DE112020002554T5

DE112020002554T5 - Kühlkreislaufvorrichtung

Info

Publication number: DE112020002554T5
Application number: DE112020002554.3T
Authority: DE
Inventors: Tatsurou Kyuto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-06-03
Filing date: 2020-05-21
Publication date: 2022-02-24
Also published as: CN113994160B; CN113994160A; US20220041038A1; JP7147688B2; WO2020246249A1; JP2020196346A

Abstract

Die Kühlkreislaufvorrichtung (1) weist einen Kältemittelkreislauf, einen Kondensator (12), einen Verdampfer (16), einen Außenwärmetauscher (2) und eine Strömungswegumschaltvorrichtung auf. Der Außenwärmetauscher (2) ist ein Wärmetauscher, der in dem Kältemittelkreislauf installiert ist und einen Wärmeaustauschkernabschnitt hat, der Kältemittelströmungswege vorsieht, die sich in dem Kühlbetrieb und dem Heizbetrieb unterscheiden. Die Strömungswegumschaltvorrichtung ist eine Vorrichtung, die den Strömungsweg des Kältemittels in dem Wärmeaustauschkernabschnitt des Außenwärmetauschers (2) zwischen dem Kühlmodusströmungsweg während des Kühlbetriebs und dem Heizmodusströmungsweg während des Heizbetriebs umschaltet. Der Heizmodusströmungsweg ist ein Strömungsweg, durch den das Kältemittel in einer Richtung hinunterströmt. Der Kühlmodusströmungsweg weist einen Strömungsweg auf, in dem das Kältemittel in einer Richtung strömt und dann in der entgegengesetzten Richtung hinunterströmt.

Description

[Querverweis zu zugehöriger Anmeldung]
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-103811 , die am 3. Juni 2019 eingereicht wurde, und deren Offenbarung ist hiermit unter Bezugnahme Teil dieser Anmeldung.
[Technisches Gebiet]
Die Offenbarung in dieser Beschreibung bezieht sich auf eine Kühlkreislaufvorrichtung (Kühlzyklusvorrichtung bzw. Kühlungskreislaufvorrichtung).
[Hintergrund]
Patentdokument 1 offenbart einen Wärmetauscher, eine Raumluftklimatisierungseinheit und eine Klimatisierungskühlvorrichtung, die in der Lage sind, sowohl einen Kühlbetrieb als auch einen Heizbetrieb auszuführen.
[Stand der Technik Dokumente]
[Patentdokumente]
[Patentdokument 1] JP 2009-270781 A
[Zusammenfassung]
Der Wärmetauscher in dem Patentdokument 1 ist gestaltet, um eine Kältemittelströmung vorzusehen, die entweder für eine Kühlleistung oder eine Heizleistung geeignet ist. Eine Verbesserung sowohl hinsichtlich der Kühlleistung als auch der Heizleistung ist für eine Vorrichtung des Patentdokuments 1 erforderlich.
Es ist eine Aufgabe dieser Offenbarung, eine Kühlkreislaufvorrichtung (Kühlzyklusvorrichtung bzw. Kühlungskreislaufvorrichtung) bereitzustellen, die in der Lage ist, sowohl die Heizleistung als auch die Kühlleistung zu erreichen.
Die offenbarten Gesichtspunkte dieser Offenbarung wenden verschiedene technische Lösungen untereinander an, um die jeweiligen Aufgaben zu erreichen. Es sollte angemerkt werden, dass die Bezugszeichen in Klammern, die in diesem Abschnitt beschrieben sind, und der Umfang der Ansprüche Beispiele sind, die die Korrespondenz zu den spezifischen Mitteln anzeigen, die in den Ausführungsbeispielen beschrieben sind, die nachstehend als ein Ausführungsbeispiel beschrieben sind, und den technischen Umfang nicht beschränken.
Eine Kühlkreislaufvorrichtung (Kühlzyklusvorrichtung bzw. Kühlungskreislaufvorrichtung), die nachstehend offenbart ist, ist eine Kühlkreislaufvorrichtung (Kühlzyklusvorrichtung bzw. Kühlungskreislaufvorrichtung), die Folgendes aufweist: einen Kältemittelkreislauf, durch den ein Kältemittel zirkuliert; einen Kühlwärmetauscher, der in dem Kältemittelkreislauf installiert ist und einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel, das darin strömt, und einem zu kühlenden Gegenstand während eines Kühlbetriebs zum Kühlen des zu kühlenden Gegenstands ausführt; einen Heizwärmetauscher, der in dem Kältemittelkreislauf installiert ist und einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel, das darin strömt, und einem zu heizenden Gegenstand während eines Heizbetriebs zum Heizen des zu heizenden Gegenstands ausführt; einen variablen Strömungswegwärmetauscher, der in dem Kältemittelkreislauf installiert ist und einen Wärmeaustauschkernabschnitt hat, der Kältemittelströmungswege vorsieht, die sich in dem Kühlbetrieb und dem Heizbetrieb unterscheiden; und eine Strömungswegumschaltvorrichtung, die die Strömungswege des Kältemittels in dem Wärmeaustauschkernabschnitt des variablen Strömungswegwärmetauschers zwischen einem Kühlmodusströmungsweg während des Kühlbetriebs und einem Heizmodusströmungsweg während des Heizbetriebs umschaltet, wobei der Heizmodusströmungsweg ein Strömungsweg ist, durch den das Kältemittel in einer Richtung in dem Wärmeaustauschkernabschnitt hinunterströmt, und wobei der Kühlmodusströmungsweg ein Strömungsweg ist, durch den das Kältemittel in einer Richtung strömt und dann in einer entgegengesetzten Richtung in dem Wärmeaustauschkernabschnitt hinunterströmt.
Gemäß dieser Kühlkreislaufvorrichtung kann eine Kühlkapazität durch Verbessern einer Verteilung des Kältemittels in dem Wärmeaustauschkernabschnitt während des Kühlbetriebs verbessert werden. Des Weiteren kann während des Heizbetriebs eine Heizkapazität durch Erhöhen einer Kältemittelströmungsrate aufgrund eines niedrigen Druckverlusts verbessert werden. Aus diesen Gründen ist es möglich, eine Kühlkreislaufvorrichtung (Kühlzyklusvorrichtung bzw. Kühlungskreislaufvorrichtung) bereitzustellen, die in der Lage ist, sowohl die Wärmeleistung als auch die Kühlleistung zu erreichen (erzielen).
Figurenliste

1 ist ein Blockschaubild eines Kühlkreislaufs (Kühlzyklus).
2 ist ein Steuerungsgestaltungsschaubild einer Fahrzeugklimaanlage eines ersten Ausführungsbeispiels.
3 ist eine schematische Ansicht, die eine Kältemittelströmung während eines Kühlbetriebs in einem variablen Strömungswegwärmetauscher des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.
4 ist eine schematische Ansicht, die eine Kältemittelströmung während eines Heizbetriebs in dem variablen Strömungswegwärmetauscher zeigt.
5 ist ein Steuerungsgestaltungsschaubild einer Fahrzeugklimaanlage eines zweiten Ausführungsbeispiels.
6 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerung des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt.
7 ist eine schematische Ansicht, die eine Kältemittelströmung während eines Kühlbetriebs in einem variablen Strömungswegwärmetauscher eines dritten Ausführungsbeispiels zeigt.
8 ist eine schematische Ansicht, die eine Kältemittelströmung während eines Heizbetriebs in einem variablen Strömungswegwärmetauscher zeigt.
9 ist ein Steuerungsgestaltungsschaubild einer Fahrzeugklimaanlage des dritten Ausführungsbeispiels.
10 ist ein Ablaufdiagramm, das eine Steuerung des dritten Ausführungsbeispiels zeigt.

[Beschreibung der Ausführungsbeispiele]
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele zum Anwenden (Ausführen) der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In jedem Ausführungsbeispiel sind Abschnitte korrespondierend zu Elementen, die in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel beschrieben sind, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und es kann deren redundante Erläuterung weggelassen werden. Wenn nur ein Teil der Gestaltung in jeder Form beschrieben ist, können die anderen Formen, die vorstehend beschrieben sind, auf die anderen Teile der Gestaltung angewandt werden. Es kann möglich sein, nicht nur Teile zu kombinieren, deren Kombination explizit in einem Ausführungsbeispiel beschrieben ist, sondern auch Teile von jeweiligen Ausführungsbeispielen zu kombinieren, deren Kombination nicht explizit beschrieben ist, wenn kein Hindernis insbesondere beim Kombinieren der Teile der jeweiligen Ausführungsbeispiele auftritt.
Erstes Ausführungsbeispiel
Das erste Ausführungsbeispiel ist in Bezug auf 1 bis 4 beschrieben. Das erste Ausführungsbeispiel zeigt ein Beispiel einer Kühlkreislaufvorrichtung (Kühlzyklusvorrichtung bzw. Kühlungskreislaufvorrichtung), die in der Lage ist, die Aufgabe der Offenbarung zu erreichen (erzielen). Eine Kühlkreislaufvorrichtung, die die Aufgabe der Offenbarung erreichen kann, kann ein Fluid oder einen Gegenstand, der Wärme mit einem Kältemittel in einem Wärmetauscher austauscht, kühlen oder heizen. Das Fluid oder der Gegenstand, der in einem Kühlwärmetauscher gekühlt wird, ist ein temperaturgesteuerter Kühlgegenstand. Das Fluid oder der Gegenstand, der in einem Heizwärmetauscher geheizt wird, ist ein zu heizender, temperaturgesteuerter Gegenstand. Der zu kühlende Gegenstand und der zu heizende Gegenstand sind Flüssigkeiten wie z. B. Luft und Wasser oder feste Gegenstände und dergleichen. Der zu kühlende Gegenstand und der zu heizende Gegenstand können auch als ein temperaturgesteuerter Gegenstand bezeichnet werden, dessen Temperatur gesteuert wird. In dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel, in dem eine Kühlkreislaufvorrichtung als eine Fahrzeugklimaanlage verwendet wird, in der der temperaturgesteuerte Gegenstand Luft ist, beschrieben.
1 zeigt einen Kühlkreislauf und eine Klimatisierungseinheit 3 für ein Fahrzeug. In 1 zeigt ein durchgezogener Pfeil eine Kältemittelströmung in dem Kühlkreislauf während eines Heizbetriebs (HOP) an. Der Heizbetrieb ist ein Beispiel eines Heizbetriebs zum Heizen eines zu heizenden Gegenstands. In 1 zeigt ein gestrichelter Pfeil eine Kältemittelströmung in dem Kühlkreislauf während eines Kühlbetriebs (ACOP) an, um einen zu kühlenden Gegenstand zu kühlen. Der Kühlbetrieb ist ein Beispiel eines Kühlbetriebs zum Kühlen des zu kühlenden Gegenstands.
Die Fahrzeugklimaanlage weist eine Kühlkreislaufvorrichtung 1 der Wärmepumpenbauart und eine Klimatisierungseinheit 3 auf. Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung führt einen Klimatisierungsbetrieb innerhalb eines Fahrzeuginnenraums aus und kann z. B. für ein Hybridfahrzeug, ein Elektrofahrzeug, ein Brennstoffzellenfahrzeug oder dergleichen verwendet werden.
