann demzufolge die Wärme zwischen dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 und dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 übertragen werden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Sammler 40 vorgesehen, um das aus dem hochtemperaturseitigen Wärmetauscher (das heißt hochtemperaturseitigen Kondensator) 12 ausströmende Kältemittel in ein gasphasiges Kältemittel und ein flüssigphasiges Kältemittel zu trennen, um zu bewirken, dass das flüssigphasige Kältemittel zu der Seite des zweiten Expansionsventils 16 ausströmt, sodass der Kältekreis zu einem Sammlerkreis gemacht wird, um dadurch seine Kühlleistung zu verbessern.
Jedes von dem ersten An-Aus-Ventil 18, dem zweiten An-Aus-Ventil 19, dem hochtemperaturseitigen Dreiwegeventil 24 und dem niedertemperaturseitigen Dreiwegeventil 38 schaltet bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zwischen dem Luftkühlungsmodus, dem Lufterwärmungsmodus und dem Kühlungsmodus.
Der Luftkühlungsmodus ist ein Betriebsmodus, in welchem das Kältemittel Wärme von der Luft in dem Verdampfer 14 aufnimmt, und die Wärme von dem Kältemittel in die Außenluft in dem hochtemperaturseitigen Kühler 23 (das heißt in dem hochtemperaturseitigen Wärmetauscher oder in der hochtemperaturseitigen externen Einheit) abgeführt. Der Lufterwärmungsmodus ist ein Betriebsmodus, in welchem Wärme von dem Kühlmittel in die Luft in dem Heizkern 22 abgeführt wird, und das Kältemittel Wärme von der Außenluft in dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 (das heißt in dem niedertemperaturseitigen Wärmetauscher oder in der niedertemperaturseitigen externen Einheit) aufnimmt. Der Kühlungsmodus ist ein Betriebsmodus, in welchem das Kühlmittel Wärme in der Batterie 33 und dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 aufnimmt.
Daher können die Luftkühlung und Lufterwärmung des Innenraums der Fahrzeugkabine sowie die Kühlung der Batterie 33 und des niedertemperaturseitigen Kühlers 32 angemessen durchgeführt werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel strömen während des Batterieerwärmungsmodus die Kühlmittelströme parallel zueinander durch die Batterie 33 und dem Kühlmittelkühlverdampfer 17. Andererseits, wie in 5 durch einen durchgezogenen Pfeil angezeigt ist, strömen bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Kühlmittelströme während des Batterieerwärmungsmodus seriell durch die Batterie 33 und den Kühlmittelkühlverdampfer 17.
Genauer gesagt ist die Batterie 33 an einer Position zwischen dem Kühlmittelkühlverdampfer 17 und einem Anschlussabschnitt des niedertemperaturseitigen Zirkulationsströmungsdurchgangs 30a in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 angeordnet, wobei der Anschlussabschnitt an dem anströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 45 angeschlossen ist.
Während des Batterieerwärmungsmodus strömt daher das von dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 über den anströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 45 in den Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 strömende Kühlmittel seriell durch die Batterie 33 und den Kühlmittelkühlverdampfer 17 in dieser Reihenfolge. Daher kann die Batterie 33 effizient erwärmt werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen stehen der Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 und der Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 durch den anströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 45 und den abströmseitigen Verbindungsströmungsdurchgang 46 miteinander in Verbindung, wodurch sie die Wärme von dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 an den Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 übertragen. Wie in 6 gezeigt ist, sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der hochtemperaturseitige Kühler 23 und der niedertemperaturseitige Kühler 32 durch eine gemeinsame Rippe 39 miteinander verbunden, wodurch sie die Wärme von dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 an den Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 übertragen.
Die gemeinsame Rippe 39 ist ein wärmeaustauschförderndes Bauteil, das den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Luft fördert. Die gemeinsame Rippe 39 ist ein aus Metall (beispielsweise Aluminium) hergestelltes Bauteil.
Die gemeinsame Rippe 39 ist ein Kopplungsabschnitt, der die Wärme von dem hochtemperaturseitigen Kühler 23 an den niedertemperaturseitigen Kühler 32 überträgt, indem sie den hochtemperaturseitigen Kühler 23 und den niedertemperaturseitigen Kühler 32 unter Verwendung des Metalls zusammenkoppelt.
