DE112016005715T5 - Fahrzeugklimaanlage - Google Patents

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Abstract

Es wird eine Fahrzeugklimaanlage bereitgestellt, die in der Lage ist, ohne ein Verdampfungsdruckeinstellventil zu verwenden, eine Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart problemlos zu erreichen, sodass eine Kostenverringerung erzielbar ist. Ein Steuergerät führt eine Normal-Betriebsart aus, um einen Betrieb eines Kompressors 2 auf der Basis eines Radiatordrucks PCI zu steuern und eine Ventilstellung eines Außenexpansionsventils 6 auf der Basis einer Wärmeabsorbertemperatur Te zu steuern, und das Steuergeräts schaltet in dieser Normal-Betriebsart zu einer Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart, um den Betrieb des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 zu steuern und Wärme von einem Hilfsheizer 23 zu erzeugen, wenn die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 maximiert ist, aber die Wärmeabsorbertemperatur Te abfällt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die folgende Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimaanlage eines Wärmepumpensystems, die Luft eines Fahrzeuginnenraums aufbereitet, und genauer betrifft sie eine Fahrzeugklimaanlage, die für ein Hybridauto und ein Elektroauto geeignet ist.
  • Stand der Technik
  • Aufgrund einer Aktualisierung von Umweltproblemen in den letzten Jahren haben sich Hybridautos und Elektroautos verbreitet. Dann wurde, als eine Klimaanlage, die bei einem solchen Fahrzeug anwendbar ist, eine Klimaanlage entwickelt, die einen Kompressor, um ein Kältemittel zu komprimieren und auszustoßen, einen Radiator, der auf der Seite eines Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, einen auf der Fahrzeuginnenraumseite angeordneten Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, und einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher, um das Kältemittel Wärme abstrahlen und absorbieren zu lassen, enthält, und es sind eine Heiz-Betriebsart, um das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlen zu lassen und das Kältemittel, von dem in diesem Radiator die Wärme abgestrahlt wurde, in dem Außenwärmetauscher Wärme absorbieren zu lassen, eine Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart, um das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlen zu lassen und das Kältemittel, von dem in dem Radiator die Wärme abgestrahlt wurde, in dem Wärmeabsorber und dem Außenwärmetauscher Wärme absorbieren zu lassen, eine Entfeucht-und-Kühl-Betriebsart, um das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator und dem Außenwärmetauscher Wärme abstrahlen zu lassen und das Kältemittel in dem Wärmeabsorber Wärme absorbieren zu lassen, und eine Kühl-Betriebsart, um das von den Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme abstrahlen zu lassen und das Kältemittel in dem Wärmeabsorber Wärme absorbieren zu lassen, umschaltbar (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
  • In diesem Fall ist ein Außenexpansionsventil in einem Einlass des Außenwärmetauschers angeordnet, und ein Innenraumexpansionsventil ist an einem Einlass des Wärmeabsorbers angeordnet. Darüber hinaus ist ein Umgehungskreis parallel zu einer Reihenschaltung des Außenexpansionsventils und des Außenwärmetauschers angeordnet. Dann wird das durch den Radiator strömende Kältemittel in der oben erwähnten Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart verteilt, ein Teil des Kältemittels strömt von dem Umgehungskreis durch das Innenraumexpansionsventil, in dem das Kältemittel dekomprimiert wird, und strömt dann in den Wärmeabsorber, um Wärme zu absorbieren. Darüber hinaus strömt das verbleibende Kältemittel durch das Außenexpansionsventil, in dem das Kältemittel dekomprimiert wird, und strömt dann in den Außenwärmetauscher, um Wärme zu absorbieren.
  • Zusätzlich wird ein Betrieb des Kompressors in einer solchen Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart auf der Basis eines Radiatordrucks gesteuert, um eine Heizfähigkeit durch den Radiator zu steuern, und das Außenexpansionsventil wird auf der Basis einer Temperatur des Wärmeabsorbers gesteuert, um eine Entfeuchtungsfähigkeit (eine Kühlungsfähigkeit) durch den Wärmeabsorber zu steuern. Im speziellen wird, wenn die Temperatur des Wärmeabsorbers niedriger als eine Soll-Wärmeabsorbertemperatur ist, eine Ventilstellung des Außenexpansionsventils erweitert, um eine Menge des Kältemittels, um von dem Umgehungskreis zu dem Wärmeabsorber zu strömen, zu verringern, und umgekehrt wird, wenn die Temperatur des Wärmeabsorbers höher ist, die Ventilstellung des Außenexpansionsventils verringert, um eine Menge des Kältemittels, um von dem Umgehungskreis durch das Innenraumexpansionsventil in den Wärmeabsorber zu strömen, zu erhöhen.
  • Referenzdokumentliste
  • Patentdokumente
  • Patentdokument 1: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2014-213765
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Wie oben beschrieben, wird eine Temperatur eines Wärmeabsorbers in einer Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart in Übereinstimmung mit einer Ventilstellung eines Außenexpansionsventils gesteuert. Daher fällt, selbst wenn das Außenexpansionsventil in einer Umgebung, in der die Außenlufttemperatur abfällt, beispielsweise auf seine maximale Position erweitert wird, die Temperatur des Wärmeabsorbers unter eine Soll-Wärmeabsorbertemperatur, und somit besteht das Risiko, dass eine Auslasstemperatur von zu einem Fahrzeuginnenraum zu blasenden Luft abfällt. Um eine solche Gefahr zu beseitigen, ist in dem oben beschriebenen Patentdokument 1 (in Patentdokument 1 wird sich darauf als ein Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil bezogen) ein Verdampfungsdruckeinstellventil an einer Kältemittelauslassseite des Wärmeabsorbers angebracht, und in einer solchen Situation wird dieses Verdampfungsdruckeinstellventil geöffnet und geschlossen, um eine Menge eines Kältemittels, um in den Wärmeabsorber zu strömen, zu verringern. Jedoch hat dieses Verdampfungsdruckeinstellventil den Fehler, dass das Ventil vergleichsweise teuer ist, und eine Verbesserung ist erforderlich.
  • Die folgende Erfindung wurde entwickelt, um solche konventionellen technischen Probleme zu lösen, und es ist eine Aufgabe davon, eine Fahrzeugklimaanlage bereitzustellen, die in der Lage ist, problemlos eine Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart zu erreichen, ohne ein Verdampfungsdruckeinstellventil zu verwenden, sodass eine Kostenverringerung erreichbar ist.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Eine Fahrzeugklimaanlage der Erfindung enthält einen Kompressor, um ein Kältemittel zu verdichten, eine Luftstrompassage, durch die zu einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt, einen Radiator, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, dabei die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen, einen Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, dabei die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu kühlen, einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, ein Außenexpansionsventil, um das in diesen Außenwärmetauscher strömende Kältemittel zu dekomprimieren, einen Umgehungskreis, der parallel zu einer Reihenschaltung des Außenwärmetauschers und des Außenexpansionsventils verbunden ist, ein Innenraumexpansionsventil, um das in den Wärmeabsorber strömende Kältemittel zu dekomprimieren, eine Hilfsheizvorrichtung, um die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen, und eine Steuerungseinrichtung, sodass diese Steuerungseinrichtung das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlen lässt, das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt wurde, verteilt, einen Teil des Kältemittels von dem Umgehungskreis durch das Innenraumexpansionsventil in den Wärmeabsorber strömen lässt, das Kältemittel in dem Wärmeabsorber Wärme absorbieren lässt, das verbleibende Kältemittel durch das Außenexpansionsventil in den Außenwärmetauscher strömen lässt, und das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme absorbieren lässt, um ein Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums durchzuführen, und die Fahrzeugklimaanlage ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsventil eine Normal-Betriebsart ausführt, um einen Betrieb des Kompressors auf der Basis eines Drucks des Radiators zu steuern und eine Ventilstellung des Außenexpansionsventils auf der Basis einer Temperatur des Wärmeabsorbers zu steuern, und, wenn die Ventilstellung des Außenexpansionsventils maximal ist aber die Temperatur des Wärmeabsorbers fällt, die Steuerungseinrichtung in dieser Normal-Betriebsart zu einer Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart schaltet, um den Betrieb des Kompressors auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers zu steuern und Wärme durch die Hilfsheizvorrichtung zu erzeugen.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung in der obigen Erfindung zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart schaltet, wenn die Temperatur des Wärmeabsorbers in einem Zustand, in dem die Ventilstellung des Außenexpansionsventils in der Normal-Betriebsart maximiert ist, unter eine vorbestimmte Temperatur sinkt.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung in der obigen Erfindung, in der Normal-Betriebsart, den Betrieb des Kompressors auf der Basis eines Radiatordrucks PCI, der der Druck des Radiators ist, und eines Soll-Radiatordrucks PCO, der ein Sollwert des Druck ist, steuert, die Ventilstellung des Außenexpansionsventils auf der Basis einer Wärmeabsorbertemperatur Te, die die Temperatur des Wärmeabsorbers ist, und einer Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, die ein Sollwert der Temperatur ist, steuert; und zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart schaltet, wenn die Wärmeabsorbertemperatur Te in dem Zustand, in dem die Ventilstellung des Außenexpansionsventils maximiert ist, unter die vorbestimmte Temperatur, die niedriger als die Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO ist, sinkt, und, in dieser Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart, die Steuerungseinrichtung die Ventilstellung des Außenexpansionsventils maximiert, den Betrieb des Kompressors auf der Basis der Wärmeabsorbertemperatur Te und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO steuert und die Wärmeerzeugung der Hilfsheizvorrichtung auf der Basis einer Soll-Radiatortemperatur TCO, die ein Sollwert einer Temperatur des Radiators ist, steuert.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung in der Erfindung von Anspruch 2 oder Anspruch 3 zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart schaltet, wenn die Temperatur des Wärmeabsorbers unter die vorbestimmte Temperatur sinkt, und sich der Zustand in einem Zustand, in dem die Ventilstellung des Außenexpansionsventils in der Normal-Betriebsart maximiert ist, für eine vorbestimmte Zeit fortsetzt.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung in den obigen jeweiligen Erfindungen zu der Normal-Betriebsart zurückkehrt, wenn der Radiatordruck PCI, der der Druck des Radiators ist, in der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart über einem vorbestimmten Druck ist.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung in der obigen Erfindung zu der Normal-Betriebsart zurückkehrt, wenn der Radiatordruck PCI über dem vorbestimmten Druck ist, der höher als der Soll-Radiatordruck PCO ist, der der Sollwert des Drucks ist, und sich der Zustand in der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart für eine vorbestimmte Zeit fortsetzt.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 7 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsheizvorrichtung in den obigen jeweiligen Erfindungen auf einer zu der Strömung der Luft in der Luftstrompassage stromabwärtigen Seite von dem Radiator angeordnet ist.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 8 ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Verdampfungsdruckeinstellventil in den obigen jeweiligen Erfindungen auf einer Kältemittelauslassseite des Wärmeabsorbers nicht angeordnet ist.
