DE112018003315T5

DE112018003315T5 - Luftkonditioniereinrichtung

Info

Publication number: DE112018003315T5
Application number: DE112018003315.5T
Authority: DE
Inventors: Etsuhisa Yamada; Satoshi Ito; Hiroya HASEGAWA
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-06-28
Filing date: 2018-05-17
Publication date: 2020-03-26
Also published as: WO2019003694A1; JP6863131B2; CN110799365B; US10899197B2; CN110799365A; US20200101819A1; JP2019006330A

Abstract

Eine Luftkonditioniervorrichtung hat einen Innenkondensator (12), einen Außenwärmetauscher (16), einen Innenverdampfer (18), einen Kühlkreislaufschalter (15b, 21, 22), eine Hilfsheizeinrichtung (70), einen Luftkanalausbildungsabschnitt (31) und einen Luftkanalschalter (34). Der Innenkondensator, der Innenverdampfer und die Hilfsheizeinrichtung sind in dem Luftkanal angeordnet. Der Kühlkreislaufschalter ist so aufgebaut, dass er eine Ausführung des Kühlkreislaufs zu (i) einem ersten Kreislauf während eines Erwärmungsmodus in derartiger Weise, dass das Kühlmittel Wärme bei dem Innenkondensator abgibt und dekomprimiert wird, um bei dem Außenwärmetauscher zu verdampfen, und (ii) einem zweiten Kreislauf während eines Auftaumodus in derartiger Weise, dass das Kühlmittel Wärme bei dem Außenwärmetauscher abgibt und dekomprimiert wird, um bei dem Innenverdampfer zu verdampfen, schaltet. Der Luftkanalschalter ist so aufgebaut, dass er den Luftkanal zu (i) einem ersten Kanal während des Erwärmungsmodus in derartiger Weise, dass die Luft durch den Innenverdampfer und den Innenkondensator in dieser Reihenfolge tritt, und (ii) einem zweiten Kanal während des Auftaumodus in derartiger Weise, dass die Luft den Innenkondensator umgeht und durch den Innenverdampfer und die Hilfsheizeinrichtung in dieser Reihenfolge tritt, schaltet.

Description

QUERVERWEIS AUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung ist auf die am 28. Juni 2017 angemeldete japanische Patentanmeldung JP 2017-125934 gegründet, auf deren Beschreibung hierbei Bezug genommen wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Luftkonditioniereinrichtung (Klimaanlage).
HINTERGRUND DES STANDES DER TECHNIK
Patentdokument 1 offenbart eine Luftkonditioniereinrichtung (Klimaanlage) zum Erwärmen eines Raumes, dessen Luft konditioniert werden soll. Die Luftkonditioniereinrichtung hat ein Dampfdruckkühlzyklussystem, das die Temperatur der Luft einstellt, die in einen Raum geblasen wird, dessen Luft zu konditionieren ist. Zum Zeitpunkt eines Erwärmungsbetriebs ist die Schaltkonfiguration des Kühlzyklussystems auf eine Zykluskonfiguration geschaltet, bei der Wärme, die von der Außenluft in einem Außenwärmetauscher absorbiert wird, zu der Luft in einem Innenkondensator abgegeben wird.
Eine derartige Zykluskonfiguration bewirkt eine Frostausbildung (ein Einfrieren) an dem Außenwärmetauscher in einigen Fällen, wenn die Kühlmittelverdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher abnimmt. Die Frostausbildung an dem Außenluftwärmetauscher verringert das Wärmeaustauschvermögen des Außenwärmetauschers, wodurch ein verringertes Erwärmungsvermögen des Kühlzyklussystems bewirkt wird.
Demgemäß hat die Luftkonditioniereinrichtung von Patentdokument 1 als eine Hilfsheizeinrichtung zum Erwärmen der Luft einen Wärmemedium-Luft-Wärmetauscher, der Luft unter Verwendung eines Wärmemediums erwärmt, das durch eine elektrische Heizeinrichtung als eine Wärmequelle erwärmt wird.
Außerdem offenbart Patentdokument 2 ein Kühlzyklussystem, das einen Auftaubetrieb zum Entfernen von Frost ausführt, wenn der Frost an einem Außenwärmetauscher ausgebildet worden ist. Zum Zeitpunkt des Auftaubetriebs führt das Kühlzyklussystem von Patentdokument 2 ein Schalten zu einer Zykluskonfiguration aus, bei der die Wärme, die von der Luft in einem Innenkondensator absorbiert worden ist, zu dem Außenwärmetauscher abgegeben wird.
DOKUMENTE DES STANDS DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE

Patentdokument 1: JP 61-25312 B2
Patentdokument 2: JP H6-061526 U

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn die Frostausbildung an dem Außenwärmetauscher zum Zeitpunkt des Erwärmungsbetriebs voranschreitet, kann die Luftkonditioniereinrichtung aus Patentdokument 1 die Luft nicht ausreichend durch das Erwärmen des Wärmemedium-Luft-Wärmetauschers allein aufwärmen, wodurch das Erwärmungsvermögen vermindert wird. Somit wird der Auftaubetrieb zum Entfernen des Frosts wunschgemäß dann ausgeführt, wenn der Frost an dem Außenwärmetauscher ausgebildet ist.
Die Luftkonditioniereinrichtung aus Patentdokument 1 kann den Auftaubetrieb ähnlich wie bei Patentdokument 2 ausführen. Jedoch kann, selbst wenn die Luftkonditioniereinrichtung aus Patentdokument 1 den Auftaubetrieb ähnlich wie bei Patentdokument 2 ausführt, die Luft nicht in dem Innenkondensator und dem Wärmemedium-Luft-Wärmetauscher während des Auftaubetriebs erwärmt werden, sodass das Aufwärmvermögen nicht während des Auftaubetriebs ausgeübt werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die vorstehend dargelegten Punkte gemacht worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luftkonditioniervorrichtung zu schaffen, die eine Verringerung beim Aufwärmvermögen sogar während eines Auftaubetriebs eines Außenwärmetauschers verhindern kann.
Eine Luftkonditioniervorrichtung (Klimaanlage) hat einen Innenkondensator, einen Außenwärmetauscher, einen Innenverdampfer, einen Kühlkreislaufschalter, eine Hilfsheizeinrichtung, einen Luftkanalausbildungsabschnitt und einen Luftkanalschalter. Der Innenkondensator ist so aufgebaut, dass er Wärme zwischen dem Kühlmittel, das aus dem Kompressor abgegebenen worden ist, und Luft austauscht, die zu einem Luftkonditionierzielraum befördert werden soll. Der Außenwärmetauscher ist so aufgebaut, dass er Wärme zwischen dem Kühlmittel, das aus dem Innenkondensator herausgeströmt ist, und Außenluft austauscht. Der Innenverdampfer ist so aufgebaut, dass er Wärme zwischen dem Kühlmittel, das aus dem Außenwärmetauscher herausgeströmt ist, und der Luft so austauscht, dass das Kühlmittel verdampft. Der Kühlkreislaufschalter ist so aufgebaut, dass er eine Ausführung eines Kühlkreislaufes schaltet, durch den das Kühlmittel zirkuliert. Die Hilfsheizeinrichtung ist so aufgebaut, dass sie die Luft erwärmt. Der Luftkanalausbildungsabschnitt definiert einen Luftkanal, durch den die Luft strömt. Der Luftkanalschalter ist so aufgebaut, dass der den Luftkanal schaltet. Der Innenkondensator, der Innenverdampfer und die Hilfsheizeinrichtung sind in dem Luftkanal angeordnet. Der Kühlkreislaufschalter ist so aufgebaut, dass er die Ausführung des Kühlkreislaufes schaltet zu (i) einem ersten Kreislauf während eines Erwärmungsmodus zum Erwärmen des Luftkonditionierzielraums in derartiger Weise, dass das Kühlmittel Wärme bei dem Innenkondensator abgibt und dekomprimiert wird, um bei dem Außenwärmetauscher zu verdampfen; und (ii) einem zweiten Kreislauf während einem Auftaumodus zum Auftauen des Außenwärmetauschers in derartiger Weise, dass das Kühlmittel Wärme bei dem Außenwärmetauscher abgibt und dekomprimiert wird, um bei dem Innenverdampfer zu verdampfen. Der Luftkanalschalter ist so aufgebaut, dass er den Luftkanal schaltet zu (i) einem ersten Kanal während des Erwärmungsmodus in derartiger Weise, dass die Luft durch den Innenverdampfer und den Innenkondensator in dieser Reihenfolge tritt, und (ii) einem zweiten Kanal während des Auftaumodus in derartiger Weise, dass die Luft den Innenkondensator umgeht und durch den Innenverdampfer und die Hilfsheizeinrichtung in dieser Reihenfolge tritt.
Der Außenwärmetauscher kann somit aufgetaut werden, indem der Betrieb zu dem Auftaumodus geschaltet wird. Darüber hinaus kann in dem Auftaumodus die Luft, die bei dem Innenverdampfer gekühlt wird, durch die Hilfsheizeinrichtung erwärmt werden. Die erwärmte Luft wird dann in den Raum geblasen, dessen Luft zu konditionieren ist (der zu klimatisieren ist), um eine Verringerung der Temperatur des Raumes, der zu klimatisieren ist, im Auftaumodus verhindern zu können. Als ein Ergebnis kann eine Luftkonditioniervorrichtung vorgesehen werden, die eine Verringerung des Erwärmungsvermögens sogar während des Auftaubetriebs des Außenwärmetauschers verhindern kann.
Figurenliste

1 zeigt eine Gesamtaufbaudarstellung einer Luftkonditioniervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
2 zeigt eine Blockdarstellung einer elektrischen Steuereinheit der Luftkonditioniervorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels.
3 zeigt eine Gesamtaufbaudarstellung einer Luftkonditioniervorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
4 zeigt eine Gesamtaufbaudarstellung einer Luftkonditioniervorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.

AUSFÜHRUNGSBEISPIELE ZUR AUSFÜHRUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Eine Luftkonditioniervorrichtung (Klimaanlage) 1 eines ersten Ausführungsbeispiels ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Kühlzyklussystem 10 bei der Luftkonditioniervorrichtung 1 für ein Fahrzeug angewendet, das an einem elektrischen Fahrzeug montiert ist, das einen Fahrantrieb von einem für ein Fahren gedachten Elektromotor erlangt. In der Luftkonditioniervorrichtung 1 kühlt oder erwärmt das Kühlzyklussystem 10 die Luft (Blasluft), die in einen Fahrzeugraum geblasen wird, der ein Raum ist, dessen Luft zu konditionieren ist (der zu klimatisieren ist). Daher ist das Fluid, das einem Wärmeaustausch im vorliegenden Ausführungsbeispiel ausgesetzt ist, Luft.
Darüber hinaus ist das Kühlzyklussystem 10 so aufgebaut, dass es den Kühlkreislauf zwischen einem Kühlkreislauf in einem Erwärmungsmodus, einem Kühlkreislauf in einen Kühlmodus, einem Kühlkreislauf in einem in Reihe vorgesehenen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus, einem Kühlkreislauf in einem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus und einem Kühlkreislauf in einem Auftaumodus schalten kann. Nachstehend können der in Reihe vorgesehene Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus als ein erster Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus und der parallele Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus als ein zweiter Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus bezeichnet werden.
In der Luftkonditioniervorrichtung 1 ist der Erwärmungsmodus ein Betriebsmodus, bei dem die Luft erwärmt wird und in den Fahrzeugraum geblasen wird, der ein Raum ist, dessen Luft zu konditionieren ist. Der in Reihe vorgesehene Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus und der parallele Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus sind Betriebsmodi, bei denen die Luft, die gekühlt und entfeuchtet worden ist, wiedererwärmt wird, um in den Fahrzeugraum geblasen zu werden, der der Raum ist, dessen Luft zu konditionieren ist. Der Kühlmodus ist ein Betriebsmodus, bei dem die Luft gekühlt wird und in den Fahrzeugraum geblasen wird, der der Raum ist, dessen Luft zu konditionieren ist. Der Auftaumodus ist ein Betriebsmodus, bei dem die Wärme der Luft in dem Raum, dessen Luft zu konditionieren (klimatisieren) ist, absorbiert wird und zu einem Außenwärmetauscher 16 so abgegeben wird, dass an dem Außenwärmetauscher 16 anhaftender Frost geschmolzen und entfernt wird.
1 verwendet einen schwarzen Pfeil zur Darstellung der Strömung eines Kühlmittels durch den Kühlkreislauf im Erwärmungsmodus, einen schraffierten Pfeil zur Darstellung der Strömung des Kühlmittels durch den Kühlkreislauf in dem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus und einen weißen Pfeil zur Darstellung der Strömung des Kühlmittels durch den Kühlkreislauf in dem in Reihe vorliegenden Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus und dem Kühlmodus.