Die Klimatisierungseinheit 3 weist ein Klimatisierungsgehäuse mit einem Luftventilationsweg innerhalb auf. Die Klimatisierungseinheit 3 ist an einer hinteren Seite eines Instrumentenpanels an einer vorderen Seite des Fahrzeuginnenraums vorgesehen. Ein Klimatisierungsgehäuse ist mit einem Außenlufteinlass 33 und einem Innenlufteinlass 34, die Lufteinlässe sind, an einer Seite vorgesehen, und einem Luftauslass an der anderen Seite vorgesehen, von der die klimatisierte Luft, die in den Fahrzeuginnenraum geblasen wird, ausströmt. Der Auslass weist zumindest einen Fußauslass, einen Gesichtsauslass und einen Auftauauslass auf. Diese Öffnungen sind mit dem Fahrzeuginnenraum über Auslasskanäle verbunden und werden gemäß Auslassmodi durch Auslassumschaltklappen geöffnet und geschlossen.
Der Außenlufteinlass 33 und der Innenlufteinlass 34 können in Übereinstimmung mit Lufteinlassmodi durch eine Innen-/Außenluftumschaltklappe 32 frei geöffnet und geschlossen werden. Die Klimatisierungseinheit 3 weist eine Innen-/Außenluftumschaltbox auf, die die Innen-/Außenluftumschaltklappe 32 an der einen Seite und ein Gebläse 31 hat, dessen Saugabschnitt mit dem Außenlufteinlass 33 und dem Innenlufteinlass 34 in Verbindung steht.
Zum Beispiel wird während einem Heizen im Winter oder dergleichen die Außenluft mit geringer Feuchtigkeit in das Klimatisierungsgehäuse von dem Außenlufteinlass 33 durch den Außenlufteinlassmodus eingebracht und wird die klimatisierte Luft zu einer Innenfläche der Frontscheibe ausgeblasen. Dieser Blaswind kann die Antibeschlagwirkung der Frontscheibe verbessern. Des Weiteren kann eine Heizlast durch Einbringen einer Hochtemperaturinnenluft von dem Innenlufteinlass 34 in dem Innenluftmodus und durch Ausblasen der klimatisierten Luft zu Füßen eines Insassen hin reduziert werden.
Das Gebläse 31 hat einen Zentrifugalmehrschaufellüfter und einen Motor zum Antreiben des Zentrifugalmehrschaufellüfters. Der Zentrifugalmehrschaufellüfter ist durch ein Spiralgehäuse umgeben. Des Weiteren ist das Klimatisierungsgehäuse aus einer Vielzahl von Gehäusebauteilen zusammengesetzt und ist dessen Material ein harzgeformtes Produkt wie z. B. Polypropylen.
Der Gebläseabschnitt des Gebläses 31 steht mit einem Ventilationsweg in Verbindung, der in dem Klimatisierungsgehäuse vorgesehen ist, um sich in einer Zentrifugalrichtung des Zentrifugalmehrschaufellüfters zu erstrecken. Ein Verdampfer 16, ein Heizer 35 und ein Kondensator 12 sind an der stromabwärtigen Seite des Ventilationswegs an der stromabwärtigen Seite einer Blasluft von dem Gebläse 31 angeordnet.
Der Verdampfer 16 ist in dem Klimatisierungsgehäuse installiert, um einen gesamten Durchgang unmittelbar nach dem Gebläse 31 zu schneiden. Der Verdampfer 16 ist so vorgesehen, dass die gesamte Luft, die von dem Gebläse 31 geblasen wird, durch diesen hindurchtreten kann. Der Verdampfer 16 ist ein Kühlwärmetauscher, der die Blasluft in dem Klimatisierungsgehäuse, die ein zu kühlender Gegenstand ist, durch einen Wärmeaufnahmevorgang des Kältemittels, das darin während des Kühlbetriebs strömt, kühlt. Ein Nachverdampfertemperatursensor 52, der eine Temperatur TE der Luft, die durch den Verdampfer 16 gekühlt wird, erfasst, ist an einem Auslassabschnitt des Verdampfers 16 oder an einem stromabwärtigen Abschnitt des Verdampfers 16 vorgesehen. Der Nachverdampfertemperatursensor 52 gibt ein erfasstes Signal zu der Steuerungsvorrichtung 4 aus.
Eine Heizeinrichtung, die eine Abwärme verwendet, ist in dem Ventilationsdurchgang in dem Klimatisierungsgehäuse vorgesehen. Der Heizerkern 35 ist ein Beispiel der Heizeinrichtung, die die Abwärme verwendet, und ist ein Wärmetauscher mit einem Wärmeaustauschkernabschnitt zum Wärmeaustausch. Dieser Wärmeaustauschkernabschnitt ist in einem Teil eines Heißwasserzirkulationskreislaufs aufgrund einer Gestaltung angeordnet, in der der Wärmeaustauschkernabschnitt mit einer Brennkraftmaschine und einer Batterie, die eine Wärmeerzeugungsquelle ist, durch Leitungen verbunden ist. Ein zirkulierendes Wasser ist in einem Zirkulationskreislauf vorhanden und eine Wärmemenge, die von der Wärmeerzeugungsquelle erzeugt wird, wird zu dem Wärmeaustauschbereich durch das zirkulierende Wasser übertragen. Der Heizerkern 35 ist an der stromabwärtigen Seite des Verdampfers 16 so angeordnet, dass der Wärmeaustauschkernabschnitt in dem Ventilationsweg angeordnet ist. Der Heizerkern 35 heizt eine Umgebungsluft durch Ableiten von Wärme von dem Kühlwasser einer Fahrzeugfahrbrennkraftmaschine, das darin strömt, während des Heizbetriebs.
Eine Temperatur eines Heißwassers, das innerhalb des Heizerkerns 35 strömt, wird durch einen Wassertemperatursensor 53 erfasst und wird zu der Steuerungsvorrichtung 4 eingegeben. Die Steuerungsvorrichtung 4 berechnet eine Heizmenge, die an die Blasluft abgegeben wird, durch die Heizeinrichtung mittels einer Abwärme durch Verwendung einer Erfassungstemperatur Tw eines Wassertemperatursensor 53. Die Steuerungsvorrichtung 4 kann eine Heizkapazität der Klimaanlage mittels der erfassten Temperatur Tw berechnen und kann bestimmen, ob eine berechnete Heizkapazität eine Ausblaslufttemperatur erfüllt oder nicht.
Der Kondensator 12 ist an der stromabwärtigen Seite des Heizerkerns 35 angeordnet, so dass ein Wärmeaustauschkernabschnitt in dem Ventilationsweg angeordnet ist. Der Kondensator 12 ist ein Heizwärmetauscher, der die Blasluft in dem Klimatisierungsgehäuse heizt, die der zu heizende Gegenstand ist, durch einen Wärmeableitungsvorgang des Kältemittels, das innerhalb strömt, während des Heizbetriebs.
Die Kühlkreislaufvorrichtung 1 ist ein Beispiel einer Vorrichtung, die in der Lage ist, durch den Verdampfer 16 und den Kondensator 12 durch Anwendung einer Zustandsänderung des Kältemittels, das durch den Kältemittelkreislauf strömt, zu kühlen und zu heizen. Komponenten der Kühlkreislaufvorrichtung 1 sind in einem Kältemittelkreislauf installiert, der durch Leitungen ausgebildet ist. Die Kühlkreislaufvorrichtung 1 weist einen Verdichter 11, einen Kondensator 12, ein Expansionsventil 13, einen Außenwärmetauscher 2, ein Solenoidventil 14, ein Expansionsventil 15, einen Verdampfer 16 und einen Sammler 17 auf. Der Kältemittelkreislauf weist einen hochdruckseitigen Durchgang 1a und einen niedrigdruckseitigen Durchgang auf, der einen Heizdurchgang 1b und einen Kühldurchgang 1c aufweist. Der hochdruckseitige Durchgang 1a ist ein Durchgang, der einen Auslassabschnitt des Verdichters 11 und einen stromaufwärtigen Abschnitt des Außenwärmetauschers 2 verbindet. Der Heizdurchgang 1b ist ein Durchgang, der einen stromabwärtigen Abschnitt des Außenwärmetauschers 2 und einen stromaufwärtigen Abschnitt des Sammlers 17 verbindet. Der Kühldurchgang 1c ist ein Durchgang, der einen stromabwärtigen Abschnitt des Außenwärmetauschers 2 und den Verdampfer 16 verbindet.
An einem Auslass des Verdichters 11 ist ein Abgabedrucksensor 51 vorgesehen, um einen Druck eines hochdruckseitigen Kältemittels zu erfassen, das durch den Verdichter 11 abgegeben wird. Der Kondensator 12 heizt die Blasluft durch Austausch von Wärme zwischen dem Kältemittel, das von dem Verdichter 11 abgegeben wird, und der Blasluft während des Heizbetriebs. Das Expansionsventil 13 ist eine Druckreduziervorrichtung, die einen Druck des Kältemittels reduziert, das aus dem Kondensator 12 während des Heizbetriebs ausströmt.
Der Außenwärmetauscher 2 verdampft das Kältemittel, das durch das Expansionsventil 13 während des Heizbetriebs dekomprimiert wird, und nimmt Wärme von einer Außenluft auf. Der Außenwärmetauscher 2 ist außerhalb des Fahrzeuginnenraums des Fahrzeugs angeordnet und tauscht Wärme zwischen einer Außenluft, die durch einen Auslüfter zwangsweise geblasen wird, und dem Kältemittel aus. Das Solenoidventil 14 ist ein Schaltventil (Ein-Aus-Ventil), das in dem Heizdurchgang 1b vorgesehen ist, und steuert die Strömung des Kältemittels von dem Außenwärmetauscher 2 zu dem Verdichter 11 in dem Heizdurchgang 1b. Das Expansionsventil 15 ist eine Druckreduziervorrichtung, die in dem Kühldurchgang 1c vorgesehen ist, um einen Druck des Kältemittels stromaufwärtig des Verdampfers 16 und stromabwärtig des Außenwärmetauschers 2 während des Kühlbetriebs zu reduzieren. Der Sammler 17 drängt das Kältemittel, bevor es in den Verdichter 11 angesaugt wird, in Gas und Flüssigkeit, so dass das gasartige Kältemittel einfach in den Verdampfer 11 angesaugt wird.
Die Steuerungsvorrichtung 4 steuert das Solenoidventil 14 in einen offenen Zustand und steuert das Expansionsventil 15 in einen geschlossenen Zustand während des Heizbetriebs. Der Kältemittelweg während des Heizbetriebs ist ein Weg, in dem das Kältemittel in der folgenden Reihenfolge strömt: der Verdichter 11, der Kondensator 12, das Expansionsventil 13, der Außenwärmetauscher 2, das Solenoidventil 14, der Sammler 17 und der Verdichter 11. Die Steuerungsvorrichtung 4 steuert das Solenoidventil 14 in einen geschlossenen Zustand und steuert das Expansionsventil 15 in einen offenen Zustand, um den Druck des Kältemittels während des Kühlbetriebs zu reduzieren. Der Kältemittelweg während des Kühlbetriebs ist ein Weg, in dem das Kältemittel in der folgenden Reihenfolge strömt: der Verdichter 11, der Kondensator 12, das Expansionsventil 13, der Außenwärmetauscher 2, das Expansionsventil 15, der Verdampfer 16, der Sammler 17 und der Verdichter 11.
Der Verdichter 11 kann eine Drehzahlsteuerung und eine EIN-AUS-Umschaltsteuerung ausführen. In dem Verdichter 11 wird z. B. eine Wechselspannung, deren Frequenz durch einen Inverter eingestellt wird, bei einer Steuerung einer Drehzahl eines Motors angewandt. In diesem Fall erhält der Inverter eine Gleichstromzufuhr von einer in einem Fahrzeug montierten Batterie und wird durch die Steuerungsvorrichtung 4 gesteuert.