Daher kann die Enteisung des niedertemperaturseitigen Kühlers 32 nach dem Lufterwärmungsmodus erreicht werden. In dem Lufterwärmungsmodus nimmt das Kühlmittel in dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 Wärme von der Außenluft in dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 auf, was eine Reifbildung auf dem niedertemperaturseitigen Kühler 32 zur Folge hat. Wenn das Fahrzeug nach dem Ausführen des Lufterwärmungsmodus anhält, wird Wärme, die in dem Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 verbleibt, zum Enteisen des niedertemperaturseitigen Kühlers 32 verwendet.
Das heißt, da der hochtemperaturseitige Kühler 23 und der niedertemperaturseitige Kühler 32 verbunden sind, um eine Wärmeübertragung dazwischen über die gemeinsame Rippe 39 zu ermöglichen, wird die Wärme des Kühlmittels in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 von dem hochtemperaturseitigen Kühler 23 an den niedertemperaturseitigen Kühler 32 übertragen.
Die Temperatur des niedertemperaturseitigen Kühlers 32 wird daher erhöht, um den auf der Oberfläche des niedertemperaturseitigen Kühlers 32 ausgebildeten Reif abzutauen.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel koppelt die Rippe 39 den hochtemperaturseitigen Kühler 23 und den niedertemperaturseitigen Kühler 32 unter Verwendung von Metall, wodurch sie Wärme von dem hochtemperaturseitigen Kühler 23 an den niedertemperaturseitigen Kühler 32 überträgt.
Daher wird die Menge der von dem hochtemperaturseitigen Kühler 23 an den niedertemperaturseitigen Kühler 32 übertragenen Wärme gemäß einer Differenz zwischen hohen und niedrigen Drücken des Kältekreises bestimmt, sodass die Wärmeübertragung von dem hochtemperaturseitigen Kühler 23 an den niedertemperaturseitigen Kühler 32 daran gehindert werden kann, übermäßig zu werden, wenn die Differenz zwischen den hohen und niedrigen Drücken des Kältekreises gering ist.
Daher wird die Differenz der Temperatur zwischen dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 und dem Niedertemperatur-Kühlmittelkreislauf 30 erhöht, um auf einfache Weise die Differenz zwischen den hohen und niedrigen Drücken des Kältekreises zu vergrößern, wodurch es ermöglicht wird, die Leistung des Verdichters 11 zu erhöhen. Demzufolge können die Erwärmungskapazitäten der Batterie 33 und des niedertemperaturseitigen Kühlers 32 auf einfache Weise verbessert werden.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Verschiedene Modifikationen können wie folgt an den vorgenannten Ausführungsbeispielen vorgenommen werden.
(1) Obwohl bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen das Kühlmittel als das Wärmemedium verwendet wird, können verschiedene Arten von Medien, beispielsweise Öl, als das Wärmemedium verwendet werden.
Ein Nanofluid kann als das Wärmemedium verwendet werden. Das Nanofluid ist ein Fluid, in welchem Nanopartikel mit einem Partikeldurchmesser in der Größenordnung von Nanometern vermischt sind. Durch das Mischen der Nanopartikel in das Wärmemedium können zusätzlich zu der Funktion und Wirkung der Verringerung des Taupunktes, um eine Frostschutzflüssigkeit, beispielsweise das Ethylenglykol verwendende Kühlmittel, zu erhalten, die folgenden Wirkungen erhalten werden.
Das heißt, das Mischen der Nanopartikel in das Wärmemedium kann die Funktionen und Wirkungen der Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit des Wärmemediums in einer spezifischen Temperaturzone, der Erhöhung der Wärmekapazität des Wärmemediums, der Veränderung von Korrosion eines metallischen Rohrs und Zersetzung eines Gummirohrs, und der Verbesserung der Fließfähigkeit des Wärmemediums bei ultraniedriger Temperatur erhalten.
Solche Funktionen und Wirkungen schwanken in Abhängigkeit von der Konfiguration und Form der Nanopartikel, dem Mischverhältnis davon und einem Additiv.
Daher kann die thermische Leitfähigkeit verbessert werden, wodurch es ermöglicht wird, eine gleichwertige Kühleffizienz zu erhalten, selbst wenn eine geringe Menge eines Wärmemediums verglichen mit dem Kühlmittel verwendet wird, das Ethylenglykol verwendet.
Die Wärmekapazität des Wärmemediums kann verbessert werden, um die Menge der gespeicherten latenten Wärme (Englisch „cold heat“) aufgrund der sensiblen Wärme des Wärmemediums selbst zu erhöhen.
