DE112019006723T5

DE112019006723T5 - Temperatureinstellungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112019006723T5
Application number: DE112019006723.0T
Authority: DE
Inventors: Koji Takahashi; Takamitsu Mano
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-09-30
Also published as: JP2020117048A; WO2020153060A1; JP7225830B2

Abstract

Eine Temperatureinstellungsvorrichtung hat einen Wärmemediumzirkulationskreis (10), eine Haupttemperatureinstellungseinheit (EG), eine Hilfstemperatureinstellungseinheit (14), einen Wärmetauscher (15), eine Hauptpumpe (16a), eine Hilfspumpe (16b) und eine Umschaltvorrichtung (13). Die Umschaltvorrichtung schaltet eine Kreisgestaltung des Wärmemediumzirkulationskreises zu einer ersten Kreisstruktur, einer zweiten Kreisstruktur oder einer dritten Kreisstruktur um. In der ersten Kreisstruktur zirkuliert ein Wärmemedium, das durch die Hilfspumpe druckgeliefert wird, durch die Hilfstemperatureinstellungseinheit und den Wärmetauscher. In der zweiten Kreisstruktur zirkuliert das Wärmemedium, das durch die Hauptpumpe druckgeliefert wird, durch die Haupttemperatureinstellungseinheit und den Wärmetauscher. In der dritten Kreisstruktur wird das Wärmemedium, das durch wenigstens eine von der Hauptpumpe und der Hilfspumpe druckgeliefert wird, zu sowohl einem Strömungspfad, durch den das Wärmemedium in der ersten Kreisstruktur strömt, als auch einem Strömungspfad zugeführt, durch den das Wärmemedium in der zweiten Kreisstruktur strömt.

Description

QUERBEZUG ZU VERWANDTER ANMELDUNG
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-009393 , die am 23. Januar 2019 eingereicht wurde und deren Inhalte hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Temperatureinstellungsvorrichtung, die gestaltet ist, um eine Temperatur eines Fluids einzustellen, das ein temperatureinzustellendes Objekt ist.
HINTERGRUND
Herkömmlich offenbart Patentdokument 1 eine Temperatureinstellungsvorrichtung, die auf eine Wärmeausnutzungsvorrichtung für ein Fahrzeug angewendet ist. Die Temperatureinstellungsvorrichtung in Patentdokument 1 führt einen Erwärmungsbetrieb eines Fahrzeuginneren durch Erwärmen von Luft, die in das Fahrzeuginnere zu blasen ist, das ein Klimatisierungszielraum ist, durch. Das heißt geblasene Luft ist ein Beispiel des Fluids, das ein Temperatureinstellungsobjekt der Temperatureinstellungsvorrichtung in Patentdokument 1 ist.
Im Speziellen hat die Temperatureinstellungsvorrichtung in Patentdokument 1 einen Wärmemediumzirkulationskreis, in dem ein Kühlmittel zirkuliert, das für eine Brennkraftmaschine (d. h. eine Maschine) verwendet wird. Des Weiteren ist der Wärmemediumzirkulationskreis durch Verbinden eines Kühlmittelpfads der Maschine, eines Erwärmerkerns, eines Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers eines Wärmepumpenkreislaufs, eines Dreiwegeventils und dergleichen gestaltet.
Der Erwärmerkern ist ein Erwärmungswärmetauscher, der die geblasene Luft durch Austauschen von Wärme zwischen dem Kühlmittel, das ein Wärmemedium ist, und der geblasenen Luft erwärmt, die das Fluid des Temperatureinstellungsobjekts ist. Der Wärmepumpenkreislauf ist eine Temperatureinstellungsvorrichtung, die gestaltet ist, um das Kühlmittel durch Verwenden eines Hochdruckkältemittels als eine Wärmequelle zu erwärmen. Das Dreiwegeventil ist eine Umschaltvorrichtung, die gestaltet ist, um ein Strömungspfadmuster (d. h. eine Strömungspfadkreisstruktur) des Kühlmittels in dem Wärmemediumzirkulationskreis umzuschalten.
In Patentdokument 1, wenn eine Temperatur des Kühlmittels höher als oder gleich wie eine vorbestimmte Temperatur ist, wird die Temperatureinstellungsvorrichtung zu einer Kreisstruktur eines normalen Modus umgeschaltet, in dem das Kühlmittel durch den Kühlmittelpfad der Maschine und den Erwärmerkern zirkuliert. Andererseits, wenn die Temperatur des Kühlmittels niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist, wird die Temperatureinstellungsvorrichtung zu einer Kreisstruktur eines Aufwärmmodus umgeschaltet, in dem das Kühlmittel durch den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher und den Erwärmerkern durch Betreiben des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers des Wärmepumpenkreislaufs zirkuliert.
Als eine Folge kann die Temperatureinstellungsvorrichtung von Patentdokument 1 das Fahrzeuginnere durch Erwärmen der geblasenen Luft erwärmen, ungeachtet eines Betriebszustands der Maschine.
DOKUMENT DES STANDS DER TECHNIK
PATENTDOKUMENT
Patentdokument 1: JP 2007-223418 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In dem Wärmemediumzirkulationskreis von Patentdokument 1, wenn die Temperatureinstellungsvorrichtung zu der Kreisstruktur des Aufwärmmodus umgeschaltet ist, umgeht das Kühlmittel, das durch den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher erwärmt wird, den Kühlmittelpfad der Maschine und strömt zu dem Erwärmerkern. Des Weiteren strömt in dem Wärmemediumzirkulationskreis von Patentdokument 1, wenn die Temperatureinstellungsvorrichtung zu der Kreisstruktur des normalen Modus umgeschaltet ist, das gesamte Kühlmittel, das von dem Kühlmittelpfad der Maschine abgegeben wird, in den Erwärmerkern.
Um die Kreisstrukturen, die vorstehend beschrieben sind, umzuschalten, hat der Wärmemediumzirkulationskreis vom Patentdokument 1 ein Rückschlagventil, um zu verhindern, dass das Kühlmittel, das aus dem Kühlmittelpfad der Maschine ausströmt, zu einem Kühlmittelauslass des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers zurückströmt.
Jedoch öffnet diese Art des Rückschlagventils nicht bis ein geeigneter Differenzialdruck zwischen einer vorderen Seite und einer hinteren Seite des Rückschlagventils eingestellt ist. Deshalb ist es in dem Wärmemediumzirkulationskreis, der das Rückschlagventil hat, schwierig, Luft in ausreichender Weise von einem Inneren des Wärmemediumzirkulationskreises zu entfernen, wenn das Kühlmittel zu dem Wärmemediumzirkulationskreis zugeführt wird. Des Weiteren, wenn eine Temperatur der geblasenen Luft eingestellt wird, kann eine Wärmetauschleistung des Wärmetauschers, wie des Erwärmerkerns, in nachteiliger Weise beeinflusst werden, falls sich die Luft, die in dem Wärmemediumzirkulationskreis verbleibt, in den Wärmetauscher, wie in den Erwärmerkern, bewegt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung eine Temperatureinstellungsvorrichtung vorzusehen, die gestaltet ist, um zu beschränken, dass Luft in einem Wärmemediumzirkulationskreis verbleibt, in dem ein Wärmemedium zirkuliert.
Um die vorstehende Aufgabe zu erreichen, hat eine Temperatureinstellungsvorrichtung in einem Beispiel gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Wärmemediumzirkulationskreis, eine Haupttemperatureinstellungseinheit, eine Hilfstemperatureinstellungseinheit, einen Wärmetauscher, eine Hauptpumpe, eine Hilfspumpe und eine Umschaltvorrichtung.
Ein Wärmemedium zirkuliert in dem Wärmemediumzirkulationskreis. Die Haupttemperatureinstellungseinheit ist gestaltet, um eine Temperatur des Wärmemediums einzustellen. Die Hilfstemperatureinstellungseinheit ist gestaltet, um die Temperatur des Wärmemediums einzustellen. Der Wärmetauscher ist gestaltet, um eine Temperatur eines Fluids, das ein Temperatureinstellungsobjekt ist, durch Austauschen von Wärme zwischen dem Wärmemedium, in dem die Temperatur durch wenigstens eine von der Haupttemperatureinstellungseinheit oder der Hilfstemperatureinstellungseinheit eingestellt ist, und dem Fluid einzustellen, das das Objekt ist, das temperatureinzustellen ist. Die Hauptpumpe wird wenigstens dann betrieben, wenn das Wärmemedium, in dem die Temperatur durch die Haupttemperatureinstellungseinheit eingestellt ist, zu dem Wärmetauscher druckgeliefert wird. Die Hilfspumpe wird wenigstens dann betrieben, wenn das Wärmemedium, in dem die Temperatur durch die Hilfstemperatureinstellungseinheit eingestellt ist, zu dem Wärmetauscher druckgeliefert wird.
Des Weiteren schaltet die Umschaltvorrichtung eine Kreisgestaltung des Wärmemediumzirkulationskreises zu einer ersten Kreisstruktur (d. h. einem ersten Muster), einer zweiten Kreisstruktur (d. h. einem zweiten Muster) oder einer dritten Kreisstruktur (d. h. einem dritten Muster) um.
In der ersten Kreisstruktur zirkuliert das Wärmemedium, das durch die Hilfspumpe druckgeliefert wird, durch die Hilfstemperatureinstellungseinheit und den Wärmetauscher. In der zweiten Kreisstruktur zirkuliert das Wärmemedium, das durch die Hauptpumpe druckgeliefert wird, durch die Haupttemperatureinstellungseinheit und den Wärmetauscher. In der dritten Kreisstruktur wird das Wärmemedium, das durch wenigstens eine von der Hauptpumpe und der Hilfspumpe druckgeliefert wird, zu sowohl einem Strömungspfad, durch den das Wärmemedium in der ersten Kreisstruktur strömt, als auch einem Strömungspfad zugeführt, durch den das Wärmemedium in der zweiten Kreisstruktur strömt.
Demgemäß kann, ohne Verwenden eines Rückschlagventils, das in dem Wärmemediumzirkulationskreis vorgesehen ist, die Kreisgestaltung des Wärmemediumzirkulationskreises zu der ersten Kreisstruktur und der zweiten Kreisstruktur durch Verwenden der Umschaltvorrichtung umgeschaltet werden.
Durch Umschalten zwischen der ersten Kreisstruktur und der zweiten Kreisstruktur gemäß der Temperatureinstellungskapazität des Wärmemediums bei der Haupttemperatureinstellungseinheit und der Hilfstemperatureinstellungseinheit kann die Temperatur des Wärmemediums sicher eingestellt werden. Als eine Folge kann die Temperatur des Fluids, das das Temperatureinstellungsobjekt ist, in geeigneter Weise eingestellt werden.
Die Umschaltvorrichtung kann des Weiteren die Kreisgestaltung des Wärmemediumzirkulationskreises zu der dritten Kreisstruktur umschalten. In der dritten Kreisstruktur kann das Wärmemedium zu sowohl dem Strömungspfad, durch den das Wärmemedium strömt, wenn zu der ersten Kreisstruktur umgeschaltet ist, als auch dem Strömungspfad zugeführt werden, durch den das Wärmemedium strömt, wenn zu der zweiten Kreisstruktur umgeschaltet ist.