Der Verdichter 11 kann ein Verdichter mit variabler Verdrängung sein, der in der Lage ist, eine Verdichtungskapazität des Kältemittels zu variieren. Der Verdichter 11 ist mit einem Kapazitätssteuerungsventil vorgesehen, das ein Kapazitätssteuerungsmechanismus zum Ändern einer Abgabekapazität ist. Das Kapazitätssteuerungsventil ist ein elektromagnetisch angetriebenes Ventil, z. B. ein Schaltventil (Ein-Aus-Ventil), das einen Kältemittelzufuhrdurchgang durch eine Betriebssteuerung (engl. „duty control“) wiederholt öffnen und schließen kann. Eine Ventilöffnungszeit des Kapazitätssteuerungsventils wird durch Zuführen eines Stroms in Form eines Betriebssignals, das aus zwei Werten besteht, EIN und AUS, als ein Kapazitätssteuerungssignal durch die Steuerungsvorrichtung 4 gesteuert. Das Kapazitätssteuerungsventil wird durch das Kapazitätssteuerungssignal von der Steuerungsvorrichtung 4 betrieben und ein Steuerungsdruck Pc in einem Gehäuse des Verdichters 11 wird geändert. Wenn dieser Steuerungsdruck Pc sich ändert, ändert sich ein Hub eines Kolbens oder dergleichen und ändert sich die Kapazität (das Volumen) des Verdichters 11.
Das Betriebssignal ist ein Signal eines Pulswellenformstroms, der wiederholt für eine kurze Zeit EIN und AUS ist. Das EIN und AUS des Signals korrespondiert zu dem Öffnen und Schließen des Kapazitätssteuerungsventils. Die Kapazität des Verdichters 11 verringert sich, wenn das Kapazitätssteuerungsventil geöffnet wird, und erhöht sich, wenn das Kapazitätssteuerungsventil geschlossen wird. Das heißt, wenn es erforderlich ist, die Kapazität zu reduzieren, wird ein Signal zum Verlängern einer Ventilöffnungszeit gesendet, um den Steuerungsdruck Pc zu erhöhen, und wenn es erforderlich ist, die Kapazität zu erhöhen, wird ein Signal zum Verkürzen der Ventilöffnungszeit gesendet, um Pc zu verringern. Durch Ändern der relativen Einschaltdauer des Pulssignals auf diese Weise kann die Kapazität des Verdichters 11 linear geändert und frei gesteuert werden.
Die Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung weist eine Steuerungsvorrichtung 4 auf. Die Steuerungsvorrichtung in dieser Offenbarung kann auch als eine elektronische Steuerungseinheit (ECU) bezeichnet sein. Die Steuerungseinheit oder ein Steuerungssystem ist durch (a) einen Algorithmus als eine Vielzahl von Logiken, die eine If-Then-Else-Form anwenden, oder (b) ein Lernmodell vorgesehen, das durch Maschinenlernen (z. B. einen Algorithmus als ein neurales Netzwerk) abgestimmt wird.
Die Steuerungsvorrichtung ist durch ein Steuerungssystem vorgesehen, das zumindest einen Computer aufweist. Das Steuerungssystem kann mehrere Computer aufweist, die durch eine Datenverbindungsvorrichtung verbunden sind. Der Computer weist zumindest einen Prozessor (Hardwareprozessor) auf, der eine Hardware ist. Der Hardwareprozessor kann durch (i), (ii) oder (iii) wie nachstehend beschrieben bereitgestellt werden.

(i) Der Hardwareprozessor kann aus mindestens einem Prozessorkern bestehen, der ein in mindestens einem Speicher gespeichertes Programm ausführt. In diesem Fall ist der Computer mit mindestens einem Speicher und mindestens einem Prozessorkern ausgestattet. Der Prozessorkern wird als CPU: Central Processing Unit, eine GPU: Grafikverarbeitungseinheit, eine RISC-CPU oder dergleichen bezeichnet. Der Speicher wird auch als Speichermedium bezeichnet. Der Speicher ist ein nicht-übertragbares und greifbares Speichermedium, das ein Programm und/oder Daten, die von dem Prozessor gelesen werden können, nicht temporär speichert. Das Speichermedium kann ein Halbleiterspeicher, eine Magnetplatte, eine optische Platte oder dergleichen sein. Das Programm kann als eine einzelne Einheit oder als ein Speichermedium, in dem das Programm gespeichert ist, vertrieben werden.
(ii) Der Hardwareprozessor kann eine logische Hardware-Schaltung sein. In diesem Fall besteht der Computer aus einer digitalen Schaltung mit einer Reihe von programmierten Logikeinheiten (Gateschaltungen). Die digitale Schaltung wird auch als Logikschaltung bezeichnet, z. B. ASIC: Application-Specific Integrated Circuit (anwendungsspezifische integrierte Schaltung), FPGA: Field Programmable Gate Array (feldprogrammierbare Gateanordnung), PGA: Programmable Gate Array (programmierbare Gateanordnung) oder CPLD: Complex Programmable Logic Device (komplexes programmierbares Logikgerät). Die digitale Schaltung kann einen Speicher umfassen, der Programme und/oder Daten speichert. Der Computer kann durch eine analoge Schaltung bereitgestellt werden. Ein Computer kann durch eine Kombination aus einer digitalen und einer analogen Schaltung bereitgestellt werden.
(iii) Der Hardwareprozessor kann eine Kombination von (i) und von (ii) sein. (i) und (ii) sind auf unterschiedlichen Chips oder auf einem gemeinsamen Chip angeordnet. In diesen Fällen wird der Teil (ii) auch als ein Beschleuniger bezeichnet.

Die Steuerungsvorrichtung 4 ermittelt eine Anweisungsinformation von der Fahrzeug-ECU, eine Temperaturinformation von verschiedenen Sensoren und eine Eingabeinformation, die durch Betreiben (Betätigen) einer Betriebseinheit 41 übertragen wird. Die Steuerungsvorrichtung 4 gibt Steuerungssignale zu verschiedenen Klimatisierungsvorrichtungen in der Fahrzeugklimatisierungsvorrichtung auf der Grundlage der Information aus. Wie in 2 gezeigt ist, werden Erfassungssignale einer Gruppe von Sensoren für eine Klimatisierungssteuerung wie z. B. Erfassungssignale des Abgabedrucksensors 51, des Nachverdampfertemperatursensors 52, des Wassertemperatursensors 53, eines Innenluftsensors und eines Außenluftsensors zu der Eingabeeinheit der Steuerungsvorrichtung 4 eingegeben. Der Innenluftsensor 41 erfasst eine Innenlufttemperatur Tr an einer Innenseite des Fahrzeuginnenraums. Der Außenluftsensor erfasst eine Außenlufttemperatur TAM an einer Außenseite des Fahrzeuginnenraums. Der Solarstrahlungssensor erfasst eine Solarstrahlungsmenge TS, die in den Fahrzeuginnenraum gestrahlt wird.
Betriebssignale von verschiedenen Betriebseinheiten 41, die an einem Betriebspanel nahe einem Instrumentenpanel in einem vorderen Teil des Fahrzeuginnenraums vorgesehen sind, werden zu einer Eingabeeinheit der Steuerungsvorrichtung 4 eingegeben. Die Betriebseinheit 41 weist z. B. einen Energieschalter für eine Fahrzeugklimaanlage, einen Automatikbetriebsschalter, einen Auslassmodusübergangsschalter zum Umschalten der Auslassmodi, einen Luftkapazitätsfestlegungsschalter, einen Temperaturfestlegungsschalter zum Festlegen einer Temperatur in dem Fahrzeuginnenraum und dergleichen auf. Die Steuerungsvorrichtung 4 erhält (empfängt) Signale, die von einer Betriebseinheit 41 übertragen werden, und gibt sie zu der arithmetischen Prozesseinheit 4b aus.
Die Steuerungsvorrichtung 4 weist eine Vorrichtung wie z. B. ein Mikrosteuerungsgerät auf, das gemäß einem Programm als ein Haupthardwareelement arbeitet. Die Steuerungsvorrichtung 4 weist zumindest eine Schnittstelleneinheit 4a zum Verbinden der Klimatisierungsvorrichtungen und verschiedenen Sensoren, eine arithmetische Prozesseinheit 4b und eine Speichereinheit 4c auf. Die Speichereinheit 4c ist ein nicht flüchtiges, konkretes Speichermedium, das ein computerlesbares Programm nicht flüchtig speichert. Die arithmetische Prozesseinheit 4b ist eine arithmetische Prozessvorrichtung und führt einen Bestimmungsprozess und einen arithmetischen Prozess gemäß einem vorbestimmten arithmetischen Programm durch Verwendung von Umgebungsinformationen (Umweltinformationen), die von verschiedenen Sensoren durch die Schnittstelleneinheit 4a ermittelt werden, und Steuerungscharakteristikkennfelder und die Daten aus, die in der Speichereinheit 4c gespeichert sind. Die arithmetische Prozesseinheit 4b ist eine arithmetische Ausführungseinheit und eine Bestimmungsprozessausführungseinheit in der Steuerungsvorrichtung 4. Die Schnittstelleneinheit 4a betreibt die Klimatisierungsvorrichtung auf der Grundlage eines Bestimmungsergebnisses und eines arithmetischen Ergebnisses durch die arithmetische Prozesseinheit 4b. Daher ist die Schnittstelleneinheit 4a eine Eingabeeinheit und eine Steuerungsausgabeeinheit in der Steuerungsvorrichtung 4. Die zu betreibende Klimatisierungsanlage weist das Gebläse 31, den Außenlüfter, die Innen-/Außenluftumschaltklappe 32, die Ausblasumschaltklappe, den Verdichter 11, das Expansionsventil 13, das Solenoidventil 14, das Expansionsventil 15 und dergleichen auf.
Die arithmetische Prozesseinheit 4b führt jeden Prozess wie z. B. eine Berechnung einer Sollauslasstemperatur TAO, eine Gebläsespannungsbestimmung, eine Einlassmodusbestimmung und eine Auslassmodusbestimmung in einem automatischen Klimatisierungsbetrieb aus.
Die Sollauslasstemperatur TAO kann mittels der nachstehenden mathematischen Gleichung 1 berechnet werden, die in der Speichereinheit 4c gespeichert ist. $TAO = Kset \times Tset - Kr \times Tr - Kam \times Tam - Ks \times Ts + C$
Tset ist eine festgelegte Temperatur, die durch einen Temperaturfestlegungsschalter 43 festgelegt ist, Tr ist eine Innenlufttemperatur, die durch einen Innenluftsensor erfasst wird, Tam ist eine Außenlufttemperatur, die durch einen Außenluftsensor erfasst wird, und Ts ist eine Solarstrahlungsmenge, die durch einen Solarstrahlungssensor erfasst wird. Kset, Kr, Kam und Ks sind Verstärkungsglieder und C ist eine Konstante zur Korrektur, die bei der gesamten Gleichung angewandt wird.
Die arithmetische Prozesseinheit 4b bestimmt die Gebläsespannung korrespondierend zu der Sollauslasstemperatur TAO mittels eines Kennfelds, das in der Speichereinheit 4c gespeichert ist. Die arithmetische Prozesseinheit 4b bestimmt die Einlassmodi korrespondierend zu der Sollauslasstemperatur TAO von einem Kennfeld, das in der Speichereinheit 4c gespeichert ist. Zum Beispiel wird, wenn die Sollauslasstemperatur TAO hoch ist, der Außenlufteinlassmodus bestimmt und wird, wenn die Sollauslasstemperatur TAO niedrig ist, der Innenluftzirkulationsmodus bestimmt. Wenn ein Einlassmodus durch die Betriebseinheit 41 festgelegt ist/wird, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 4 den festgelegten Einlassmodus.