  • Effekt der Erfindung
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält eine Fahrzeugklimaanlage einen Kompressor, um ein Kältemittel zu verdichten, eine Luftstrompassage, durch die zu einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt, einen Radiator, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, dabei die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen, einen Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, dabei die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu kühlen, einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, ein Außenexpansionsventil, um das in diesen Außenwärmetauscher strömende Kältemittel zu dekomprimieren, einen parallel zu einer Reihenschaltung des Außenwärmetauschers und des Außenexpansionsventils verbundenen Umgehungskreis, ein Innenraumexpansionsventil, um das in den Wärmeabsorber strömende Kältemittel zu dekomprimieren, eine Hilfsheizvorrichtung, um die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen, und eine Steuerungseinrichtung, sodass diese Steuerungseinrichtung das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlen lässt, das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt wurde, verteilt, einen Teil des Kältemittels von dem Umgehungskreis durch das Innenraumexpansionsventil in den Wärmeabsorber strömen lässt, das Kältemittel in dem Wärmeabsorber Wärme absorbieren lässt, das verbleibende Kältemittel durch das Außenexpansionsventil in den Außenwärmetauscher strömen lässt, und das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme absorbieren lässt, um ein Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums auszuführen., Wenn die Steuerungseinrichtung eine Normal-Betriebsart ausführt, um einem Betrieb des Kompressors auf der Basis eines Drucks des Radiators zu steuern und eine Ventilstellung des Außenexpansionsventils auf der Basis einer Temperatur des Wärmeabsorbers zu steuern, und wenn die Ventilstellung des Außenexpansionsventils maximiert ist, aber die Temperatur des Wärmeabsorbers sinkt, schaltet die Steuerungseinrichtung in der Fahrzeugklimaanlage zu einer Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart, um den Betrieb des Kompressors auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers zu steuern und Wärme von der Hilfsheizvorrichtung zu erzeugen. Wenn der Temperaturabfall des Wärmeabsorbers aufgrund eines Abfallens einer Außenlufttemperatur, oder dergleichen, in der Normal-Betriebsart nicht in Übereinstimmung mit der Ventilstellung des Außenexpansionsventils verhindert werden kann, schaltet die Steuerungseinrichtung folglich zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart, um den Betrieb des Kompressors zu steuern, dabei die Temperatur des Wärmeabsorbers zu steuern, und es ist möglich, einen Temperaturabfall des Wärmeabsorbers zu verhindern.
  • Wenn die Steuerungseinrichtung den Betrieb des Kompressors in Übereinstimmung mit der Temperatur des Wärmeabsorbers steuert, kann andererseits nicht eine Temperatur des Radiators gesteuert werden, aber die Wärme wird von der Hilfsheizvorrichtung erzeugt, sodass es auch möglich ist, eine Temperatur der zu dem Fahrzeuginnenraum auszublasenden Luft beizubehalten. Folglich kann, wie in der Erfindung von Anspruch 8, ein Verdampfungsdruckeinstellventil, das bisher auf einer Kältemittelauslassseite des Wärmeabsorbers angeordnet war, entfernt werden, und somit ist ein bequemes Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums erreichbar, während eine Kostenverringerung erreicht wird.
  • In diesem Fall schaltet, wenn die Temperatur des Wärmeabsorbers in einen Zustand, in dem die Ventilstellung des Außenexpansionsventils in der Normal-Betriebsart maximiert ist, unter eine vorbestimmte Temperatur sinkt, wie in der Erfindung von Anspruch 2, die Steuerungseinrichtung zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart. Folglich kann das Steuergerät genau erfassen, dass der Temperaturabfall des Wärmeabsorbers nicht durch das Außenexpansionsventil verhindert werden kann, um problemlos zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart zu schalten.
  • Darüber hinaus steuert, wie in der Erfindung von Anspruch 3, die Steuerungseinrichtung in der Normal-Betriebsart den Betrieb des Kompressors auf der Basis eines Radiatordrucks PCI, der der Druck des Radiators ist, und eines Soll-Radiatordrucks PCO, der ein Sollwert des Drucks ist, steuert die Ventilstellung des Außenexpansionsventils auf der Basis einer Wärmeabsorbertemperatur Te, die die Temperatur des Wärmeabsorbers ist, und einer Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, die ein Sollwert der Temperatur ist, und schaltet zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart, wenn die Wärmeabsorbertemperatur Te in dem Zustand, in dem die Ventilstellung des Außenexpansionsventils maximiert ist, unter die vorbestimmte Temperatur, die niedriger als die Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO ist, sinkt. Folglich kann die Steuerungseinrichtung genau erfassen, dass der Temperaturabfall des Wärmeabsorbers nicht durch das Außenexpansionsventil verhindert werden kann, um zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart zu schalten. Zusätzlich maximiert die Steuerungseinrichtung in dieser Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart die Ventilstellung des Außenexpansionsventils, steuert den Betrieb des Kompressors auf der Basis der Wärmeabsorbertemperatur Te und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, und steuert die Wärmeerzeugung der Hilfsheizvorrichtung auf der Basis einer Soll-Radiatortemperatur TCO, die ein Sollwert der Temperatur des Radiators ist. Folglich ist es möglich, die Temperatur der zu dem Fahrzeuginnenraum auszublasenden Luft in der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart genau zu steuern, und ein bequemeres Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums ist erreichbar.
  • Zusätzlich schaltet, wie in der Erfindung von Anspruch 4, die Steuerungseinrichtung zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart, wenn die Temperatur des Wärmeabsorbers unter die vorbestimmte Temperatur sinkt und sich der Zustand, in dem Zustand, in dem die Ventilstellung des Außenexpansionsventils in der Normal-Betriebsart maximiert ist, für eine vorbestimmte Zeit fortsetzt. Folglich wird das Problem beseitigt, dass die Steuerungseinrichtung auf Grund einer zeitweisen Störung, oder dergleichen, zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart schaltet. Folglich wird ein häufiges Auftreten eines Betriebsartumschaltens beseitigt und eine stabile Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart ist erreichbar.
  • Hier kehrt, wie in der Erfindung von Anspruch 5, die Steuerungseinrichtung zu der Normal-Betriebsart zurück, wenn der Radiatordruck PCI, der der Druck des Radiators ist, in der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart über einem vorbestimmten Druck ist. Folglich kehrt die Steuerungseinrichtung von der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart zu der Normal-Betriebsart zurück, wenn der Radiatordruck PCI aufgrund eines Ansteigens der Außenlufttemperatur, oder dergleichen, ansteigt, und es ist möglich, problemlos zu der Temperatursteuerung des Wärmeabsorbers durch das Außenexpansionsventil zurückzukehren.
  • Auch in diesem Fall, kehrt, wie in der Erfindung von Anspruch 6, die Steuerungseinrichtung zu der Normal-Betriebsart zurück, wenn der Radiatordruck PCI über dem vorbestimmten Druck ist, der höher als der Soll-Radiatordruck PCO ist, der der Sollwert des Drucks ist, und sich der Zustand in der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart für eine vorbestimmte Zeit fortsetzt. Folglich wird das Problem beseitigt, dass die Steuerungseinrichtung aufgrund der zeitweisen Störung, oder dergleichen, zu der Normal-Betriebsart zurückkehrt. Folglich kann das häufige Auftreten des Betriebsartumschaltens in gleicher Weise beseitigt werden, die Steuerungseinrichtung kehrt zuverlässig von der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart zu der Normal-Betriebsart zurück, und die stabile Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart ist erreichbar.
  • Darüber hinaus ist, wie in der Erfindung von Anspruch 7, die Hilfsheizvorrichtung auf einer zu der Strömung der Luft in der Luftstrompassage stromabwärtigen Seite von dem Radiator angeordnet. Folglich wird der Nachteil beseitigt, dass Wärme von der durch die Hilfsheizvorrichtung erwärmten Luft in den Radiator aufgenommen wird. Folglich ist eine Verschlechterung eines Betriebswirkungsgrad im Voraus vermeidbar.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlage einer Ausführungsform, auf die die folgende Erfindung angewendet ist;
    • 2 ist ein Blockdiagramm eines elektrischen Kreises eines Steuergeräts der Fahrzeugklimaanlage von 1;
    • 3 ist ein eine Kompressorsteuerung des Steuergeräts von 2 betreffendes Steuerungsblockdiagramm;
    • 4 ist ein eine Außenexpansionsventilsteuerung des Steuergeräts von 2 betreffendes Steuerungsblockdiagramm;
    • 5 ist ein anderes die Kompressorsteuerung des Steuergeräts von 2 betreffendes Steuerungsblockdiagramm;
    • 6 ist ein Diagramm, um eine Umschaltsteuerung einer Normal-Betriebsart und einer Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart durch das Steuergerät von 2 in einer Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart zu erklären; und
    • 7 ist eine Zeittafel, um jede Temperatur oder jeden Druck und einen Betrieb eines Kompressors, eines Außenexpansionsventils und eines Hilfsheizers durch das Steuergerät von 2 in der Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart zu erklären.