Deshalb kann, wenn das Wärmemedium zu dem Wärmemediumzirkulationskreis zugeführt wird, ein Verbleiben der Luft in dem Wärmemediumzirkulationskreis beschränkt werden.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die einen gesamten Aufbau einer Temperatureinstellungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die ein Dreiwegeventil in einem Hilfswärmequellenmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
3 ist eine Querschnittsansicht, die das Dreiwegeventil in einem Hauptwärmequellenmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
4 ist eine Querschnittsansicht, die das Dreiwegeventil in einem Luftentfernungsmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
5 ist eine Ansicht, die den gesamten Aufbau der Temperatureinstellungsvorrichtung und einen Strömungspfadkreis eines Kühlmittels in dem Hilfswärmequellenmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
6 ist eine Ansicht, die den gesamten Aufbau der Temperatureinstellungsvorrichtung und einen Strömungspfadkreis des Kühlmittels in dem Hauptwärmequellenmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
7 ist eine Ansicht, die den gesamten Aufbau der Temperatureinstellungsvorrichtung und einen Strömungspfadkreis des Kühlmittels in dem Luftentfernungsmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
8 ist eine Ansicht eines gesamten Aufbaus einer Temperatureinstellungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
9 ist eine Ansicht eines gesamten Aufbaus einer Temperatureinstellungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
10 ist eine Ansicht, die den gesamten Aufbau der Temperatureinstellungsvorrichtung und einen Strömungspfadkreis eines Kühlmittels in einem Hilfswärmequellenmodus gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.
11 ist eine Ansicht, die den gesamten Aufbau der Temperatureinstellungsvorrichtung und einen Strömungspfadkreis des Kühlmittels in einem Hauptwärmequellenmodus gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.
12 ist eine Ansicht, die den gesamten Aufbau der Temperatureinstellungsvorrichtung und einen Strömungspfadkreis des Kühlmittels in einem Luftentfernungsmodus gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt.
13 ist eine Ansicht eines gesamten Aufbaus einer Temperatureinstellungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.
14 ist eine Ansicht eines gesamten Aufbaus einer Temperatureinstellungsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele zum Realisieren der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den jeweiligen Ausführungsbeispielen sind Teilen, die Gegenständen entsprechen, die in den vorherigen Ausführungsbeispielen bereits beschrieben sind, Bezugszeichen gegeben, die identisch zu den Bezugszeichen der bereits beschriebenen Gegenstände sind. Die gleiche Beschreibung wird deshalb in Abhängigkeit der Umstände weggelassen. In einem Fall, wo nur ein Teil der Gestaltung in jedem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, können die anderen Ausführungsbeispiele, die vorstehend beschrieben sind, auf den anderen Teil der Gestaltung angewendet werden. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf Kombinationen von Ausführungsbeispiel beschränkt, die Teile kombinieren, die explizit als kombinierbar beschrieben sind. Solange es kein Problem gibt, können die verschiedenen Ausführungsbeispiele teilweise miteinander kombiniert werden, selbst falls es nicht explizit beschrieben ist.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Eine Temperatureinstellungsvorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung wird mit Bezug auf 1 bis 7 beschrieben. Die Temperatureinstellungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist auf ein Hybridfahrzeug angewendet, das eine Antriebskraft zum Fahren von einer Maschine EG (beispielsweise einer Brennkraftmaschine) und einem elektrischen Fahrmotor erhält. Das Hybridfahrzeug des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist als ein Plug-In-Hybridfahrzeug gestaltet, in dem eine Batterie mit Elektrizität, die von einer externen Quelle (beispielsweise einer kommerziellen Leistungsquelle) zugeführt wird, während eines Stopps des Fahrzeugs geladen werden kann.
In dem vorstehenden Typ des Plug-In-Hybridfahrzeugs kann ein Fahrmodus umgeschaltet werden. Im Speziellen, wenn ein Ladespeicher SOC der Batterie höher als oder gleich wie ein vorbestimmter Speicher KSOC ist, wird das Fahrzeug in einen EV-Fahrmodus festgelegt. In dem EV-Fahrmodus fährt das Fahrzeug hauptsächlich durch die Antriebskraft des elektrischen Fahrmotors. Wenn andererseits der Ladespeicher SOC niedriger als der vorbestimmte Speicher KSOC ist, wird das Fahrzeug in einen HV-Fahrmodus festgelegt. In dem HV-Fahrmodus fährt das Fahrzeug hauptsächlich durch die Antriebskraft der Maschine EG.
Selbst in dem EV-Fahrmodus, wenn eine Fahrzeugfahrlast hoch wird, wird die Maschine EG betrieben, um den elektrischen Fahrmotor MG zu unterstützen. Darüber hinaus, wenn die Fahrzeugfahrlast in dem HV-Fahrmodus hoch wird, wird der elektrische Fahrmotor betrieben, um die Maschine EG zu unterstützen.
Das Plug-In-Hybridfahrzeug schaltet zwischen dem EV-Fahrmodus und dem HV-Fahrmodus um, wie vorstehend beschrieben ist. Aufgrund dessen kann ein Fahrzeugkraftstoffverbrauch im Vergleich zu einem normalen Fahrzeug verbessert werden, das die Antriebskraft nur von der Maschine EG erhält, um das Fahrzeug anzutreiben.
Die Temperatureinstellungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist gestaltet, um ein Fahrzeuginneres durch Erwärmen von Luft zu erwärmen, die in das Fahrzeuginnere geblasen wird, das ein Klimatisierungszielraum ist. Die geblasene Luft ist ein Fluid, das das Temperatureinstellungsobjekt der Temperatureinstellungsvorrichtung 1 ist. Die Temperatureinstellungsvorrichtung 1 hat einen Wärmemediumzirkulationskreis 10, um ein Kühlmittel der Maschine EG als ein Wärmemedium zu zirkulieren. Als das Kühlmittel kann Ethylenglykol, Dimethylpolysiloxan, eine Lösung, die ein Nanofluid oder dergleichen enthält, eine Antigefrierlösung oder dergleichen verwendet werden.
Der Wärmemediumzirkulationskreis 10 ist mit einem Kühlmittelpfad 11 der Maschine EG, einem Dreiwegeventil 13, einem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a eines Wärmepumpenkreislaufs 14, einem Erwärmerkern 15, einer ersten Pumpe 16a, einer zweiten Pumpe 16b, einem Radiator 17 und einem Thermostat 18 und dergleichen verbunden.
Der Kühlmittelpfad 11 der Maschine EG ist an einem Zylinderblock und einem Zylinderkopf, die die Maschine EG bilden, ausgebildet. Deshalb kann, wenn das Kühlmittel in dem Kühlmittelpfad 11 während des Betriebs der Maschine EG strömt, die Maschine EG gekühlt werden, weil das Kühlmittel Wärme absorbiert, die von der Maschine EG abgegeben wird.
Mit anderen Worten gesagt wird das Kühlmittel durch die Abwärme der Maschine EG erwärmt, wenn es durch den Kühlmittelpfad 11 strömt. Deshalb ist die Maschine EG des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Haupttemperatureinstellungseinheit, die gestaltet ist, um die Temperatur des Kühlmittels einzustellen.
Ein Einlassanschluss eines Zweigabschnitts 12a ist mit einem Kühlmittelauslass des Kühlmittelpfads 11 verbunden. Der Zweigabschnitt 12a ist durch eine Dreiwegeverbindung mit drei Anschlüssen gestaltet. Der Zweigabschnitt 12a verzweigt eine Strömung des Kühlmittels, das aus dem Kühlmittelpfad 11 ausströmt. Ein Auslassanschluss des Zweigabschnitts 12a ist mit einem Einlass/Auslass-Anschluss des Dreiwegeventils 13 verbunden. Der andere Auslassanschluss des Zweigabschnitts 12a ist mit einem Kühlmitteleinlassanschluss des Radiators 17 verbunden.
Das Dreiwegeventil 13 ist eine Umschaltvorrichtung, die gestaltet ist, um ein Strömungspfadmuster (mit anderen Worten gesagt eine Kreisstruktur) des Kühlmittels in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 umzuschalten. Das Dreiwegeventil 13 ist ein elektrisches Umschaltventil, das drei Einlass/AuslassAnschlüsse hat und wenigstens zwei der drei Einlass/Auslass-Anschlüsse verbindet. Ein Betrieb des Dreiwegeventils 13 wird auf der Basis eines Steuerungssignals gesteuert, das von einer Steuerungseinrichtung 30 ausgegeben wird, die nachstehend beschrieben wird. Die detaillierte Gestaltung des Dreiwegeventils 13 wird später beschrieben.
Ein Kühlmitteleinlassanschluss des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers 14a des Wärmepumpenkreislaufs 14 ist mit einem anderen Einlass/Auslass-Anschluss des Dreiwegeventils 13 verbunden. Der Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a ist gestaltet, um das Kühlmittel durch Austauschen der Wärme zwischen einem Hochdruckkältemittel bei dem Wärmepumpenkreislauf 14 und dem Kühlmittel zu erwärmen. Der Wärmepumpenkreislauf 14 ist ein Dampf-Kompression-Kältekreislauf mit einem Kompressor, dem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a, einem Expansionsventil, einem Verdampfer und dergleichen.
Deshalb ist der Wärmepumpenkreislauf 14 des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Hilfstemperatureinstellungseinheit, die gestaltet ist, um die Temperatur des Kühlmittels einzustellen. Eine Erwärmungskapazität des Wärmepumpenkreislaufs 14 wird auf der Basis eines Steuerungssignals gesteuert, das von der Steuerungseinrichtung 30 ausgegeben wird.
Ein Kühlmittelauslassanschluss des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers 14a ist mit einem Kühlmitteleinlassanschluss des Erwärmerkerns 15 verbunden. Der Erwärmerkern 15 ist gestaltet, um Luft durch Austauschen der Wärme zwischen dem Kühlmittel, das an dem Kühlmittelpfad 11 der Maschine EG und/oder an dem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a des Wärmepumpenkreislaufs 14 erwärmt wird, und Luft auszutauschen, die von einem nicht dargestellten Innenraumgebläse in das Fahrzeuginnere geblasen wird. Das heißt der Erwärmerkern 15 ist ein erwärmender Wärmetauscher.
Ein Strömungseinlassanschluss eines Zusammenführungsabschnitts 12b ist mit einem Kühlmittelauslassanschluss des Erwärmerkerns 15 verbunden. Der Zusammenführungsabschnitt 12b ist durch eine Dreiwegeverbindung mit drei Anschlüssen gestaltet, in gleicher Weise wie der Aufbau des Zweigabschnitts 12a. Bei dem Zusammenführungsabschnitt 12b werden das Kühlmittel, das aus dem Kühlmittelauslassanschluss des Erwärmerkerns 15 ausströmt, und das Kühlmittel, das aus einem Kühlmittelauslassanschluss des Radiators 17 ausströmt, zusammengeführt. Nach Hindurchströmen durch den Zusammenführungsabschnitt 12b strömt das zusammengeführte Kühlmittel zu einem Einlassanschluss der ersten Pumpe 16a.