Die arithmetische Prozesseinheit 4b bestimmt den Auslassmodus korrespondierend zu der Sollauslasstemperatur TAO von einem Kennfeld, das in der Speichereinheit 4c gespeichert ist. Zum Beispiel wird, wenn die Sollauslasstemperatur TAO hoch ist, ein Fußmodus ausgewählt, und werden, wenn sich die Sollauslasstemperatur TAO verringert, ein Doppelstufenmodus und dann ein Gesichtsmodus in dieser Reihenfolge ausgewählt. Wenn ein Auslassmodus durch die Betriebseinheit 41 festgelegt wird/ist, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 4 den festgelegten Auslassmodus.
Der Außenwärmetauscher 2 ist in Bezug auf 3 und 4 beschrieben. 3 zeigt ein Verhältnis zwischen der Kältemittelströmung und der Strömungswegumschaltvorrichtung während des Kühlbetriebs des Außenwärmetauschers 2. 4 zeigt ein Verhältnis zwischen der Kältemittelströmung und der Strömungswegumschaltvorrichtung während des Heizbetriebs des Außenwärmetauschers 2.
Der Außenwärmetauscher 2 ist ein Wärmetauscher, in dem der Strömungsweg, durch den das Kältemittel durch den Wärmeaustauschkernabschnitt 21 während des Kühlbetriebs strömt, und der Strömungsmodus, durch den das Kältemittel durch den Wärmeaustauschkernabschnitt 21 während des Heizbetriebs strömt, unterschiedlich (verschieden) sind. Der Außenwärmetauscher 2 ist ein variabler Strömungswegwärmetauscher, der zwischen einem Kühlmodusströmungsweg während des Kühlbetriebs und einem Heizmodusströmungsweg während des Heizbetriebs umschaltet. Die Kühlkreislaufvorrichtung 1 weist eine Strömungswegumschaltvorrichtung auf, die in der Lage ist, den Strömungsweg in dem Wärmeaustauschkernabschnitt 21 des Außenwärmetauschers 2 umzuschalten. Die Strömungswegumschaltvorrichtung weist eine Vielzahl von Ventilabschnitten auf, die in der Lage sind, einen Durchgang, der mit dem Wärmeaustauschkernabschnitt 21 des Außenwärmetauschers 2 in Verbindung steht, zu öffnen und zu schließen. Die Vielzahl von Ventilabschnitten haben Funktionen zum Umschalten des Strömungswegs des Kältemittels in dem Wärmeaustauschkernabschnitt 21 des Außenwärmetauschers 2 zwischen dem Kühlmodusströmungsweg während des Kühlbetriebs und dem Heizmodusströmungsweg während des Heizbetriebs.
Der Außenwärmetauscher 2 weist einen Wärmeaustauschkernabschnitt 21, einen ersten Tankabschnitt 22 und einen zweiten Tankabschnitt 23 auf. Der Wärmeaustauschkernabschnitt 21 ist ein Abschnitt, in dem das Kältemittel, das darin strömt, und Luft Wärme austauschen. Der Wärmeaustauschkernabschnitt 21 weist z. B. Rohre, durch die ein Kältemittel strömt, und Rippen auf, die vorgesehen sind, um Wärme mit den Rohren zu übertragen. Luft tritt um die Rohre und Rippen herum, um den Wärmeaustauschkernabschnitt 21 zu durchdringen, und leitet Wärme zu dem Kältemittel ab oder nimmt Wärme von dem Kältemittel auf.
Der erste Tankabschnitt 22 und der zweite Tankabschnitt 23 sind einstückig an beiden Enden des Wärmeaustauschkernabschnitts 21 vorgesehen. Das Innere des ersten Tankabschnitts 22 und das Innere des zweiten Tankabschnitts 23 stehen miteinander über die Rohre des Wärmeaustauschkernabschnitts 21 in Verbindung. Der erste Tankabschnitt 22 und der zweite Tankabschnitt 23 sind voneinander in einer Richtung orthogonal zu einer Längsrichtung des Tankabschnitts getrennt. Die orthogonale Richtung ist eine Anordnungsrichtung des ersten Tankabschnitts 22 und des zweiten Tankabschnitts 23 und ist ferner die Längsrichtung oder eine seitliche Richtung des Wärmeaustauschkernabschnitts 21. Die Längsrichtung des Tankabschnitts ist die seitliche Richtung oder eine senkrechte Richtung des Wärmeaustauschkernabschnitts 21.
Der erste Tankabschnitt 22 ist mit einem einströmungsseitigen Verbindungsabschnitt 221 und einem ausströmungsseitigen Verbindungsabschnitt 222 vorgesehen. Der einströmungsseitige Verbindungsabschnitt 221 ist mit dem hochdruckseitigen Durchgang 1a in dem Kältemittelkreislauf verbunden. Der hochdruckseitige Durchgang 1a steht mit dem Wärmeaustauschkernabschnitt 21 über das Innere des einströmungsseitigen Verbindungsabschnitts 221 und dem ersten Tankabschnitt 22 in Verbindung. Der ausströmungsseitige Verbindungsabschnitt 222 ist mit dem Kühldurchgang 1c in dem Kältemittelkreislauf verbunden. Der Kühldurchgang 1c steht mit dem Wärmeaustauschkernabschnitt 21 über den ausströmungsseitigen Verbindungsabschnitt 222 und das Innere des ersten Tankabschnitts 22 in Verbindung. Der einströmungsseitige Verbindungsabschnitt 221 ist an einer Endseite (OES) des ersten Tankabschnitts 22 in der Längsrichtung vorgesehen. Der ausströmungsseitige Verbindungsabschnitt 222 ist an der anderen Endseite (TOES) des ersten Tankabschnitts 22 in der Längsrichtung vorgesehen. Der einströmungsseitige Verbindungsabschnitt 221 und der ausströmungsseitige Verbindungsabschnitt 222 sind an beiden Enden in der Längsrichtung in dem ersten Tankabschnitt 22 vorgesehen.
Der zweite Tankabschnitt 23 ist mit einem ausströmungsseitigen Verbindungsabschnitt 231 vorgesehen. Der ausströmungsseitige Verbindungsabschnitt 231 ist mit dem Heizdurchgang 1b in dem Kältemittelkreislauf verbunden. Der Heizdurchgang 1b steht mit dem Wärmeaustauschkernabschnitt 21 über den ausströmungsseitigen Verbindungsabschnitt 231 und dem Inneren des zweiten Tankabschnitts 23 in Verbindung. Der ausströmungsseitige Verbindungsabschnitt 231 ist an der einen Endseite in der Längsrichtung des zweiten Tankabschnitts 23 vorgesehen. Der ausströmungsseitige Verbindungsabschnitt 231 ist an dem zweiten Tankabschnitt 23 an einer Position entgegengesetzt zu dem einströmungsseitigen Verbindungsabschnitt 221 in Bezug auf den Wärmeaustauschkernabschnitt 21 vorgesehen.
Die Kühlkreislaufvorrichtung 1 weist ein erstes Ventil 24, ein zweites Ventil 25 und ein drittes Ventil 26 auf, die eine Strömungswegumschaltvorrichtung bilden. Das erste Ventil 24 ist ein Ventilabschnitt, der in der Lage ist, das Innere des ersten Tankabschnitts 22 in zwei Teile zu unterteilen. Das erste Ventil 24 ist ein Ventilabschnitt, der in einem geschlossenen Zustand (SH) während des Kühlbetriebs betrieben wird, der in 3 gezeigt ist, um das Innere des ersten Tankabschnitts 22 in eine endseitige Kammer 22a und die andere endseitige Kammer 22b in der Längsrichtung zu unterteilen. Das erste Ventil 24 wird in einem offenen Zustand (OP) während des Heizbetriebs betrieben, der in 4 gezeigt ist, um die eine endseitige Kammer 22a und die andere endseitige Kammer 22b in Verbindung zu bringen.
Das zweite Ventil 25 ist ein Ventilabschnitt, der in der Lage ist, den Durchgang in dem ausströmungsseitigen Verbindungsabschnitt 231 zu öffnen und zu schließen. Das zweite Ventil 25 wird in einem geschlossenen Zustand (SH) während des Kühlbetriebs betrieben, der in 3 gezeigt ist, um einen Durchgang in einem Inneren des ausströmungsseitigen Verbindungsabschnitts 231 zu schließen und um zwischen einem Inneren des zweiten Tankabschnitts 23 und dem Heizdurchgang 1b abzusperren. Das zweite Ventil 25 wird in einen offenen Zustand (OP) während des Heizbetriebs betrieben, der in 4 gezeigt ist, um das Innere des zweiten Tankabschnitts 23 mit dem Heizdurchgang 1b in Verbindung zu stellen.
Das dritte Ventil 26 ist ein Ventilabschnitt, der in der Lage ist, den Durchgang in dem ausströmungsseitigen Verbindungsabschnitt 222 zu öffnen und zu schließen. Das dritte Ventil 26 wird in einem offenen Zustand (OP) während des Kühlbetriebs betrieben, der in 3 gezeigt ist, um das Innere des ersten Tankabschnitts 22 mit dem Kühldurchgang 1c in Verbindung zu stellen. Das dritte Ventil 26 wird in einem geschlossenen Zustand (SH) während des Heizbetriebs betrieben, der in 4 gezeigt ist, um das Innere des ersten Tankabschnitts 22 und den Kühldurchgang 1c abzusperren.
Das erste Ventil 24, das zweite Ventil 25 und das dritte Ventil 26 sind druckbetriebene Ventilabschnitte, die abhängig von einer Stärke des Drucks in den offenen Zustand oder den geschlossenen Zustand gestellt werden. Das erste Ventil 24, das zweite Ventil 25 und das dritte Ventil 26 haben keine Gestaltung, in der der Betrieb durch ein Steuerungssignal gesteuert wird, sondern haben eine Gestaltung, in der der Betrieb mechanisch durch Druck bewegt wird. Das erste Ventil 24, das zweite Ventil 25 und das dritte Ventil 26 können einen Ventilabschnitt haben, der einen Schalter hat und den Schalter gemäß dem Druck automatisch ein und ausschaltet, um zwischen dem offenen Zustand und dem geschlossenen Zustand umzuschalten.
Das erste Ventil 24 ist gestaltet, um betrieben zu werden, um in den geschlossenen Zustand zu kommen, wenn ein Druck in dem ersten Tankabschnitt 22 höher wird als ein erster Druckgrenzwert. Das zweite Ventil 25 ist gestaltet, um betrieben zu werden, um in den geschlossenen Zustand zu kommen, wenn der Druck in dem zweiten Tankabschnitt 22 oder dem ausströmungsseitigen Verbindungsabschnitt 231 höher wird als der erste Druckgrenzwert. Das dritte Ventil 26 ist gestaltet, um in den offenen Zustand zu kommen, wenn der Druck in dem ersten Tankabschnitt 22 höher wird als der erste Druckgrenzwert. Die Kühlkreislaufvorrichtung 1 ist in einem Hochdruckzustand, in dem ein erfasster Wert des Abgabedrucksensors 51 1,0 MPa oder größer ist während des Kühlbetriebs, in dem die Luft durch den Verdampfer 16 gekühlt wird. Der erste Druckgrenzwert ist auf einen Wert festgelegt, der für den Zustand geeignet ist, in dem die Kühlkreislaufvorrichtung 1 mit einem hohen Druck während des Kühlbetriebs betrieben wird. Der erste Druckgrenzwert ist auf einen Wert festgelegt, der geringfügig kleiner ist als ein Druck in dem ersten Tankabschnitt 22, ein Druck in dem zweiten Tankabschnitt 23 und ein Druck in dem ausströmungsseitigen Verbindungsabschnitt 231 während des Kühlbetriebs. Mit dieser Gestaltung wird das erste Ventil 24, das zweite Ventil 25 und das dritte Ventil 26 in dem (den) geschlossenen Zustand, dem (den) geschlossenen Zustand und dem (den) offenen Zustand während des Kühlbetriebs entsprechend betrieben (gestellt).