  • Weise zum Ausführen der Erfindung
  • Nachstehend wird eine Beschreibung von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail getätigt.
  • 1 zeigt eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlage 1 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Fahrzeug der Ausführungsform, auf das die vorliegende Erfindung angewendet wird, ist ein Elektroauto (EV), in dem ein Verbrennungsmotor (ein Motor mit innerer Verbrennung) nicht montiert ist, und das mit einem Elektromotor zum Fahren, der durch in einer Batterie (die nicht in der Zeichnung gezeigt ist) gespeicherte Energie angetrieben wird, fährt, und auch die Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegende Erfindung wird durch die Energie der Batterie angetrieben. Im speziellen führt die Fahrzeugklimaanlage 1 der Ausführungsform in dem Elektroauto, das nicht in der Lage ist, Heizen durch Motorabwärme auszuführen, eine Heiz-Betriebsart durch eine Wärmepumpenoperation, bei der ein Kältemittelkreis verwendet wird, aus, und darüber hinaus führt die Klimaanlage wahlweise jeweilige Betriebsarten einer Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart, einer Interner-Zyklus-Betriebsart, einer Entfeucht-und-Kühl-Betriebsart und einer Kühl-Betriebsart aus.
  • Es ist beachten, dass das Fahrzeug nicht auf das Elektroauto beschränkt ist, und die vorliegende Erfindung auch für ein sogenanntes Hybridauto, in dem der Verbrennungsmotor zusammen mit dem Elektromotor zum Fahren verwendet wird, wirksam ist. Darüber hinaus ist, unnötig zu sagen, die vorliegende Erfindung auch auf ein gewöhnliches Auto, das mit dem Verbrennungsmotor fährt, anwendbar.
  • Die Fahrzeugklimaanlage 1 der Ausführungsform führt eine Luftaufbereitung (Heizen, Kühlen, Entfeuchten und Lüften) eines Fahrzeuginnenraums des Elektroautos aus, und es sind nacheinander durch ein Kältemittelrohr 13 ein elektrischer Typ eines Kompressors 2, um ein Kältemittel zu verdichten, ein in einer Luftstrompassage 3 einer HVAC-Einheit 10, in der Fahrzeuginnenraumluft durchgeht und zirkuliert, angeordneter Radiator 4, um das von dem Kompressor 2 ausgestoßene und intern über ein Kältemittelrohr 13G strömende Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel Wärme in den Fahrzeuginnenraum abstrahlen zu lassen, ein Außenexpansionsventil 6, das aus einem elektrischen Ventil, das das Kältemittel während des Heizens dekomprimiert und expandiert, gebildet ist, ein Außenwärmetauscher 7, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Außenluft ausführt, um während des Kühlens als der Radiator zu funktionieren und während des Heizens als ein Verdampfer zu funktionieren, ein Innenraumexpansionsventil 8, das aus einem elektrischen Ventil gebildet ist, um das Kältemittel zu dekomprimieren und zu expandieren, ein in der Luftstrompassage 3 angeordneter Wärmeabsorber 9, um das Kältemittel während des Kühlen und während des Entfeuchtens Wärme von dem Innenraum und dem Äußeren des Fahrzeugs absorbieren zu lassen, ein Akkumulator 12, und anderes, verbunden, und dabei wird ein Kältemittelkreis R gebildet.
  • Es ist beachten, dass ein Außengebläse 15 in dem Außenwärmetauscher 7 vorgesehen ist. Das Außengebläse 15 leitet die Außenluft zwangsweise durch den Außenwärmetauscher 7, um den Wärmeaustausch zwischen der Außenluft und dem Kältemittel auszuführen, wobei die Außenluft auch während eines Anhaltens des Fahrzeugs (d.h. eine Schnelligkeit = 0 km/h) durch den Außenwärmetauscher 7 durchgeht.
  • Darüber hinaus hat der Außenwärmetauscher 7 nacheinander einen Abschnitt mit Flüssigkeitsbehälter mit Trockeneinsatz 14 und einen Unterkühlungsabschnitt 16 auf einer Kältemittel-stromabwärtigen Seite, ein mit einem Kältemittelauslass des Außenwärmetauschers 7 verbundenes Kältemittelrohr 13A ist mit dem Abschnitt mit Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 über ein Magnetventil 17 (ein Auf-/Zu-Ventil), das während dem Kühlen zu öffnen ist, verbunden, und ein Auslass des Unterkühlungsabschnitts 16 ist über ein Rückschlagventil 18 mit dem Innenraumexpansionsventil 8 verbunden. Es ist beachten, dass der Abschnitt mit Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 und der Unterkühlungsabschnitt 16 strukturell einen Teil des Außenwärmetauschers 7 bilden, und eine Seite des Innenraumexpansionsventils 8 von dem Rückschlagventil 18 eine Vorwärtsrichtung ist.
  • Zusätzlich ist zwischen dem Rückschlagventil 18 und dem Innenraumexpansionsventil 8 ein Kältemittelrohr 13B in einem wärmeaustauschenden Verhältnis mit einem Kältemittelrohr 13C, das auf einer Auslassseite des Wärmeabsorbers 9 positioniert ist, angeordnet, und beide der Rohre bilden einen Innenwärmetauscher 19. Folglich wird das durch das Kältemittelrohr 13B in das Innenraumexpansionsventil 8 strömende Kältemittel durch das von dem Wärmeabsorber 9 ausströmende Niedertemperatur-Kältemittel gekühlt (unterkühlt).
  • Zusätzlich verzweigt sich das von dem Außenwärmetauscher 7 aus erstreckende Kältemittelrohr 13A und dieses verzweigende Kältemittelrohr 13D kommuniziert und verbindet über ein Magnetventil 21 (ein Auf-/Zu-Ventil), das während des Heizens zu öffnen ist, auf einer stromabwärtigen Seite von dem Innenwärmetauscher 19 mit dem Kältemittelrohr 13C. Das Kältemittelrohr 13C ist mit dem Akkumulator 12 verbunden und der Akkumulator 12 ist auf einer Kältemittelansaugseite des Kompressors 2 verbunden.
  • Darüber hinaus verzweigt sich ein Kältemittelrohr 13E auf einer Auslassseite des Radiators 4 vor dem Außenexpansionsventil 6 zu einem Kältemittelrohr 13J und einem Kältemittelrohr 13F, und ein abzweigendes Kältemittelrohr 13J ist über das Außenexpansionsventil 6 mit einem Kältemitteleinlass des Außenwärmetauschers 7 verbunden. Zusätzlich kommuniziert und verbindet das andere abzweigende Kältemittelrohr 13F auf einer stromabwärtigen Seite von Rückschlagventil 18 über ein Magnetventil 22 (ein Auf-/Zu-Ventil), das während des Entfeuchtens zu öffnen ist, mit dem Kältemittelrohr 13B. Folglich ist das Kältemittelrohr 13F parallel zu einer Reihenschaltung des Außenexpansionsventils 6 und des Außenwärmetauschers 7 verbunden, um einen Umgehungskreis in der vorliegenden Erfindung zu bilden. Das Magnetventil 22 ist mit der Mitte des Umgehungskreises (dem Kältemittelrohr 13 F) verbunden.
  • Zusätzlich sind in der Luftstrompassage 3 auf einer Luftstrom-aufwärtigen Seite von dem Wärmeabsorber 9 jeweilige Ansaugöffnungen, wie etwa eine Außenluftansaugöffnung und eine Innenraumluftansaugöffnung gebildet (in 1 durch eine Ansaugöffnung 25 dargestellt), und in der Ansaugöffnung 25 ist ein Ansaugumschaltschieber 26 angeordnet, um die in die Luftstrompassage 3 einzuführende Luft zu einer Innenraumluft, die eine Luft von dem Fahrzeuginnenraum ist (eine Innenraumluftzirkulation-Betriebsart) und eine Außenluft, die Luft außerhalb des Fahrzeuginnenraums ist (eine Außenlufteinführ-Betriebsart), zu wechseln. Darüber hinaus ist auf einer Luftstrom-abwärtigen Seite von dem Ansaugumschaltschieber 26 ein Innenraumgebläse (ein Gebläseventilator) 27 angeordnet, um die eingeführte Innenraum- oder Außenluft zu der Luftstrompassage 3 zuzuführen.
  • In 1 bezeichnet darüber hinaus 23 einen Hilfsheizer als eine in der Fahrzeugklimaanlage 1 der Ausführungsform angeordnete Hilfsheizvorrichtung. Der Hilfsheizer 23 wird in der Ausführungsform aus einem PTC-Heizer (einem elektrischen Heizer) zusammengesetzt, und ist in der Luftstrompassage 3 zu der Strömung der Luft in der Luftstrompassage 3 auf einer Luftstrom-abwärtigen Seite von dem Radiator 4 angeordnet. Dann, wenn der Hilfsheizer 23 mit Strom versorgt wird, um Wärme zu erzeugen, wird der Hilfsheizer ein sogenannter Heizerkern, um ein Heizen des Fahrzeuginnenraums zu ergänzen. Wenn der Hilfsheizer 23 zu der Strömung der Luft in der Luftstrompassage 3 auf der Luftstrom-abwärtigen Seite angeordnet ist, wird der Nachteil beseitigt, dass Wärme von der durch den Hilfsheizer 23 erwärmten Luft in den Radiator 4 aufgenommen wird. Folglich ist eine Verschlechterung eines Betriebswirkungsgrads der Fahrzeugklimaanlage 1 im Voraus vermeidbar.