Die erste Pumpe 16a ist eine Wasserpumpe, die gestaltet ist, um das Kühlmittel zu dem Kühlmittelpfad 11 der Maschine EG zu pumpen. Die erste Pumpe 16a ist eine elektrische Flügelradpumpe, bei der ein Flügelrad durch einen elektrischen Motor angetrieben wird. Eine Drehzahl (d. h. eine Pumpkapazität) der ersten Pumpe 16a wird auf der Basis eines Steuerungssignals gesteuert, das von der Steuerungseinrichtung 30 ausgegeben wird.
Die erste Pumpe 16a hat keinen Rückschlagmechanismus, um ein rückwärtiges Strömen des Kühlmittels in die erste Pumpe 16a durch einen Abgabeanschluss und ein Ausströmen durch einen Einlassanschluss zu beschränken. Deshalb ist die erste Pumpe 16a, wenn sie nicht in Betrieb ist, lediglich ein Kühlmittelpfad.
Das heißt die erste Pumpe 16a ermöglicht, wenn sie nicht in Betrieb ist, ein rückwärtiges Ausströmen des Kühlmittels, das von dem Abgabeanschluss der ersten Pumpe 16a eintritt, durch den Einlassanschluss der ersten Pumpe 16a.
Ein Kühlmitteleinlassanschluss des Kühlmittelpfads 11 in der Maschine EG ist mit dem Abgabeanschluss der ersten Pumpe 16a verbunden. Das heißt die erste Pumpe 16a ist eine Hauptpumpe, die gestaltet ist, um wenigstens dann in Betrieb zu sein, wenn das Kühlmittel, das an dem Kühlmittelpfad 11 der Maschine EG erwärmt wird, zu dem Erwärmerkern 15 druckgeliefert wird.
Der Radiator 17 ist ein Außenraumwärmetauscher, der gestaltet ist, um die Wärme zwischen dem Kühlmittel, das aus dem anderen Auslassanschluss des Zweigabschnitts 12a ausströmt, und Außenluft auszutauschen. Das heißt an dem Radiator 17 kann eine Abwärme der Maschine EG, die durch das Kühlmittel absorbiert ist, zu der Außenluft abstrahlen. Der Radiator 17 hat einen Reservetank 17a, der ein sogenannter Tank der geschlossenen Bauart ist.
Des Weiteren hat der Radiator 17 einen Injektionsanschluss 17b, durch den hindurch das Kühlmittel in den Wärmemediumzirkulationskreis 10 zugeführt wird. Der Injektionsanschluss 17b ist bei einem obersten Niveau des Wärmemediumzirkulationskreises 10 angeordnet. Deshalb strömt das Kühlmittel, das durch den Injektionsanschluss 17b zugeführt wird, in den Wärmemediumzirkulationskreis, aufgrund einer Höhendifferenz.
Der andere Einlassanschluss des Zusammenführungsabschnitts 12b ist mit dem Kühlmittelauslassanschluss des Radiators 17 durch den Thermostat 18 verbunden. Der Thermostat 18 ist ein Strömungsrateneinstellungsventil, das gestaltet ist, um eine Querschnittsfläche eines Kühlmittelpfads von dem Kühlmittelauslassanschluss des Radiators 17 zu dem Zusammenführungsabschnitt 12b zu erhöhen, wenn eine Temperatur des Kühlmittels, das aus dem Radiator 17 ausströmt, ansteigt. Der Thermostat 18 ist ein mechanischer Mechanismus, der einen Ventilkörper hat, der durch eine Volumenänderung eines Thermowachses gemäß einer Temperaturänderung des Kühlmittels verstellt wird.
Der Thermostat 18 ist gestaltet, um die Querschnittsfläche derart einzustellen, dass die Temperatur des Kühlmittels, das von dem Radiator 17 zu der ersten Pumpe 16a gezogen wird, sich einer vorbestimmten Referenztemperatur KTw annähert. Der Thermostat 18 des vorliegenden Ausführungsbeispiels schließt den Kühlmittelpfad nicht vollständig, um die Temperatur des Kühlmittels, das von dem Radiator 17 abgegeben wird, genau zu erfassen.
Der Wärmemediumzirkulationskreis 10 hat einen parallelen Pfad 10a, der das Kühlmittel, das von dem Erwärmerkern 15 abgegeben wird, führt, um den Kühlmittelpfad 11 der Maschine EG zu umgehen und zu einem anderen Einlass/Auslass-Anschluss des Dreiwegeventils 13 zu strömen. Die zweite Pumpe 16b ist an dem parallelen Pfad 10a angeordnet. Die zweite Pumpe 16b ist gestaltet, um das Kühlmittel, das von dem Erwärmerkern 15 abgegeben wird, anzusaugen und es zu dem Dreiwegeventil 13 druckzuliefern.
Eine Gestaltung der zweiten Pumpe 16b ist im Wesentlichen gleich zu der der ersten Pumpe 16a. Deshalb wird die zweite Pumpe 16b, wenn sie nicht in Betrieb ist, nur als ein Kühlmittelpfad verwendet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die erste Pumpe 16a eine maximale Pumpkapazität des Kühlmittels, die höher ist als die der zweiten Pumpe 16b. Deshalb, wenn die erste Pumpe 16a bei einer Drehzahl dreht, die gleich zu der der zweiten Pumpe 16b ist, ist eine Abgaberate der ersten Pumpe 16a höher als die der zweiten Pumpe 16b.
Das Kühlmittel, das von der zweiten Pumpe 16b gepumpt wird, strömt in den Erwärmerkern 15 durch das Dreiwegeventil 13 und den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a. Deshalb ist die zweite Pumpe 16b eine Hilfspumpe, die gestaltet ist, um wenigstens dann in Betrieb zu sein, wenn das Kühlmittel, das durch den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a des Wärmepumpenkreislaufs 14 erwärmt wird, zu dem Erwärmerkern 15 druckgeliefert wird.
Die detaillierte Gestaltung des Dreiwegeventils 13 wird nachstehend beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, ist das Dreiwegeventil 13 mit einem Kühlmittelauslassanschluss des Kühlmittelpfads 11 in der Maschine EG, dem Kühlmitteleinlassanschluss des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers 14a in dem Wärmepumpenkreislauf 14 und einem Einlass/Auslass-Anschluss des parallelen Pfads 10a verbunden. Darüber hinaus sind zwei oder mehr der vorstehenden Kühlmittelauslassanschlüsse oder Kühlmitteleinlassanschlüsse mit dem Kühlmittelkreis verbunden.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kühlmittelauslassanschluss des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers 14a mit dem Kühlmitteleinlassanschluss des Erwärmerkerns 15 verbunden. Das heißt das Dreiwegeventil 13 ist indirekt mit dem Kühlmitteleinlassanschluss des Erwärmerkerns 15 über den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a gekoppelt.
Im Speziellen hat, wie in 2 bis 4 gezeigt ist, das Dreiwegeventil 13 einen Drehventilabschnitt 131, der in einer Säulenform ausgebildet ist, einen Körperabschnitt 132, der den Drehventilabschnitt 131 beherbergt, und eine nicht dargestellte Antriebseinheit. 2 bis 4 sind Querschnittsansichten des Dreiwegeventils 13 aus Sicht in einer Axialrichtung des Dreiwegeventils 13.
Ein Verbindungspfad 131 ist in dem Drehventilabschnitt 131 ausgebildet, um zu bewirken, dass zwei oder mehr von dem Kühlmittelauslassanschluss des Kühlmittelpfads 11, dem Kühlmitteleinlassanschluss des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers 14a und dem einen Einlass/Auslass-Anschluss des parallelen Pfads 10a miteinander in Verbindung sind. Der Körperabschnitt 132 beherbergt den Drehventilabschnitt 131, der um eine Mittelachse drehbar ist. Die Antriebseinheit ist ein elektrisches Stellglied (im Speziellen ein Schrittmotor), das gestaltet ist, um den Drehventilabschnitt 131 um eine Achse zu drehen.
Wenn die Antriebseinheit den Drehventilabschnitt 131 um die Achse dreht, können der eine Einlass/Auslass-Anschluss des parallelen Pfads 10a und der Kühlmitteleinlassanschluss des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers 14a miteinander in Verbindung kommen, wie in 2 gezeigt ist. Des Weiteren können, wie in 3 gezeigt ist, durch Drehen des Drehventilabschnitts 131 der Kühlmittelauslassanschluss des Kühlmittelpfads 11 und der Kühlmitteleinlassanschluss des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers 14a miteinander in Verbindung kommen. Des Weiteren können, wie in 4 gezeigt ist, durch Drehen des Drehventilabschnitts 131 der Kühlmittelauslassanschluss des Kühlmittelpfads 11, der Kühlmitteleinlassanschluss des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers 14a und der eine Einlass/Auslass-Anschluss des parallelen Pfads 10a miteinander in Verbindung kommen.
Eine Übersicht über eine elektrische Steuerungseinheit in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird nachstehend beschrieben. Die Steuerungseinrichtung 30 hat einen typischen Microcontroller, der eine CPU, einen ROM, einen RAM und dergleichen hat, sowie Peripheriekreise dieser Komponenten. Die Steuerungseinrichtung ist gestaltet, um verschiedene Berechnungen und Prozesse auf der Basis eines Steuerungsprogramms durchzuführen, das in dem ROM gespeichert ist. Darüber hinaus ist die Steuerungseinrichtung 30 gestaltet, um einen Betrieb von verschiedenen Steuerungszielvorrichtungen 13, 14, 16a, 16b und dergleichen zu steuern, die mit einem Ausgang der Steuerungseinrichtung 30 verbunden sind.
Ein Eingang der Steuerungseinrichtung 30 ist mit einem maschinenseitigen Temperatursensor 31, einem erwärmerseitigen Temperatursensor 32 und dergleichen verbunden. Erfassungssignale, die nur von der Sensorgruppe ausgegeben werden, werden zu der Steuerungseinrichtung 30 eingegeben.
Der maschinenseitige Temperatursensor 31 ist eine Temperaturerfassungseinheit, die gestaltet ist, um eine erste Temperatur T1 eines Abschnitts an einer Auslassseite des Kühlmittelpfads 11 der Maschine EG zu erfassen. Der maschinenseitige Temperatursensor 31 ist an der Maschine EG angebracht. Deshalb kann, selbst wenn das Kühlmittel nicht in dem Kühlmittelpfad 11 strömt, die Temperatur der Maschine EG erfasst werden. Der erwärmerseitige Temperatursensor 32 ist eine Temperaturerfassungseinheit, die gestaltet ist, um eine zweite Temperatur T2 des Kühlmittels zu erfassen, das aus dem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a ausgeströmt ist.
Des Weiteren ist eine nicht dargestellte Bedientafel mit dem Eingang der Steuerungseinrichtung 30 verbunden. Die Bedientafel hat verschiedene Bedienungsschalter, und Bedienungssignale, die von den Bedienungsschaltern ausgegeben werden, werden zu der Steuerungseinrichtung eingegeben.