Durch eine Erhöhung der Menge der gespeicherten latenten Wärme kann ferner die Temperaturregelung, beispielsweise Kühlen und Erwärmen, der Vorrichtung unter Verwendung der gespeicherten latenten Wärme für eine bestimmte Zeitspanne durchgeführt werden, obwohl der Verdichter 11 nicht in einem Zustand eines Betriebs ist, wodurch eine Energieeinsparung der Kältekreisvorrichtung 10 ermöglicht wird.
Das Längenverhältnis der Nanopartikel ist vorzugsweise 50 oder mehr. Dies ist darin begründet, dass eine ausreichende thermische Leitfähigkeit behalten werden kann. Das Längenverhältnis ist ein Formindex, der das Verhältnis der Breite zu der Höhe eines Nanopartikels darstellt.
Die für eine Verwendung geeigneten Nanopartikel umfassen irgendeins von Au, Ag, Cu und C. Als Bestandteilatome der Nanopartikel können insbesondere Au-Nanopartikel, Ag-Nanodrähte, CNTs, Graphen, Graphit-Nanopartikel vom Kern-Hülle-Typ, CNTs, die Au-Nanopartikel enthalten, und dergleichen verwendet werden.
CNT ist eine Kohlenstoff-Nanoröhre. Das Graphit-Nanopartikel vom Kern-Hülle-Typ ist ein Partikelkörper mit einer Struktur, beispielsweise einer Kohlenstoff-Nanoröhre, die die vorstehend beschriebenen Atome umgibt.
(2) Die Kältekreisvorrichtung 10 des vorgenannten Ausführungsbeispiels kann ein Fluorkohlenstoff-Kältemittel als das Kältemittel verwenden, aber die Art des Kältemittels ist nicht darauf beschränkt. Ein natürliches Kältemittel, beispielsweise Kohlendioxid, ein Kältemittel auf Kohlenwasserstoffbasis oder dergleichen kann verwendet werden.
Die Kältekreisvorrichtung 10 des vorgenannten Ausführungsbeispiels konfiguriert einen unterkritischen Kältekreis, in welchem ein hochdruckseitiger Kältemitteldruck den kritischen Druck des Kältemittels nicht überschreitet, kann jedoch einen überkritischen Kältekreis konfigurieren, in welchem der hochdruckseitige Kältemitteldruck den kritischen Druck des Kältemittels überschreitet.
(3) Bei dem vorgenannten dritten Ausführungsbeispiel sind der hochtemperaturseitige Kühler 23 und der niedertemperaturseitige Kühler 32 getrennte Kühler, sind jedoch über die gemeinsame Rippe 39 miteinander verbunden. Alternativ können der hochtemperaturseitige Kühler 23 und der niedertemperaturseitige Kühler 32 einen Kühler konfigurieren.
Zum Beispiel, indem ein Tank des hochtemperaturseitigen Kühlers 23 und ein Tank des niedertemperaturseitigen Kühlers 32 miteinander integriert sind, können der hochtemperaturseitige Kühler 23 und der niedertemperaturseitige Kühler 32 als ein Kühler konfiguriert sein.
(4) Bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel kann ein Hilfskühler auf der Kältemittelauslassseite des Sammlers 40 vorgesehen sein. Der Hilfskühler ist ein Unterkühlungswärmetauscher, der Wärme zwischen dem flüssigphasigen Kältemittel, das von dem Sammler 40 darin einströmt, und dem Kühlmittel in dem Hochtemperatur-Kühlmittelkreislauf 20 austauscht, um das flüssigphasige Kältemittel zu unterkühlen.
Der Sammler 40 und der Hilfskühler können mit dem Kondensator 12 einstückig ausgebildet sein.
(5) Obwohl das erste Expansionsventil 13 und das zweite Expansionsventil 16 bei dem vorgenannten Ausführungsbeispiel mechanische thermische Expansionsventile sind, kann das erste Expansionsventil 13 ein elektrischer variabler Drosselmechanismus sein. Der elektrische variable Drosselmechanismus hat einen Ventilkörper und ein elektrisches Stellglied. Der Ventilkörper ist so konfiguriert, dass er in der Lage ist, einen Durchgangsöffnungsgrad (mit anderen Worten Drosselöffnungsgrad) des Kältemitteldurchgangs zu ändern. Das elektrische Stellglied hat einen Schrittmotor, der den Drosselöffnungswinkel des Ventilkörpers ändert.
Die Betriebe des ersten Expansionsventils 13 und des zweiten Expansionsventils 16 können durch ein von der Steuerungseinrichtung 60 ausgegebenes Steuerungssignal gesteuert werden.