  • Zusätzlich ist ein Luftmischschieber 28 auf der Luftstrom-aufwärtigen Seite von dem Radiator 4 in der Luftstrompassage 3 angeordnet, um ein Verhältnis (die Innenraum- oder Außenluft), bei dem die Luft in der Luftstrompassage 3, die in die Luftstrompassage 3 strömt und durch den Wärmeabsorber 9 durchgeht, durch den Radiator 4 durchzuleiten ist, einzustellen. Darüber hinaus sind auf der Luftstrom-abwärtigen Seite von dem Hilfsheizer 23 einzelne Fuß-, Lüftungs- oder Defrostauslässe (in 1 durch einen Auslass 29 dargestellt) in der Luftstrompassage 3 gebildet, und in dem Auslass 29 ist ein Auslassumschaltschieber 31 angeordnet, um eine Änderungsteuerung eines Blasen der Luft von jedem oben erwähnten Auslass auszuführen.
  • In 2 ist als nächstes 32 ein Steuergerät (ECU), das eine Steuerungseinrichtung ist. Das Steuergerät 32 ist aus einem Mikrocomputer gebildet, der ein Beispiel eines Computers, der einen Prozessor enthält, ist, und ein Eingang des Steuergeräts ist mit jeweiligen Ausgängen eines Außenlufttemperatursensors 33, der eine Außenlufttemperatur (Tam) des Fahrzeugs erfasst, eines Außenluftfeuchtigkeitssensors 34, der eine Außenluftfeuchtigkeit erfasst, eines HVAC-Ansaugtemperatursensors 36, der eine Temperatur der von der Ansaugöffnung 25 zu der Luftstrompassage 3 anzusaugenden Luft erfasst, eines Innenraumlufttemperatursensors 37, der eine Temperatur der Luft des Fahrzeuginnenraums (der Innenraumluft) erfasst, eines Innenraumluftfeuchtigkeitssensors 38, der eine Feuchtigkeit der Luft des Fahrzeuginnenraums erfasst, eines Innenraumluft-CO2-Konzentrationssensors 39, der eine Kohlendioxidkonzentration des Fahrzeuginnenraums erfasst, eines Auslasstemperatursensors 41, der eine Temperatur der von dem Auslass 29 zu dem Fahrzeuginnenraum auszublasenden Luft erfasst, eines Ausstoßdrucksensors 42, der einen Druck (einen Ausstoßdruck Pd) des von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittels erfasst, eines Ausstoßtemperatursensors 43, der eine Temperatur des von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittels erfasst, eines Ansaugdrucksensors 44, der einen Druck des in den Kompressor 2 zu saugenden Kältemittels erfasst, eines Radiatortemperatursensors 46, der eine Temperatur des Radiators 4 (die Temperatur der durch den Radiator 4 durchgeleiteten Luft oder die Temperatur des Radiators 4 selbst: eine Radiatortemperatur TCI) erfasst, eines Radiatordrucksensors 47, der einen Kältemitteldruck des Radiators 4 (den Druck des Kältemittels in dem Radiator 4 oder unmittelbar, nachdem das Kältemittel von dem Radiator 4 ausgeströmt ist: einen Radiatordruck PCI) erfasst, eines Wärmeabsorbertemperatursensors 48, der eine Temperatur des Wärmeabsorbers 9 (die Temperatur der durch den Wärmeabsorber 9 durchgeleiteten Luft oder die Temperatur des Wärmeabsorbers 9 selbst: eine Wärmeabsorbertemperatur Te) erfasst, eines Wärmeabsorberdrucksensors 49, der einen Kältemitteldruck des Wärmeabsorbers 9 (den Druck des Kältemittels in dem Wärmeabsorber 9 oder unmittelbar, nachdem das Kältemittel von dem Wärmeabsorber 9 ausgeströmt ist) erfasst, eines Sonneneinstrahlungssensors 51 von beispielsweise einem Fotosensorsystem, um ein Sonneneinstrahlungsausmaß in das Fahrzeug zu erfassen, eines Geschwindigkeitssensors 52, um eine Bewegungsgeschwindigkeit (eine Schnelligkeit) des Fahrzeugs zu erfassen, eines Klimaanlagenbedienteils 53, um die Änderung einer vorbestimmten Temperatur oder die Betriebsart einzustellen, eines Außenwärmetauschertemperatursensors 54, der eine Temperatur des Außenwärmetauschers 7 (die Temperatur des Kältemittels, unmittelbar nachdem das Kältemittel von dem Außenwärmetauscher 7 ausströmt, oder die Temperatur des Außenwärmetauschers 7 selbst) erfasst, und eines Außenwärmetauscherdrucksensors 56, der einen Kältemitteldruck des Außenwärmetauschers 7 (den Druck des Kältemittels in dem Außenwärmetauschers 7 oder unmittelbar, nachdem das Kältemittel von dem Außenwärmetauscher 7 ausströmt) erfasst, verbunden.
  • Darüber hinaus ist der Eingang des Steuergeräts 32 ferner mit einem Ausgang eines Hilfsheizertemperatursensors 50 verbunden, der eine Temperatur des Hilfsheizer 23 (die Temperatur der durch den Hilfsheizer 23 durchgeleiteten Luft oder die Temperatur des Hilfsheizer 23: eine Hilfsheizertemperatur TSH) erfasst.
  • Zum anderen ist ein Ausgang des Steuergeräts 32 mit dem Kompressor 2, dem Außengebläse 15, dem Innenraumgebläse (dem Gebläseventilator) 27, dem Ansaugumschaltschieber 26, dem Luftmischschieber 28, dem Auslassumschaltschieber 31, dem Außenexpansionsventil 6, dem Innenraumexpansionsventil 8, den jeweiligen Magnetventilen von dem Magnetventil 22 (Entfeuchtung), dem Magnetventil 17 (Kühlung) und dem Magnetventil 21 (Heizung) verbunden. Dann steuert das Steuergerät 32 diese Komponenten auf der Basis der Ausgänge der jeweiligen Sensoren und der durch das Klimaanlagenbedienteil 53 eingestellten Eingabe.
  • Als nächstes wird ein Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 der Ausführungsform mit der obigen Zusammensetzung beschrieben. In dieser Ausführungsform wechselt und führt das Steuergerät 32 die jeweiligen Betriebsarten von der Heiz-Betriebsart, der Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart, der Interner-Zyklus-Betriebsart, der Entfeucht-und-Kühl-Betriebsart und der Kühl-Betriebsart aus. Zunächst wird eine Beschreibung einer Strömung des Kältemittels in jeder Betriebsart getätigt.
  • (1) Heiz-Betriebsart-Kältemittelströmung
  • Wenn durch das Steuergerät 32 (eine Automatik-Betriebsart) oder eine manuelle Bedienung an dem Klimaanlagenbedienteil 53 (eine manuelle Betriebsart) die Heiz-Betriebsart gewählt ist, öffnet das Steuergerät 32 das Magnetventil 21 (für das Heizen) und schließt das Magnetventil 17. Das Steuergerät schließt auch das Magnetventil 22.
  • Dann betreibt das Steuergerät den Kompressor 2 und die jeweiligen Gebläse 15 und 27, und der Luftmischschieber 28 hat einen Zustand eines Durchgehens der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasen Luft durch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23. Folglich strömt ein von dem Kompressor 2 ausgestoßenes Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas in den Radiator 4. Die Luft in der Luftstrompassage 3 geht durch den Radiator 4 und somit wird die Luft in der Luftstrompassage 3 in dem Radiator 4 durch das Hochtemperatur-Kältemittel (durch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23, wenn der Hilfsheizer 23 arbeitet) erwärmt. Andererseits wird dem Kältemittel in dem Radiator 4 durch die Luft die Wärme entnommen und es wird gekühlt, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
  • Das in dem Radiator 4 verflüssigte Kältemittel strömt von dem Radiator 4 aus und strömt dann durch die Kältemittelrohre 13E und 13J, um das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen. Das in das Außenexpansionsventil 6 strömende Kältemittel wird darin dekomprimiert und strömt dann in den Außenwärmetauscher 7. Das in den Außenwärmetauscher 7 strömende Kältemittel verdampft, und die Wärme wird von der durch Fahren oder das Außengebläse 15 durchgeleiteten Außenluft hineingefördert. Mit anderen Worten funktioniert der Kältemittelkreis R als eine Wärmepumpe. Dann strömt das von dem Außenwärmetauscher 7 ausströmende Niedertemperatur-Kältemittel durch das Kältemittelrohr 13A, das Magnetventil 21, das Kältemittelrohr 13D und strömt von dem Kältemittelrohr 13C in den Akkumulator 12, um eine Gas-Flüssigkeit-Abscheidung auszuführen, und das Kältemittelgas wird in den Kompressor 2 gesaugt, wobei sich dieser Umlauf wiederholt. Die in dem Radiator 4 erwärmte Luft wird von dem Auslass 29 durch den Hilfsheizer 23 ausgeblasen, und dabei wird das Heizen des Fahrzeuginnenraums ausgeführt.