Die Bedienungsschalter umfassen einen Erwärmungsschalter, einen Luftvolumenfestlegungsschalter, einen Temperaturfestlegungsschalter und dergleichen. Der Erwärmungsschalter ist eine Anfrageeinheit, um ein Durchführen eines Erwärmens oder ein Stoppen eines Erwärmens anzufragen. Der Luftvolumenfestlegungsschalter ist eine Festlegungseinheit, um ein Luftvolumen der Luft, die in das Fahrzeuginnere geblasen wird, festzulegen. Der Temperaturfestlegungsschalter ist eine Festlegungseinheit, um eine Temperatur in dem Fahrzeuginneren festzulegen.
Die Steuerungseinrichtung 30 ist einstückig durch Steuerungseinheiten gestaltet, die jeweils gestaltet sind, um die verschiedenen Steuerungszielvorrichtungen zu steuern, die mit dem Ausgang der Steuerungseinrichtung 30 verbunden sind. Das heißt Gestaltungen (Hardware und Software) der Steuerungseinrichtung 30, um die Betriebe der Steuerungszielvorrichtungen zu steuern, entsprechen den Steuerungseinheiten, um die Betriebe der entsprechenden Steuerungszielvorrichtungen zu steuern.
Als ein Beispiel ist in der Steuerungseinrichtung 30 eine erste Pumpensteuerungseinheit gestaltet, um die Pumpkapazität der ersten Pumpe 16a zu steuern. In der Steuerungseinrichtung 30 ist eine zweite Pumpensteuerungseinheit gestaltet, um die Pumpkapazität der zweiten Pumpe 16b zu steuern. In der Steuerungseinrichtung 30 ist eine Wärmepumpenkreislaufsteuerungseinheit gestaltet, um einen Betrieb des Wärmepumpenkreislaufs 14 zu steuern.
Ein Betrieb der Temperatureinstellungsvorrichtung 1, die die vorstehende Gestaltung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat, wird nachstehend beschrieben. In der Temperatureinstellungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels können ein Betrieb in einem Hilfswärmequellenmodus und ein Betrieb in einem Hauptwärmequellemodus zueinander umgeschaltet werden, um das Fahrzeuginnere zu erwärmen.
Wie vorstehend beschrieben ist, wenn der Ladespeicher SOC der Batterie höher als oder gleich wie der vorbestimmte Speicher KSOC ist, fährt das Plug-In-Hybridfahrzeug des vorliegenden Ausführungsbeispiels in dem EV-Fahrmodus. In dem EV-Fahrmodus fährt das Fahrzeug hauptsächlich durch die Antriebskraft des elektrischen Fahrmotors, und eine Gelegenheit, die Maschine EG zu betreiben, ist niedrig. Deshalb ist es, wenn in dem EV-Fahrmodus gefahren wird, schwierig, die erste Temperatur T1 anzuheben.
Deshalb führt in einem Fall, in dem eine Durchführung eines Erwärmens in dem Fahrzeuginneren angefragt ist, wenn die erste Temperatur T1 niedriger als eine vorbestimmte erste Standardtemperatur KT1 ist, die Steuerungseinrichtung 30 das Erwärmen in dem Hilfswärmequellenmodus durch. In dem Hilfswärmequellenmodus wird der Wärmepumpenkreislauf 14, der die Hilfstemperatureinstellungseinheit ist, betrieben, und das Erwärmen wird durch Verwenden des Kühlmittels, das bei dem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a erwärmt wird, als eine Wärmequelle durchgeführt.
Anschließend, wenn der Ladespeicher SOC niedriger als ein vorbestimmter Speicher KSOC wird, wenn der EV-Fahrmodus fortgeführt wird, wird der EV-Fahrmodus zu dem HV-Fahrmodus umgeschaltet. In dem HV-Fahrmodus fährt das Fahrzeug hauptsächlich durch die Antriebskraft der Maschine EG. Deshalb, wenn das Fahrzeug in dem HV-Fahrmodus fährt, steigt die erste Temperatur T1 mehr an als die in dem EV-Fahrmodus.
Deshalb führt in dem Fall, in dem eine Durchführung des Erwärmens in dem Fahrzeuginneren angefragt ist, wenn die erste Temperatur T1 höher als oder gleich wie die erste Standardtemperatur KT1 ist, die Steuerungseinrichtung 30 das Erwärmen in dem Hauptwärmequellenmodus durch. In dem Hauptwärmequellenmodus ist der Wärmepumpenkreislauf 14, der die Hilfstemperatureinstellungseinheit ist, gestoppt, und das Erwärmen wird durch Verwenden des Kühlmittels, das bei dem Kühlmittelpfad 11 der Maschine EG, die die Haupttemperatureinstellungseinheit ist, erwärmt wird, als die Wärmequelle durchgeführt.
Die erste Standardtemperatur KT1 ist derart festgelegt, dass eine Temperatur des Kühlmittels eine Temperatur wird, die ausreichend ist, um als die Wärmequelle verwendet zu werden, um das Fahrzeuginnere zu erwärmen. Nachstehend wird jeder der Betriebsmodi beschrieben.
Hilfswärmequellenmodus
In dem Hilfswärmequellenmodus schaltet die Steuerungseinrichtung 30 den Strömungspfadkreis des Kühlmittels in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 zu einer ersten Kreisstruktur um.
Im Speziellen steuert die Steuerungseinrichtung 30 den Betrieb des Dreiwegeventils 13 derart, dass der eine Einlass/Auslass-Anschluss des parallelen Pfads 10a mit dem Kühlmitteleinlassanschluss des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers 14a in Verbindung ist, wie in 2 gezeigt ist. Als eine Folge öffnet der parallele Pfad 10a, und das Kühlmittel, das von dem Erwärmerkern 15 geströmt ist, kann in den parallelen Pfad 10a strömen.
Darüber hinaus betreibt die Steuerungseinrichtung 30 den Wärmepumpenkreislauf 14. Bei diesem Punkt stellt die Steuerungseinrichtung 30 die Erwärmungskapazität des Wärmepumpenkreislaufs 14 derart ein, dass sich die zweite Temperatur einer Solltemperatur annähert. Die Solltemperatur wird mit Bezug auf ein Steuerungskennfeld, das im Voraus in der Steuerungseinrichtung 30 gespeichert ist, auf der Basis einer vorbestimmten Temperatur, die durch einen Insassen unter Verwendung des Temperaturfestlegungsschalters festgelegt ist, einer Außentemperatur und dergleichen bestimmt.
Darüber hinaus stoppt die Steuerungseinrichtung 30 die erste Pumpe 16a und betreibt die zweite Pumpe 16b, um eine vorbestimmte Pumpkapazität auszuüben. Deshalb zirkuliert in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 in der ersten Kreisstruktur das Kühlmittel, das durch die zweite Pumpe 16b druckgeliefert wird, durch den Kühlmittelpfad in dem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a und den Erwärmerkern 15.
Deshalb strömt in dem Hilfswärmequellenmodus, wie durch eine dicke durchgehende Linie in 5 gezeigt ist, das Kühlmittel, das durch die zweite Pumpe 16b druckgeliefert wird, in den Kühlmittelpfad des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers 14a durch das Dreiwegeventil 13. Das Kühlmittel, das in einen Kühlmittelpfad des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers 14a strömt, wird durch Austauschen der Wärme mit dem Hochdruckkältemittel des Wärmepumpenkreislaufs 14 erwärmt.
Das Kühlmittel, das durch den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a erwärmt ist, strömt in den Erwärmerkern 15. Das Kühlmittel, das in den Erwärmerkern 15 strömt, strahlt die Wärme durch den Wärmetausch mit der Luft ab, die von dem Innenraumgebläse geblasen wird. Demzufolge wird die geblasene Luft erwärmt. Das Kühlmittel, das von dem Erwärmerkern 15 geströmt ist, strömt in den parallelen Pfad 10a und wird in die zweite Pumpe 16b gezogen, um wieder gepumpt zu werden.
Deshalb kann in dem Hilfswärmequellenmodus, selbst wenn die Maschine EG gestoppt ist, das Fahrzeuginnere durch Blasen der Luft, die durch den Erwärmerkern 15 erwärmt ist, in das Fahrzeuginnere erwärmt werden.
5 ist eine Zeichnung entsprechend 1, und ein dicker durchgehender Pfeil kennzeichnet die Strömung des Kühlmittels. In 5 sind, für eine klare Darstellung, eine Signalleitung und eine Leitung für elektrische Leistung, die die Steuerungseinrichtung 30 mit den verschiedenen Steuerungszielvorrichtungen verbinden, und eine Signalleitung, die die Steuerungseinrichtung 30 mit verschiedenen Sensoren verbindet, und dergleichen weggelassen. Dies gilt auch für die Ansicht, die eine gesamte Struktur zeigt, um den Strömungspfadkreis zu beschreiben.
Hauptwärmequellenmodus
In dem Hauptwärmequellenmodus schaltet die Steuerungseinrichtung 30 den Strömungspfadkreis des Kühlmittels in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 zu einer zweiten Kreisstruktur um.
Im Speziellen steuert die Steuerungseinrichtung 30 den Betrieb des Dreiwegeventils 13 derart, dass der Kühlmittelauslassanschluss des Kühlmittelpfads 11 mit dem Kühlmitteleinlassanschluss des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers 14a in Verbindung ist, wie in 3 gezeigt ist. Als eine Folge ist der parallele Pfad 10a geschlossen.
Darüber hinaus stoppt die Steuerungseinrichtung 30 den Wärmepumpenkreislauf 14. Des Weiteren betreibt die Steuerungseinrichtung 30 die erste Pumpe 16a, um eine vorbestimmte Pumpkapazität auszuüben, und stoppt die zweite Pumpe 16b. Deshalb zirkuliert in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 in der zweiten Kreisstruktur das Kühlmittel, das durch die erste Pumpe 16a geliefert wird, durch den Kühlmittelpfad 11 der Maschine EG und den Erwärmerkern 15.
Deshalb strömt in dem Hauptwärmequellenmodus, wie durch eine dicke durchgehende Linie in 6 gezeigt ist, das Kühlmittel, das von der ersten Pumpe 16a gepumpt wird, in den Kühlmittelpfad 11 der Maschine EG. Das Kühlmittel, das in den Kühlmittelpfad 11 der Maschine EG strömt, absorbiert die Abwärme der Maschine EG, und die Temperatur des Kühlmittels steigt an. Als eine Folge wird die Maschine EG gekühlt.
Das Kühlmittel, das aus dem Kühlmittelpfad 11 der Maschine EG ausströmt, strömt in den Kühlmittelpfad des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers 14a durch das Dreiwegeventil 13. In dem Hauptwärmequellenmodus ist der Wärmepumpenkreislauf 14 gestoppt. Deshalb strömt das Kühlmittel, das in den Kühlmittelpfad des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers 14a strömt, aus, ohne erwärmt zu werden.