Das Kühlzyklussystem 10 greift ein HFC-Kühlmittel (genauer gesagt R134a) als das Kühlmittel auf und bildet einen subkritischen Dampfkompressionskühlzyklus, bei dem Kühlmitteldruck Pd einen kritischen Druck des Kühlmittels nicht überschreitet. Das Kühlzyklussystem kann natürlich ein HFO-Kühlmittel (beispielsweise R1234yf) oder dergleichen als das Kühlmittel aufgreifen. Ein Kühlöl zum Schmieren eines Kompressors 11 ist ebenfalls in dem Kühlmittel vermischt, und ein Teil des Kühlöls zirkuliert in dem Zyklus zusammen mit dem Kühlmittel.
Von den Bauteilen des Kühlzyklussystems 10 saugt der Kompressor 11 das Kühlmittel in dem Kühlzyklussystem 10 an, komprimiert dieses und gibt es ab. Der Kompressor 11 ist unter der Haube eines Fahrzeugs angeordnet. Der Kompressor 11 ist als ein elektrischer Kompressor aufgebaut, bei dem ein Kompressionsmechanismus mit feststehendem Fassungsvermögen mit einer feststehenden Abgabekapazität durch einen Elektromotor angetrieben wird. Verschiedene Kompressionsmechanismen wie beispielsweise ein Spiralkompressionsmechanismus und ein Flügelkompressionsmechanismus können als der Kompressionsmechanismus aufgegriffen werden.
Der Betrieb (beispielsweise die Drehzahl) des Elektromotors wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von einer nachstehend beschriebenen Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 ausgegeben wird, wobei entweder ein Wechselstrommotor oder ein Gleichstrommotor als der Elektromotor aufgegriffen werden kann. Die Kühlmittelabgabekapazität des Kompressionsmechanismus wird durch die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 geändert, die die Drehzahl des Elektromotors steuert. Daher bildet im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Elektromotor eine Abgabekapazitätsänderungseinheit des Kom pressionsmecha nism us.
Ein Auslass des Kompressors 11 ist mit einem Kühlmitteleinlass des Innenkondensators 12 verbunden. Der Innenkondensator 12 ist ein erwärmender Wärmetauscher, der die Luft zumindest in dem Erwärmungsmodus aufwärmt, indem ein Wärmeaustausch zwischen dem eine hohe Temperatur und einen hohen Druck aufweisenden Kühlmittel, das von dem Kompressor 11 abgegeben wird, und der Luft ermöglicht wird, die durch einen nachstehend beschriebenen Innenverdampfer 18 tritt, um in den Raum geblasen zu werden, dessen Luft zu konditionieren ist. Der Innenkondensator 12 ist in einem Gehäuse 31 einer nachstehend beschriebenen Innenluftkonditioniereinheit 30 angeordnet.
Ein Kühlmittelauslass des Innenkondensators 12 ist mit einem Einlass eines ersten Drei-Wege-Verbindungselementes 13a verbunden. Ein derartiges Drei-Wege-Verbindungselement kann ausgebildet sein durch Verbinden einer Vielzahl an Rohren oder kann ausgebildet sein durch Vorsehen einer Vielzahl an Kühlmittelkanälen in einem Metallblock oder einem Kunststoffblock. Das Kühlzyklussystem 10 hat des Weiteren ein zweites bis viertes Drei-Wege-Verbindungselement 13b bis 13d, die nachstehend beschrieben sind. Der grundsätzliche Aufbau von jedem von den zweiten bis vierten Drei-Wege-Verbindungselementen 13b bis 13d ist ähnlich wie bei dem ersten Drei-Wege-Verbindungselement 13a.
Diese Drei-Wege-Verbindungselemente fungieren als Verzweigungsabschnitte oder Zusammenführabschnitte. Was das erste Drei-Wege-Verbindungselement 13a in dem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus anbelangt, wird beispielsweise eine der drei Öffnungen als ein Einlass verwendet und die restlichen beiden werden als Auslässe verwendet. Daher fungiert das erste Drei-Wege-Verbindungselement 13a in dem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus als der Verzweigungsabschnitt, der die Strömung des Kühlmittels, das durch einen Einlass eintritt, verzweigt und ermöglicht, dass das Kühlmittel durch die beiden Auslässe herausströmt.
Darüber hinaus werden, was das vierte Drei-Wege-Verbindungselement 13d in dem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus anbelangt, beispielsweise zwei der drei Öffnungen als Einlässe angewendet, und die verbleibende Öffnung wird als ein Auslass verwendet. Daher fungiert das vierte Drei-Wege-Verbindungselement 13d in dem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus als der Zusammenführabschnitt, der das Kühlmittel, das durch die beiden Einlässe eintritt, zusammenführt und ermöglicht, dass das Kühlmittel durch einen Auslass ausströmt.
Ein erster Auslass des ersten Drei-Wege-Verbindungselementes 13a ist mit einem ersten Kühlmittelkanal 14a verbunden, der das aus dem Innenkondensator 12 herausströmende Kühlmittel zu dem Kühlmitteleinlass des Außenwärmetauschers 16 führt. Ein zweiter Auslass des ersten Drei-Wege-Verbindungselementes 13a ist mit einem zweiten Kühlmittelkanal 14b verbunden, der das aus dem Innenkondensator 12 herausströmende Kühlmittel zu einem Einlass eines zweiten Expansionsventils 15b führt, das in einem dritten Kühlmittelkanal 14c angeordnet ist und nachstehend beschrieben ist. Genauer gesagt ist der zweite Auslass des ersten Drei-Wege-Verbindungselementes 13a mit einem ersten Einlass des dritten Drei-Wege-Verbindungselementes 13c verbunden.
Ein erstes Expansionsventil 15a ist in dem ersten Kühlmittelkanal 14a angeordnet. Das erste Expansionsventil 15a ist eine erste Dekompressionseinheit, die das Kühlmittel, das aus dem Innenkondensator 12 herausströmt, zumindest in dem Erwärmungsmodus dekomprimiert. Das erste Expansionsventil 15a ist ein variabler Drosselmechanismus, der einen Ventilkörper mit einer variablen Drosselöffnung und einen elektrischen Aktuator mit einem Schrittmotor hat, der die Drosselöffnung des Vergusskörpers ändert.
Darüber hinaus ist das erste Expansionsventil 15a als der variable Drosselmechanismus aufgebaut mit einer gänzlich offenen Funktion, bei der die Drossel gänzlich geöffnet ist, um in einfacher Weise als ein Kühlmittelkanal zu fungieren, während ein geringfügiger Kühlmitteldekompressionsvorgang ausgeübt wird. Der Betrieb des ersten Expansionsventils 15a wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 ausgegeben wird. Das Steuersignal ist anders ausgedrückt ein Steuerimpuls.
Der Auslass des ersten Expansionsventils 15a ist mit dem Kühlmitteleinlass des Außenwärmetauschers 16 verbunden. Somit tritt das Kühlmittel, das aus dem Innenkondensator 12 herausströmt, durch das erste Expansionsventil 15a und strömt in den Außenwärmetauscher 16. Der Außenwärmetauscher 16 ermöglicht einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft, die durch ein (nicht gezeigtes) Gebläselüfterrad geblasen wird. Die Außenluft ist anders ausgedrückt die Luft außerhalb des Raumes, dessen Luft zu konditionieren ist, wie beispielsweise der Fahrzeugraum. Der Außenwärmetauscher 16 ist in einem vorderen Bereich unter der Haube des Fahrzeugs in einer nach vorn und nach hinten weisenden Richtung des Fahrzeugs angeordnet. Das Gebläse ist ein elektrisches Gebläse, dessen Blaskapazität (wie beispielsweise die Drehzahl) durch eine Steuerspannung (elektrische Spannung) gesteuert wird, die von der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 ausgegeben wird.
Ein Kühlmittelauslass des Außenwärmetauschers 16 ist mit einem Einlass des zweiten Drei-Wege-Verbindungselementes 13b verbunden. Ein erster Auslass des zweiten Drei-Wege-Verbindungselementes 13b ist mit dem dritten Kühlmittelkanal 14c verbunden, der das aus dem Außenwärmetauscher 16 herausströmende Kühlmittel zu einem Kühlmitteleinlass des Innenverdampfers 18 führt. Ein zweiter Auslass des zweiten Drei-Wege-Verbindungselementes 13b ist mit einem vierten Kühlmittelkanal 14d verbunden, der das aus dem Außenwärmetauscher 16 herausströmende Kühlmittel zu einem Einlass eines nachstehend beschriebenen Speichers (Druckspeicher) 20 führt. Genauer gesagt strömt das aus dem zweiten Auslass des zweiten Drei-Wege-Verbindungselementes 13b herausströmende Kühlmittel in das vierte Drei-Wege-Verbindungselement 13d durch einen ersten Einlass des vierten Drei-Wege-Verbindungselementes 13d, und strömt dann in den Einlass des Speichers 20 durch einen Auslass des vierten Drei-Wege-Verbindungselementes 13d.
In dem dritten Kühlmittelkanal 14c sind ein Rückschlagventil 17, das dritte Drei-Wege-Verbindungselement 13c und ein zweites Expansionsventil 15b in dieser Reihenfolge in Bezug auf die Strömung des Kühlmittels angeordnet. Das Rückschlagventil 17 ermöglicht, dass das Kühlmittel lediglich von dem zweiten Drei-Wege-Verbindungselement 13b zu dem Innenverdampfer 18 strömt. Das dritte Drei-Wege-Verbindungselement 13c ist mit dem vorstehend beschriebenen zweiten Kühlmittelkanal 14b verbunden.
Das zweite Expansionsventil 15b ist eine zweite Dekompressionseinheit, die das aus dem Außenwärmetauscher 16 herausströmende und in den Innenverdampfer 18 hineinströmende Kühlmittel dekomprimiert. Der grundsätzliche Aufbau des zweiten Expansionsventils 15b ist ähnlich wie bei dem ersten Expansionsventil 15a. Außerdem hat das zweite Expansionsventil 15b des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen variablen Drosselmechanismus mit einer gänzlich geschlossenen Funktion, die den Kühlmittelkanal schließt, wenn die Drossel gänzlich geschlossen ist.
Daher kann das Kühlzyklussystem 10 des vorliegenden Ausführungsbeispiels den Kühlkreislauf durch gänzliches Schließen des zweiten Expansionsventils 15b so schalten, dass der dritte Kühlmittelkanal 14c geschlossen wird. Anders ausgedrückt kombiniert das zweite Expansionsventil 15b die Funktion als die Kühlmitteldekompressionseinheit und die Funktion als eine Kühlmittelkreislaufschalteinheit, die den Kühlkreislauf des in dem Zyklus zirkulierenden Kühlmittels schaltet.
In sowohl dem Kühlmodus als auch dem in Reihe gebildeten Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus als auch dem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus tritt das aus dem Außenwärmetauscher 16 herausströmende Kühlmittel durch das zweite Expansionsventil 15b und strömt in den Innenverdampfer 18. Der Innenverdampfer 18 ist ein kühlender Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und der Luft ermöglicht, die nicht durch den Innenkondensator 12 getreten ist. Der Innenverdampfer 18 kühlt die Luft, indem bewirkt wird, dass das in dem zweiten Expansionsventil 15b dekomprimierte Kühlmittel verdampft und eine Wärmeabsorbierwirkung ausübt. Der Innenverdampfer 18 ist stromaufwärtig des Innenkondensators 12 in der Richtung der Luftströmung in dem Gehäuse 31 der Innenluftkonditioniereinheit 30 angeordnet.
Ein Kühlmittelauslass des Innenverdampfers 18 ist mit einem Einlass 91a eines Verdampfungsdruckregulierventils 19 verbunden. Das Verdampfungsdruckregulierventil 19 reguliert einen Kühlmittelverdampfungsdruck Pe in dem Innenverdampfer 18 so, dass er höher als oder gleich einem Frostausbildungsverhinderungsdruck APe ist, um eine Frostausbildung an dem Innenverdampfer 18 zu verhindern. Anders ausgedrückt reguliert das Verdampfungsdruckregulierventil 19 eine Kühlmittelverdampfungstemperatur Te in dem Innenverdampfer 18 so, dass sie höher als oder gleich wie eine Frostausbildungsverhinderungstemperatur ATe ist.
Das vorliegende Ausführungsbeispiel greift R134a als das Kühlmittel auf und stellt die Frostausbildungsverhinderungstemperatur ATe auf einen Wert ein, der geringfügig höher als 0 °C ist. Demgemäß wird der Frostausbildungsverhinderungsdruck APe auf einen Wert festgelegt, der geringfügig höher als 0,293 MPa ist, der der Sättigungsdruck von R134a bei 0 °C ist.