  • Das Steuergerät 32 berechnet einen Soll-Radiatordruck PCO (einen Sollwert des Drucks PCI des Radiators 4) aus einer Soll-Radiatortemperatur TCO (einem Sollwert der Temperatur TCI des Radiators 4), die aus einer nachstehend erwähnten Soll-Auslasstemperatur TAO berechnet wird, und steuert eine Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis des Sollradiatordrucks PCO und des durch den Radiatordrucksensor 47 erfassten Kältemitteldrucks des Radiators 4 (des Radiatordrucks PCI, der ein Hochdruck des Kältemittelkreises R ist). Darüber hinaus steuert das Steuergerät eine Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 auf der Basis der durch den Radiatortemperatursensor 46 erfassten Temperatur (der Radiatortemperatur TCI) des Radiators 4 und des durch den Radiatordrucksensor 47 erfassten Radiatordrucks PCI, und steuert einen Unterkühlungsgrad des Kältemittels in einem Auslass des Radiators 4. Die Soll-Radiatortemperatur TCO entspricht grundsätzlich TCO = TAO, aber ein vorbestimmter Steuerungsgrenzwert wird vorgesehen.
  • (2) Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart-Kältemittelströmung
  • Als nächstes öffnet, in dem obigen Zustand der Heiz-Betriebsart, das Steuergerät 32 in der Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart das Magnetventil 22. Folglich wird ein Teil des durch den Radiator 4 und das Kältemittelrohr 13E strömenden Kältemittels verteilt, dieser Teil des Kältemittels strömt durch das Magnetventil 22 in das Kältemittelrohr 13F und strömt von dem Kältemittelrohr 13B durch den Innenwärmetauscher 19 in das Innenexpansionsventil 8, und das verbleibende Kältemittel strömt durch das Außenexpansionsventil 6. Das heißt, dass der verteilte Teil des Kältemittels in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert wird und dann in den Wärmeabsorber 9 strömt, um zu verdampfen.
  • Das Steuergerät 32 steuert die Ventilstellung des Innenraumexpansionsventils 8, um einen Überhitzungsgrad (SH) in einem Auslass des Wärmeabsorbers 9 bei einem vorbestimmten Wert beizubehalten, aber Wasser in der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasen Luft koaguliert, um durch eine Wärmeabsörptionsoperätion des Kältemittels, die zu diesem Zeitpunkt in dem Wärmeabsorber 9 auftritt, an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet. Das in das Kältemittelrohr 13J strömende verteilte verbleibende Kältemittel wird in dem Außenexpansionsventil 6 dekomprimiert und verdampft dann in dem Außenwärmetauscher 7.
  • Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch den Innenwärmetauscher 19, um sich in dem Kältemittelrohr 13C mit dem Kältemittel (dem Kältemittel von dem Außenwärmetauscher 7) von dem Kältemittelrohr 13D zu vereinen, und strömt dann durch den Akkumulator 12, um in den Kompressor 2 gesaugt werden, wobei sich dieser Umlauf wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird in einem Prozess eines Durchgehens durch den Radiator 4 (den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23, wenn der Hilfsheizer 23 Wärme erzeugt) wieder erwärmt, und dabei das Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums ausgeführt.
  • Das Steuergerät 32 steuert die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis des Soll-Radiatordrucks PCO, der aus der Soll-Radiatortemperatur TCO und dem durch den Radiatordrucksensor 47 erfassten Radiatordruck PCI (dem Hochdruck des Kältemittelkreises R) berechnet wird, und das Steuergerät steuert die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 (der Wärmeabsorbertemperatur Te), die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird. Eine Beschreibung der Steuerung des Kompressors 2, des Außenexpansionsventils 6 und des Hilfsheizers 23 in dieser Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart wird später getätigt.
  • (3) Interner-Zyklus-Betriebsart-Kältemittelströmung
  • Als nächstes sperrt, in dem obigen Zustand der Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart, das Steuergerät 32 in der Interner-Zyklus-Betriebsart das Außenexpansionsventil 6 ab (eine Absperrposition) und schließt auch das Magnetventil 21. Im speziellen ist diese Interner-Zyklus-Betriebsart ein Zustand, in dem das Außenexpansionsventil 6 unter der Steuerung des Außenexpansionsventil 6 in der Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart absperrt, und somit wird die Interner-Zyklus-Betriebsart in der vorliegenden Erfindung als ein Teil der Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart begriffen.
  • Jedoch sind das Außenexpansionsventil 6 und das Magnetventil 21 geschlossen, und dabei wird ein Einströmen des Kältemittels in den Außenwärmetauscher 7 und ein Ausströmen des Kältemittel von dem Außenwärmetauscher 7 blockiert, und somit strömt all das durch den Radiator 4 und das Kältemittelrohr 13E strömende kondensierte Kältemittel durch das Magnetventil 22 zu dem Kältemittelrohr 13F. Dann strömt das durch das Kältemittelrohr 13F strömende Kältemittel von dem Kältemittelrohr 13B durch den Innenwärmetauscher 19, um das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft, koaguliert, um durch die Wärmeabsorptionsoperation zu diesem Zeitpunkt an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
  • Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch den Innenwärmetauscher 19 in das Kältemittelrohr 13C und strömt durch den Akkumulator 12, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wobei sich dieser Umlauf wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird in dem Prozess eines Durchgehens durch den Radiator 4 wieder erwärmt, und dabei wird das Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums ausgeführt, aber in dieser Interner-Zyklus-Betriebsart zirkuliert das Kältemittel zwischen dem Radiator 4 (Wärmeabstrahlung) und dem Wärmeabsorber 9 (Wärmeabsorption), die in der Luftstrompassage 3 auf einer Innenraumseite vorhanden sind, und somit wird die Wärme nicht von der Außenluft hineingefördert, sondern die Heizfähigkeit wird für eine verbrauchte Energie des Kompressors 2 ausgeübt. Die gesamte Menge des Kältemittels strömt durch den Wärmeabsorber 9, der eine Entfeuchtungsoperation ausübt, und somit ist, verglichen mit der obigen Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart, eine Entfeuchtungsfähigkeit höher, aber die Heizfähigkeit verringert sich.
  • Das Steuergerät 32 steuert die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 oder des oben erwähnten Radiatordrucks PCI (des Hochdrucks des Kältemittelkreises R). Zu diesem Zeitpunkt wählt das Steuergerät 32 eine kleinere Kompressor-Solldrehzahl aus Kompressor-Solldrehzahlen, die durch Berechnungen aus der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 und des Radiatordrucks PCI erhaltbar sind, um den Kompressor 2 zu steuern.
  • (4) Entfeucht-und-Kühl-Betriebsart-Kältemittelströmung
  • Als nächstes öffnet das Steuergerät 32 in der Entfeucht-und-Kühl-Betriebsart das Magnetventil 17 und schließt das Magnetventil 21. Das Steuergerät schließt auch das Magnetventil 22. Dann betreibt das Steuergerät den Kompressor 2 und die jeweiligen Gebläse 15 und 27, und der Luftmischschieber 28 hat den Zustand eines Durchgehens der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasen Luft durch den Radiator 4. Folglich strömt das von dem Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas in den Radiator 4. Die Luft in der Luftstrompassage 3 geht durch den Radiator 4, und somit wird die Luft in der Luftstrompassage 3 in dem Radiator 4 durch das Hochtemperatur-Kältemittel erwärmt, wohingegen dem Kältemittel in dem Radiator 4 die Wärme durch die Luft entnommen wird und es gekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen.
  • Das von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel strömt durch das Kältemittelrohr 13E, um das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen, und strömt durch das Außenexpansionsventil 6, das gesteuert ist, geringfügig zu öffnen, um in den Außenwärmetauscher 7 zu strömen. Das in den Außenwärmetauscher 7 strömende Kältemittel wird darin durch das Fahren oder die von dem Außengebläse 15 durchgeleitete Außenluft gekühlt, um zu kondensieren. Das von dem Außenwärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel strömt von dem Kältemittelrohr 13A durch das Magnetventil 17, um nachfolgend in den Abschnitt mit Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 und den Unterkühlungsabschnitt 16 zu strömen. Hier wird das Kältemittel unterkühlt.
  • Das von dem Unterkühlungsabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 ausströmende Kältemittel strömt durch das Rückschlagventil 18, um in das Kältemittelrohr 13B einzutreten, und strömt durch den Innenwärmetauscher 19, um das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasenen Luft koaguliert, um durch eine Wärmeabsorptionsoperation zu diesem Zeitpunkt an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
  • Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch den Innenwärmetauscher 19 und das Kältemittelrohr 13C, um den Akkumulator 12 zu erreichen, und strömt dort durch, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wobei sich dieser Umlauf wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft wird in dem Prozess eines Durchgehens durch den Radiator 4 wieder erwärmt (eine Abstrahlfähigkeit ist geringer als die während des Heizens), und dabei wird das Entfeuchten und Kühlen des Fahrzeuginnenraums ausgeführt.
  • Das Steuergerät 32 steuert die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis der durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfassten Temperatur des Wärmeabsorbers 9 (der Wärmeabsorbertemperatur Te), steuert auch die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 auf der Basis des oben erwähnten Hochdrucks des Kältemittelkreises R und steuert den Kältemitteldruck (den Radiatordruck PCI) des Radiators 4.
  • Kühl-Betriebsart-Kältemittelströmung
  • Als nächstes öffnet, in dem obigen Zustand der Entfeucht-und-Kühl-Betriebsart, das Steuergerät 32 die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 in der Kühl-Betriebsart vollständig. Es ist zu beachten, dass der Luftmischschieber 28 einen Zustand hat, in dem die Luft nicht durch den Radiator 4 durchgeht. Jedoch gibt es keinerlei Probleme, selbst wenn die Luft geringfügig durchgeht.