Das Kühlmittel, das aus dem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a ausströmt, strömt in den Erwärmerkern 15. Das Kühlmittel, das in den Erwärmerkern 15 strömt, strahlt die Wärme durch den Wärmetausch mit der Luft ab, die von dem Innenraumgebläse geblasen wird. Demzufolge wird die geblasene Luft erwärmt. Das Kühlmittel, das aus dem Erwärmerkern 15 ausströmt, wird in die erste Pumpe 16a durch den Zusammenführungsabschnitt 12b gezogen und wird wieder gepumpt.
Des Weiteren wird in dem Hauptwärmequellenmodus die erste Pumpe 16a betrieben. Deshalb wird die Querschnittsfläche des Thermostats 18 gemäß der Temperatur des Kühlmittels eingestellt, das aus dem Radiator 17 ausströmt. Deshalb strömt ein Teil des Kühlmittels, das an dem Abzweigabschnitt 12a abzweigt, in den Radiator 17, wie durch einen dünnen Pfeil in 6 gezeigt ist. Dann nähert sich die Temperatur des Kühlmittels, das aus dem Radiator 17 ausströmt und in die erste Pumpe 16a gezogen wird, der Referenztemperatur KTw an.
Deshalb kann in dem Hauptwärmequellenmodus das Fahrzeuginnere durch Blasen der Luft, die durch den Erwärmerkern 15 erwärmt ist, in das Fahrzeuginnere erwärmt werden.
Wie vorstehend beschrieben ist kann in der Temperatureinstellungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, wenn das Fahrzeuginnere erwärmt wird, der Strömungspfadkreis des Kühlmittels in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 zwischen der ersten Kreisstruktur und der zweiten Kreisstruktur durch das Dreiwegeventil 13 umgeschaltet werden. Das heißt ohne Verwendung eines Rückschlagventils in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 kann der Strömungspfadkreis umgeschaltet werden.
Deshalb kann durch Betreiben des Wärmepumpenkreislaufs 14 gemäß einem Betriebszustand der Maschine EG und durch Umschalten zwischen der ersten Kreisstruktur und der zweiten Kreisstruktur die Temperatur des Kühlmittels sicher eingestellt werden, um die Temperatur zu werden, die ausreichend ist, um als die Wärmequelle verwendet zu werden, um das Fahrzeuginnere zu erwärmen. Als eine Folge kann, ungeachtet des Betriebszustands der Maschine EG, die Temperatur der geblasenen Luft an dem Erwärmerkern 15 in geeigneter Weise eingestellt werden.
Um die Temperatur der geblasenen Luft in geeigneter Weise einzustellen, wie vorstehend beschrieben ist, ist es erfordert, dass das Kühlmittel (d. h. das Wärmemedium) in den Wärmemediumzirkulationskreis 10 injiziert wird. Falls jedoch die Luft in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 verbleibt, während das Kühlmittel eingeleitet wird, kann die verbleibende Luft die Wärmetauschleistung des Wärmetauschers, wie des Erwärmerkerns, nachteilig beeinflussen, indem sie zu dem Wärmetauscher, wie dem Erwärmerkern, bewegt wird.
Ein Luftentfernungsmodus kann in der Temperatureinstellungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels während eines Betriebsmodus durchgeführt werden, um das Kühlmittel in den Wärmemediumzirkulationskreis 10 zuzuführen. Der Luftentfernungsmodus wird durchgeführt, wenn ein dafür vorgesehener Connector, der an der Steuerungseinrichtung 30 vorgesehen ist, mit einem nichtdargestellten Servicewerkzeug verbunden wird. Es ist nicht erfordert, dass das Servicewerkzeug immer in dem Fahrzeug beherbergt ist, und es kann bei einem Reparaturgeschäft liegen, bei dem das Kühlmittel injiziert oder zugeführt wird. Nachstehend wird der Luftentfernungsmodus beschrieben.
Luftentfernungsmodus
Vor Durchführung des Luftentfernungsmodus wird das Kühlmittel durch den Injektionsanschluss 17b des Radiators 17 zugeführt. Wie vorstehend beschrieben ist, ist der Injektionsanschluss 17b bei dem obersten Niveau des Wärmemediumzirkulationskreises 10 angeordnet. Deshalb strömt das zugeführte Kühlmittel durch fast den gesamten Wärmemediumzirkulationskreis 10 aufgrund der Positionsdifferenz der Höhe. Anschließend wird, durch Verbinden des Servicewerkzeugs mit dem dafür vorgesehenen Connector, der Betrieb in dem Luftentfernungsmodus durchgeführt.
In dem Luftentfernungsmodus schaltet die Steuerungseinrichtung 30 den Strömungspfadkreis des Kühlmittels in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 zu einer dritten Kreisstruktur um.
Im Speziellen steuert die Steuerungseinrichtung 30 den Betrieb des Dreiwegeventils 13 derart, dass der Kühlmittelauslassanschluss des Kühlmittelpfads 11, der Kühlmitteleinlassanschluss des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers 14a und der eine Einlass/Auslass-Anschluss des parallelen Pfads 10a miteinander in Verbindung sind, wie in 4 gezeigt ist. Als eine Folge öffnet der parallele Pfad 10a, und das Kühlmittel, das durch die erste Pumpe 16a druckgeliefert wird, kann in sowohl den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a als auch den parallelen Pfad 10a strömen.
Darüber hinaus stoppt die Steuerungseinrichtung 30 den Wärmepumpenkreislauf 14. Des Weiteren betreibt die Steuerungseinrichtung 30 die erste Pumpe 16a, um eine vorbestimmte Pumpkapazität auszuüben, und stoppt die zweite Pumpe 16b.
Als eine Folge kann in der dritten Kreisstruktur das Kühlmittel, das durch die erste Pumpe 16a druckgeliefert wird, von dem Dreiwegeventil 13 in den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a strömen. Darüber hinaus kann das Kühlmittel, das durch die erste Pumpe 16a druckgeliefert wird, in den parallelen Pfad 10a durch das Dreiwegeventil 13 strömen. In diesem Fall strömt das Kühlmittel, das von dem Dreiwegeventil 13 in den parallelen Pfad 10a strömt, durch den parallelen Pfad 10a in einer Strömungsrichtung entgegengesetzt zu einer Strömungsrichtung, in der das Kühlmittel in dem parallelen Pfad 10a in der zweiten Kreisstruktur strömt.
In der dritten Kreisstruktur kann das Kühlmittel, das durch die erste Pumpe 16a druckgeliefert wird, zu sowohl einem Strömungspfad, durch den das Kühlmittel strömt, wenn zu der ersten Kreisstruktur umgeschaltet wird, und einem Strömungspfad zugeführt werden, durch den das Kühlmittel strömt, wenn zu der zweiten Kreisstruktur umgeschaltet wird.
Das heißt in dem Luftentfernungsmodus wird das Kühlmittel, das von dem Injektionsanschluss 17b des Radiators 17 injiziert wird, in die erste Pumpe 16a gezogen, wie durch eine dicke durchgehende Linie in 7 gezeigt ist. Das Kühlmittel, das von der ersten Pumpe 16a gepumpt wird, strömt durch den Kühlmittelpfad 11 der Maschine EG und wird an dem Zweigabschnitt 12a geteilt. Eine Kühlmittelströmung, die an dem Zweigabschnitt 12a geteilt worden ist, wird an dem Dreiwegeventil 13 weiter geteilt.
Anschließend zirkuliert eine Kühlmittelströmung, die an dem Dreiwegeventil 13 geteilt worden ist, durch den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a und den Erwärmerkern 15 in dieser Reihenfolge. Andererseits strömt die andere Kühlmittelströmung, die an dem Dreiwegeventil 13 geteilt worden ist, in den parallelen Pfad 10a. Zu dieser Zeit ist die zweite Pumpe 16b gestoppt, und das Kühlmittel, das in die zweite Pumpe 16b durch einen Abgabeanschluss strömt, strömt in der zweiten Pumpe 16b zurück und strömt durch einen Einlassanschluss der zweiten Pumpe 16b aus.
Das Kühlmittel, das aus dem Erwärmerkern 15 ausströmt, wird mit dem Kühlmittel zusammengeführt, das aus dem parallelen Pfad 10a ausströmt, und wird in die erste Pumpe 16a durch den Zusammenführungsabschnitt 12b gezogen, wie in 7 gezeigt ist.
Die andere Kühlmittelströmung, die an dem Zweigabschnitt 12a geteilt worden ist, strömt in den Radiator 17. In dem Kühlmittel, das in den Radiator 17 strömt, wird ein Überschuss des Kühlmittels in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 in dem Reservetank 17a gespeichert. Das Kühlmittel, das aus dem Radiator 17 ausströmt, wird in die erste Pumpe 16a durch den Zusammenführungsabschnitt 12b gezogen.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist in der Temperatureinstellungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Dreiwegeventil 13 gestaltet, um den Strömungspfadkreis des Kühlmittels in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 zu der dritten Kreisstruktur umzuschalten. In der dritten Kreisstruktur kann das Kühlmittel zu sowohl dem Strömungspfad, durch den das Kühlmittel strömt, wenn zu der ersten Kreisstruktur umgeschaltet ist, als auch dem Strömungspfad zugeführt werden, durch den das Kühlmittel strömt, wenn zu der zweiten Kreisstruktur umgeschaltet ist.
In diesem Fall hat der Wärmemediumzirkulationskreis 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels kein Rückschlagventil. Deshalb kann die Temperatureinstellungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels verhindern, dass Luft in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 verbleibt, wenn das Kühlmittel in den Wärmemediumzirkulationskreis 10 zugeführt wird.
Des Weiteren hat die Temperatureinstellungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels den parallelen Pfad 10a und das Dreiwegeventil 13 als die Umschaltvorrichtung, die gestaltet ist, um den parallelen Pfad 10a zu öffnen oder zu schließen. Aufgrund dessen kann der Strömungspfadkreis des Kühlmittels in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 in genauer Weise zu der ersten Kreisstruktur, der zweiten Kreisstruktur oder der dritten Kreisstruktur umgeschaltet werden, wie vorstehend beschrieben ist.
Des Weiteren ist eine Strömungsrichtung des Kühlmittels in dem parallelen Pfad 10a in der ersten Kreisstruktur unterschiedlich von der in der dritten Kreisstruktur gemacht. Deshalb kann die Strömungsrichtung des Kühlmittels an dem Erwärmerkern 15 in der ersten Kreisstruktur gleich zu der Strömungsrichtung des Kühlmittels an dem Erwärmerkern 15 in der zweiten Kreisstruktur gemacht werden.
Deshalb kann der Unterschied zwischen der Wärmetauschleistung des Erwärmerkerns 15 in dem Hilfswärmequellenmodus und der Wärmetauschleistung des Erwärmerkerns 15 in dem Hauptwärmequellenmodus verringert werden.