Während des Kühlbetriebs strömt das Kältemittel in der folgenden Reihenfolge: der hochdruckseitige Durchgang 1a, das Innere des einströmungsseitigen Verbindungsabschnitts 221, die eine endseitige Kammer 22a, ein endseitiger Strömungsweg des Wärmeaustauschkernabschnitts 21, das Innere des zweiten Tankabschnitts 23, der andere endseitige Strömungsweg des Wärmeaustauschkernabschnitts 21, die andere endseitige Kammer 22b und der Kühldurchgang 1c. Der Strömungsweg während des Kühlbetriebs in dem Außenwärmetauscher 2 ist der Kühlmodusströmungsweg. Der eine endseitige Strömungsweg des Wärmeaustauschkernabschnitts 21 und der andere endseitige Strömungsweg des Wärmeaustauschkernabschnitts 21 korrespondieren jeweils zu einer Hälfte des gesamten Bereichs des Wärmeaustauschkernabschnitts 21. Dieser Kühlmodusströmungsweg weist einen Umkehrströmungsweg (U-Turn-Strömungsweg) auf, in dem das Kältemittel in der einen Richtung strömt und dann in der entgegengesetzten Richtung hinunterströmt in dem Wärmeaustauschkernabschnitt 21. Das Vorsehen eines Umkehrkältemittelströmungswegs (U-Turn-Kältemittelströmungsweg) in dem Außenwärmetauscher 2 ergibt eine gute Kältemittelverteilung während eines Kühlens und unterstützt eine Verbesserung in der Kühlkapazität, jedoch wird ein Druckverlust während eines Heizens und eine Verringerung in der Heizkapazität bewirkt (verursacht). Daher wird, um die Verbesserung der Heizkapazität zu unterstützen, der Kältemittelströmungsweg in dem Außenwärmetauscher 2 während des Heizens wie folgt festgelegt.
Das erste Ventil 24 ist gestaltet, um in den offenen Zustand zu kommen, wenn der Druck in dem ersten Tankabschnitt 22 sich auf einen niedrigeren Wert verringert als ein zweiter Druckgrenzwert. Der zweite Druckgrenzwert ist auf einen Wert festgelegt, der niedriger ist als der erste Druckgrenzwert. Das zweite Ventil 25 ist gestaltet, um in den offenen Zustand zu kommen, wenn der Druck in dem zweiten Tankabschnitt 23 oder dem ausströmungsseitigen Verbindungsabschnitt 231 sich auf einen Wert verringert, der niedriger ist als der zweite Druckgrenzwert. Das dritte Ventil 26 ist gestaltet, um betrieben zu werden, um in einen geschlossenen Zustand zu kommen, wenn ein Druck in dem ersten Tankabschnitt 22 auf einen Wert verringert wird, der niedriger ist als der zweite Druckgrenzwert. Die Kühlkreislaufvorrichtung 1 wird in einen Niedrigdruckzustand gestellt, indem der erfasste Wert des Abgabedrucksensors 51 0,5 MPa oder kleiner ist während des Heizbetriebs, in dem die Luft durch den Kondensator 12 geheizt wird. Der zweite Druckgrenzwert ist auf einen Wert festgelegt, der geringfügig höher ist als ein Druck in dem ersten Tankabschnitt 22, ein Druck in dem zweiten Tankabschnitt 23 und ein Druck in dem ausströmungsseitigen Verbindungsabschnitt 231 während des Heizbetriebs. Mit dieser Gestaltung werden das erste Ventil 24, das zweite Ventil 25 und das dritte Ventil 26 entsprechend in den (dem) offenen Zustand, den (dem) offenen Zustand und den (dem) geschlossenen Zustand während des Heizbetriebs gestellt (betrieben).
Während des Heizbetriebs strömt das Kältemittel in der folgenden Reihenfolge: der hochdruckseitige Durchgang 1a, das Innere des einströmseitigen Verbindungsabschnitts 221, der erste Tankabschnitt 22, eine gesamte Fläche des Wärmeaustauschkernabschnitts 21, der zweite Tankabschnitt 23 und der Heizdurchgang 1b. Der Strömungsweg während des Heizbetriebs in dem Außenwärmetauscher 2 ist der Heizmodusströmungsweg. Dieser Heizmodusströmungsweg ist ein alle umfassender Strömungsweg (Allwegeströmungsweg), in dem das Kältemittel in der einen Richtung von dem ersten Tankabschnitt 22 zu dem zweiten Tankabschnitt 23 in dem Wärmeaustauschkernabschnitt 21 hinunter strömt.
Das erste Ventil 24, das zweite Ventil 25 und das dritte Ventil 26 können Temperaturbetriebene Ventilabschnitte sein, die in den offenen Zustand oder den geschlossenen Zustand abhängig von der Temperatur gestellt werden. In diesem Fall haben das erste Ventil 24, das zweite Ventil 25 und das dritte Ventil 26 eine Gestaltung, die abhängig von der Temperatur mechanisch beweglich ist. In dem Fall dieses Ventilabschnitts werden die Ventile betrieben, wenn die Umgebungstemperatur höher ist als ein vorbestimmter erster Temperaturgrenzwert während des Kühlbetriebs und werden die Ventile betrieben, wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist als ein vorbestimmter zweiter Temperaturgrenzwert während des Kühlbetriebs. Der zweite Temperaturgrenzwert ist auf eine Temperatur festgelegt, die niedriger ist als der erste Temperaturgrenzwert. Die Umgebungstemperatur kann eine Umgebungstemperatur jedes Ventils sein oder eine Temperatur des zu heizenden Gegenstands oder des zu kühlenden Gegenstands sein.
Wirkungen und Effekte, die durch die Kühlkreislaufvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels bereitgestellt werden, sind nachstehend beschrieben. Die Kühlkreislaufvorrichtung 1 weist den Kältemittelkreislauf, den Kühlwärmetauscher, den Heizwärmetauscher, den variablen Strömungswegwärmetauscher und die Strömungswegumschaltvorrichtung auf. Der Kühlwärmetauscher ist in dem Kältemittelkreislauf installiert und führt einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel, das im Inneren (darin) strömt, und dem zu kühlenden Gegenstand während des Kühlbetriebs zum Kühlen des zu kühlenden Gegenstands aus. Der Heizwärmetauscher ist in dem Kältemittelkreislauf installiert und führt einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel, das im Inneren (darin) strömt und dem zu heizenden Gegenstand während des Heizbetriebs zum Heizen des zu heizenden Gegenstands aus. Der variable Strömungswegwärmetauscher ist ein Wärmetauscher, der in dem Kältemittelkreislauf installiert ist und den Wärmeaustauschkernabschnitt hat, der unterschiedliche Kältemittelströmungswege in dem Kühlbetrieb und dem Heizbetrieb vorsieht. Die Strömungswegumschaltvorrichtung ist eine Vorrichtung, die den Strömungsweg des Kältemittels in dem Wärmeaustauschkernabschnitt des variablen Strömungswegwärmetauschers zwischen dem Kühlmodusströmungsweg während des Kühlbetriebs und dem Heizmodusströmungsweg während des Heizbetriebs umschaltet. Der Heizmodusströmungsweg ist ein Strömungsweg, durch den das Kältemittel in der einen Richtung in dem Wärmeaustauschkernabschnitt des variablen Strömungswegwärmetauschers hinunterströmt. Der Kühlmodusströmungsweg weist einen Strömungsweg auf, in dem das Kältemittel in der einen Richtung strömt und dann in der entgegengesetzten Richtung in dem Wärmeaustauschkernabschnitt des variablen Strömungswegwärmetauschers hinunterströmt.
Gemäß dieser Kältemittelkreislaufvorrichtung 1 wird während des Kühlbetriebs der Kühlmodusströmungsweg, der den Strömungsweg aufweist, in dem das Kältemittel in der einen Richtung strömt und dann in der entgegengesetzten Richtung in dem Wärmeaustauschkernabschnitt hinunterströmt, ausgeführt. Des Weiteren wird während des Heizbetriebs der Heizmodusströmungsweg, in dem das Kältemittel in der einen Richtung in dem Wärmeaustauschkernabschnitt hinunterströmt, ausgeführt. Durch ein derartiges Strömungswegumschalten ist es möglich, einen Wärmeaustausch in einem weiten Bereich des Wärmeaustauschkernabschnitts während des Kühlbetriebs auszuführen, so dass sich eine Wärmeaustauschmenge erhöht. Da das Kältemittel in dem Wärmeaustauschkernabschnitt in der einen Richtung während des Heizbetriebs hinunterströmt, kann der Strömungswegwiderstand reduziert werden, kann der Druckverlust reduziert werden und kann die Kältemittelströmungsrate verbessert werden. Daher wird die Kühlkapazität durch Verbessern der Kältemittelverteilung während des Kühlbetriebs verbessert und wird die Heizkapazität durch Verbessern der Kältemittelströmungsrate während des Heizbetriebs verbessert. Da die Kühlkreislaufvorrichtung 1 eine Strömungsweggestaltung anwenden kann, die die Wärmeaustauschleistung in sowohl dem Kühlbetrieb als auch dem Heizbetrieb verbessert, ist es möglich, sowohl die Heizleistung als auch die Kühlleistung zu erreichen.
Wenn die Kühlkreislaufvorrichtung 1 bei einer Fahrzeugklimaanlage angewandt wird, können sowohl eine Heizleistung als auch eine Kühlleistung erreicht werden, so dass eine Verringerung eines Leistungskoeffizienten des Kühlers verhindert werden kann und eine Verringerung des Kraftstoffverbrauchs oder der Energiekosten erreicht werden kann. Des Weiteren ist es, da die Kühlkreislaufvorrichtung 1 eine Reduzierung der Ausgabekapazität des Verdichters und eines Flächenbereichs des Wärmeaustauschkernabschnitts unterstützt, möglich, eine Fähigkeit einer Produktinstallation zu verbessern und die Produktkosten zu verringern.