Ein Auslass des Verdampfungsdruckregulierventils 19 ist mit einem zweiten Einlass des vierten Drei-Wege-Verbindungselementes 13d verbunden. Der erste Auslass des vierten Drei-Wege-Verbindungselementes 13d ist mit dem vorstehend beschriebenen vierten Kühlmittelkanal 14d verbunden. Der Auslass des vierten Drei-Wege-Verbindungselementes 13d ist mit dem Einlass des Speichers 20 verbunden.
Der Speicher 20 ist ein Gas-Flüssigkeit-Separator, der das in den Speicher eintretende Kühlmittel in Gas und Flüssigkeit trennt und in dem Zyklus überflüssiges Kühlmittel speichert. Ein Gas-Phasen-Kühlmittelauslass des Speichers 20 ist mit einem Einlassanschluss des Kompressors 11 verbunden. Der Speicher 20 verhindert somit, dass in flüssiger Phase vorliegendes Kühlmittel in den Kompressor 11 eintritt, um eine Flüssigkeitskompression in dem Kompressor 11 zu verhindern.
Ein erstes Ein-Aus-Schaltventil 21 ist in dem vierten Kühlmittelkanal 14d angeordnet, der das zweite Drei-Wege-Verbindungselement 13b und das vierte Drei-Wege-Verbindungselement 13d verbindet. Das erste Ein-Aus-Schaltventil 21 ist eine Kühlmittelkreislaufschalteinheit, die den vierten Kühlmittelkanal 14d öffnet und schließt, um den Kühlkreislauf zu schalten, durch den das Kühlmittel zirkuliert. Das erste Ein-Aus-Schaltventil 21 ist beispielsweise ein Solenoidventil. Der Betrieb des ersten Ein-Aus-Schaltventils 21 wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 ausgegeben wird.
Ein zweites Ein-Aus-Schaltventil 22 ist in dem zweiten Kühlmittelkanal 14b angeordnet, der das erste Drei-Wege-Verbindungselement 13a und das dritte Drei-Wege-Verbindungselement 13c verbindet. Das zweite Ein-Aus-Schaltventil 22 ist eine Kühlkreislaufschalteinheit, die den zweiten Kühlmittelkanal 14b öffnet und schließt, um den Kühlkreislauf zu schalten, durch den das Kühlmittel zirkuliert. Das zweite Ein-Aus-Schaltventil 22 ist beispielsweise ein Solenoidventil. Der grundsätzliche Aufbau des zweiten Ein-Aus-Schaltventils 22 ist ähnlich wie bei dem ersten Ein-Aus-Schaltventil 21.
Nachstehend ist die Innenluftkonditioniereinheit 30 beschrieben. Die Innenluftkonditioniereinheit 30 bläst die Luft, deren Temperatur durch das Kühlzyklussystem 10 reguliert wird, in den Fahrzeugraum, der der Raum ist, dessen Luft zu konditionieren ist. Die Innenluftkonditioniereinheit 30 ist im Inneren eines Armaturenbretts an dem vordersten Abschnitt des Fahrzeugraums angeordnet. In der Innenluftkonditioniereinheit 30 ist ein Gebläse 32, der Innenverdampfer 18, der Innenkondensator 12, eine Hilfsheizeinrichtung 70 und dergleichen in dem Gehäuse 31 untergebracht, das den Außenmantel der Innenluftkonditioniereinheit ausbildet.
Das Gehäuse 31 ist ein Luftkanalausbildungsabschnitt, der einen Luftkanal ausbildet für die Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen wird, der der Raum ist, dessen Luft zu konditionieren ist. Das Gehäuse 31 ist aus Kunststoff (wie beispielsweise Polypropylen) mit einem gewissen Grad an Elastizität und einer ausgezeichneten Festigkeit hergestellt. Eine Innen-/Außenluft-Schalteinheit 33 als ein Innen-/Außenluft-Schaltabschnitt, der in schaltender Weise Innenluft und Außenluft in das Gehäuse 31 einleitet, ist an dem am weitesten stromaufwärtig befindlichen Teil in der Richtung der Luftströmung in dem Gehäuse 31 angeordnet. Die Innenluft ist anders ausgedrückt die Luft im Inneren des Raums, dessen Luft zu konditionieren ist (der Fahrzeugraum).
Die Innen-/Außenluft-Schalteinheit 33 hat einen Innenlufteinleitanschluss 33b zum Einleiten der Innenluft in das Gehäuse 31 und einen Außenlufteinleitanschluss 33c zum Einleiten der Außenluft in das Gehäuse 31. Außerdem ist eine Innen-/Außenluft-Schalttür 33a schwenkbar in der Innen-/Außenluft-Schalteinheit 33 vorgesehen. Die Innen-/Außenluft-Schalttür 33a wird durch einen Elektromotor angetrieben, dessen Betrieb durch ein Steuersignal gesteuert wird, das von der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 ausgegeben wird.
Die Innen-/Außenluft-Schalteinheit 33 schaltet zwischen einem Außenluftmodus und einem Innenluftmodus durch die Innen-/Außenluft-Schalttür 33a. Der Außenluftmodus ist ein Modus, bei dem die Innen-/Außenluft-Schalttür 33a den Innenlufteinleitanschluss 33b erschließt und den Außenlufteinleitanschluss 33c öffnet, sodass die Außenluft, die die Luft an der Außenseite des Raums ist, dessen Luft zu konditionieren ist, in das Gehäuse 31 eingeleitet wird. Der Innenluftmodus ist ein Modus, bei dem die Innen-/Außenluft-Schalttür 33a den Außenlufteinleitanschluss 33c schließt und den Innenlufteinleitanschluss 33b öffnet, sodass die Innenluft, die die Luft im Inneren des Raumes ist, dessen Luft zu konditionieren ist, in das Gehäuse 31 eingeleitet wird.
Außerdem verwendet die Innen-/Außenluft-Schalteinheit 33 die Innen-/Außenluft-Schalttür 33a für ein fortlaufendes Einstellen des Öffnungsbereiches von sowohl dem Innenlufteinleitanschluss 33b als auch dem Außenlufteinleitanschluss 33c, um ein kontinuierliches Ändern eines Verhältnisses des Luftvolumens der Innenluft zu dem Luftvolumen der Außenluft zu ermöglichen.
Das Gebläse 32 ist stromabwärtig der Innen-/Außenluft-Schalteinheit 33 in der Richtung der Luftströmung angeordnet und bläst die Luft, die durch die Innen-/Außenluft-Schalteinheit 33 angesaugt wird, zu dem Raum, dessen Luft zu konditionieren ist. Das Gebläse 32 ist ein elektrisches Gebläse, das ein Mehrflügel-Zentrifugallüftrad (Scirocco-Lüftrad) mit einem Elektromotor antreibt, und die Drehzahl (das gelieferte Luftvolumen) von diesem wird durch eine elektrische Steuerspannung gesteuert, die von der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 ausgegeben wird.
Der Innenverdampfer 18 ist stromabwärtig des Gebläses 32 in der Richtung der Luftströmung in dem Luftkanal angeordnet, der im Inneren des Gehäuses 31 ausgebildet ist. Außerdem sind ein Innenkondensatorkanal 35 und ein Kaltluftbypasskanal 36 parallel in einem Verzweigungsbereich (gegabelter Bereich) stromabwärtig des Innenverdampfers 18 in dem Luftkanal ausgebildet, der im Inneren des Gehäuses 31 ausgebildet ist.
Der Innenkondensator 12 ist in dem Innenkondensatorkanal 35 angeordnet. Das heißt, der Innenkondensatorkanal 35 ist ein Kanal, der ein Hindurchtreten der Luft ermöglicht, die einem Wärmeaustausch mit dem Kühlmittel in dem Innenkondensator 12 ausgesetzt wird. Der Innenverdampfer 18 und der Innenkondensator 12 sind in dieser Reihenfolge in Bezug auf die Luftströmung angeordnet. Anders ausgedrückt ist der Innenverdampfer 18 stromabwärtig des Innenkondensators 12 in der Richtung der Luftströmung angeordnet. Der Innenkondensatorkanal 35 bildet einen Teil des ersten Luftkanals, der ermöglicht, dass die Luft durch den Innenverdampfer 18, den Innenkondensator 12 und die Hilfsheizeinrichtung 70 in dieser Reihenfolge tritt.
Der Kaltluftbypasskanal 36 ist ein Kanal, der ermöglicht, dass die Luft, die durch den Innenverdampfer 18 getreten ist, stromabwärtig strömt, während sie den Innenkondensator 12 umgeht (Bypass). Der Kaltluftbypasskanal 36 bildet einen Teil des zweiten Luftkanals, der ermöglicht, dass die Luft den Innenkondensator 12 umgeht und durch den Innenverdampfer 18 und die Hilfsheizeinrichtung 70 in dieser Reihenfolge tritt.
Eine Luftmischtür 34 ist stromabwärtig des Innenverdampfers 18 und stromaufwärtig des Innenkondensators 12 in der Richtung der Luftströmung angeordnet und stellt ein Verhältnis der Luft, die durch den Innenkondensator 12 treten kann, nachdem sie durch den Innenverdampfer 18 getreten ist, durch ein Steuersignal ein, das von der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 ausgegeben wird.
Ein Mischkanal 37 ist stromabwärtig von einem Zusammenführabschnitt des Innenkondensatorkanals 35 und des Kaltluftbypasskanals 36 in dem Gehäuse 31 ausgebildet. In dem Mischkanal 37 werden die Luft, die in dem Innenkondensator 12 erwärmt wird, und die Luft, die durch den Kaltluftbypasskanal 36 getreten ist und nicht in dem Innenkondensator 12 erwärmt wird, vermischt.
Die Hilfsheizeinrichtung 70 zum Erwärmen der Luft, die durch den Mischkanal 37 strömt, ist in dem Mischkanal 37 angeordnet. Der Betrieb der Hilfsheizeinrichtung 70 wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von einer Erwärmungsleistungssteuereinheit 40d der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 ausgegeben wird, die nachstehend beschrieben ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Hilfsheizeinrichtung 70 eine elektrische Heizung, wie beispielsweise eine PCT-Heizung. Ein Heizeinrichtungskern, der die Luft unter Verwendung des Kühlmittels des Verbrennungsmotors als eine Wärmequelle erwärmt, kann als die Hilfsheizeinrichtung 70 aufgegriffen werden.
Darüber hinaus ist eine Vielzahl von Öffnungen an dem am weitesten stromabwärtig befindlichen Abschnitt des Gehäuses 31 in der Richtung der Luftströmung vorgesehen und ermöglicht, dass die Luft (konditionierte Luft), die in einem Mischraum gemischt wird, in den Fahrzeugraum geblasen wird, der der Raum ist, dessen Luft zu konditionieren ist.
Genauer gesagt sind eine Gesichtsöffnung, eine Fußöffnung und eine Auftauöffnung (keine von diesen ist gezeigt) als die Öffnungen vorgesehen. Die Gesichtsöffnung ist die Öffnung zum Blasen der konditionierten Luft zu dem Oberkörper eines Insassen in dem Fahrzeugraum, der der Raum ist, dessen Luft zu konditionieren ist. Die Fußöffnung ist die Öffnung zum Blasen der konditionierten Luft zu den Füßen eines Insassen. Die Auftauöffnung ist die Öffnung zum Blasen der konditionierten Luft zu einer Innenfläche einer Windschutzscheibe.
Stromabwärtig der Gesichtsöffnung, der Fußöffnung und der Auftauöffnung in der Richtung der Luftströmung sind diese mit einem Gesichtsluftloch, einem Fußluftloch und einem Auftauluftloch (keines von diesen ist gezeigt), die in dem Fahrzeugraum als der Raum, dessen Luft zu konditionieren ist, vorgesehen sind, über Kanäle, die die Luftkanäle ausbilden, jeweils verbunden.
Somit stellt die Luftmischtür 34 das Verhältnis des Volumens der Luft, die durch den Innenkondensator 12 tritt, und des Volumens der Luft, die durch den Kaltluftbypasskanal 36 tritt, so ein, dass die Temperatur der konditionierten Luft, die in dem Mischraum gemischt wird, eingestellt wird und dass die Temperatur der konditionierten Luft, die in den Fahrzeugraum als der Raum, dessen Luft zu konditionieren ist, von jedem Luftloch geblasen wird, eingestellt wird.
Anders ausgedrückt fungiert die Luftmischtür 34 als eine Temperatureinstelleinheit, die die Temperatur der konditionieren Luft einstellt, die in den Fahrzeugraum geblasen wird, der der Raum ist, dessen Luft zu konditionieren ist. Die Luftmischtür 34 wird durch einen elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischtür 34 angetrieben. Der Betrieb des elektrischen Aktuators wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 ausgegeben wird.