Des Weiteren ist in der Temperatureinstellungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die zweite Pumpe 16b an dem parallelen Pfad 10a angeordnet und als der Kühlmittelpfad gestaltet, wenn sie nicht in Betrieb ist. Deshalb, selbst wenn der Wärmemediumzirkulationskreis 10 zu der ersten Kreisstruktur oder der zweiten Kreisstruktur umgeschaltet ist, um das Fahrzeuginnere zu erwärmen, strömt das Kühlmittel nicht zurück in die zweite Pumpe 16b. Das heißt die zweite Pumpe 16b erhöht nicht einen Druckverlust des Kühlmittels, wenn das Fahrzeuginnere erwärmt wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat, in der Temperatureinstellungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels, die erste Pumpe 16a eine maximale Pumpkapazität, die höher ist als die der zweiten Pumpe 16b. Aufgrund dessen strömt, wenn der Strömungspfadkreis zu der dritten Kreisstruktur umgeschaltet ist, das Kühlmittel durch die zweite Pumpe 16b hindurch zurück mittels der ersten Pumpe 16a, die die hohe Pumpkapazität hat. Deshalb wird ein Verbleiben der Luft in der zweiten Pumpe 16b beschränkt.
Des Weiteren wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Dreiwegeventil 13, das den Drehventilabschnitt 131 hat, als die Umschaltvorrichtung verwendet. Aufgrund dessen ist es, selbst wenn eine Druckdifferenz zwischen dem Kühlmittel verursacht wird, das durch die Einlass-und Auslassanschlüsse des Dreiwegeventils 13 ein- und ausströmt, unwahrscheinlich, dass der Betrieb des Drehventilabschnitts 131 beeinflusst wird. Deshalb kann, ohne eine unnötige Erhöhung der Antriebskraft, der Strömungspfadkreis zu der ersten, zweiten oder dritten Kreisstruktur umgeschaltet werden.
Des Weiteren, weil das Dreiwegeventil 13, das den Drehventilabschnitt 131 hat, als die Umschaltvorrichtung verwendet wird, kann die Umschaltvorrichtung leicht derart gestaltet sein, dass zwei oder alle von den drei Einlass/Auslass-Abschnitten miteinander in Verbindung sind.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wie in 8 gezeigt ist, ein Beispiel beschrieben, in dem eine Temperatureinstellungsvorrichtung 1 in einem Brennstoffzellenfahrzeug vorgesehen ist. Ein Kühlmittelpfad 11a einer Brennstoffzelle FC ist mit dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels verbunden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Brennstoffzelle FC als die Haupttemperatureinstellungseinheit verwendet. Die verbleibenden grundlegenden Gestaltungen und ein Betrieb sind gleich wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Deshalb kann der gleiche Effekt, wie der des ersten Ausführungsbeispiels, in der Temperatureinstellungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels erhalten werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Beispiel beschrieben, das eine Umschaltvorrichtung, die gegenüber der des ersten Ausführungsbeispiels modifiziert ist, hat, wie in 9 gezeigt ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden ein erstes Öffnungs/Schließ-Ventil 13a und ein zweites Öffnungs/Schließ-Ventil 13b als die Umschaltvorrichtung verwendet, anstelle des Dreiwegeventils 13. Betriebe des ersten Öffnungs/Schließ-Ventils 13a und des zweiten Öffnungs/Schließ-Ventils 13b, die elektromagnetische Ventile sind, werden durch eine Steuerungsspannung gesteuert, die von der Steuerungseinrichtung 30 ausgegeben wird.
Das erste Öffnungs/Schließ-Ventil 13a ist an einem Kühlmittelpfad angeordnet, der den Zweigabschnitt 12a mit einem Verbindungsabschnitt 12c verbindet, der mit dem einen Einlass/Auslass des parallelen Pfads 10a verbunden ist. Der Verbindungsabschnitt 12c ist durch eine Dreiwegeverbindung mit drei Anschlüssen gestaltet, in gleicher Weise wie der Zweigabschnitt 12a und der Zusammenführungsabschnitt 12b. Das zweite Öffnungs/Schließ-Ventil 13b ist an einem Kühlmittelpfad angeordnet, der den Abgabeanschluss der zweiten Pumpe 16b mit dem Verbindungsabschnitt 12c verbindet. Die anderen Gestaltungen sind gleich zu denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels.
Ein Betrieb der Temperatureinstellungsvorrichtung 1, die die vorstehende Gestaltung gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel hat, wird beschrieben. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können der Hilfswärmequellenmodus, der Hauptwärmequellenmodus und der Luftentfernungsmodus durchgeführt werden, in gleicher Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Nachstehend wird jeder der Betriebsmodi beschrieben.
Hilfswärmequellenmodus
In dem Hilfswärmequellenmodus schließt die Steuerungseinrichtung 30 das erste Öffnungs/Schließ-Ventil 13a und öffnet das zweite Öffnungs/Schließ-Ventil 13b, wie in 10 gezeigt ist. Der andere Betrieb ist gleich zu dem in dem Hilfswärmequellenmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Deshalb kann in dem Hilfswärmequellenmodus der Strömungspfadkreis des Kühlmittels in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 zu der ersten Kreisstruktur umgeschaltet werden.
Hauptwärmequellenmodus
In dem Hauptwärmequellenmodus öffnet die Steuerungseinrichtung 30 das erste Öffnungs/Schließ-Ventil 13a und schließt das zweite Öffnungs/Schließ-Ventil 13b, wie in 11 gezeigt ist. Der andere Betrieb ist gleich zu demjenigen in dem Hauptwärmequellenmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Deshalb kann, in dem Hauptwärmequellenmodus, der Strömungspfadkreis des Kühlmittels in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 zu der zweiten Kreisstruktur umgeschaltet werden.
Luftentfernungsmodus
In dem Luftentfernungsmodus öffnet die Steuerungseinrichtung 30 das erste Öffnungs/Schließ-Ventil 13a und das zweite Öffnungs/Schließ-Ventil 13b, wie in 12 gezeigt ist. Der andere Betrieb ist gleich zu demjenigen in dem Luftentfernungsmodus gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Deshalb kann in dem Luftentfernungsmodus der Strömungspfadkreis des Kühlmittels in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 zu der dritten Kreisstruktur umgeschaltet werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann die Temperatureinstellungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels den Effekt erhalten, der gleich zu demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels ist, durch einen gleichen Betrieb wie die Temperatureinstellungseinrichtung des ersten Ausführungsbeispiels.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Beispiel beschrieben, das die Anordnung der zweiten Pumpe 16b, die gegenüber der des ersten Ausführungsbeispiels modifiziert ist, hat, wie in 13 gezeigt ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die zweite Pumpe 16b an einem Kühlmittelpfad von dem Dreiwegeventil 13 zu dem Kühlmitteleinlassanschluss des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers 14a angeordnet. Die zweite Pumpe 16b ist angeordnet, um das Kühlmittel, das von dem Dreiwegeventil 13 strömt, anzusaugen und das Kühlmittel zu dem Kühlmitteleinlassanschluss des Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauschers 14a druckzuliefern.
Die verbleibenden Gestaltungen und ein Betrieb sind gleich zu denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels. Die Temperatureinstellungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann den Effekt erhalten, der gleich zu demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels ist, durch einen Betrieb in gleicher Weise wie die Temperatureinstellungsvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels. In der Temperatureinstellungsvorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann die zweite Pumpe 16b während des Luftentfernungsmodus betrieben werden.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Beispiel, in dem eine Temperatureinstellungsvorrichtung 1a auf eine Fahrzeugklimaanlage 20 angewendet ist, die in 14 gezeigt ist, die das Gesamtgestaltungsdiagramm darstellt, beschrieben. Die Fahrzeugklimaanlage 20 ist gestaltet, um das Fahrzeuginnere durch Verwenden eines Wärmemediums, das durch den Wärmepumpenkreislauf 14 als eine Wärmequelle erwärmt wird, zu erwärmen. Darüber hinaus ist die Fahrzeugklimaanlage 20 gestaltet, um das Fahrzeuginnere durch Verwenden des Wärmemediums, das durch den Wärmepumpenkreislauf 14 als eine Kühlungsquelle gekühlt wird, zu kühlen.
Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, hat der Wärmepumpenkreislauf 14 einen Kompressor 14d, den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a, der als ein Radiator gestaltet ist, ein Expansionsventil 14b und einen Kühler 14c, der als ein Verdampfer gestaltet ist.
Der Kompressor 14d ist ein elektrischer Kompressor, der gestaltet ist, um das Niedrigdruckkältemittel anzusaugen und das Kältemittel zu komprimieren und abzugeben. Der Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a ist die Haupttemperatureinstellungseinheit, die gestaltet ist, um das Wärmemedium durch Austauschen der Wärme zwischen dem Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 14d abgegeben wird, und dem Wärmemedium zu erwärmen, das durch die erste Pumpe 16a druckgeliefert wird. Das Expansionsventil 14b ist ein thermostatisches Expansionsventil, das gestaltet ist, um das Hochdruckkältemittel, das von dem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a strömt, zu dekomprimieren, um ein Niedrigdruckkältemittel zu sein. Der Kühler 14c ist eine Hilfstemperatureinstellungseinheit, die gestaltet ist, um das Wärmemedium durch Durchführen des Wärmetauschs zwischen dem Niedrigdruckkältemittel, das durch das Expansionsventil 14b dekomprimiert ist, und dem Wärmemedium zu kühlen, das von der zweiten Pumpe 16b gepumpt wird.
Der Wärmemediumzirkulationskreis 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat einen ersten Hilfszirkulationspfad 101, in dem das Wärmemedium, das durch die erste Pumpe 16a druckgeliefert wird, durch den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a und den Erwärmerkern 15 zirkuliert. Der Wärmemediumzirkulationskreis 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat des Weiteren einen zweiten Hilfszirkulationspfad 102, in dem das Wärmemedium, das durch die zweite Pumpe 16b druckgeliefert wird, durch den Kühler 14c und den Kühlerkern 15a zirkuliert.
Der Erwärmerkern 15 ist ein Wärmetauscher, der gestaltet ist, um die geblasene Luft durch Durchführen des Wärmetauschs zwischen dem Wärmemedium, das durch den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a erwärmt ist, und der Luft zu erwärmen, die in das Fahrzeuginnere geblasen wird. Der Kühlerkern 15a ist ein Wärmetauscher, der gestaltet ist, um die geblasene Luft durch Durchführen des Wärmetauschs zwischen dem Wärmemedium, das durch den Kühler 14c gekühlt ist, und der Luft zu kühlen, die von dem Innenraumgebläse in das Fahrzeuginnere geblasen wird.
Des Weiteren ist ein Außenraumwärmetauscher 19 mit dem ersten Hilfszirkulationspfad 101 über das Dreiwegeventil 13 verbunden. Im Speziellen strömt in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 das Wärmemedium, das aus dem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a ausströmt, in wenigstens einen von dem Erwärmerkern 15 und dem Außenraumwärmetauscher 19 durch das Dreiwegeventil 13. Des Weiteren saugt die erste Pumpe 16a das Wärmemedium an, das von wenigstens einem von dem Erwärmerkern 15 und dem Außenraumwärmetauscher 19 ausströmt.