Genauer gesagt kann jedes von dem ersten Expansionsventil 13 und dem zweiten Expansionsventil 16 durch einen variablen Drosselmechanismus mit einer Vollschließfunktion zum vollständigen Verschließen des Kältemitteldurchgangs gebildet sein. Der variable Drosselmechanismus mit der Vollschließfunktion in jedem von dem ersten Expansionsventil 13 und dem zweiten Expansionsventil 16 kann die Strömung des Kältemittels sperren, indem er die jeweiligen Kältemitteldurchgänge vollständig verschließt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017 [0001]
JP 181630 [0001]
JP 2014234094 A [0006]

Claims

Kältekreisvorrichtung mit: einem Verdichter (11), der konfiguriert ist, ein Kältemittel anzusaugen und abzugeben; einem hochtemperaturseitigen Wärmetauscher (12), der konfiguriert ist, Wärme zwischen dem von dem Verdichter abgegebenen Kältemittel und einem Wärmemedium auszutauschen; einem Entspannungsabschnitt (16), der konfiguriert ist, das aus dem hochtemperaturseitigen Wärmetauscher ausströmende Kältemittel zu entspa n nen; einem niedertemperaturseitigen Wärmetauscher (17), der konfiguriert ist, Wärme zwischen dem durch den Entspannungsabschnitt entspannten Kältemittel und dem Wärmemedium auszutauschen; einem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf (20), in welchem das Wärmemedium zu dem hochtemperaturseitigen Wärmetauscher zirkuliert; einem niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf (30), in welchem das Wärmemedium zu dem niedertemperaturseitigen Wärmetauscher zirkuliert; einem Wärmeaustauschabschnitt (32, 33), in welchem das Wärmemedium in dem niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf Wärme austauscht; und einem Wärmeübertragungsabschnitt (45, 46, 39), der konfiguriert ist, Wärme von dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf an den niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf zu übertragen, sodass das Wärmemedium Wärme in dem Wärmeaustauschabschnitt abführt.
Wärmekreisvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wärmeübertragungsabschnitt einen Verbindungsströmungsdurchgang (45, 46) hat, der konfiguriert ist, den hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf mit dem niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf zu verbinden, sodass das Wärmemedium zwischen dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf und dem niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf zirkuliert, und mindestens ein Teil des von dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf über den Verbindungsströmungsdurchgang in den niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf strömenden Wärmemediums durch den Wärmeaustauschabschnitt strömt, ohne durch den niedertemperaturseitigen Wärmetauscher hindurchzugehen.
Kältekreisvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit: einer niedertemperaturseitigen externen Einheit (32), die konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Wärmemedium in dem niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf und Außenluft auszutauschen; und einer hochtemperaturseitigen externen Einheit (23), die konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Wärmemedium in dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf und der Außenluft auszutauschen, wobei der Wärmeübertragungsabschnitt einen Koppelabschnitt (39) hat, der konfiguriert ist, Wärme von der hochtemperaturseitigen externen Einheit an die niedertemperaturseitige externe Einheit zu übertragen, indem er die hochtemperaturseitige externe Einheit und die niedertemperaturseitige externe Einheit unter Verwendung von Metall koppelt.
Kältekreisvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit: einer hochtemperaturseitigen externen Einheit (23), die konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Wärmemedium in dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf und Außenluft auszutauschen, wobei der Wärmeaustauschabschnitt eine niedertemperaturseitige externe Einheit (32) ist, die konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Wärmemedium in dem niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf und Außenluft auszutauschen; und einem Koppelabschnitt (39), der konfiguriert ist, Wärme von der hochtemperaturseitigen externen Einheit an die niedertemperaturseitige externe Einheit zu übertragen, indem er die hochtemperaturseitige externe Einheit und die niedertemperaturseitige externe Einheit unter Verwendung von Metall koppelt.
Kältekreisvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit: einem Öffnungs-/Schließabschnitt (47, 48), der konfiguriert ist, den Verbindungsströmungsdurchgang zu öffnen oder zu verschließen; und einer Steuerungseinrichtung (60), die konfiguriert ist, den Öffnungs-/Schließabschnitt zum Öffnen des Verbindungsströmungsdurchgangs zu steuern, nachdem eine Temperatur oder Spannung des Wärmemediums in dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf auf einen vorbestimmten Wert oder höher erhöht wird.
Kältekreisvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit: einer niedertemperaturseitigen externen Einheit (32), die konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Wärmemedium in dem niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf und Außenluft auszutauschen; einem niedertemperaturseitigen Zirkulationsschaltabschnitt (38), der konfiguriert ist, zwischen einem Zustand, in welchem das Wärmemedium zwischen dem niedertemperaturseitigen Wärmetauscher und der niedertemperaturseitigen externen Einheit zirkuliert, und einem Zustand zu schalten, in welchem das Wärmemedium nicht zwischen dem niedertemperaturseitigen Wärmetauscher und der niedertemperaturseitigen externen Einheit zirkuliert; und einer Steuerungseinrichtung (60), die konfiguriert ist, den Öffnungs-/Schließabschnitt zum Öffnen des Verbindungsströmungsdurchgangs zu steuern, nachdem sie den niedertemperaturseitigen Zirkulationsschaltabschnitt gesteuert hat, um zu bewirken, dass das Wärmemedium zwischen dem niedertemperaturseitigen Wärmetauscher und der niedertemperaturseitigen externen Einheit zirkuliert.
Kältekreisvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit: einer niedertemperaturseitigen externen Einheit (32), die konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Wärmemedium in dem niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf und Außenluft auszutauschen; einem niedertemperaturseitigen Zirkulationsschaltabschnitt (38), der konfiguriert ist, zwischen einem Zustand, in welchem das Wärmemedium zwischen dem Wärmeaustauschabschnitt und der niedertemperaturseitigen externen Einheit zirkuliert, und einem Zustand zu schalten, in welchem das Wärmemedium nicht zwischen dem Wärmeaustauschabschnitt und der niedertemperaturseitigen externen Einheit zirkuliert; und einer Steuerungseinrichtung (60), die konfiguriert ist, den Öffnungs-/Schließabschnitt zum Öffnen des Verbindungsströmungsdurchgangs zu steuern, nachdem sie den niedertemperaturseitigen Zirkulationsschaltabschnitt gesteuert hat, um zu bewirken, dass das Wärmemedium zwischen dem Wärmeaustauschabschnitt und der niedertemperaturseitigen externen Einheit zirkuliert.
Kältekreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 5, 6 und 7, wobei der Wärmeaustauschabschnitt eine Batterie (33) ist, die in einem Fahrzeug montiert ist.
Kältekreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 5, wobei der Wärmeaustauschabschnitt eine niedertemperaturseitige externe Einheit (32) ist, die konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Wärmemedium in dem niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf und Außenluft auszutauschen.
Kältekreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner mit: einem Gas-Flüssigkeits-Abscheider (40), der konfiguriert ist, das von dem hochtemperaturseitigen Wärmetauscher in den Gas-Flüssigkeits-Abscheider einströmende Kältemittel in ein gasphasiges Kältemittel und ein flüssigphasiges Kältemittel zu trennen und zu bewirken, dass das getrennte flüssigphasige Kältemittel zu einer Seite des Entspannungsabschnitts ausströmt.
Kältekreisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 5 und 10, ferner mit: einem Verdampfer (14), der konfiguriert ist, Wärme zwischen dem durch den Entspannungsabschnitt entspannten Kältemittel und Luft auszutauschen, die in einem zu klimatisierenden Raum zu blasen ist; einer hochtemperaturseitigen externen Einheit (23), die konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Wärmemedium in dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf und Außenluft auszutauschen; einem Heizkern (22), der konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Wärmemedium in dem hochtemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf und Luft auszutauschen; einer niedertemperaturseitigen externen Einheit (32), die konfiguriert ist, Wärme zwischen dem Wärmemedium in dem niedertemperaturseitigen Wärmemediumkreislauf und Außenluft auszutauschen; und einem Modusschaltabschnitt (18, 19, 24, 38), der konfiguriert ist, zwischen einem Luftkühlungsmodus, in welchem Wärme von der Luft in das Kältemittel in dem Verdampfer aufgenommen wird und Wärme von dem Kältemittel in die Außenluft in der hochtemperaturseitigen externen Einheit abgeführt wird, einem Lufterwärmungsmodus, in welchem Wärme von dem Wärmemedium in die Luft in dem Heizkern (22) abgeführt wird und Wärme von der Außenluft in das Kältemittel in der niedertemperaturseitigen externen Einheit aufgenommen wird, und einem Kühlungsmodus schaltet, in welchem das Wärmemedium Wärme in dem Wärmeaustauschabschnitt aufnimmt.