  • Folglich strömt das von den Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas in den Radiator 4. Die Luft in der Luftstrompassage 3 wird nicht durch den Radiator 4 geleitet, daher geht das Kältemittel nur durch den Radiator durch, und das von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel strömt durch das Kältemittelrohr 13E, um das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen. Zu diesem Zeitpunkt ist das Außenexpansionsventil 6 vollständig geöffnet und somit strömt das Kältemittel durch das Außenexpansionsventil 6, um durch das Kältemittelrohr 13J durchzugehen, und strömt, wie es ist, in den Außenwärmetauscher 7, in dem das Kältemittel darin durch das Fahren oder die durch das Außengebläse 15 durchgeleitete Außenluft gekühlt wird, um zu kondensieren und sich zu verflüssigen. Das von dem Außenwärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel strömt von dem Kältemittelrohr 13A durch das Magnetventil 17, um nachfolgend in den Abschnitt mit Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 und den Unterkühlungsabschnitt 16 zu strömen. Hierbei das Kältemittel unterkühlt.
  • Das von dem Unterkühlungsabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 ausströmende Kältemittel strömt durch das Rückschlagventil 18, um in das Kältemittelrohr 13B einzutreten, und strömt durch den Innenwärmetauscher 19, um das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der von dem Innenraumgebläse 27 ausgeblasen Luft koaguliert, um durch die Wärmeabsorptionsoperation zu diesem Zeitpunkt an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt.
  • Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch den Innenwärmetauscher 19 und das Kältemittelrohr 13C, um den Akkumulator 12 zu erreichen, und strömt dort durch, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wobei sich dieser Umlauf wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft geht nicht durch den Radiator 4, sondern wird von dem Auslass 29 zu dem Fahrzeuginnenraum ausgeblasen, und dabei wird das Kühlen des Fahrzeuginnenraums ausgeführt. In dieser Kühl-Betriebsart steuert das Steuergerät 32 die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis der durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfassten Temperatur des Wärmeabsorbers 9 (der Wärmeabsorbertemperatur Te).
  • (6) Betriebsartwechsel
  • Das Steuergerät 32 berechnet die oben erwähnte Soll-Auslasstemperatur TAO aus unten erwähnter Gleichung (I). Die Soll-Auslasstemperatur TAO ist ein Sollwert der Temperatur der von dem Auslass 29 zu dem Fahrzeuginnenraum auszublasenden Luft. TAO = ( Tset − Tin ) × K + Tbal ( f ( Tset ,  SUN ,  Tam ) )
    Figure DE112016005715T5_0001
    in der Tset eine vorbestimmte Temperatur des Fahrzeuginnenraums ist, die durch das Klimaanlagenbedienteil 53 eingestellt ist, Tin eine Temperatur der Fahrzeuginnenraumluft ist, die durch den Innenraumlufttemperatursensor 37 erfasst wird, K ein Koeffizient ist und Tbal ein aus der vorbestimmten Temperatur Tset, einem durch den Sonneneinstrahlungssensor 51 erfassten Sonneneinstrahlungsausmaß SUN und der durch den Außenlufttemperatursensor erfassten Außenlufttemperatur Tam berechneter Ausgleichswert ist. Darüber hinaus wird die Soll-Auslasstemperatur TAO im Allgemeinen umso höher, je geringer die Außenlufttemperatur Tam wird.
  • Dann wählt das Steuergerät 32 beim Hochfahren auf der Basis der durch den Außenlufttemperatursensor 33 erfassten Außenlufttemperatur und der Soll-Auslasstemperatur TAO irgendeine Betriebsart aus den obigen jeweiligen Betriebsarten aus. Darüber hinaus wählt und wechselt das Steuergerät nach dem Hochfahren die obigen jeweiligen Betriebsarten in Übereinstimmung mit Änderungen von Umgebungen und Einstellbedingungen, wie etwa der Außenlufttemperatur Tam und der Soll-Auslasstemperatur TAO.
  • (7) Hilfsheizung durch Hilfsheizer
  • Darüber hinaus versorgt das Steuergerät den Hilfsheizer 23 mit Strom, um Wärme zu erzeugen, wenn das Steuergerät 32 entscheidet, dass die Heizfähigkeit durch den Radiator 4 in der Heiz-Betriebsart knapp wird, und dabei wird das Heizen durch den Hilfsheizer 23 ausgeführt. Wenn der Hilfsheizer 23 Wärme erzeugt, erwärmt der Hilfsheizer 23 die Luft in der Luftstrompassage 3, die durch den Radiator 4 durchgeht, weiter.
  • Folglich ergänzt der Hilfsheizer 23 diese Knappheit der Heizfähigkeit, wenn die Heizfähigkeit, die durch den Radiator 4 zu erzeugen ist, zu der erforderlichen Heizfähigkeit knapp wird (berechnet aus einer Differenz zwischen der aus der Soll-Auslasstemperatur TAO erhaltbaren Soll-Radiatortemperatur TCO und der Wärmeabsorbertemperatur Te). Es ist zu beachten, dass dieser Hilfsheizer auch in der Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart gemäß der vorliegenden Erfindung mit Strom versorgt wird, und dies wird später im Detail beschrieben.
  • (8) Steuerung von Kompressor 2, Außenexpansionsventil 6 und Hilfsheizer 23 in Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart
  • Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 3 bis 7 eine Beschreibung für eine Kompressordrehzahl NC des Kompressors 2, die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 und eine Stromversorgungssteuerung des Hilfsheizer 23 in der oben erwähnten Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart getätigt. Das Steuergerät 32 wechselt und führt in dieser Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart gemäß der vorliegenden Erfindung eine Normal-Betriebsart und eine Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart aus.
  • Normal-Betriebsart
  • Jede von 3 und 4 zeigt ein Steuerungsblockdiagramm des Kompressors 2 und des Außenexpansionsventils 6 in dieser Normal-Betriebsart. 3 ist ein Steuerungsblockdiagramm des Steuergeräts 32, das eine Solldrehzahl (eine Kompressor-Solldrehzahl) TGNCh des Kompressors 2 der Normal-Betriebsart in der Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart bestimmt (dies ist auch auf die Heiz-Betriebsart anwendbar). Ein F/F (feedforward)-Steuerungsausmaß-Berechnungsabschnitt 58 des Steuergeräts 32 berechnet ein F/F-Steuerungsausmaß TGNChff der Kompressor-Solldrehzahl auf der Basis der Außenlufttemperatur Tam, die von dem Außenlufttemperatursensor 33 erhaltbar ist, einer Gebläsespannung BLV des Innenraumgebläses 27, einer Luftmischschieberposition SW des Luftmischschiebers 28, die von SW = (TAO-Te) / (TCI-Te) erhaltbar ist, eines Soll-Unterkühlungsgrads TGSC, der ein Sollwert eines Unterkühlungsgrads SC in dem Auslass des Radiators 4 ist, der Soll-Radiatortemperatur TCO, die der Sollwert der Temperatur des Radiators 4 ist, und des Sollradiatordrucks PCO, der der Sollwert des Drucks des Radiators 4 ist.
  • Es ist zu beachten, dass sich die Luftmischschieberposition SW in einem Bereich von 0 ≤ SW ≤ 1 verändert, wobei 0 einen abgesperrten Luftmischzustand, bei dem die Luft nicht durch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23 durchgeht, und 1 einen vollständiggeöffneten Luftmischzustand angibt, bei dem sämtliche Luft in der Luftstrompassage 3 durch den Radiator 4 und den Hilfsheizer 23 durchgeht.
  • Ein Sollwertberechnungsabschnitt 59 berechnet den Soll-Radiatordruck PCO auf der Basis des Soll-Unterkühlungsgrads TGSC und der Soll-Radiatortemperatur TCO. Darüber hinaus berechnet ein F/B (feedback)-Steuerungsausmaß-Berechnungsabschnitt 60 ein F/B-Steuerungsausmaß TGNChfb der Kompressor-Solldrehzahl auf der Basis des Soll-Radiatordrucks PCO und des Radiatordrucks PCI, der der Kältemitteldruck des Radiators 4 ist. Dann addiert ein Additionsglied 61 das durch das F/F- Steuerungsausmaß-Berechnungsabschnitt 58 berechnete F/F-Steuerungsausmaß TGNCnff und das durch den F/B-Steuerungsausmaß-Berechnungsabschnitt 60 berechnete F/B-Steuerungsausmaß TGNChfb, ein Grenzwerteinstellabschnitt 62 fügt Grenzwerte eines oberen Steuerungsgrenzwerts und eines unteren Steuerungsgrenzwerts an, und dann wird die Kompressor-Solldrehzahl TGNCh bestimmt. In der Normal-Betriebsart der Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart steuert das Steuergerät 32 die Drehzahl NC des Kompressors 2 auf der Basis der Kompressor-Solldrehzahl TGNCh.
  • Das heißt, dass das Steuergerät 32 die Kompressor-Solldrehzahl TGNCh in dieser Normal-Betriebsart auf der Basis des Radiatordrucks PCI und des Sollradiatordrucks PCO berechnet und die Drehzahl NC des Kompressors 2 so steuert, dass der Radiatordruck PCI den Sollradiatordruck PCO erreicht. Darüber hinaus ist der Hilfsheizer 23 in der Normal-Betriebsart nicht mit Strom versorgt (AUS).
  • Als nächstes ist 4 ein Steuerungsblockdiagramm des Steuergeräts 32, das eine Sollposition (eine Außenexpansionsventil-Sollposition) TGECCVte des Außenexpansionsventils 6 in der Normal-Betriebsart der Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart bestimmt. Ein F/F-Steuerungsausmaß-Berechnungsabschnitt 65 des Steuergerät 32 berechnet ein F/F-Steuerungsausmaß TGECCVteff der Außenexpansionsventil-Sollposition auf der Basis der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO des Wärmeabsorbers 9, der Soll-Radiatortemperatur TCO, eines Luftmassenvolumens Ga der Luft und der Außenlufttemperatur Tam.