In gleicher Weise ist der Außenraumwärmetauscher 19 mit einem zweiten Hilfszirkulationspfad 102 über ein zweites Dreiwegeventil 13c verbunden. Im Speziellen strömt in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 das Wärmemedium, das aus dem Kühler 14c ausströmt, in wenigstens einen von dem Kühlerkern 15a und dem Außenraumwärmetauscher 19 durch das zweite Dreiwegeventil 13c. Des Weiteren saugt die zweite Pumpe 16b das Wärmemedium an, das von wenigstens einem von dem Kühlerkern 15a und dem Außenraumwärmetauscher 19 ausströmt.
In der folgenden Beschreibung wird das Dreiwegeventil 13 als ein erstes Dreiwegeventil 13 für eine Klarheit der Beschreibung bezeichnet. Die grundlegende Gestaltung des zweiten Dreiwegeventils 13c ist gleich zu der des ersten Dreiwegeventils 13. Deshalb ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Umschaltvorrichtung gestaltet, um eine Kreisgestaltung des Wärmemediumzirkulationskreises 10 umzuschalten, und hat sowohl das erste Dreiwegeventil 13 als auch das zweite Dreiwegeventil 13c.
Die grundlegende Gestaltung des Außenraumwärmetauschers 19 ist gleich zu der grundlegenden Gestaltung des Radiators 17, der in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Deshalb hat der Außenraumwärmetauscher 19 einen Injektionsanschluss 19b, durch den hindurch das Kühlmittel in den Wärmemediumzirkulationskreis 10 injiziert wird. Der Injektionsanschluss 19b ist an dem obersten Niveau des Wärmemediumzirkulationskreises 10 angeordnet.
Ein Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 20 dieses Ausführungsbeispiels wird nachstehend beschrieben. Die Fahrzeugklimaanlage 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann das Fahrzeuginnere erwärmen und kühlen. Die Betriebe in einem Kühlungsmodus und einem Erwärmungsmodus werden nachstehend beschrieben.
Erwärmungsmodus
In dem Erwärmungsmodus betreibt die Steuerungseinrichtung 30 den Wärmepumpenkreislauf 14. Des Weiteren betreibt die Steuerungseinrichtung 30 sowohl die erste Pumpe 16a als auch die zweite Pumpe 16b.
Die Steuerungseinrichtung 30 steuert einen Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13 derart, dass das Wärmemedium, das durch die erste Pumpe 16a druckgeliefert wird, durch den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a und den Erwärmerkern 15 zirkuliert. Darüber hinaus steuert die Steuerungseinrichtung 30 einen Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13c derart, dass das Wärmemedium, das durch die zweite Pumpe 16b druckgeliefert wird, durch den Kühler 14c und den Außenraumwärmetauscher 19 zirkuliert.
Das heißt in dem Erwärmungsmodus strahlt das Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 14d abgegeben wird, Wärme zu dem Wärmemedium, das durch die erste Pumpe 16a druckgefördert wird, die an dem ersten Hilfszirkulationspfad 101 angeordnet ist, bei dem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a ab. Aufgrund dessen wird das Wärmemedium in dem ersten Hilfszirkulationspfad 101 erwärmt.
Das Wärmemedium, das durch den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a erwärmt ist, strömt in den Erwärmerkern 15 durch das erste Dreiwegeventil 13. Das Wärmemedium, das in den Erwärmerkern 15 strömt, strahlt die Wärme zu der geblasenen Luft durch Durchführen des Wärmetauschs mit der geblasenen Luft ab. Demzufolge wird die geblasene Luft erwärmt. Das Wärmemedium, das von dem Erwärmerkern 15 abgegeben wird, wird in die erste Pumpe 16a gesaugt und wird wieder zu dem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a druckgeliefert.
Andererseits absorbiert das Niedrigdruckkältemittel, das durch das Expansionsventil 14b dekomprimiert ist, die Wärme von dem Wärmemedium in dem zweiten Hilfszirkulationspfad 102, das durch die zweite Pumpe 16b druckgeliefert wird, wenn es in dem Kühler 14c verdampft. Als eine Folge wird das Wärmemedium in dem zweiten Hilfszirkulationspfad 102 gekühlt.
Das Wärmemedium, das durch den Kühler 14c gekühlt ist, strömt in den Außenraumwärmetauscher 19 durch das zweite Dreiwegeventil 13c. Das Wärmemedium, das in den Außenraumwärmetauscher 19 strömt, tauscht die Wärme mit der Außenluft aus, um die Wärme von der Außenluft zu absorbieren. Mit anderen Worten gesagt wird die Außenluft an dem Außenraumwärmetauscher 19 gekühlt. Das Wärmemedium, das von dem Außenraumwärmetauscher 19 abgegeben wird, wird in die zweite Pumpe 16b gesaugt und wird wieder zu dem Kühler 14c druckgeliefert.
Das heißt in dem Erwärmungsmodus wird die Wärme, die durch das Wärmemedium in dem zweiten Hilfszirkulationspfad 102 von der Außenluft absorbiert wird, zu dem Wärmemedium in dem ersten Hilfszirkulationspfad 101 durch den Wärmepumpenkreislauf 14 übertragen. Anschließend wird die Wärme, die zu dem Wärmemedium in dem ersten Hilfszirkulationspfad 101 übertragen ist, zu der geblasenen Luft bei dem Erwärmerkern 15 abgestrahlt. Deshalb kann das Fahrzeuginnere durch Ausblasen der geblasenen Luft, die durch den Erwärmerkern 15 erwärmt ist, in das Fahrzeuginnere erwärmt werden.
Kühlungsmodus
In dem Kühlungsmodus betreibt die Steuerungseinrichtung 30 den Wärmepumpenkreislauf 14. Des Weiteren betreibt die Steuerungseinrichtung 30 sowohl die erste Pumpe 16a als auch die zweite Pumpe 16b.
Des Weiteren steuert die Steuerungseinrichtung 30 den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13 derart, dass das Wärmemedium, das durch die erste Pumpe 16a druckgeliefert wird, durch den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a und den Außenraumwärmetauscher 19 zirkuliert. Des Weiteren steuert die Steuerungseinrichtung 30 den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13c derart, dass das Wärmemedium, das durch die zweite Pumpe 16b druckgeliefert wird, durch den Kühler 14c und den Kühlerkern 15a zirkuliert.
In dem Kühlungsmodus strahlt das Hochdruckkältemittel, das von dem Kompressor 14d abgegeben wird, die Wärme zu dem Wärmemedium, das durch die erste Pumpe 16a druckgeliefert wird, in dem ersten Hilfszirkulationspfad 101 durch den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a ab. Aufgrund dessen wird das Wärmemedium in dem ersten Hilfszirkulationspart 101 erwärmt.
Das Wärmemedium, das durch den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a erwärmt ist, strömt in den Außenraumwärmetauscher 19 durch das erste Dreiwegeventil 13. Das Wärmemedium, das in den Außenraumwärmetauscher 19 strömt, tauscht die Wärme mit der Außenluft aus, um die Wärme zu der Außenluft abzustrahlen. Mit anderen Worten gesagt wird die Außenluft an dem Außenraumwärmetauscher 19 erwärmt. Das Wärmemedium, das von dem Außenraumwärmetauscher 19 abgegeben wird, wird in die erste Pumpe 16a gesaugt und wird wieder zu dem Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a druckgeliefert.
Andererseits absorbiert das Niedrigdruckkältemittel, das durch das Expansionsventil 14b komprimiert ist, die Wärme von dem Wärmemedium in dem zweiten Hilfszirkulationspfad 102, das durch die zweite Pumpe 16b druckgeliefert wird, wenn es in dem Kühler 14c verdampft. Als eine Folge wird das Wärmemedium in dem zweiten Hilfszirkulationspfad 102 gekühlt.
Das Wärmemedium, das durch den Kühler 14c gekühlt ist, strömt in den Kühlerkern 15a durch das zweite Dreiwegeventil 13c. Das Wärmemedium, das in den Kühlerkern 15a strömt, tauscht Wärme mit der geblasenen Luft aus, um die Wärme von der geblasenen Luft zu absorbieren. Als eine Folge wird die geblasene Luft gekühlt. Das Wärmemedium, das von dem Kühlerkern 15a abgegeben wird, wird in die zweite Pumpe 16b gesaugt und wird wieder zu dem Kühler 14c druckgeliefert.
Das heißt in dem Kühlungsmodus wird die Wärme, die durch das Wärmemedium in dem zweiten Hilfszirkulationspfad 102 von der geblasenen Luft bei dem Kühlerkern 15a absorbiert wird, zu dem Wärmemedium in dem ersten Hilfszirkulationspfad 101 durch den Wärmepumpenkreislauf 14 übertragen. Darüber hinaus wird die Wärme, die zu dem Wärmemedium in dem ersten Hilfszirkulationspfad 101 übertragen ist, zu der Außenluft durch den Außenraumwärmetauscher 19 abgestrahlt. Deshalb kann das Fahrzeuginnere durch Blasen der Luft, die durch den Kühlerkern 15a gekühlt ist, in das Fahrzeuginnere gekühlt werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann in der Fahrzeugklimaanlage 20 des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Fahrzeuginnere durch Umschalten des Strömungspfadkreises des Kühlmittels in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 durch das erste Dreiwegeventil 13 und das zweite Dreiwegeventil 13c erwärmt und gekühlt werden.
Des Weiteren kann die Temperatureinstellungsvorrichtung 1a des vorliegenden Ausführungsbeispiels in dem Luftentfernungsmodus betrieben werden, in gleicher Weise wie das erste Ausführungsbeispiel. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das Wärmemedium von dem Injektionsanschluss 19b des Außenraumwärmetauschers 19 vor dem Luftentfernungsmodus injiziert. In dem Luftentfernungsmodus stoppt die Steuerungseinrichtung 30 den Wärmepumpenkreislauf 14. Des Weiteren betreibt die Steuerungseinrichtung 30 entweder die erste Pumpe 16a oder die zweite Pumpe 16b.
Die Steuerungseinrichtung 30 steuert den Betrieb des ersten Dreiwegeventils 13 derart, dass das Wärmemedium, das durch die erste Pumpe 16a druckgeliefert wird, durch sowohl den Erwärmerkern 15 als auch den Außenraumwärmetauscher 19 zirkuliert. Des Weiteren steuert die Steuerungseinrichtung 30 den Betrieb des zweiten Dreiwegeventils 13c derart, dass das Wärmemedium, das durch die zweite Pumpe 16b druckgeliefert wird, in sowohl den Kühlerkern 15a als auch den Außenraumwärmetauscher 19 strömt.
Als eine Folge kann in dem Luftentfernungsmodus das Wärmemedium, das durch wenigstens eine von der ersten Pumpe 16a und der zweiten Pumpe 16b druckgeliefert wird, zu sowohl dem Strömungspfad, durch den das Wärmemedium in dem Kühlungsmodus strömt, als auch zu dem Strömungspfad zugeführt werden, durch den das Wärmemedium in dem Erwärmungsmodus strömt. Deshalb kann der Luftentfernungsmodus durch den Wärmemediumzirkulationskreis 10 dieses Ausführungsbeispiels durchgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, erwärmt in dem Kühlungsmodus der Außenraumwärmetauscher 19 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Außenluft durch das Wärmemedium, das durch den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a erwärmt ist, der die Haupttemperatureinstellungseinheit ist. In dem Erwärmungsmodus kühlt der Außenraumwärmetauscher 19 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Außenluft durch das Wärmemedium, das durch den Kühler 14c gekühlt ist, der die Hilfstemperatureinstellungseinheit ist, wie vorstehend beschrieben ist.