Die Luftmischtür 34 dient auch als eine Luftkanalschalteinheit, die den Luftkanal zu dem ersten Luftkanal, der ermöglicht, dass die Luft durch den Innenverdampfer 18, den Innenkondensator 12 und die Hilfsheizeinrichtung 70 in dieser Reihenfolge in dem Erwärmungsmodus, in dem in Reihe vorgesehenen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus und dem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus tritt, schaltet und den Luftkanal zu dem zweiten Luftkanal schaltet, um zu ermöglichen, dass die Luft den Innenkondensator 12 umgeht (Bypass) und durch den Innenverdampfer 18 und die Hilfsheizeinrichtung 70 in dieser Reihenfolge in dem Kühlmodus und in dem Auftaumodus tritt.
Eine Gesichtstür zum Einstellen der Öffnungsfläche (Öffnungsbereich) der Gesichtsöffnung, eine Fußtür zum Einstellen des Öffnungsbereiches (Öffnungsfläche) der Fußöffnung und eine Auftautür zum Einstellen des Öffnungsbereiches (Öffnungsfläche) der Auftauöffnung (keine dieser Türen ist gezeigt) sind stromaufwärtig der Gesichtsöffnung, der Fußöffnung und der Auftauöffnung in der Richtung der Luftströmung jeweils angeordnet.
Die Gesichtstür, die Fußtür und die Auftautür bilden eine Belüftungsmodusschalttür zum Schalten von Belüftungsmodi. Die Gesichtstür, die Fußtür und die Auftautür sind jeweils mit einem elektrischen Aktuator zum Antreiben einer Tür entsprechend dem Belüftungsmodus über einen Verbindungsmechanismus (Gelenk) oder dergleichen verbunden und werden in Verbindung mit diesem gedreht. Der Betrieb des elektrischen Aktuators wird außerdem durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 ausgegeben wird.
Die Belüftungsmodi, die durch die Belüftungsmodusschalttür geschaltet werden, umfassen genauer gesagt einen Gesichtsmodus, einen Zwei-Niveau-Modus, einen Fußmodus und dergleichen.
Der Gesichtsmodus ist der Belüftungsmodus, bei dem das Gesichtsluftloch gänzlich geöffnet ist, um die Luft aus diesem zu dem Oberkörper eines Insassen in den Fahrzeugraum herauszublasen. Der Zwei-Niveau-Modus ist der Belüftungsmodus, bei dem sowohl das Gesichtsluftloch als auch das Fußluftloch geöffnet sind, um die Luft zu dem Oberkörper und zu den Füßen eines Insassen in dem Fahrzeugraum herauszublasen. Der Fußmodus ist der Belüftungsmodus, bei dem das Fußluftloch gänzlich geöffnet ist, um die Luft zu den Füßen des Insassen in dem Fahrzeugraum herauszublasen.
Wenn ein Insasse manuell einen an einer in 2 gezeigten Betätigungstafel 60 vorgesehen Belüftungsmoduswahlschalter betätigt, kann der Belüftungsmodus auch zu einem Auftaumodus geschaltet werden, bei dem das Auftauluftloch gänzlich geöffnet ist, um die Luft aus diesem zu der Innenfläche der Fahrzeugwindschutzscheibe herauszublasen.
Nachstehend ist die elektrische Steuereinheit des vorliegenden Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 ist aus einem bekannten Mikrocomputer mit einer CPU, einen ROM, einem RAM und dergleichen und seiner peripheren Schaltung ausgebildet. Die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 führt verschiedene Berechnungen und Prozesse auf der Basis eines Steuerprogramms aus, das in dem ROM gespeichert ist, und steuert den Betrieb der Luftkonditioniersteuervorrichtungen, die an der Abgabeseite verbunden sind, inklusive dem Kompressor 11, dem ersten Expansionsventil 15a, dem zweiten Expansionsventil 15b, dem ersten Ein-Aus-Schaltventil 21, dem zweiten Ein-Aus-Schaltventil 22, dem Gebläse 32, der Hilfsheizeinrichtung 70 und dergleichen.
Außerdem empfängt die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 an der Eingabeseite Erfassungssignale von einer Gruppe von Sensoren für die Luftkonditioniersteuerung wie beispielsweise einen Innenlufttemperatursensor 51, einen Außenlufttemperatursensor 52, einen Sonnenstrahlungssensor 53, einen Abgabetemperatursensor 54, einen hochdruckseitigen Drucksensor 55, einen Verdampfertemperatursensor 56, einen Lufttemperatursensor 58 und einen Außenwärmetauschertemperatursensor 59.
Der Innenlufttemperatursensor 51 ist ein Innenlufttemperaturerfasser, der eine Innenlufttemperatur Tr erfasst. Die Innenlufttemperatur ist die Temperatur der Innenluft. Der Außenlufttemperatursensor 52 ist ein Außenlufttemperaturerfasser, der eine Außenlufttemperatur Tam erfasst. Die Außenlufttemperatur ist die Temperatur der Außenluft. Der Sonnenstrahlungssensor 53 ist ein Sonneneinstrahlungserfasser, der eine Menge (einen Betrag) der Sonneinstrahlung As erfasst, die in den Raum eintritt, dessen Luft zu konditionieren ist. Der Abgabetemperatursensor 54 ist ein Abgabetemperaturerfasser, der eine Abgabekühlmitteltemperatur Td des Kühlmittels erfasst, das von dem Kompressor 11 abgegeben wird.
Der hochdruckseitige Drucksensor 55 ist ein hochdruckseitiger Druckerfasser, der einen Kühlmitteldruck Pd (hochdruckseitiger Kühlmitteldruck) an dem Auslass des Innenkondensators 12 erfasst. Der Kühlmitteldruck Pd ist ein Kühlmitteldruck in dem Bereich von dem Auslass des Kompressors 11 bis zu dem Einlass des ersten Expansionsventils 15a in dem Erwärmungsmodus und dem in Reihe erfolgenden Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus. In dem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus ist der Kühlmitteldruck Pd ein Kühlmitteldruck in dem Bereich von dem Auslass des Kompressors 11 bis zu dem Einlass des ersten Expansionsventils 15a und zu dem Einlass des zweiten Expansionsventils 15b. In dem Kühlmodus und in dem Auftaumodus ist der Kühlmitteldruck Pd ein Kühlmitteldruck in dem Bereich von dem Auslass des Kompressors 11 bis zu dem Einlass des zweiten Expansionsventils 15b.
Der Verdampfertemperatursensor 56 ist ein Verdampfertemperaturerfasser, der eine Kühlmittelverdampfungstemperatur Te (Verdampfertemperatur) des Innenverdampfers 18 erfasst. Obwohl der Verdampfertemperatursensor 56 des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Temperatur von Wärmetauscherrippen des Innenverdampfers 18 erfasst, kann ein Temperaturerfasser, der die Temperatur eines anderen Abschnittes des Innenverdampfers 18 erfasst, als der Verdampfertemperatursensor 56 aufgegriffen werden. Alternativ kann ein Temperaturerfasser aufgegriffen werden, der direkt die Temperatur des Kühlmittels an sich erfasst, das durch den Innenverdampfer 18 strömt.
Der Lufttemperatursensor 58 ist ein Lufttemperaturerfasser, der eine Lufttemperatur TAV erfasst, die die Temperatur der Luft ist, die in den Raum, dessen Luft zu konditionieren ist, von dem Mischraum geblasen wird. Der Außenwärmetauschertemperatursensor 59 erfasst die Temperatur des Kühlmittels, das durch den Außenwärmetauscher 16 strömt.
Die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 empfängt außerdem an der Eingabeseite Betriebssignale von verschiedenen Luftkonditionierbetriebsschaltern, die an der Betriebstafel (Betätigungstafel) 60 vorgesehen sind, die in der Nähe des Armaturenbretts in dem vorderen Abschnitt des Fahrzeugraums angeordnet ist. Genauer gesagt umfassen die verschiedenen Luftkonditionierbetätigungsschalter (Luftkonditionierbetriebsschalter), die an der Betätigungstafel (Betriebstafel) 60 vorgesehen sind, einen Automatikschalter, einen Kühlschalter (oder einen A/C-Schalter), einen Luftvolumeneinstellschalter, einen Temperatureinstellschalter, den Belüftungsmoduswahlschalter und dergleichen.
Der Automatikschalter ist eine Eingabeeinheit zum Einstellen oder Aufheben eines automatischen Steuerbetriebs der Luftkonditioniervorrichtung 1. Der Kühlschalter ist eine Eingabeeinheit zum Anfordern eines Kühlens des Raumes, dessen Luft zu konditionieren ist. Der Luftvolumeneinstellschalter ist eine Eingabeeinheit zum manuellen Einstellen des Luftvolumens des Gebläses 32. Der Temperatureinstellschalter ist eine Eingabeeinheit zum Festlegen einer eingestellten Temperatur Tset in dem Raum, dessen Luft zu konditionieren ist. Tset ist eine Solltemperatur in dem Raum, dessen Luft zu konditionieren ist. Der Belüftungsmoduswahlschalter ist eine Eingabeeinheit für ein manuelles Festlegen des Belüftungsmodus.
Die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 integriert die Steuereinheiten (anders ausgedrückt die Steuereinrichtungen) für ein Steuern der verschiedenen Luftkonditioniersteuervorrichtungen, die mit der Abgabeseite der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 verbunden sind. Jedoch kann ein Aufbau, der den Betrieb von jeder Luftkonditioniersteuervorrichtung steuert, wie beispielsweise eine Hardware und eine Software, die Steuereinheit für ein Steuern des Betriebs von jeder Luftkonditioniersteuervorrichtung ausbilden.
Beispielsweise bildet im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Aufbau zum Steuern des Betriebs des Kompressors 11 eine Abgabekapazitätssteuereinheit 40a in der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40. In der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 bildet ein Aufbau zum Steuern des Betriebs des ersten Ein-Aus-Schaltventils 21, des zweiten Ein-Aus-Schaltventils 22 und dergleichen als die Kühlmittelkreislaufschalteinheiten einer Kühlmittelkreislaufsteuereinheit 40b. In der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 bildet ein Aufbau zum Steuern des Betriebs des ersten Expansionsventils 15a als die erste Dekompressionseinheit und des zweiten Expansionsventils 15b als die zweite Dekompressionseinheit eine Dekompressionseinheitsteuereinheit 40c. In der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 bildet ein Aufbau zum Steuern der Erwärmungsleistung der Hilfsheizeinrichtung 70 die Erwärmungsleistungssteuereinheit 40d (eine Steuereinheit für die Aufwärmungsleistung d.h. das Erwärmungsvermögen).
Die Abgabekapazitätssteuereinheit 40a, die Kühlmittelkreislaufsteuereinheit 40b, die Dekompressionseinheitsteuereinheit 40c, die Erwärmungsleistungssteuereinheit 40d und dergleichen können natürlich separat von der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 aufgebaut sein. Die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst des Weiteren eine Frostausbildungsbestimmungseinheit 40e, die bestimmt, ob an dem Außenwärmetauscher 16 Frost ausgebildet ist oder nicht, oder ob die Luftkonditioniervorrichtung in einem Betriebszustand ist oder nicht, bei dem Frost an dem Außenwärmetauscher 16 ausgebildet werden kann.
Nachstehend ist der Betrieb der Luftkonditioniervorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels beschrieben. Die Luftkonditioniervorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels kann den Betriebsmodus zwischen dem Erwärmungsmodus, dem Kühlmodus, dem in Reihe vorgesehenen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus, dem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus und dem Auftaumodus schalten. Der Betriebsmodus wird geschaltet durch Ausführen eines Luftkonditioniersteuerprogramms, das zuvor in der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 gespeichert worden ist.
Wenn das Luftkonditioniersteuerprogramm ausgeführt wird, liest die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 die Erfassungssignale von der Gruppe an Sensoren 51 bis 58 für ein Luftkonditioniersteuern und dergleichen, die Betriebssignale von der Betätigungstafel (Betriebstafel) 60 und dergleichen. Danach berechnet auf Basis der Erfassungssignale und der Betätigungssignale (Betriebssignale), die gelesen worden sind, die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 eine Sollblaslufttemperatur TAO, die eine Solltemperatur der Luft ist, die in den Fahrzeugraum als der Raum geblasen wird, dessen Luft zu konditionieren ist.