Der variable Strömungswegwärmetauscher weist den Wärmeaustauschkernabschnitt 21 auf und sowohl der erste Tankabschnitt 22 als auch der zweite Tankabschnitt 23, die mit dem Wärmeaustauschkernabschnitt 21 in Verbindung stehen, sind an beiden Enden des Wärmeaustauschkernabschnitts vorgesehen. Der Kältemittelkreislauf weist den Kühldurchgang 1c und den Heizdurchgang 1b auf. Der Kühldurchgang 1c ist ein Durchgang, der einen Durchgang, der mit dem Saugabschnitt des Verdichters 11 in Verbindung steht, und den ersten Tankabschnitt 22 über den Kühlwärmetauscher verbindet. Der Heizdurchgang 1b ist ein Durchgang, der einen Durchgang, der mit dem Saugabschnitt des Verdichters 11 in Verbindung steht, und den zweiten Tankabschnitt 22 ohne Hindurchtreten durch den Kühlwärmetauscher verbindet. Die Strömungswegumschaltvorrichtung weist das erste Ventil 124, das zweite Ventil 125 und das dritte Ventil 126 auf. Das erste Ventil 124 öffnet und schließt einen Durchgang an einem Inneren des ersten Tankabschnitts 22. Das zweite Ventil 125 öffnet und schließt, um einen Verbindungszustand und einen Absperrzustand zwischen einem Inneren des zweiten Tankabschnitts 23 und dem Heizdurchgang 1b vorzusehen. Das dritte Ventil 126 öffnet und schließt, um einen Verbindungszustand und einen Absperrzustand zwischen einem Inneren des ersten Tankabschnitts 22 und dem Kühldurchgang 1c vorzusehen. Gemäß dieser Gestaltung kann die Strömungswegumschaltvorrichtung, die in der Lage ist, den Kühlmodusströmungsweg während des Kühlbetriebs und den Heizmodusströmungsweg während des Heizbetriebs auszuführen, durch drei Schaltventile vorgesehen sein.
Das erste Ventil 24 hat eine Gestaltung, in der es betrieben wird, um in den geschlossenen Zustand zu kommen, wenn ein Umgebungsdruck des ersten Ventils 24 höher ist als ein vorbestimmter erster Druckgrenzwert, und hat eine Gestaltung, in der es in den offenen Zustand kommt, wenn der Umgebungsdruck des ersten Ventils 24 niedriger ist als ein vorbestimmter zweiter Druckgrenzwert. Das zweite Ventil 25 hat eine Gestaltung, in der es betrieben wird, um in den geschlossenen Zustand zu kommen, wenn ein Umgebungsdruck des zweiten Ventils 25 höher ist als ein erster Druckgrenzwert, und hat eine Gestaltung, in der es in den offenen Zustand kommt, wenn der Umgebungsdruck niedriger ist als ein zweiter Druckgrenzwert. Das dritte Ventil 26 hat eine Gestaltung, in der es betrieben wird, um in den offenen Zustand zu kommen, wenn ein Umgebungsdruck des dritten Ventils 26 höher ist als ein erster Druckgrenzwert, und hat eine Gestaltung, in der es in den geschlossenen Zustand kommt, wenn der Umgebungsdruck niedriger ist als ein zweiter Druckgrenzwert. Demgemäß ist es möglich, die Strömungswegumschaltvorrichtung mit einer mechanischen Einheit vorzusehen, die den Kühlmodusströmungsweg während des Kühlbetriebs, in dem das Kältemittel der hohe Druck wird/ist, und den Heizmodusströmungsweg während des Heizbetriebs, in dem das Kältemittel der niedrige Druck wird/ist, ausgeführt (angewandt werden).
Das erste Ventil 24 hat eine Gestaltung, in der es betrieben wird, um in den geschlossenen Zustand zu kommen, wenn eine Umgebungstemperatur des ersten Ventils 24 höher ist als ein vorbestimmter erster Temperaturgrenzwert, und hat eine Gestaltung, in der es in den offenen Zustand kommt, wenn die Umgebungstemperatur des ersten Ventils 24 niedriger ist als ein vorbestimmter zweiter Temperaturgrenzwert. Das zweite Ventil 25 hat eine Gestaltung, in der es betrieben wird, um in den geschlossenen Zustand zu kommen, wenn eine Umgebungstemperatur des zweiten Ventils 25 höher ist als ein erster Temperaturgrenzwert, und hat eine Gestaltung, in der es in den offenen Zustand kommt, wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist als ein zweiter Temperaturgrenzwert. Das dritte Ventil 26 hat eine Gestaltung, in der es betrieben wird, um in den offenen Zustand zu kommen, wenn eine Umgebungstemperatur des dritten Ventils 26 höher ist als ein erster Temperaturgrenzwert, und hat eine Gestaltung, in der es in den geschlossenen Zustand kommt, wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist als ein zweiter Temperaturgrenzwert. Demgemäß ist es möglich, die Strömungswegumschaltvorrichtung mit einer mechanischen Einheit vorzusehen, die den Kühlmodusströmungsweg während des Kühlbetriebs, in dem das Kältemittel der hohe Druck wird/ist, und den Heizmodusströmungsweg während des Heizbetriebs, in dem das Kältemittel der niedrige Druck wird/ist, ausgeführt (angewandt werden).
Zweites Ausführungsbeispiel
Ein zweites Ausführungsbeispiel ist nachstehend in Bezug auf 5 und 6 beschrieben. Eine Beschreibung, ein Betrieb und eine Wirkung, die in dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht erläutert sind, sind gleich wie jene in dem ersten Ausführungsbeispiel und nachstehend sind vor allem die unterschiedlichen Punkte zu jenen des vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiels hauptsächlich beschrieben. 5 zeigt eine Gestaltung, die sich auf eine Steuerung der Fahrzeugklimaanlage gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel bezieht. Das Ablaufdiagramm von 6 zeigt einen Steuerungsprozess, der sich auf den Betrieb der Strömungswegumschaltvorrichtung bezieht.
Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel darin, dass Betriebe des ersten Ventils 124, des zweiten Ventils 125 und des dritten Ventils 126 durch die Steuerungsvorrichtung 4 gesteuert werden, wie in 5 gezeigt ist. Die Steuerungsvorrichtung 4 steuert das erste Ventil 124 in den geschlossenen Zustand, steuert das zweite Ventil 125 in den geschlossenen Zustand und steuert das dritte Ventil 126 in den offenen Zustand während des Kühlbetriebs. Die Steuerungsvorrichtung 4 steuert das erste Ventil 124 in den offenen Zustand, steuert das zweite Ventil 125 in den offenen Zustand und steuert das dritte Ventil 126 in den geschlossenen Zustand während des Heizbetriebs.
Wenn eine automatische Klimatisierungsbetriebsanweisung in die Steuerungsvorrichtung 4 durch einen Betrieb (eine Betätigung) der Betriebseinheit 41 eingegeben wird, startet die Steuerungsvorrichtung 4 den automatischen Klimatisierungsbetrieb. Die Steuerungsvorrichtung 4 startet das Steuerungsprogramm, das in dem Speicher der Speichereinheit 4c gespeichert ist, um die Daten, die in dem RAM und dergleichen gespeichert sind, zu initialisieren. Die Steuerungsvorrichtung 4 gibt jeweils Daten wie z. B. Festlegungsbedingungen und derzeitige Klimatisierungsumgebungsbedingungen durch Eingeben von Signalen von der Betriebseinheit 41, verschiedenen Sensoren und dergleichen ein. Die arithmetische Prozesseinheit 4b berechnet die Sollauslasstemperatur TAO mittels eines Programms, das in der Speichereinheit 4c oder dergleichen gespeichert ist, und berechnet die Gebläsestufe des Gebläses 31.
Die Steuerungsvorrichtung 4 bestimmt, ob der Kühlbetrieb in einem Schritt S110 festgelegt ist. In dem Schritt S110 wird es bestimmt, ob der Kühlbetrieb in dem automatischen Klimatisierungsbetrieb oder einem manuellen Klimatisierungsbetrieb festgelegt ist. Diese Bestimmung umfasst einen Fall, in dem der Kühlbetrieb durch die arithmetische Prozesseinheit 4b festgelegt ist, wenn es die automatische Klimatisierungsbetriebsanweisung gibt, und einen Fall, in dem der Kühlbetrieb durch die Eingabe durch die Betriebseinheit 41 festgelegt ist.
Wenn es in dem Schritt S110 bestimmt wird, dass der Kühlbetrieb festgelegt ist, führt die Steuerungsvorrichtung 4 einen Prozess in Schritt S140 aus. Die Steuerungsvorrichtung 4 steuert das erste Ventil 124, das zweite Ventil 125 und das dritte Ventil 126 jeweils in den geschlossenen Zustand, den geschlossenen Zustand und den offenen Zustand. Durch diesen Prozess, wie vorstehend beschrieben ist, kann der Umkehrkältemittelströmungsweg, der in 3 gezeigt ist, in dem Außenwärmetauscher 2 ausgeführt (angewandt) werden, um die Kapazität während des Kühlbetriebs zu verbessern. Nach dem Ausführen des Prozesses in dem Schritt S140 wird der Klimatisierungsbetrieb durch Rückkehr zu dem Schritt S110 und durch Wiederholen der nachfolgenden Prozesse fortgesetzt.
Wenn es in dem Schritt S110 bestimmt wird, dass der Kühlbetrieb nicht festgelegt ist, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 4, ob der Heizbetrieb in einem Schritt S120 festgelegt ist oder nicht. Diese Bestimmung umfasst einen Fall, in dem der Kühlbetrieb durch die arithmetische Prozesseinheit 4b festgelegt ist, wenn die automatische Klimatisierungsbetriebsanweisung vorliegt, und einen Fall, in dem der Kühlbetrieb durch die Eingabe durch die Betriebseinheit 41 festgelegt ist.
Wenn es in dem Schritt S120 bestimmt wird, dass der Heizbetrieb festgelegt ist, führt die Steuerungsvorrichtung 4 einen Prozess in einem Schritt S130 aus. Die arithmetische Prozesseinheit 4b bestimmt in dem Schritt S130, ob die hohe Lastbedingung erfüllt ist oder nicht. In dem Schritt S130 wird es bestimmt, dass die hohe Lastbedingung erfüllt ist, wenn eine Kältemittelströmungsrate während des Heizbetriebs innerhalb der vorbestimmten Hochströmungsratenregion liegt. Die vorbestimmte Hochströmungsratenregion kann Daten umfassen, die im Voraus in der Speichereinheit 4c gespeichert sind, oder Daten umfassen, die in das Programm eingegeben werden/sind. Die arithmetische Prozesseinheit 4b ermittelt eine Kältemittelströmungsrate mittels z. B. eines Abgabedrucks des Verdichters 11, einer Abgabeströmungsrate oder Informationen eines erfassten Werts eines Strömungsratensensors und bestimmt diese in dem Schritt S130. Wenn es in dem Schritt S120 bestimmt wird, dass der Heizbetrieb nicht festgelegt ist, kehrt der Prozess zu dem Schritt S110 wieder zurück.
In dem Schritt S130 wird es, wenn die Kältemittelströmungsrate eine niedrige Strömungsrate ist, die nicht innerhalb der Hochströmungsratenregion liegt, bestimmt, dass die hohe Lastbedingung nicht erfüllt ist. In diesem Fall wird, da der Druckverlust in dem Strömungsweg nicht groß ist, der Strömungsweg festgelegt, um die Kältemittelverteilung in dem Außenwärmetauscher 2 zu verbessern. Das heißt, die Steuerungsvorrichtung 4 führt einen Prozess in dem Schritt S140, der vorstehend beschrieben ist, aus, um den Heizbetrieb auszuführen, in dem der Außenwärmetauscher 2 einen Umkehrkältemittelströmungsweg anwendet. Durch diesen Prozess ist es möglich, die Heizkapazität durch Verbessern der Kältemittelverteilung während des Heizbetriebs zu verbessern.