  • Darüber hinaus berechnet ein F/B- Steuerungsausmaß-Berechnungsabschnitt 63 ein F/B-Steuerungsausmaß TGECCVtefb der Außenexpansionsventil-Sollposition auf der Basis der Wärmeabsorbertemperatur TEO und der Wärmeabsorbertemperatur Te. Dann addiert ein Additionsglied 66 das durch den F/F-Steuerungsausmaß-Berechnungsabschnitt 65 berechnete F/F-Steuerungsausmaß TGECCVteff und das durch den F/B-Steuerungsausmaß-Berechnungsabschnitt 63 berechnete F/B-Steuerungsausmaß TGECCVtefb, ein Grenzwerteinstellabschnitt 67 fügt Grenzwerte eines oberen Steuerungsgrenzwerts und eines unteren Steuerungsgrenzwerts an, und dann wird die Außenexpansionsventil-Sollposition TGECCVte bestimmt. In der Normal-Betriebsart der Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart steuert das Steuergerät 32 die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 auf der Basis der Außenexpansionsventil-Sollposition TGECCVte.
  • Das heißt, dass das Steuergerät 32 in dieser Normal-Betriebsart die Außenexpansionsventil-Sollposition TGECCVte auf der Basis der Wärmeabsorbertemperatur Te und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO berechnet und die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 steuert, so dass die Wärmeabsorbertemperatur Te die Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO erreicht. In diesem Fall, wenn die Wärmeabsorbertemperatur Te höher als die Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO ist, verringert sich die Außenexpansionsventil-Sollposition TGECCVte, und die Ventilstellung des Außenexpansionsventil 6 verringert sich, um eine Menge des Kältemittels, um durch die Kältemittelrohr 13F und 13B in den Wärmeabsorber 9 zu strömen, zu erhöhen. Umgekehrt vergrößert sich die Außenexpansionsventil-Sollposition TGECCVte und die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 vergrößert sich, um die Menge des Kältemittels, um in den Wärmeabsorber 9 zu strömen, zu verringern, wenn die Wärmeabsorbertemperatur Te niedriger als die Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO ist.
  • Somit vergrößert das Steuergerät 32 in der Normal-Betriebsart der Entfeucht-und-Kühl-Betriebsart die Außenexpansionsventil-Sollposition TGECCVte, erweitert die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 und verringert die Menge des Kältemittels, um durch die Kältemittelrohre 13F und 13B in den Wärmeabsorber 9 zu strömen, wenn die Wärmeabsorbertemperatur Te unter die Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO fällt. Wenn beispielsweise die Außentemperatur abfällt, fällt jedoch auch die Temperatur der Luft, um in den Wärmeabsorber 9 zu strömen. Daher fällt, selbst wenn die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 maximiert ist (eine maximale Steuerungsposition), die Temperatur des Wärmeabsorbers 9 (die Wärmeabsorbertemperatur Te) unter die Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO.
  • 7 zeigt dieses Verhalten an ihrem linken Ende. In der Normal-Betriebsart schaltet das Steuergerät 32 zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart, wenn, selbst in einem Zustand, in dem die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 auf die maximale Steuerungsposition eingestellt ist, die Wärmeabsorbertemperatur Te fällt, die Temperatur unter eine vorbestimmte Temperatur Telo, die niedriger als die Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO ist, fällt und sich dieser Zustand für eine vorbestimmte Zeit fortsetzt (6).
  • Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart
  • 5 ist ein Steuerungsblockdiagramm des Steuergeräts 32, das eine Solldrehzahl (eine Kompressor-Solldrehzahl) TGNCc des Kompressors 2 in dieser Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart bestimmt. Ein F/F-Steuerungsausmaß-Berechnungsabschnitt 63 des Steuergeräts 32 berechnet ein F/F-Steuerungsausmaß TGNCcff der Kompressor-Solldrehzahl auf der Basis der Außenlufttemperatur Tam, der Gebläsespannung BLV und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, die der Sollwert der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 ist.
  • Darüber hinaus berechnet ein F/B-Steuerungsausmaß-Berechnungsabschnitt 64 ein F/B-Steuerungsausmaß TGNCcfb der Soll-Kompressordrehzahl auf der Basis der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO und der Wärmeabsorbertemperatur Te. Dann addiert ein Additionsglied 66 das durch den F/F-Steuerungsausmaß-Berechnungsabschnitt 63 berechnete F/F-Steuerungsausmaß TGNCcff und das durch den F/B-Steuerungsausmaß-Berechnungsabschnitt 64 berechnete F/B-Steuerungsausmaß TGNCcfb, ein Grenzwerteinstellabschnitt 67 fügt Grenzwerte eines oberen Steuerungsgrenzwerts und eines unteren Steuerungsgrenzwerts an, und dann wird die Soll-Kompressordrehzahl TGNCc bestimmt. In der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart steuert das Steuergerät 32 die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis der Kompressor-Solldrehzahl TGNCc.
  • Das heißt, dass das Steuergerät 32 in dieser Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart, auf der Basis der Wärmeabsorbertemperatur Te und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO (siehe Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart in 7), die Kompressor-Solldrehzahl TGNCc berechnet und die Drehzahl NC des Kompressors 2 steuert, so dass die Wärmeabsorbertemperatur Te die Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO erreicht. Es ist zu beachten, dass das Steuergerät 32 die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 bei der maximalen Steuerungsposition beibehält.
  • Darüber hinaus steuert das Steuergerät 32 die Drehzahl NC des Kompressors 2 auf diese Weise auf der Basis der Wärmeabsorbertemperatur Te und somit nimmt der Druck des Radiators 4 (der Radiatordruck PCI) seinen eigenen Verlauf. Daher versorgt das Steuergerät 32 den Hilfsheizer 23 in der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart mit Strom, um Wärme zu erzeugen. Folglich wird die durch den Radiator 4 geleitete Luft durch den Hilfsheizer 23 erwärmt und strömt dann zu dem Auslass 29 hin.
  • Zusätzlich steuert das Steuergerät 32 die Stromversorgung des Hilfsheizers 23 auf der Basis der Soll-Radiatortemperatur TCO (= die Soll-Auslasstemperatur TAO), die der Sollwert der Temperatur der zu dem Auslass 29 hinströmenden Luft ist. Das heißt, dass das Steuergerät 32 die Stromversorgung zu dem Hilfsheizer 23 auf der Basis der durch den Hilfsheizertemperatursensor 50 erfassten Hilfsheizertemperatur TSH und der Soll-Radiatortemperatur TCO steuert, und dabei die Wärmeerzeugung des Hilfsheizers 23 steuert, sodass die Hilfsheizertemperatur TSH die Soll-Radiatortemperatur TCO erreicht. Folglich wird verhindert, dass die Temperatur der von dem Auslass 29 zu dem Fahrzeuginnenraums auszublasenden Luft abfällt.
  • Rückkehr zur Normal-Betriebsart
  • Wenn die Außenlufttemperatur ansteigt, steigt der Radiatordruck PCI in dieser Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart ebenfalls. Während einer Ausführung der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart kehrt das Steuergerät 32 zu der oben erwähnten Normal-Betriebsart (6) zurück, wenn der durch den Radiatordrucksensor 47 erfasste Radiatordruck PCI über einen vorbestimmten Druck PCIhi, der höher als der Soll-Radiatordruck PCO ist, ansteigt, und sich dieser Zustand für eine vorbestimmte Zeit fortsetzt (siehe 7).
  • Wie oben beschrieben, schaltet das Steuergerät in der Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart, wenn das Steuergerät 32 die Normal-Betriebsart ausführt, um den Betrieb des Kompressors 2 auf der Basis des Radiatordrucks PCI zu steuern und die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 auf der Basis der Wärmeabsorbertemperatur Te zu steuern, und wenn die Wärmeabsorbertemperatur Te, selbst in dem Zustand, in dem die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 auf die maximale Position eingestellt ist, abfällt, zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart, um den Betrieb des Kompressors 2 auf der Basis der Wärmeabsorbertemperatur Te zu steuern und Wärme von dem Hilfsheizer 23 zu erzeugen. Wenn der Temperaturabfall des Wärmeabsorbers 9 bei der Ventilstellung des Außenexpansionsventil 6 in der Normal-Betriebsart aufgrund des Abfalls der Außenlufttemperatur nicht blockiert werden kann, oder dergleichen, schaltet daher das Steuergerät zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart, um die Wärmeabsorbertemperatur Te durch die Steuerung eines Betriebs des Kompressors 2 zu steuern, und es ist möglich, den Temperaturabfall des Wärmeabsorbers 9 zu verhindern.
  • Andererseits kann, wenn der Betrieb des Kompressors 2 in Übereinstimmung mit der Wärmeabsorbertemperatur Te gesteuert wird, der Radiatordruck PCI nicht gesteuert werden, aber wenn der Hilfsheizer 23 Wärme erzeugt, ist es auch möglich, die Temperatur der zu dem Fahrzeuginnenraums auszublasenden Luft beizubehalten. Folglich ist es möglich, ein Verdampfungsdruckeinstellventil, das bisher auf der Kältemittelauslassseite des Wärmeabsorbers 8 angeordnet war, wegzulassen, und ein komfortables Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums sind erreichbar, während eine Kostenverringerung erreicht wird.