Genauer gesagt wird die Sollblaslufttemperatur TAO durch die folgende Formel F1 berechnet. $TAO = Kset \times Tset - Kr \times Tr - Kam \times Tam - Ks \times As + C$
In dieser Formel ist „Tset“ die Einstelltemperatur in dem Raum, dessen Luft zu konditionieren ist, die durch den Temperatureinstellschalter eingestellt wird, ist „Tr“ die Innenlufttemperatur, die durch den Innenlufttemperatursensor 51 erfasst wird, ist „Tam“ die Außenlufttemperatur, die durch den Außenlufttemperatursensor 52 erfasst wird, und ist „As“ die Sonneneinstrahlungsmenge, die durch den Sonnenstrahlungssensor 53 erfasst wird. Darüber hinaus sind „Kset“, „Kr“, „Kam“ und „Ks“ Steuerverstärkungen und ist „C“ eine Korrekturkonstante.
Die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 bestimmt dann den Betriebsmodus unter Verwendung der Sollblaslufttemperatur TAO. Der Betrieb in jedem Betriebsmodus ist nachstehend beschrieben.
Erwärmungsmodus
In dem Erwärmungsmodus führt die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 eine Steuerung aus, bei der das erste Ein-Aus-Schaltventil 21 geöffnet wird, das zweite Ein-Aus-Schaltventil 22 geschlossen wird, das erste Expansionsventil 15a in einen gedrosselten Zustand gebracht wird, um den Dekompressionsvorgang auszuführen, und das zweite Expansionsventil 15b in einen gänzlich geschlossenen Zustand gebracht wird.
Somit wird, wie dies durch die schwarzen Pfeile in 1 gezeigt ist, in dem Erwärmungsmodus der Dampfkompressionskühlzyklus ausgebildet, bei dem das Kühlmittel durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, das erste Expansionsventil 15a, den Außenwärmetauscher 16, (das erste Ein-Aus-Schaltventil 21,) den Speicher 20 und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Beispielsweise wird das Steuersignal, das zu dem Elektromotor des Kompressors 11 ausgegeben wird, wie folgt bestimmt. Zunächst wird auf der Basis der Sollblaslufttemperatur TAO ein Sollkondensatordruck PCO in dem Innenkondensator 12 unter Bezugnahme auf eine Steuertabelle bestimmt, die zuvor in der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 gespeichert worden ist. In der Steuertabelle (Steuerzuordnung) nimmt der Sollkondensatordruck PCO zu, wenn die Sollblaslufttemperatur TAO zunimmt.
Dann wird auf der Basis einer Abweichung zwischen dem Sollkondensatordruck PCO und dem Kühlmitteldruck Pd, der durch den hochdruckseitigen Drucksensor 55 erfasst wird, das Steuersignal, das zu dem Elektromotor des Kompressors 11 auszugeben ist, unter Verwendung einer Rückführsteuerung (Regelverfahren) so bestimmt, dass der Kühlmitteldruck Pd sich dem Sollkondensatordruck PCO annähert.
Das Steuersignal, das zu dem elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischtür auszugeben ist, wird so bestimmt, dass die Luftmischtür 34 gänzlich den Kaltluftbypasskanal 36 schließt, und ermöglicht wird, dass die gesamte Strömung der Luft, die durch den Innenverdampfer 18 getreten ist, durch den Innenkondensatorkanal 35 tritt.
Das Steuersignal, das zu dem ersten Expansionsventil 15a auszugeben ist, wird so bestimmt, dass der Grad des Unterkühlens des Kühlmittels, das in das erste Expansionsventil 15a einströmt, sich einem Sollunterkühlgrad annähert. Der Sollunterkühlgrad ist ein Wert, der so bestimmt wird, dass ein Leistungskoeffizient (COP) des Zyklus den maximalen Wert einnimmt.
Die elektrische Steuerspannung, die zu dem Elektromotor des Gebläses 32 auszugeben ist, wird auf der Basis der Sollblaslufttemperatur TAO in Bezug auf die Steuertabelle bestimmt, die zuvor in der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 gespeichert worden ist. In der Steuertabelle ist das geblasene Luftvolumen der maximale Wert, wenn die Sollblaslufttemperatur TAO in einem außerordentlich niedrigen Temperaturbereich (maximaler Kühlbereich) und in einem außerordentlich hohen Temperaturbereich (maximaler Erwärmungsbereich) ist.
Darüber hinaus nimmt das Volumen der geblasenen Luft zu, wenn die Sollblaslufttemperatur TAO von dem außerordentlich niedrigen Temperaturbereich zu einem mittleren Temperaturbereich zunimmt und von dem außerordentlich hohen Temperaturbereich zu dem mittleren Temperaturbereich abnimmt. Das Volumen der geblasenen Luft ist das Minimum, wenn die Sollblaslufttemperatur TAO in dem mittleren Temperaturbereich ist.
Das Steuersignal, das zu dem elektrischen Aktuator für die Innen-/Außenluft-Schalttür 33a auszugeben ist, wird auf der Basis der Sollblaslufttemperatur TAO unter Bezugnahme auf die Steuertabelle bestimmt, die zuvor in der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 gespeichert worden ist. In der Steuertabelle ist der Modus grundsätzlich auf den Außenluftmodus zum Einleiten der Außenluft festgelegt. Wenn eine ohne Erwärmungsleitung bei der Sollblaslufttemperatur TAO in dem außerordentlich hohen Temperaturbereich erwünscht ist, wird der Modus auf den Innenluftmodus zum Einleiten der Innenluft festgelegt.
Das Steuersignal, das zu dem elektrischen Aktuator zum Antreiben einer Tür entsprechend dem Belüftungsmodus auszugeben ist, wird auf der Basis der Sollblaslufttemperatur TAO unter Bezugnahme auf die Steuertabelle bestimmt, die zuvor in der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 gespeichert worden ist. In der Steuertabelle wird der Belüftungsmodus zu dem Fußmodus, dem Zwei-Niveau-Modus und dem Gesichtsmodus in dieser Reihenfolge geschaltet, wenn die Sollblaslufttemperatur TAO von einem hohen Temperaturbereich zu einem niedrigen Temperaturbereich abnimmt.
Daher strömt im Kühlzyklussystem 10 in dem Erwärmungsmodus das unter hohem Druck stehende Kühlmittel, das von dem Kompressor 11 abgegeben wird, in den Innenkondensator 12. Indem die Luftmischtür 34 den Innenkondensatorkanal 35 öffnet, tauscht das Kühlmittel, das in den Innenkondensator 12 hineingeströmt ist, Wärme mit der Luft aus, die durch das Gebläse 32 geblasen worden ist und durch den Innenverdampfer 18 getreten ist, und gibt Wärme ab. Die Luft wird als Ergebnis erwärmt.
Da das zweite Ein-Aus-Schaltventil 22 geschlossen ist, strömt das aus dem Innenkondensator 12 ausströmende Kühlmittel zu dem ersten Kühlmittelkanal 14a über das erste Drei-Wege-Verbindungselement 13a und wird in dem ersten Expansionsventil 15a dekomprimiert, sodass sich ein Kühlmittel mit einem niedrigen Druck ergibt. Dann strömt das unter niedrigem Druck stehende Kühlmittel, das durch die Dekompression in dem ersten Expansionsventil 15a erlangt wird, in den Außenwärmetauscher 16 und absorbiert Wärme von der Außenluft, die durch das Gebläselüfterrad geblasen wird.
Bei offenem ersten Ein-Aus-Schaltventil 21 und gänzlich geschlossenem zweiten Expansionsventil 15b strömt das Kühlmittel, das aus dem Außenwärmetauscher 16 herausgeströmt ist, zu dem vierten Kühlmittelkanal 14d über das zweite Drei-Wege-Verbindungselement 13b und strömt in den Speicher 20 über das vierte Drei-Wege-Verbindungselement 13d, um in Gas und Flüssigkeit getrennt zu werden. Dann wird das in gasartiger Phase vorliegende Kühlmittel, das durch die Trennung in dem Speicher 20 erlangt wird, in den Kompressor 11 durch seinen Einlassanschluss angesaugt und in dem Kompressor 11 erneut komprimiert.
Wenn die aus dem Gehäuse 31 herausgeblasene Luft nicht die Sollblaslufttemperatur TAO bei allein dem Erwärmungsvermögen des Innenkondensators 12 in dem Erwärmungsmodus erreicht, betätigt die Erwärmungsleistungssteuereinheit 40d die Hilfsheizeinrichtung 70, um eine Rückführsteuerung (Regelung) bei der Hilfsheizeinrichtung 70 so auszuführen, dass die aus dem Gehäuse 31 herausgeblasene Luft die Sollblaslufttemperatur TAO erreicht, und zwar auf der Basis der Lufttemperatur TAV, die durch den Lufttemperatursensor 58 erfasst wird.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann in dem Erwärmungsmodus der Fahrzeugraum erwärmt werden, indem die Luft, die durch zumindest entweder den Innenkondensator 12 und/oder die Hilfsheizeinrichtung 70 erwärmt wird, in den Fahrzeugraum geblasen wird, der der Raum ist, dessen Luft zu konditionieren ist.
Kühlmodus
In dem Kühlmodus führt die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 eine Steuerung aus, bei der das erste Ein-Aus-Schaltventil 21 geschlossen wird, das zweite Ein-Aus-Schaltventil 22 geschlossen wird, das erste Expansionsventil 15a in einen gänzlich offenen Zustand gebracht wird und das zweite Expansionsventil 15b in einen gedrosselten Zustand gebracht wird.
Somit ist, wie dies durch die weißen Pfeile in 1 gezeigt ist, im Kühlmodus der Dampfkompressionskühlzyklus ausgebildet, bei dem das Kühlmittel durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, (das erste Expansionsventil 15a,) den Außenwärmetauscher 16, (das Rückschlagventil 17,) das zweite Expansionsventil 15b, den Innenverdampfer 18, das Verdampfungsdruckregulierventil 19, den Speicher 20 und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Beispielsweise wird das Steuersignal, das zu dem Elektromotor des Kompressors 11 auszugeben ist, wie folgt bestimmt. Zunächst wird auf der Basis der Sollblaslufttemperatur TAO eine Sollverdampfungstemperatur TEO in dem Innenverdampfer 18 unter Bezugnahme auf eine Steuertabelle bestimmt, die zuvor in der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 gespeichert worden ist. In der Steuertabelle nimmt die Sollverdampfungstemperatur TEO ab, wenn die Sollblaslufttemperatur TAO abnimmt. Außerdem hat die Sollverdampfungstemperatur TEO einen unteren Grenzwert (2 °C im vorliegenden Ausführungsbeispiel), um eine Frostausbildung an dem Innenverdampfer 18 zu verhindern.
Dann wird auf der Basis einer Abweichung zwischen der Sollverdampfungstemperatur TEO und der Kühlmittelverdampfungstemperatur Te, die durch den Verdampfertemperatursensor 56 erfasst wird, das Steuersignal, das zu dem Elektromotor des Kompressors 11 auszugeben ist, unter Verwendung des Rückführsteuerverfahrens (Regelverfahrens) so bestimmt, dass die Kühlmittelverdampfungstemperatur Te sich der Sollverdampfungstemperatur TEO nähert.
Das Steuersignal, das zu dem elektrischen Aktuator zum Antreiben der Luftmischtür auszugeben ist, wird so gesteuert, dass der Kanal zu dem zweiten Luftkanal geschaltet wird, bei dem die Luftmischtür 34 gänzlich den Kaltluftbypasskanal 36 öffnet und ermöglicht wird, dass die Luft, die durch den Innenverdampfer 18 getreten ist, den Innenkondensator 12 umgeht und durch den Innenverdampfer 18 und die Hilfsheizeinrichtung 70 in dieser Reihenfolge tritt. Das Signal wird so bestimmt, dass die gesamte Strömung der Luft, die durch den Innenverdampfer 18 getreten ist, durch den Kaltluftbypasskanal 36 tritt. In dem Kühlmodus kann die Öffnung der Luftmischtür 34 so gesteuert werden, dass die Lufttemperatur TAV sich der Sollblaslufttemperatur TAO annähert.
Das Steuersignal, das zu dem zweiten Expansionsventil 15b auszugeben ist, wird so bestimmt, dass der Grad des Unterkühlens des Kühlmittels, das in das zweite Expansionsventil 15b einströmt, sich dem Sollunterkühlgrad nähert. Der Sollunterkühlgrad ist ein Wert, der so bestimmt wird, dass ein Leistungskoeffizient (COP) des Zyklus den maximalen Wert einnimmt.
Die zu dem Elektromotor des Gebläses 32 auszugebende elektrische Steuerspannung wird in einer Art und Weise bestimmt, die ähnlich wie bei dem Erwärmungsmodus ist. Das Steuersignal, das zu dem elektrischen Aktuator für die Innen-/Außenluft-Schalttür 33a auszugeben ist, wird in einer Art und Weise bestimmt, die ähnlich wie bei dem Erwärmungsmodus ist. Das Steuersignal, das zu dem elektrischen Aktuator für ein Antreiben einer Tür entsprechend dem Belüftungsmodus auszugeben ist, wird in einer Art und Weise bestimmt, die ähnlich wie bei dem Erwärmungsmodus ist.