Wenn es in dem Schritt S130 bestimmt wird, dass die hohe Lastbedingung erfüllt ist, führt die Steuerungsvorrichtung 4 einen Prozess in einem Schritt S135 aus. Die Steuerungsvorrichtung 4 steuert das erste Ventil 124, das zweite Ventil 125 und das dritte Ventil 126 jeweils in den geschlossenen Zustand, den geschlossenen Zustand und den offenen Zustand. Durch diesen Prozess ist es, um die Kältemittelströmungsrate sicherzustellen, möglich, einen Allwegekältemittelströmungsweg, der in 4 gezeigt ist, in dem Außenwärmetauscher 2 anzuwenden, um die Kapazität während des Heizbetriebs zu verbessern. Nach dem Ausführen des Prozesses in dem Schritt S135 wird der Klimatisierungsbetrieb durch Rückkehr zu dem Schritt S110 und Wiederholen der nachfolgenden Prozesse fortgesetzt.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel steuert die Steuerungsvorrichtung 4 das erste Ventil 124 und das zweite Ventil 125 in den geschlossenen Zustand und steuert das dritte Ventil 126 in den offenen Zustand während des Kühlbetriebs. Die Steuerungsvorrichtung 4 steuert das erste Ventil 124 und das zweite Ventil 125 in den offenen Zustand und steuert das dritte Ventil 126 in den geschlossenen Zustand während des Heizbetriebs. Demgemäß ist es möglich, eine Umschaltsteuerung von drei Ventilen vorzusehen, die in der Lage ist, den Kühlmodusströmungsweg während des Kühlbetriebs und den Heizmodusströmungsweg während des Heizbetriebs zuverlässig auszuführen.
Die Steuerungsvorrichtung 4 steuert das erste Ventil 124 und das zweite Ventil 125 in den offenen Zustand und steuert das dritte Ventil 126 in den geschlossenen Zustand, wenn die Kältemittelströmungsrate innerhalb der vorbestimmten Hochströmungsratenregion während des Heizbetriebs liegt. Die Steuerungsvorrichtung 4 steuert das erste Ventil 124 und das zweite Ventil 125 in den geschlossenen Zustand und steuert das dritte Ventil 126 in den offenen Zustand, wenn die Kältemittelströmungsrate die vorbestimmte Niedrigströmungsratenregion während des Heizbetriebs ist. Demgemäß wird, da der Druckverlust während des Heizbetriebs gering ist und wenn die Strömungsrate des Kältemittels niedrig ist, der Kältemittelströmungsweg zum Verbessern der Kältemittelverteilung angewandt. Daher ist es möglich, eine Steuerung vorzusehen, die eine Heizkapazität durch Verbessern einer Kältemittelverteilung durch Ausbilden des Umkehrströmungswegs anstelle des Allwegeströmungswegs verbessert und feiner ist und eine Temperatursteuerungskapazität verbessern kann.
Drittes Ausführungsbeispiel
Das dritte Ausführungsbeispiel ist in Bezug auf 7 bis 10 beschrieben. Eine Gestaltung, ein Betrieb und eine Wirkung, die in dem dritten Ausführungsbeispiel nicht erläutert sind, sind gleich wie jene des vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiels und nachstehend sind hauptsächlich unterschiedliche Punkte zu jenen der vorstehend erwähnten Ausführungsbeispiele beschrieben. In dem Ablaufdiagramm von 10 werden die Beschreibungen (Bezeichnungen) des zweiten Ausführungsbeispiels für Schritte verwendet, die durch dieselben Bezugszeichen wie in dem Ablaufdiagramm von 6, das vorstehend beschrieben ist, angezeigt sind.
Das dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel hinsichtlich der Gestaltung der Strömungswegumschaltvorrichtung in dem Außenwärmetauscher 102 und hinsichtlich eines Steuerungsprozesses, der sich auf einen Betrieb der Strömungswegumschaltvorrichtung bezieht. Die Kühlkreislaufvorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels weist das erste Ventil 24 nicht auf, jedoch weist es ein zweites Ventil 125 und ein drittes Ventil 126 als die Strömungswegumschaltvorrichtung auf. 7 zeigt ein Verhältnis zwischen der Kältemittelströmung und der Strömungswegumschaltvorrichtung während des Kühlbetriebs des Außenwärmetauschers 102. 8 zeigt ein Verhältnis zwischen der Kältemittelströmung und der Strömungswegumschaltvorrichtung während des Heizbetriebs des Außenwärmetauschers 102.
Das zweite Ventil 125 ist ein Heizventil, das öffnet und schließt, um einen Verbindungszustand und einen Absperrzustand zwischen einem Inneren des zweiten Tankabschnitts 23 und dem Heizdurchgang 1b vorzusehen. Das dritte Ventil 126 ist ein Kühlventil, das öffnet und schließt, um einen Verbindungszustand und einen Absperrzustand zwischen einem Inneren des ersten Tankabschnitts 22 und dem Kühldurchgang 1c vorzusehen.
Wie in 7 und 8 gezeigt ist, weist der Außenwärmetauscher 102 einen festgelegten Öffnungsabschnitt 224 oder einen Trennabschnitt auf, der in dem ersten Tankabschnitt 22 vorgesehen ist. Der Trennabschnitt ist ein Wandabschnitt, der das Innere des ersten Tankabschnitts 22 in eine endseitige Kammer 22a und die andere endseitige Kammer 22b trennt (unterteilt). Der festgelegte Öffnungsabschnitt 224 bildet einen Öffnungsdurchgang aus, durch den eine geringe Menge an Kältemittel zwischen der einen endseitigen Kammer 22a und der anderen endseitigen Kammer 22b strömen kann. Der Öffnungsdurchgang bildet eine Querschnittsfläche, die ausreichend kleiner ist als eine Querschnittsfläche in einem Querschnitt orthogonal zu einer Längsrichtung in dem ersten Tankabschnitt 22.
Während des Kühlbetriebs strömt das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher 102 in einem Umkehrkühlmodusströmungsweg (U-Turn-Kühlmodusströmungsweg), in dem das Kältemittel in der einen Richtung strömt und dann in der entgegengesetzten Richtung in dem Wärmeaustauschkernabschnitt 21 hinunterströmt. Während des Heizbetriebs strömt das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher 102 in dem Heizmodusströmungsweg, in dem das Kältemittel in der einen Richtung von dem ersten Tankabschnitt 22 zu dem zweiten Tankabschnitt 23 hinunterströmt. In dem Fall, in dem der festgelegte Öffnungsabschnitt 224 vorgesehen ist, strömt eine geringe Menge an Kältemittel durch den anderen endseitigen Strömungsweg während des Heizbetriebs, der in 8 gezeigt ist, in dem Wärmeaustauschkernabschnitt 21 und strömt der meiste Teil des Kältemittels in dem einen endseitigen Strömungsweg hinunter. In dem Fall, in dem der Trennabschnitt vorgesehen ist, strömt das Kältemittel, das in den ersten Tankabschnitt 22 strömt, in den zweiten Tankabschnitt 23 von der einen endseitigen Kammer 22a ausschließlich über den einen endseitigen Strömungsweg.
9 zeigt eine Gestaltung, die sich auf eine Steuerung der Fahrzeugklimaanlage gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel bezieht. Das Ablaufdiagramm von 10 zeigt einen Steuerungsprozess, der sich auf den Betrieb der Strömungswegumschaltvorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels bezieht. Das Ablaufdiagramm von 10 ist nachstehend beschrieben.
Wenn es in dem Schritt S110 bestimmt wird, dass der Kühlbetrieb festgelegt ist, führt die Steuerungsvorrichtung 4 einen Prozess in dem Schritt S140 aus. Die Steuerungsvorrichtung 4 steuert das zweite Ventil 125 und das dritte Ventil 126 jeweils in den geschlossenen Zustand und den offenen Zustand. Durch diesen Prozess kann, wie vorstehend beschrieben ist, der Umkehrkältemittelströmungsweg, der in 7 gezeigt ist, in dem Außenwärmetauscher 102 angewandt werden, um die Kapazität während des Kühlbetriebs zu verbessern. Nach Ausführen des Prozesses in dem Schritt S140A wird der Klimatisierungsbetrieb durch Rückkehr zu dem Schritt S110 und Wiederholen der nachfolgenden Prozesse fortgesetzt.
Wenn es in dem Schritt S120 bestimmt wird, dass der Heizbetrieb festgelegt ist, führt die Steuerungsvorrichtung 4 einen Prozess in einem Schritt S135A aus. Die Steuerungsvorrichtung 4 steuert das zweite Ventil 125 und das dritte Ventil 126 jeweils in den geschlossenen Zustand und den offenen Zustand. Durch diesen Prozess wird es, um die Kältemittelströmungsrate sicherzustellen, möglich, den Allwegekältemittelströmungsweg, der in 8 gezeigt ist, in dem Außenwärmetauscher 102 anzuwenden, um die Kapazität während des Heizbetriebs zu verbessern. Nach dem Ausführen des Prozesses in dem Schritt S135A wird der Klimatisierungsbetrieb durch Rückkehr zu dem Schritt S110 und durch Wiederholen der nachfolgenden Prozesse fortgesetzt.
Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist die Strömungswegumschaltvorrichtung das Heizventil, das öffnet und schließt, um den Verbindungszustand und den Absperrzustand zwischen dem Inneren des zweiten Tankabschnitts 23 und dem Heizdurchgang 1b vorzusehen, und das Kühlventil auf, das öffnet und schließt, um den Verbindungszustand und den Absperrzustand zwischen dem Inneren des ersten Tankabschnitts 22 und dem Kühldurchgang 1c vorzusehen. Gemäß dieser Gestaltung kann die Strömungswegumschaltvorrichtung, die in der Lage ist, den Kühlmodusströmungsweg während des Kühlbetriebs und den Heizmodusströmungsweg während des Heizbetriebs auszuführen, durch zwei Schaltventile vorgesehen werden.
Die Steuerungsvorrichtung 4 steuert das Heizventil in den geschlossenen Zustand und das Kühlventil in den offenen Zustand während des Kühlbetriebs. Die Steuerungsvorrichtung 4 steuert das Heizventil in den offenen Zustand und das Kühlventil in den geschlossenen Zustand während des Heizbetriebs. Demgemäß ist es möglich, die Umschaltsteuerung der zwei Ventile vorzusehen, die in der Lage ist, zuverlässig den Kühlmodusströmungsweg während des Kühlbetriebs und den Heizmodusströmungsweg während des Heizbetriebs auszuführen.
Weitere Ausführungsbeispiele
Die Offenbarung gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Offenbarung umfasst die dargestellten Ausführungsbeispiele und deren Variationen durch den Fachmann. Zum Beispiel ist die Offenbarung nicht auf die Kombinationen der Komponenten und Elemente beschränkt, die in den Ausführungsbeispielen gezeigt sind, und können verschiedene Modifikationen und Anwendungen ausgeführt werden. Die Offenbarung kann in verschiedenen Kombinationen angewandt werden. Die Offenbarung kann zusätzliche Abschnitte haben, die zu den Ausführungsbeispielen hinzugefügt werden können. Die Offenbarung umfasst die Weglassung von Teilen und Elementen der Ausführungsbeispiele. Die Offenbarung umfasst den Austausch oder die Kombination von Komponenten, Elementen zwischen einem Ausführungsbeispiel und dem anderen Ausführungsbeispiel. Der offenbarte technische Umfang ist nicht auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels beschränkt. Technische Umfänge, die offenbart sind, sind durch Beschreibungen in den Ansprüchen angezeigt und sollten verstanden werden, um alle Modifikationen innerhalb der Bedeutung und des Umfangs, der äquivalent zu den Beschreibungen in den Ansprüchen ist, zu umfassen.