  • In diesem Fall schaltet das Steuergerät 32 zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart, wenn die Wärmeabsorbertemperatur Te in dem Zustand, in dem die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 die maximale Position in der Normal-Betriebsart ist, unter die vorbestimmte Temperatur Telo fällt. Folglich kann das Steuergerät genau erfassen, dass der Temperaturabfall des Wärmeabsorbers 9 nicht durch das Außenexpansionsventil 6 blockiert werden kann, um so problemlos zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart zu schalten.
  • Darüber hinaus steuert das Steuergerät 32, in der Normal-Betriebsart, den Betrieb des Kompressors 2 auf der Basis des Radiatordrucks PCI und des Soll-Radiatordrucks PCO und steuert die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 auf der Basis der Wärmeabsorbertemperatur Te und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO. Zusätzlich schaltet, wenn die Wärmeabsorbertemperatur Te in dem Zustand, in dem die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 die maximale Position ist, unter die vorbestimmte Temperatur Telo, die niedriger als die Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO ist, fällt, das Steuergerät zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart. Folglich kann das Steuergerät genau erfassen, dass der Temperaturabfall des Wärmeabsorbers 9 nicht durch das Außenexpansionsventil 6 blockiert werden kann, um zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart zu schalten.
  • Zusätzlich stellt, in der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart, das Steuergerät 32 die Ventilstellung des Außenexpansionsventils 6 auf die maximale Steuerungsposition, steuert den Betrieb des Kompressors 2 auf der Basis der Wärmeabsorbertemperatur Te und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO und steuert die Wärmeerzeugung des Hilfsheizers 23 auf der Basis der Soll-Radiatortemperatur TCO. Folglich ist es in der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart möglich, die Temperatur der zu dem Fahrzeuginnenraums auszublasenden Luft genau zu steuern, und ein komfortableres Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums ist erreichbar.
  • Darüber hinaus schaltet das Steuergerät 32 entsprechend der Ausführungsform zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart, wenn die Wärmeabsorbertemperatur Te in dem Zustand, in dem die Ventilstellung des Außenexpansionsventil 6 in der Normal -Betriebsart die maximale Position ist, unter die vorbestimmte Temperatur Telo fällt und sich dieser Zustand für eine vorbestimmte Zeit fortsetzt. Folglich wird das Problem beseitigt, dass das Steuergerät aufgrund von zeitweisen Störung, oder dergleichen, zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart schaltet. Folglich kann ein häufiges Auftreten des Betriebsartwechsels beseitigt werden, und eine stabile Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart ist erreichbar.
  • Hier kehrt das Steuergerät 32 zu der Normal-Betriebsart zurück, wenn der Radiatordruck PCI in der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart den vorbestimmten Druck PCIhi übersteigt. Folglich kann das Steuergerät von der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart zu der Normal-Betriebsart zurückkehren, wenn der Radiatordruck PCI aufgrund des Anstiegs der Außenlufttemperatur ansteigt, oder dergleichen, und kann problemlos zu der Temperatursteuerung des Wärmeabsorbers 9 durch das Außenexpansionsventil 6 zurückkehren.
  • Auch in diesem Fall kehrt das Steuergerät 32 zu der Normal-Betriebsart zurück, wenn der Radiatordruck PCI den vorbestimmten Druck PCIhi, der in der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart höher als der Soll-Radiatordruck PCO ist, übersteigt und sich dieser Zustand für eine vorbestimmte Zeit fortsetzt. Folglich wird das Problem beseitigt, dass das Steuergerät aufgrund der zeitweisen Störung, oder dergleichen, zu der Normal-Betriebsart zurückkehrt. Folglich kann in gleicher Weise das häufige Auftreten des Betriebsartwechsels beseitigt werden, es ist möglich, zuverlässig von der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart zu der Normal -Betriebsart zurückzukehren und eine stabile Entfeucht-und-Heiz-Betriebsart ist errreichbar.
  • Es ist zu beachten, dass die Zusammensetzung des oben beschriebenen Kältemittelkreises R in jeder Ausführungsform die vorliegende Erfindung nicht einschränkend ist, und änderbar ist, ohne sich von dem Geist der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeugklimaanlage
    2
    Kompressor
    3
    Luftstrompassage
    4
    Radiator
    6
    Außenexpansionsventil
    7
    Außenwärmetauscher
    8
    Innenraumexpansionsventil
    9
    Wärmeabsorber
    13 F
    Kältemittelrohr (ein Umgehungskreis)
    22
    Magnetventil (ein Auf-/Zu-Ventil)
    23
    Hilfsheizer (eine Hilfsheizvorrichtung)
    27
    Innenraumgebläse (ein Gebläseventilator)
    28
    Luftmischschieber
    32
    Steuergerät (eine Steuerungseinrichtung)
    R
    Kältemittelkreis
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2014213765 [0005]

Claims (8)

  1. Fahrzeugklimaanlage, aufweisend: einen Kompressor, um ein Kältemittel zu verdichten, eine Luftstrompassage, durch die zu einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt, einen Radiator, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, und dabei die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu erwärmen, einen Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, und dabei die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft zu kühlen, einen Außenwärmetauscher, der außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, ein Außenexpansionsventil, um das in den Außenwärmetauscher strömende Kältemittel zu dekomprimieren, einen Umgehungskreis, der parallel zu einer Reihenschaltung des Außenwärmetauschers und des Außenexpansionsventils verbunden ist, ein Innenraumexpansionsventil, um das in den Wärmeabsorber strömende Kältemittel zu dekomprimieren, eine Hilfsheizvorrichtung, um die von der Luftstrompassage zu dem Fahrzeuginnenraums zuzuführende Luft zu erwärmen, und eine Steuerungseinrichtung, sodass die Steuerungseinrichtung das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlen lässt, das Kältemittel, von dem die Wärme abgestrahlt wurde, verteilt, einen Teil des Kältemittels von dem Umgehungskreis durch das Innenraumexpansionsventil in den Wärmeabsorber strömen lässt, das Kältemittel in dem Wärmeabsorber Wärme absorbieren lässt, das verbleibende Kältemittel durch das Außenexpansionsventil in den Außenwärmetauscher strömen lässt, und das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher Wärme absorbieren lässt, um ein Entfeuchten und Heizen des Fahrzeuginnenraums auszuführen, wobei die Steuerungseinrichtung eine Normal-Betriebsart ausführt, um einen Betrieb des Kompressors auf der Basis eines Drucks des Radiators zu steuern und eine Ventilstellung des Außenexpansionsventils auf der Basis einer Temperatur des Wärmeabsorbers zu steuern, und in der Normal-Betriebsart, wenn die Ventilstellung des Außenexpansionsventils maximiert ist aber die Temperatur des Wärmeabsorbers abfällt, die Steuerungseinrichtung zu einer Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart schaltet, um den Betrieb des Kompressors auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers zu steuern und Wärme von der Hilfsheizvorrichtung zu erzeugen.
  2. Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 1, wobei die Steuerungseinrichtung zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart schaltet, wenn die Temperatur des Wärmeabsorbers in einem Zustand, in dem die Ventilstellung des Außenexpansionsventils in der Normal-Betriebsart maximiert ist, unter eine vorbestimmte Temperatur fällt.
  3. Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 2, wobei die Steuerungseinrichtung in der Normal-Betriebsart den Betrieb des Kompressors auf der Basis eines Radiatordrucks PCI, der der Druck des Radiators ist, und eines Soll-Radiatordrucks PCO, der ein Sollwert des Drucks ist, steuert, die Ventilstellung des Außenexpansionsventils auf der Basis einer Wärmeabsorbertemperatur Te, die die Temperatur des Wärmeabsorbers ist, und einer Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO, die ein Sollwert der Temperatur ist, steuert, und zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart schaltet, wenn die Wärmeabsorbertemperatur Te in dem Zustand, in dem die Ventilstellung des Außenexpansionsventils maximiert ist, unter die vorbestimmte Temperatur fällt, die niedriger als die Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO ist, und die Steuerungseinrichtung in der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart die Ventilstellung des Außenexpansionsventils maximiert, den Betrieb des Kompressors auf der Basis der Wärmeabsorbertemperatur Te und der Soll-Wärmeabsorbertemperatur TEO steuert, und die Wärmeerzeugung der Hilfsheizvorrichtung auf der Basis einer Soll-Radiatortemperatur TCO, die ein Sollwert einer Temperatur des Radiators ist, steuert.
  4. Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuerungseinrichtung zu der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart schaltet, wenn die Temperatur des Wärmeabsorbers in dem Zustand, in dem die Ventilstellung des Außenexpansionsventils in der Normal-Betriebsart maximiert ist, unter die vorbestimmte Temperatur fällt, und sich der Zustand für eine vorbestimmte Zeit fortsetzt.
  5. Fahrzeugklimaanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerungseinrichtung zu der Normal-Betriebsart zurückkehrt, wenn der Radiatordruck PCI, der der Druck des Radiators ist, in der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart über einem vorbestimmten Druck ist.
  6. Fahrzeug Klimaanlage gemäß Anspruch 5, wobei die Steuerungseinrichtung zu der Normal-Betriebsart zurückkehrt, wenn der Radiatordruck PCI in der Wärmeabsorbertemperatursteuerung-Betriebsart über dem vorbestimmten Druck ist, der höher als der Soll-Radiatordruck PCO ist, der der Sollwert des Drucks ist, und sich der Zustand für eine vorbestimmte Zeit fortsetzt.
  7. Fahrzeug Klimaanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Hilfsheizvorrichtung zu der Strömung der Luft in der Luftstrompassage auf einer stromabwärtigen Seite von dem Radiator angeordnet ist.
  8. Fahrzeugklimaanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Verdampfungsdruckeinstellventil auf einer Kältemittel-Auslassseite des Wärmeabsorbers nicht angeordnet ist.
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