Die Erwärmungsleistungssteuereinheit 40d hält die Erwärmungsleistung der Hilfsheizeinrichtung 70 an.
Daher strömt im Kühlzyklussystem 10 in dem Kühlmodus das von dem Kompressor 11 abgegebene unter hohem Druck stehende Kühlmittel in den Innenkondensator 12. Zu diesem Zeitpunkt ist der Innenkondensatorkanal 35 durch die Luftmischtür 34 gänzlich geschlossen, sodass das in den Innenkondensator 12 einströmende Kühlmittel aus dem Innenkondensator 12 mit einem geringfügigen Wärmeaustausch mit der Luft herausströmt.
Da das zweite Ein-Aus-Schaltventil 22 geschlossen ist, strömt das Kühlmittel, das aus dem Innenkondensator 12 herausströmt, zu dem ersten Kühlmittelkanal 14a über das erste Drei-Wege-Verbindungselement 13a und strömt in das erste Expansionsventil 15a. Zu diesem Zeitpunkt strömt bei gänzlich offenem erstem Expansionsventil 15a das Kühlmittel, das aus dem Innenkondensator 12 herausströmt, in den Außenwärmetauscher 16, ohne in dem ersten Expansionsventil 15a dekomprimiert zu werden.
Das in den Außenwärmetauscher 16 hineinströmende Kühlmittel gibt Wärme zu der Außenluft ab, die durch das Gebläselüfterrad in den Außenwärmetauscher 16 geblasen wird. Bei geschlossenem ersten Ein-Aus-Schaltventil 21 strömt das Kühlmittel, das aus dem Außenwärmetauscher 16 herausströmt, in den dritten Kühlmittelkanal 14c über das zweite Drei-Wege-Verbindungselement 13b und wird zu dem Kühlmittel mit niedrigem Druck in dem zweiten Expansionsventil 15b dekomprimiert.
Das einen niedrigen Druck aufweisende Kühlmittel, das durch die Dekompression in dem zweiten Expansionsventil 15b erlangt wird, strömt in den Innenverdampfer 18 und absorbiert Wärme von der Luft, die durch das Gebläse 32 geblasen wird, um zu verdampfen. Die Luft wird als ein Ergebnis abgekühlt. Das Kühlmittel, das aus dem Innenverdampfer 18 herausströmt, strömt in den Speicher 20 über das Verdampfungsdruckregulierventil 19 und wird in Gas und Flüssigkeit getrennt. Dann wird das in gasartiger Phase vorliegende Kühlmittel, das durch die Trennung in dem Speicher 20 erlangt wird, in den Kompressor 11 durch seinen Einlassanschluss angesaugt und in dem Kompressor 11 erneut komprimiert.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann in dem Kühlmodus der Fahrzeugraum gekühlt werden, indem die in dem Innenverdampfer 18 gekühlte Luft in den Fahrzeugraum geblasen wird, der der Raum ist, dessen Luft zu konditionieren ist.
In Reihe vorgesehener Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus
In dem in Reihe vorgesehenen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus führt die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 eine Steuerung aus, bei der das erste Ein-Aus-Schaltventil 21 geschlossen wird, das zweite Ein-Aus-Schaltventil 22 geschlossen wird, das erste Expansionsventil 15a in einen gedrosselten Zustand gebracht wird und das zweite Expansionsventil 15b in einen gedrosselten Zustand gebracht wird. Die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 führt des Weiteren eine Steuerung aus zum Ändern der Position der Luftmischtür 34 in derartiger Weise, dass der Innenkondensatorkanal 35 gänzlich geöffnet ist und der Kaltluftbypasskanal 36 gänzlich geschlossen ist.
Somit ist, wie dies durch die weißen Pfeile in 1 gezeigt ist, in dem Kühlzyklussystem 10 bei dem in Reihe erfolgenden Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus der Dampfdruckkühlzyklus ausgebildet, bei dem das Kühlmittel durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, das erste Expansionsventil 15a, den Außenwärmetauscher 16, das Rückschlagventil 17, das zweite Expansionsventil 15b, den Innenverdampfer 18, das Verdampfungsdruckregulierventil 19, den Speicher 20 und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert. Das heißt der Kühlzyklus ist ausgebildet, bei dem der Außenwärmetauscher 16 und der Innenverdampfer 18 in Reihe in Bezug auf die Kühlmittelströmung verbunden sind.
Durch diesen Zyklusaufbau steuert die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 den Betrieb des Kompressors 11 wie bei dem Kühlmodus.
Die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 steuert außerdem den Betrieb des ersten Expansionsventils 15a und des zweiten Expansionsventils 15b auf der Basis der Sollblaslufttemperatur TAO oder dergleichen unter Bezugnahme auf die Steuertabelle, die zuvor in der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 gespeichert worden ist, so, dass der Leistungskoeffizient COPr des Zyklus sich dem maximalen Wert annähert. Genauer gesagt führt die Luftkonditioniersteuereinrichtung eine Steuerung aus zum Verringern der Drosselöffnung des ersten Expansionsventils 15a und zum Vergrößern der Drosselöffnung des zweiten Expansionsventils 15b, wenn die Sollblaslufttemperatur TAO zunimmt.
Demgemäß ist im Kühlzyklussystem 10 bei dem in Reihe vorliegenden Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus der Kühlzyklus ausgebildet, bei dem der Innenkondensator 12 als ein Radiator (Abstrahlvorrichtung) fungiert und der Innenverdampfer 18 als ein Verdampfer funktioniert. Außerdem fungiert der Außenwärmetauscher 16 als ein Radiator (Abstrahleinrichtung), wenn die Sättigungstemperatur des Kühlmittels in dem Außenwärmetauscher 16 höher als die Außenlufttemperatur Tam ist, oder er fungiert als ein Verdampfer, wenn die Sättigungstemperatur des Kühlmittels in dem Außenwärmetauscher 16 niedriger als die Außenlufttemperatur Tam ist.
Wenn die Sättigungstemperatur des Kühlmittels in dem Außenwärmetauscher 16 höher als die Außenlufttemperatur Tam ist, kann die Wärmemenge, die von dem Kühlmittel in dem Außenwärmetauscher 16 abgegeben wird, reduziert werden, indem die Sättigungstemperatur des Kühlmittels in dem Außenwärmetauscher 16 verringert wird, wenn die Sollblaslufttemperatur TAO zunimmt. Als ein Ergebnis kann die Wärmemenge, die von dem Kühlmittel in dem Innenkondensator 12 abgegeben wird, erhöht werden, um das Erwärmungsvermögen zu verbessern.
Wenn die Sättigungstemperatur des Kühlmittels in den Außenwärmetauscher 16 niedriger als die Außenlufttemperatur Tam ist, kann die Wärmemenge, die durch das Kühlmittel in dem Außenwärmetauscher 16 absorbiert wird, erhöht werden, indem die Sättigungstemperatur des Kühlmittels in dem Außenwärmetauscher 16 gesenkt wird, wenn die Sollblaslufttemperatur TAO zunimmt. Als ein Ergebnis kann die Wärmemenge, die von dem Kühlmittel in dem Innenkondensator 12 abgegeben wird, erhöht werden, um das Erwärmungsvermögen zu verbessern.
Wenn die Luft, die aus dem Gehäuse 31 herausgeblasen wird, nicht die Sollblaslufttemperatur TAO durch das Erwärmungsvermögen des Innenkondensators 12 allein bei dem in Reihe vorgesehenen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus erreicht, betätigt die Erwärmungsleistungssteuereinheit 40d die Hilfsheizeinrichtung 70, um eine Rückführsteuerung (Regelung) bei der Hilfsheizeinrichtung 70 so auszuführen, dass die aus dem Gehäuse 31 herausgeblasene Luft die Sollblaslufttemperatur TAO auf der Basis der Lufttemperatur TAV erreicht, die durch den Lufttemperatursensor 58 erfasst wird.
Daher kann in dem in Reihe vorgesehenen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus der Fahrzeugraum entfeuchtet werden und erwärmt werden, indem die Luft, die gekühlt und in dem Innenverdampfer 18 entfeuchtet worden ist, in dem Innenkondensator 12 und der Hilfsheizeinrichtung 70 erneut erwärmt wird, und die erneut erwärmte Luft in den Fahrzeugraum geblasen wird, der der Raum ist, dessen Luft zu konditionieren ist. Außerdem kann das Lufterwärmungsvermögen in dem Innenkondensator 12 eingestellt werden, indem die Drosselöffnungen des ersten Expansionsventils 15a und des zweiten Expansionsventils 15b eingestellt werden.
Paralleler Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus
In dem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus führt die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 eine Steuerung aus, bei der das erste Ein-Aus-Schaltventil 21 geöffnet wird, das zweite Ein-Aus-Schaltventil 22 geöffnet wird, das erste Expansionsventil 15a in einen gedrosselten Zustand gebracht wird und das zweite Expansionsventil 15b in einen gedrosselten Zustand gebracht wird.
Somit ist, wie dies anhand der schraffierten Pfeile in 1 gezeigt ist, in dem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus der Dampfkompressionskühlzyklus ausgebildet, bei dem das Kühlmittel durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, das erste Expansionsventil 15a, den Außenwärmetauscher 16, (das erste Ein-Aus-Schaltventil 21,) den Speicher 20 und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert und gleichzeitig das Kühlmittel durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, (das zweite Ein-Aus-Schaltventil 22,) das zweite Expansionsventil 15b, den Innenverdampfer 18, das Verdampfungsdruckregulierventil 19, den Speicher 20 und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Das heißt, der parallele Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus führt ein Schalten zu dem Kühlkreislauf aus, bei dem die Strömung des Kühlmittels, das aus dem Innenkondensator 12 herausströmt, bei dem ersten Drei-Wege-Verbindungselement 13a so verzweigt, dass das Kühlmittel in einer Verzweigung durch das erste Expansionsventil 15a, den Außenwärmetauscher 16 und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge strömt, während das Kühlmittel in einer anderen Verzweigung durch das zweite Expansionsventil 15b, den Innenverdampfer 18, das Verdampfungsdruckregulierventil 19 und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge strömt.
Beispielsweise wird das Steuersignal, das zu dem Elektromotor des Kompressors 11 auszugeben ist, in einer Art und Weise bestimmt, die ähnlich wie bei dem Erwärmungsmodus ist. Das Steuersignal, das zu dem elektrischen Aktuator für ein Antreiben der Luftmischtür auszugeben ist, wird so bestimmt, dass wie bei dem Erwärmungsmodus die Luftmischtür 34 gänzlich den Kaltluftbypasskanal 36 schließt und ermöglicht, dass die gesamte Strömung der Luft, die durch den Innenverdampfer 18 getreten ist, durch den Innenkondensatorkanal 35 tritt.
Die Steuersignale, die zu dem ersten Expansionsventil 15a und dem zweiten Expansionsventil 15b auszugeben sind, werden so bestimmt, dass die Frostausbildung an dem Innenverdampfer 18 verhindert wird.
Die elektrische Steuerspannung, die zu dem Elektromotor des Gebläses 32 auszugeben ist, wird in einer Art und Weise bestimmt, die ähnlich wie bei dem Erwärmungsmodus ist. Das Steuersignal, das zu dem elektrischen Aktuator für die Innen-/Außenluft-Schalttür 33a auszugeben ist, wird in einer Art und Weise bestimmt, die ähnlich wie bei dem Erwärmungsmodus ist. Das Steuersignal, das zu dem elektrischen Aktuator für ein Antreiben einer Tür entsprechend dem Belüftungsmodus auszugeben ist, wird in einer Art und Weise bestimmt, die ähnlich wie bei dem Erwärmungsmodus ist.
Daher strömt im Kühlzyklussystem 10 bei dem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus das unter hohem Druck stehende Kühlmittel, das aus dem Kompressor 11 abgegeben wird, in den Innenkondensator 12. Indem die Luftmischtür 34 den Innenkondensatorkanal 35 wie im Erwärmungsmodus öffnet, tauscht das Kühlmittel, das in den Innenkondensator 12 eingeströmt ist, Wärme mit der Luft aus, die durch das Gebläse 32 geblasen wird und durch den Innenverdampfer 18 tritt, und gibt Wärme ab. Die Luft wird als ein Ergebnis erwärmt.