Eine Kühlkreislaufvorrichtung, die in der Lage ist, die Aufgabe, die in dieser Anmeldung offenbart ist, zu erreichen, weist einen Wärmetauscher auf, in dem ein Wärmeaustausch zwischen einem temperaturgesteuerten Gegenstand und dem Kältemittel, das darin strömt, ausgeführt wird. Der temperaturgesteuerte Gegenstand ist nicht auf Luft, Wasser, etc. beschränkt, die in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel beschrieben sind. Zum Beispiel ist der temperaturgesteuerte Gegenstand eine Batterie, eine Energieumwandlungsvorrichtung, ein Umschaltelement, eine Halbleitervorrichtung, ein Gehäuse zum Aufnehmen dieser Bauteile, eine Wärmesenke (Kühlkörper) und dergleichen.
Eine Kühlkreislaufvorrichtung, die in der Lage ist, die Aufgabe, die in dieser Anmeldung offenbart ist, zu erreichen, hat den Kühlmodusströmungsweg, der einen Strömungsweg aufweist, in dem das Kältemittel in der einen Richtung strömt und dann in der entgegengesetzten Richtung in dem Wärmeaustauschkernabschnitt hinunterströmt. Dieser Kühlmodusströmungsweg weist nicht nur eine Strömungsweggestaltung auf, in der der Kältemittelströmungsweg in dem Wärmeaustauschkernabschnitt eine U-Umkehr in einer U-Form macht, sondern weist auch eine Strömungsweggestaltung auf, in der der Kältemittelströmungsweg eine S-Form in einer S-Form macht.
Eine Kühlkreislaufvorrichtung, die in der Lage ist, die Aufgabe, die in dieser Anmeldung offenbart ist, zu erreichen, ist nicht auf die Gestaltung beschränkt, die in dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Diese Kühlkreislaufvorrichtung kann zwei separate Wärmetauscheranordnungen oder eine Wärmetauscheranordnung für den Kühlwärmetauscher und den Heizwärmetauscher sein. Diese Kühlkreislaufvorrichtung kann angewandt werden, um einen Wärmetauscher in einen Kühlwärmetauscher und einen Heizwärmetauscher durch Anwenden einer umschaltbaren Strömungsweggestaltung umzuschalten.
Die Strömungswegumschaltvorrichtung in dem dritten Ausführungsbeispiel, das vorstehend beschrieben ist, ist nicht auf die Gestaltung beschränkt, die durch die Steuerungsvorrichtung 4 gesteuert wird. Die Strömungswegumschaltvorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels kann eine mechanische Gestaltung auf der Grundlage einer druckbetriebenen Bauart oder eine mechanische Gestaltung auf der Grundlage einer temperaturbetriebenen Bauart gleich wie die Strömungswegumschaltvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels haben.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019103811 [0001]
JP 2009270781 A [0004]

Claims

Kühlkreislaufvorrichtung, die Folgendes aufweist: einen Kältemittelkreislauf (1a, 1b, 1c), durch den ein Kältemittel zirkuliert; einen Kühlwärmetauscher (16), der in dem Kältemittelkreislauf installiert ist und einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel, das darin strömt, und einem zu kühlenden Gegenstand während eines Kühlbetriebs zum Kühlen des zu kühlenden Gegenstands ausführt; einen Heizwärmetauscher (12), der in dem Kältemittelkreislauf installiert ist und einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel, das darin strömt, und einem zu heizenden Gegenstand während eines Heizbetriebs zum Heizen des zu heizenden Gegenstands ausführt; einen variablen Strömungswegwärmetauscher (2; 102), der in dem Kältemittelkreislauf installiert ist und einen Wärmeaustauschkernabschnitt (21) hat, der Kältemittelströmungswege vorsieht, die sich in dem Kühlbetrieb und dem Heizbetrieb unterscheiden; und eine Strömungswegumschaltvorrichtung (24, 25, 26; 124, 125, 126; 125, 126), die die Strömungswege des Kältemittels in dem Wärmeaustauschkernabschnitt des variablen Strömungswegwärmetauschers zwischen einem Kühlmodusströmungsweg während des Kühlbetriebs und einem Heizmodusströmungsweg während des Heizbetriebs umschaltet, wobei der Heizmodusströmungsweg ein Strömungsweg ist, durch den das Kältemittel in einer Richtung in dem Wärmeaustauschkernabschnitt hinunterströmt, und wobei der Kühlmodusströmungsweg ein Strömungsweg ist, durch den das Kältemittel in einer Richtung strömt und dann in einer entgegengesetzten Richtung in dem Wärmeaustauschkernabschnitt hinunterströmt.
Kühlkreislaufvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der variable Strömungswegwärmetauscher einen ersten Tankabschnitt (22) und einen zweiten Tankabschnitt (23) aufweist, die an beiden Enden des Wärmeaustauschkernabschnitts vorgesehen sind, um mit dem Wärmeaustauschkernabschnitt in Verbindung zu stehen, wobei der Kältemittelkreislauf Folgendes aufweist: einen Kühldurchgang (1c), der einen Durchgang, der mit einem Saugabschnitt eines Verdichters (11) in Verbindung steht, und den ersten Tankabschnitt über den Kühlwärmetauscher verbindet; und einen Heizdurchgang (1b), der den Durchgang, der mit dem Saugabschnitt des Verdichters in Verbindung steht, und den zweiten Tankabschnitt ohne Hindurchtreten durch den Kühlwärmetauscher verbindet, und wobei die Strömungswegumschaltvorrichtung Folgendes aufweist: ein erstes Ventil, das einen Durchgang innerhalb des ersten Tankabschnitts öffnet und schließt; ein zweites Ventil, das in einem Verbindungszustand und einem Absperrzustand zwischen einem Inneren des zweiten Tankabschnitts und dem Heizdurchgang öffnet und schließt; und ein drittes Ventil, das öffnet und schließt, um einen Verbindungszustand und einen Absperrzustand zwischen einem Inneren des ersten Tankabschnitts und dem Kühldurchgang vorzusehen.
Kühlkreislaufvorrichtung nach Anspruch 2, die des Weiteren Folgendes aufweist: eine Steuerungsvorrichtung (4), die einen Betrieb des ersten Ventils, des zweiten Ventils und des dritten Ventils steuert, wobei die Steuerungsvorrichtung das erste Ventil und das zweite Ventil in einen geschlossenen Zustand steuert und das dritte Ventil in einen offenen Zustand steuert während des Kühlbetriebs und das erste Ventil und das zweite Ventil in einen offenen Zustand steuert und das dritte Ventil in einen geschlossenen Zustand steuert während des Heizbetriebs.
Kühlkreislaufvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuerungsvorrichtung das erste Ventil und das zweite Ventil in einen offenen Zustand steuert und das dritte Ventil in einen geschlossenen Zustand steuert, wenn eine Kältemittelströmungsrate innerhalb einer vorbestimmten Hochströmungsratenregion während des Heizbetriebs liegt, und das erste Ventil und das zweite Ventil in einen geschlossenen Zustand steuert und das dritte Ventil in einen offenen Zustand steuert, wenn eine Kältemittelströmungsrate eine niedrige Strömungsrate ist, die nicht innerhalb der vorbestimmten Hochströmungsratenregion während des Heizbetriebs liegt.
Kühlkreislaufvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das erste Ventil eine Gestaltung hat, in der es betrieben wird, um in einen geschlossenen Zustand zu kommen, wenn ein Umgebungsdruck des ersten Ventils höher ist als ein vorbestimmter erster Druckgrenzwert, und eine Gestaltung hat, in der es in einen offenen Zustand kommt, wenn der Umgebungsdruck des ersten Ventils niedriger ist als ein vorbestimmter zweiter Druckgrenzwert, der niedriger festgelegt ist als der erste Druckgrenzwert, und wobei das zweite Ventil eine Gestaltung hat, in der es betrieben wird, um in einen geschlossenen Zustand zu kommen, wenn ein Umgebungsdruck des zweiten Ventils höher ist als der erste Druckgrenzwert, und eine Gestaltung hat, in der es betrieben wird, um in einen offenen Zustand zu kommen, wenn der Umgebungsdruck des zweiten Ventils niedriger ist als der zweite Druckgrenzwert, und wobei das dritte Ventil eine Gestaltung hat, in der es betrieben wird, um in einen offenen Zustand zu kommen, wenn ein Umgebungsdruck des dritten Ventils höher ist als der erste Druckgrenzwert, und eine Gestaltung hat, in der es betrieben wird, um in einen geschlossenen Zustand zu kommen, wenn ein Umgebungsdruck des dritten Ventils niedriger ist als der zweite Druckgrenzwert.
Kühlkreislaufvorrichtung nach Anspruch 2, wobei das erste Ventil eine Gestaltung hat, in der es betrieben wird, um in einen geschlossenen Zustand zu kommen, wenn eine Umgebungstemperatur höher ist als ein vorbestimmter erster Temperaturgrenzwert, und eine Gestaltung hat, in der es in einen offenen Zustand kommt, wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist als ein vorbestimmter zweiter Temperaturgrenzwert, der niedriger festgelegt ist als der erste Temperaturgrenzwert, und wobei das zweite Ventil eine Gestaltung hat, in der es betrieben wird, um in einen geschlossenen Zustand zu kommen, wenn eine Umgebungstemperatur höher ist als der erste Temperaturgrenzwert, und eine Gestaltung hat, in der es betrieben wird, um in einen offenen Zustand zu kommen, wenn die Umgebungstemperatur niedriger ist als der zweite Temperaturgrenzwert, und wobei das dritte Ventil eine Gestaltung hat, in der es betrieben wird, um in einen offenen Zustand zu kommen, wenn eine Umgebungstemperatur höher ist als der erste Temperaturgrenzwert, und eine Gestaltung hat, in der es betrieben wird, um in einen geschlossenen Zustand zu kommen, wenn eine Umgebungstemperatur niedriger ist als der zweite Temperaturgrenzwert.
Kühlkreislaufvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der variable Strömungswegwärmetauscher Folgendes aufweist: den Wärmeaustauschkernabschnitt; und einen ersten Tankabschnitt (22) und einen zweiten Tankabschnitt (23), die an beiden Enden des Wärmeaustauschkernabschnitts vorgesehen sind, um mit dem Wärmeaustauschkernabschnitt in Verbindung zu stehen, und wobei der Kältemittelkreislauf Folgendes aufweist: einen Kühldurchgang (1c), der einen Durchgang, der mit einem Saugabschnitt eines Verdichters (11) in Verbindung steht, und den ersten Tankabschnitt über den Kühlwärmetauscher verbindet; und einen Heizdurchgang (1b), der den Durchgang, der mit dem Saugabschnitt des Verdichters in Verbindung steht, und den zweiten Tankabschnitt ohne Hindurchtreten durch den Kühlwärmetauscher verbindet, und wobei die Strömungswegumschaltvorrichtung Folgendes aufweist: ein Heizventil, das öffnet und schließt, um einen Verbindungszustand und einen Absperrzustand zwischen einem Inneren des zweiten Tankabschnitts und dem Heizdurchgang vorzusehen; und ein Kühlventil, das öffnet und schließt, um einen Verbindungszustand und einen Absperrzustand zwischen einem Inneren des ersten Tankabschnitts und dem Kühldurchgang vorzusehen.
Kühlkreislaufvorrichtung nach Anspruch 7, die des Weiteren Folgendes aufweist: eine Steuerungsvorrichtung (4), die einen Betrieb des Heizventils und des Kühlventils steuert, wobei die Steuerungsvorrichtung das Heizventil in einen geschlossenen Zustand steuert und das Kühlventil in einen offenen Zustand steuert während des Kühlbetriebs und das Heizventil in einen offenen Zustand steuert und das Kühlventil in einen geschlossenen Zustand steuert, während des Heizbetriebs.