Das heißt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel können die Außenluft als das Fluid, das das Temperatureinstellungsobjekt ist, und der Außenraumwärmetauscher 19 als der Wärmetauscher angesehen werden.
Demgemäß wird der Wärmemediumzirkulationskreis 10 in dem Erwärmungsmodus zu der ersten Kreisstruktur umgeschaltet, in der das Wärmemedium, das durch die zweite Pumpe 16b druckgeliefert wird, durch den Kühler 14c und den Außenraumwärmetauscher 19 zirkuliert. Der Wärmemediumzirkulationskreis 10 in dem Kühlungsmodus wird zu der zweiten Kreisstruktur umgeschaltet, in der das Wärmemedium, das durch die erste Pumpe 16a druckgeliefert wird, durch den Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a und den Außenraumwärmetauscher 19 zirkuliert.
Des Weiteren wird der Wärmemediumzirkulationskreis 10 in dem Luftentfernungsmodus zu der dritten Kreisstruktur umgeschaltet. In der dritten Kreisstruktur kann das Wärmemedium, das durch wenigstens eine von der ersten Pumpe 16a und der zweiten Pumpe 16b druckgeliefert wird, zu sowohl dem Strömungspfad, durch den das Wärmemedium strömt, wenn zu der ersten Kreisstruktur umgeschaltet ist, als auch dem Strömungspfad zugeführt werden, durch den das Wärmemedium strömt, wenn zu der zweiten Kreisstruktur umgeschaltet ist.
Deshalb ermöglicht die Temperatureinstellungsvorrichtung 1a des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein Einstellen der Temperatur des Fluids, das das Temperatureinstellungsobjekt ist, in geeigneter Weise. Des Weiteren ermöglicht die Temperatureinstellungsvorrichtung 1a des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Beschränkung des Verbleibens der Luft in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10, wenn das Kühlmittel in den Wärmemediumzirkulationskreis 10 injiziert wird.
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt und verschiedene Modifikationen können wie folgt innerhalb eines Umfangs gemacht werden, der von dem Kern der vorliegenden Offenbarung nicht abweicht.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das Beispiel der Temperatureinstellungsvorrichtung 1, 1a gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet, um eine Klimatisierung in dem Fahrzeuginneren durchzuführen, jedoch ist das Anwendungsziel der Temperatureinstellungsvorrichtung 1, 1a nicht darauf beschränkt. Die Temperatureinstellungsvorrichtung kann auf eine Änderung des Strömungspfadkreises des Wärmemediums in dem Wärmemediumzirkulationskreis 10 angewendet sein, um die Temperatur des Fluids einzustellen, das das Temperatureinstellungsobjekt ist.
In dem ersten Ausführungsbeispiel, das vorstehend beschrieben ist, ist das Beispiel beschrieben, in dem der Wärmepumpenkreislauf 14 als die Hilfstemperatureinstellungseinheit verwendet wird, jedoch sind die Haupttemperatureinstellungseinheit und die Hilfstemperatureinstellungseinheit nicht auf diejenigen beschränkt, die in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschrieben sind. Beispielsweise kann ein elektrischer Heizer, der Wärme durch Versorgung mit elektrischer Leistung erzeugt, als die Hilfstemperatureinstellungseinheit in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet werden.
Beispielsweise kann in dem fünften Ausführungsbeispiel ein Peltier-Element anstelle des Wärmepumpenkreislaufs 14 verwendet werden. Darüber hinaus kann eine Fläche, um die Wärme abzustrahlen, als die Haupttemperatureinstellungseinheit verwendet werden, und eine Fläche, um die Wärme zu absorbieren, kann als die Hilfstemperatureinstellungseinheit verwendet werden. Des Weiteren kann in dem fünften Ausführungsbeispiel der Kühler 14c als die Haupttemperatureinstellungseinheit verwendet werden, die zweite Pumpe 16b kann als die Hauptpumpe verwendet werden, der Kühlmittel-Kältemittel-Wärmetauscher 14a kann als die Hilfstemperatureinstellungseinheit verwendet werden, und die erste Pumpe 16a kann als die Hilfspumpe verwendet werden.
Die Haupttemperatureinstellungseinheit und die Hilfstemperatureinstellungseinheit sind nicht auf Einheiten beschränkt, um das Wärmemedium zu erwärmen. Die Haupttemperatureinstellungseinheit und die Hilfstemperatureinstellungseinheit können das Wärmemedium kühlen, wie der Kühler 14c in dem fünften Ausführungsbeispiel.
In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das Beispiel beschrieben, in dem der Luftentfernungsmodus durch Verbinden des Servicewerkzeugs mit der Steuerungseinrichtung 30 betrieben wird, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann ein Entscheidungsschalter, um ein Durchführen des Luftentfernungsmodus anzufragen, an der Bedienungstafel vorgesehen sein. Des Weiteren kann der Luftentfernungsmodus durch eine Kombination aus einem Gedrückthalten eines Schalters, einem Drücken von mehreren Schaltern zur gleichen Zeit, und dergleichen durchgeführt werden.
Bei der Kühlmittelinjektion oder dem Luftentfernungsmodus, die in den vorstehenden Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kann ein sogenanntes Leerlaufen durchgeführt werden, um die Maschine bei einer relativ niedrigen Drehzahl zu drehen.
Obwohl die vorliegende Offenbarung gemäß den Beispielen beschrieben worden ist, ist es zu verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf solche Beispiele oder Strukturen beschränkt ist. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung verschiedene Modifikationsbeispiele und Äquivalente davon abdeckt. Darüber hinaus, während die verschiedenen Elemente in verschiedenen Kombinationen und Gestaltungen gezeigt sind, die beispielhaft sind, sind andere Kombinationen und Gestaltungen, einschließlich mehr, weniger Elementen oder nur einem einzigen Element, auch innerhalb des Kerns und Umfangs der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019 [0001]
JP 2007223418 A [0008]

Claims

Temperatureinstellungsvorrichtung mit einem Wärmemediumzirkulationskreis (10), in dem ein Wärmemedium zirkuliert; einer Haupttemperatureinstellungseinheit (EG, FC), die gestaltet ist, um eine Temperatur des Wärmemediums einzustellen; einer Hilfstemperatureinstellungseinheit (14), die gestaltet ist, um die Temperatur des Wärmemediums einzustellen; einem Wärmetauscher (15), der gestaltet ist, um eine Temperatur eines Fluids, das ein temperatureinzustellendes Objekt ist, durch Austauschen von Wärme zwischen dem Fluid und dem Wärmemedium einzustellen, bei dem die Temperatur durch wenigstens eine von der Haupttemperatureinstellungseinheit oder der Hilfstemperatureinstellungseinheit eingestellt ist; einer Hauptpumpe (16a), die wenigstens betrieben wird, um das Wärmemedium, bei dem eine Temperatur durch die Haupttemperatureinstellungseinheit eingestellt ist, zu dem Wärmetauscher druckzuliefern; einer Hilfspumpe (16b), die wenigstens betrieben wird, um das Wärmemedium, bei dem eine Temperatur durch die Hilfstemperatureinstellungseinheit eingestellt ist, zu dem Wärmetauscher druckzuliefern, und einer Umschaltvorrichtung (13), die gestaltet ist, um eine Kreisgestaltung des Wärmemediumzirkulationskreises zu einer ersten Kreisstruktur, in der das Wärmemedium, das durch die Hilfspumpe druckgeliefert wird, durch die Hilfstemperatureinstellungseinheit und den Wärmetauscher zirkuliert; einer zweiten Kreisstruktur, in der das Wärmemedium, das durch die Hauptpumpe druckgeliefert wird, durch die Haupttemperatureinstellungseinheit und den Wärmetauscher zirkuliert; oder einer dritten Kreisstruktur umzuschalten, in der das Wärmemedium, das durch wenigstens eine von der Hauptpumpe oder der Hilfspumpe druckgeliefert wird, zu sowohl einem Strömungspfad, durch den das Wärmemedium in der ersten Kreisstruktur strömt, als auch einem Strömungspfad zugeführt wird, durch den das Wärmemedium in der zweiten Kreisstruktur strömt.
Temperatureinstellungsvorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren mit: einem parallelen Pfad (10a), durch den das Wärmemedium, das von dem Wärmetauscher strömt, die Haupttemperatureinstellungseinheit umgeht und zu einer Wärmemediumeinlassseite des Wärmetauschers strömt, wobei die Umschaltvorrichtung gestaltet ist, um: in der ersten Kreisstruktur, den parallelen Pfad zu öffnen und ein Ausströmen des Wärmemediums von dem Wärmetauscher, um in den parallelen Pfad zu strömen, zu bewirken; in der zweiten Kreisstruktur, den parallelen Pfad zu schließen; und in der dritten Kreisstruktur, den parallelen Pfad zu öffnen, um ein Strömen des Wärmemediums, das durch die Hauptpumpe druckgeliefert wird, in sowohl den Wärmetauscher als auch den parallelen Pfad zu bewirken und um ein Zuführen des Wärmemediums, das durch die Hauptpumpe druckgeliefert wird, zu sowohl dem Strömungspfad, durch den das Wärmemedium in der ersten Kreisstruktur strömt, als auch dem Strömungspfad zu bewirken, durch den das Wärmemedium in der zweiten Kreisstruktur strömt.
Temperatureinstellungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Strömungsrichtung des Wärmemediums, das durch den parallelen Pfad in der ersten Kreisstruktur strömt, sich von einer Strömungsrichtung des Wärmemediums unterscheidet, das durch den parallelen Pfad in der dritten Kreisstruktur strömt.
Temperatureinstellungsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Hilfspumpe in dem parallelen Pfad angeordnet ist, und die Hauptpumpe eine maximale Pumpkapazität des Wärmemediums hat, die höher ist als die der Hilfspumpe.
Temperatureinstellungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Umschaltvorrichtung ein Dreiwegeventil (13) ist und gestaltet ist, um wenigstens zwei von einem Auslassanschluss des Wärmemediums der Haupttemperatureinstellungseinheit, einem Einlassanschluss des Wärmemediums des Wärmetauschers und einem Einlass/Auslass-Anschluss des parallelen Pfads miteinander zu verbinden.
Temperatureinstellungsvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Umschaltvorrichtung einen Drehventilabschnitt (131), der eine säulenartige Form hat, und einen Körperabschnitt (132) hat, der den Drehventilabschnitt beherbergt, um um eine Mittelachse gedreht zu werden, und der Drehventilabschnitt einen Verbindungspfad hat, der gestaltet ist, um mit dem Auslassanschluss der Haupttemperatureinstellungseinheit, dem Einlassanschluss des Wärmetauschers und dem einen Einlass/Auslass-Anschluss des parallelen Pfads in Verbindung zu sein.