Die Strömung des Kühlmittels, das aus dem Innenkondensator 12 herausströmt, wird bei dem ersten Drei-Wege-Verbindungselement 13a verzweigt, da das zweite Ein-Aus-Schaltventil 22 offen ist. Ein Anteil des Kühlmittels, das bei dem ersten Drei-Wege-Verbindungselement 13a abgezweigt wird, strömt zu dem ersten Kühlmittelkanal 14a heraus und wird in dem ersten Expansionsventil 15a dekomprimiert, sodass es zu einem Kühlmittel mit niedrigem Druck wird. Das einen niedrigen Druck aufweisende Kühlmittel, das durch die Dekompression in dem ersten Expansionsventil 15a erlangt wird, strömt in den Außenwärmetauscher 16 hinein und absorbiert Wärme von der Außenluft, die durch das Gebläselüfterrad geblasen wird.
Andererseits strömt ein anderer Anteil des Kühlmittels, der bei dem ersten Drei-Wege-Verbindungselement 13a abgezweigt wird, zu dem zweiten Kühlmittelkanal 14b hinaus. Das Kühlmittel, das zu dem zweiten Kühlmittelkanal 14b hinausströmt, strömt nicht zu dem Außenwärmetauscher 16 aufgrund der Wirkung des Rückschlagventils 17 hinaus und strömt in das zweite Expansionsventil 15b über das zweite Ein-Aus-Schaltventil 22 und das dritte Drei-Wege-Verbindungselement 13c.
Das Kühlmittel, das in das zweite Expansionsventil 15b einströmt, wird zu einem Kühlmittel mit niedrigem Druck dekomprimiert. Das einen niedrigen Druck aufweisende Kühlmittel, das durch die Dekompression in dem zweiten Expansionsventil 15b erlangt wird, strömt in den Innenverdampfer 18, um Wärme von der Luft zu absorbieren, die durch das Gebläse 32 geblasen wird, und verdampft. Die Luft wird somit gekühlt. Das Kühlmittel, das aus dem Innenverdampfer 18 herausströmt, wird in dem Verdampfungsdruckregulierventil 19 so dekomprimiert, dass es einen Druck hat, der äquivalent zu dem Druck des Kühlmittels ist, das aus dem Außenwärmetauscher 16 herausströmt.
Das aus dem Verdampfungsdruckregulierventil 19 herausströmende Kühlmittel strömt in das vierte Drei-Wege-Verbindungselement 13d und verbindet sich mit dem Kühlmittel, das aus dem Außenwärmetauscher 16 herausströmt. Das Kühlmittel, das sich an dem vierten Drei-Wege-Verbindungselement 13d vermengt hat, strömt in den Speicher 20 und wird in Gas und Flüssigkeit getrennt. Dann wird das in gasförmiger Phase vorliegende Kühlmittel, das durch die Trennung in dem Speicher 20 erlangt wird, in den Kompressor 11 durch seinen Einlassanschluss eingesaugt und in dem Kompressor 11 erneut komprimiert.
Wenn die Luft, die aus dem Gehäuse 31 herausgeblasen wird, nicht die Sollblaslufttemperatur TAO durch das Erwärmungsvermögen des Innenkondensators 12 allein in dem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus erreicht, betätigt die Erwärmungsleistungssteuereinheit 40d die Hilfsheizeinrichtung 70, um eine Rückführsteuerung (Regelung) bei der Hilfsheizeinrichtung 70 so auszuführen, dass die aus dem Gehäuse 31 herausgeblasene Luft die Sollblaslufttemperatur TAO auf der Basis der Lufttemperatur TAV erreicht, die durch den Lufttemperatursensor 58 erfasst wird.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, kann in dem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus der Fahrzeugraum entfeuchtet und erwärmt werden, indem die Luft, die in dem Innenverdampfer 18 gekühlt und entfeuchtet worden ist, in dem Innenkondensator 12 und in der Hilfsheizeinrichtung 70 erneut erwärmt wird und die erneut erwärmte Luft in den Fahrzeugraum geblasen wird, der der Raum ist, dessen Luft zu konditionieren ist.
Darüber hinaus kann in dem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Kühlmittelverdampfungstemperatur des Außenwärmetauschers 16 niedriger sein als die Kühlmittelverdampfungstemperatur in dem Innenverdampfer 18. Als ein Ergebnis kann die Temperaturdifferenz zwischen der Kühlmittelverdampfungstemperatur und der Außenluft in dem Außenwärmetauscher 16 erhöht werden, um die Wärmemenge zu erhöhen, die in dem Außenwärmetauscher 16 absorbiert wird.
Daher kann das Lufterwärmungsvermögen in dem Innenkondensator 12 höher werden als bei dem Kühlzyklussystem, bei dem die Kühlmittelverdampfungstemperatur in dem Außenwärmetauscher 16 äquivalent zu der Kühlmittelverdampfungstemperatur in dem Innenverdampfer 18 ist.
Auftaumodus
Der nachfolgend erläuterte Auftaumodus wird ausgeführt, wenn die Frostausbildungsbestimmungseinheit 40e der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 bestimmt, dass sich Frost an dem Außenwärmetauscher 16 ausgebildet hat. Beispielsweise bestimmt die Frostausbildungsbestimmungseinheit 40e, dass sich Frost an dem Außenwärmetauscher 16 ausgebildet hat, wenn beispielsweise die Außenlufttemperatur Tam, die durch den Außenlufttemperatursensor 52 erfasst wird, 0 °C oder niedriger ist, und ein Wert, der erlangt wird durch Subtrahieren der Temperatur des Außenwärmetauschers 16, die durch den Außenwärmetauschertemperatursensor 59 erfasst wird, von der Außenlufttemperatur Tam gleich wie eine vorbestimmte Referenztemperaturdifferenz oder größer ist.
In dem Auftaumodus führt die Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 eine Steuerung aus, bei der das erste Ein-Aus-Schaltventil 21 geschlossen wird, das zweite Ein-Aus-Schaltventil 22 geschlossen wird, das erste Expansionsventil 15a in einen gänzlich offenen Zustand gebracht wird und das zweite Expansionsventil 15b in einen gedrosselten Zustand gebracht wird.
Somit ist, wie dies durch die weißen Pfeile in 1 gezeigt ist, in dem Auftaumodus der Dampfkompressionskühlzyklus ausgebildet, bei dem das Kühlmittel durch den Kompressor 11, den Innenkondensator 12, (das erste Expansionsventil 15a,) den Außenwärmetauscher 16, (das Rückschlagventil 17,) das zweite Expansionsventil 15b, den Innenverdampfer 18, das Verdampfungsdruckregulierventil 19, den Speicher 20 und den Kompressor 11 in dieser Reihenfolge zirkuliert.
Die Innen-/Außenluft-Schalteinheit 33 führt ein Schalten zu dem Innenluftmodus aus. Als ein Ergebnis wird die Luft in dem Raum, dessen Luft zu konditionierten ist, in das Gehäuse 31 eingeleitet. Das Steuersignal, das zu dem elektrischen Aktuator für die Luftmischtür 34 auszugeben ist, wird so bestimmt, dass die Luftmischtür 34 gänzlich den Kaltluftbypasskanal 36 öffnet und ermöglicht, dass die gesamte Strömung der Luft, die durch den Innenverdampfer 18 getreten ist, durch den Kaltluftbypasskanal 36 tritt.
Daher strömt in dem Kühlzyklussystem 10 im Auftaumodus das unter hohem Druck stehende Kühlmittel, das von dem Kompressor 11 abgegeben wird, in den Innenkondensator 12. Zu diesem Zeitpunkt ist der Innenkondensatorkanal 35 durch die Luftmischtür 34 so gänzlich geschlossen, dass das Kühlmittel, das in den Innenkondensator 12 einströmt, aus dem Innenkondensator 12 mit einem geringfügigen Wärmeaustausch mit der Luft herausströmt.
Darüber hinaus betätigt die Erwärmungsleistungssteuereinheit 40d die Hilfsheizeinrichtung 70, um eine Rückführsteuerung (Regelung) bei der Hilfsheizeinrichtung 70 so auszuführen, dass die Luft, die aus dem Gehäuse 31 herausgeblasen wird, die Sollblaslufttemperatur TAO auf der Basis der Lufttemperatur TAV erreicht, die durch den Lufttemperatursensor 58 erfasst wird. Als ein Ergebnis wird die Luft, die durch den Kaltluftbypasskanal 36 getreten ist, in der Hilfsheizeinrichtung 70 erwärmt. Die erwärmte Luft wird dann in den Fahrzeugraum geblasen, der der Raum ist, dessen Luft zu konditionieren ist, wodurch eine Verringerung der Temperatur des Fahrzeugraums in dem Auftaumodus verhindert wird.
Es ist hierbei zu beachten, dass, während die in die Hilfsheizeinrichtung 70 strömende Luft in dem Innenkondensator 12 bei dem Erwärmungsmodus erwärmt wird, die in die Hilfsheizeinrichtung 70 im Auftaumodus einströmende Luft durch den Innenverdampfer 18 gekühlt wird. Demgemäß legt die Erwärmungsleistungssteuereinheit 40d die Erwärmungsleistung der Hilfsheizeinrichtung 70 in dem Auftaumodus höher fest als in dem Erwärmungsmodus.
Da das zweite Ein-Aus-Schaltventil 22 geschlossen ist, strömt das aus dem Innenkondensator 12 herausströmende Kühlmittel zu dem ersten Kühlmittelkanal 14a über das erste Drei-Wege-Verbindungselement 13a und strömt in das erste Expansionsventil 15a. Zu diesem Zeitpunkt strömt bei gänzlich offenem ersten Expansionsventil 15a das aus dem Innenkondensator 12 herausströmende Kühlmittel in den Außenwärmetauscher 16, ohne in dem ersten Expansionsventil 15a dekomprimiert zu werden.
Das in den Außenwärmetauscher 16 einströmende Kühlmittel gibt Wärme zu der Außenluft, die durch das Gebläselüfterrad geblasen wird, in dem Außenwärmetauscher 16 ab. Bei geschlossenem ersten Ein-Aus-Schaltventil 21 strömt das Kühlmittel, das aus dem Außenwärmetauscher 16 herausströmt, in den dritten Kühlmittelkanal 14c über das zweite Drei-Wege-Verbindungselement 13b und wird in dem zweiten Expansionsventil 15b so dekomprimiert, dass sich ein Kühlmittel mit niedrigem Druck ergibt.
Das unter niedrigem Druck stehende Kühlmittel, das durch die Dekompression in dem zweiten Expansionsventil 15b erlangt wird, strömt in den Innenverdampfer 18 und absorbiert Wärme von der Luft, die durch das Gebläse 32 geblasen wird, um zu verdampfen. Als ein Ergebnis wird die Luft gekühlt. Das aus dem Innenverdampfer 18 herausströmende Kühlmittel strömt in den Speicher 20 über das Verdampfungsdruckregulierventil 19 und wird in Gas und Flüssigkeit getrennt. Dann wird das durch die Trennung in dem Speicher 20 erlangte in Gasphase vorliegende Kühlmittel in den Kompressor 11 durch seinen Einlassanschluss eingesaugt und in dem Kompressor 11 erneut komprimiert.
Wie dies vorstehend beschriebenen ist, ist der Innenkondensatorkanal 35 durch die Luftmischtür 34 so gänzlich geschlossen, dass das in den Innenkondensator 12 einströmende Kühlmittel aus dem Innenkondensator 12 mit geringfügigem Wärmeaustausch mit der Luft herausströmt. Somit wird das Kühlmittel, das Wärme durch einen Wärmeaustausch mit der Luft, die durch das Gebläse 32 geblasen wird, in dem Innenverdampfer 18 absorbiert hat, zu dem Außenwärmetauscher 16 ohne einen Temperaturabfall in dem Innenkondensator 12 geliefert. Als ein Ergebnis schmilzt der an dem Außenwärmetauscher 16 anhaftende Frost und wird von dem Außenwärmetauscher 16 entfernt.
Daher kann die Luftkonditioniervorrichtung 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels ein angemessenes Luftkonditionieren des Fahrzeugraums erzielen, der der Raum ist, dessen Luft zu konditionieren ist, indem der Betrieb zwischen dem Erwärmungsmodus, dem Kühlmodus, dem in Reihe erfolgenden Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus, dem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus und dem Auftaumodus geschaltet wird.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, hat die Luftkonditioniervorrichtung 1 die Hilfsheizeinrichtung 70 zum Erwärmen der Luft und führt in dem Auftaumodus ein Schalten zu dem Kühlkreislauf aus, in dem das Kühlmittel, das Wärme in dem Außenwärmetauscher 16 abgibt, dekomprimiert wird und in dem Innenverdampfer 18 verdampft wird. Darüber hinaus schaltet in dem Auftaumodus die Luftmischtür 34 den Kanal zu dem zweiten Luftkanal, der ermöglicht, dass die Luft den Innenkondensator 12 umgeht und durch den Innenverdampfer 18 und die Hilfsheizeinrichtung 70 in dieser Reihenfolge tritt.
Als ein Ergebnis kann die Luft, die durch den Innenverdampfer 18 tritt und in dem Innenverdampfer 18 gekühlt wird, in der Hilfsheizeinrichtung 70 erwärmt werden und in den Fahrzeugraum geblasen werden, der der Raum ist, dessen Luft zu konditionieren ist, wobei dieser erwärmt wird. Dadurch kann eine Abnahme der Temperatur des Fahrzeugraums in dem Auftaumodus verhindert werden. Als ein Ergebnis kann eine Abnahme bei dem Erwärmungsvermögen der Luftkonditioniervorrichtung 1 sogar während des Auftaubetriebs des Außenwärmetauschers 16 verhindert werden.
In dem Erwärmungsmodus schaltet die Luftmischtür 34 den Kanal zu dem ersten Luftkanal, der ermöglicht, dass die Luft durch den Innenverdampfer 18, den Innenkondensator 12 und die Hilfsheizeinrichtung 70 in dieser Reihenfolge tritt. Als ein Ergebnis wird, wenn die aus dem Gehäuse 31 herausgeblasene Luft nicht die Sollblaslufttemperatur TAO durch die Erwärmungsleistung des Innenkondensators 12 allein erreicht, die Hilfsheizeinrichtung 70 in Betrieb gebracht, um zu ermöglichen, dass die aus dem Gehäuse 31 herausgeblasene Luft die Sollblaslufttemperatur TAO erreicht.
Außerdem stellt die Erwärmungsleistungssteuereinheit 40d das Erwärmungsvermögen der Hilfsheizeinrichtung 70 in dem Auftaumodus höher ein als in dem Erwärmungsmodus. Die Luft kann somit ausreichend in der Hilfsheizeinrichtung 70 sogar dann erwärmt werden, wenn die Luft in dem Innenkondensator 12 in dem Auftaumodus nicht erwärmt werden kann. Die Luft, die in der Hilfsheizeinrichtung 70 ausreichend erwärmt wird, wird in den Fahrzeugraum geblasen, um in zuverlässiger Weise zu ermöglichen, dass eine Verringerung der Temperatur des Fahrzeugraums in dem Auftaumodus verhindert wird.
Die Erwärmungsleistungssteuereinheit 40d hält die Erwärmungsleistung der Hilfsheizeinrichtung 70 in dem Kühlmodus an. Folglich wird eine Vergeudung bei dem Erwärmen der Luft der Hilfsheizeinrichtung 70 in dem Kühlmodus verhindert, und ein Vergeuden des Verbrauchs von elektrischer Energie wird in dem Fall verhindert, bei dem die Hilfsheizeinrichtung 70 eine elektrische Heizeinrichtung ist. Darüber hinaus wird verhindert, dass bei durch die Hilfsheizeinrichtung 70 erwärmter Luft die Lufttemperatur TAV die Sollblaslufttemperatur TAO überschreitet.
In dem Auftaumodus führt die Innen-/Außenluft-Schalteinheit 33 ein Schalten zu dem Innenluftmodus aus. Als ein Ergebnis gelangt im Auftaumodus die Außenluft, die eine niedrigere Temperatur als der Raum hat, dessen Luft zu konditionieren ist, nicht in den Raum, der zu konditionieren ist. Somit verringert sich nicht die Temperatur der Luftaustauschwärme mit dem Innenverdampfer 18, sodass das Kühlmittel, das durch den Innenverdampfer 18 strömt, in effektiver Weise Wärme mit der Luft, die durch das Gebläse 32 geblasen wird, austauscht, um effektiv Wärme zu absorbieren. Als ein Ergebnis schmilzt der an dem Außenwärmetauscher 16 anhaftende Frost und wird von dem Außenwärmetauscher 16 in einer kürzeren Zeitspanne entfernt.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Eine Luftkonditioniervorrichtung 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels ist nachstehend unter Bezugnahme auf 3 im Hinblick auf die Unterschiede gegenüber der Luftkonditioniervorrichtung 1 des vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels erläutert.
Bei der Luftkonditioniervorrichtung 2 des zweiten Ausführungsbeispiels ist, wie dies in 3 gezeigt ist, ein dritter Luftkanal 38 in dem Gehäuse 31 ausgebildet, und eine Luftkanalschalttür 39 als eine Luftkanalschalteinheit ist in diesem vorgesehen. Der dritte Luftkanal 38 ist parallel zu dem Kaltluftbypasskanal 36 ausgebildet, wobei sein Einlass von dem Einlassabschnitt des Kaltluftbypasskanals 36 abzweigt und sein Auslass sich mit der stromabwärtigen Seite der Hilfsheizeinrichtung 70 verbindet.
Die Luftkanalschalttür 39 ist in dem Gehäuse 31 an dem Einlass des dritten Luftkanals 38 schwenkbar vorgesehen. Gemäß einem Steuersignal, das von der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 ausgegeben wird, schließt die Luftkanalschalttür 39 den Einlass des dritten Luftkanals 38 und öffnet einen mittleren Abschnitt des Kaltluftbypasskanals 36, wie dies anhand einer gestrichelten Linie in 3 gezeigt ist, oder öffnet den Einlass des dritten Luftkanals 38 und schließt den mittleren Abschnitt des Kaltluftbypasskanals 36, wie dies durch eine durchgehende Linie in 3 gezeigt ist.
In dem Kühlmodus schaltet, wie dies in 3 gezeigt ist, die Luftkonditioniervorrichtung 2 des zweiten Ausführungsbeispiels den Luftkanal zu einem dritten Luftkanal, bei dem die Luftmischtür 34 gänzlich den Einlass des Kaltluftbypasskanals 36 öffnet, während die Luftkanalschalttür 39 den Einlass des dritten Luftkanals 38 öffnet, wodurch ermöglicht wird, dass die durch den Innenverdampfer 18 strömende Luft den Innenkondensator 12 und die Hilfsheizeinrichtung 70 umgeht.
Somit kann im Kühlmodus eine Zunahme des Belüftungswiderstandes aufgrund des Hindurchtretens der Luft, die durch den Innenverdampfer 18 geströmt ist, durch die Hilfsheizeinrichtung 70 verhindert werden, und der Belüftungswiderstand des Kanals, der ein Hindurchtreten der Luft, die durch den Innenverdampfer 18 getreten ist, ermöglicht, kann in dem Kühlmodus verringert werden. Als ein Ergebnis kann der Energieverbrauch des Elektromotors des Gebläses 32 gesenkt werden.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Eine Luftkonditioniervorrichtung 3 eines dritten Ausführungsbeispiels ist nachstehend unter Bezugnahme auf 4 im Hinblick auf die Unterschiede gegenüber der Luftkonditioniervorrichtung 1 des vorstehend erläuterten ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
In der Luftkonditioniervorrichtung 3 des dritten Ausführungsbeispiels ist, wie dies in 4 gezeigt ist, eine Luftführungstür 71 in dem Gehäuse 31 stromaufwärtig der Hilfsheizeinrichtung 70 dort vorgesehen, wo der Innenkondensatorkanal 35 und der Kaltluftbypasskanal 36 sich miteinander verbinden. Die Luftführungstür 71 ist eine Führungseinheit zum Führen der-Luft, die aus entweder dem Innenkondensatorkanal 35 oder dem Kaltluftbypasskanal 36 herausgeströmt ist, zu der Hilfsheizeinrichtung 70. Gemäß einem Steuersignal, das von der Luftkonditioniersteuereinrichtung 40 ausgegeben wird, schließt die Luftführungstür 71 den Auslass des Innenkondensatorkanals 35 und führt die Luft, die durch den Kaltluftbypasskanal 36 strömt, zu der gesamten Fläche der Hilfsheizeinrichtung 70 (wie dies anhand einer durchgehenden Linie in 4 gezeigt ist) oder schließt den Auslass des Kaltluftbypasskanals 36 und führt die Luft, die durch den Innenkondensatorkanal 35 geströmt ist, zu der gesamten Fläche der Hilfsheizeinrichtung 70 (wie dies anhand einer gestrichelten Linie in 4 gezeigt ist).
In dem Auftaumodus schließt die Luftführungstür 71 den Auslass des Innenkondensatorkanals 35 und führt die Luft, die durch den Kaltluftbypasskanal 36 geströmt ist, zu der gesamten Fläche der Hilfsheizeinrichtung 70 (wie dies anhand einer gestrichelten Linie in 4 gezeigt ist). Andererseits schließt in dem Erwärmungsmodus, in dem Reihe vorgesehenen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus und in dem parallelen Entfeuchtungs-Erwärmungsmodus die Luftführungstür 71 den Auslass des Kaltluftbypasskanals 36 und führt die Luft, die durch den Innenkondensatorkanal 35 strömt, zu der gesamten Fläche der Hilfsheizeinrichtung 70 (wie dies anhand einer gestrichelten Linie in 4 gezeigt ist).
Die Luft wird zu der gesamten Fläche der Hilfsheizeinrichtung 70 geführt und wird somit effektiv durch die Hilfsheizeinrichtung 70 in Vergleich zu dem Fall effektiv erwärmt, bei dem die Luft durch einen Teil der Hilfsheizeinrichtung 70 tritt. Daher kann die Luft, die aus dem Gehäuse 31 herausgeblasen wird, in zuverlässiger Weise auf die Sollblaslufttemperatur TAO erwärmt werden. Außerdem kann in dem Fall, bei dem Hilfsheizeinrichtung 70 eine elektrische Heizeinrichtung ist, der Energieverbrauch der Hilfsheizeinrichtung 70 gesenkt werden, oder die Größe der Hilfsheizeinrichtung 70 kann verringert werden.
(Weitere Ausführungsbeispiele)
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in verschiedener Weise wie folgt abgewandelt werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Obwohl bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen solche Beispiele beschrieben sind, bei denen die Luftkonditioniervorrichtung der vorliegenden Erfindung bei einem Fahrzeug angewendet ist, kann die vorliegende Erfindung nicht nur bei der Luftkonditioniervorrichtung für ein Fahrzeug, sondern auch bei auch einer ortsfesten Luftkonditioniervorrichtung angewendet werden.
Die Bauteile, die das Kühlzyklussystem 10 bilden, sind nicht auf jene beschränkt, die in den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen offenbart sind. Beispielsweise kann, obwohl die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele als Beispiele beschrieben sind, die den elektrischen Kompressor als den Kompressor 11 aufgreifen, wenn dieser bei einem ein Fahrzeug antreibenden Verbrennungsmotor angewendet wird, der Kompressor 11 ein per Verbrennungsmotor angetriebener Kompressor sein, der durch eine Drehantriebskraft angetrieben wird, die von dem Fahrzeugantriebsverbrennungsmotor über eine Riemenscheibe, einen Riemen und dergleichen übertragen wird.
Außerdem können die in vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen offenbarten technischen Merkmale in geeigneter Weise innerhalb eines denkbaren Bereiches kombiniert werden. Beispielsweise kann die Luftkonditioniervorrichtung eine Kombination aus der Luftkonditioniervorrichtung 2 des zweiten Ausführungsbeispiels und der Luftkonditioniervorrichtung 3 des dritten Ausführungsbeispiels sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017125934 [0001]
JP 61025312 B2 [0006]
JP H6061526 U [0006]

Claims

Luftkonditioniervorrichtung mit: einem Kompressor (11), der so aufgebaut ist, dass er ein Kühlmittel komprimiert und abgibt; einem Innenkondensator (12), der so aufgebaut ist, dass er Wärme zwischen dem Kühlmittel, das aus dem Kompressor abgegebenen worden ist, und Luft austauscht, die zu einem Luftkonditionierzielraum befördert werden soll; einem Außenwärmetauscher (16), der so aufgebaut ist, dass er Wärme zwischen dem Kühlmittel, das aus dem Innenkondensator (12) herausgeströmt ist, und Außenluft austauscht; einem Innenverdampfer (18), der so aufgebaut ist, dass er Wärme zwischen dem Kühlmittel, das aus dem Außenwärmetauscher herausgeströmt ist, und der Luft so austauscht, dass das Kühlmittel verdampft; einem Kühlkreislaufschalter (15b, 21, 22), der so aufgebaut ist, dass er eine Ausführung eines Kühlkreislaufes schaltet, durch den das Kühlmittel zirkuliert; einer Hilfsheizeinrichtung (70), die so aufgebaut ist, dass sie die Luft erwärmt; einem Luftkanalausbildungsabschnitt (31), der einen Luftkanal definiert, durch den die Luft strömt; und einem Luftkanalschalter (34), der so aufgebaut ist, dass der den Luftkanal schaltet; wobei der Innenkondensator, der Innenverdampfer und die Hilfsheizeinrichtung in dem Luftkanal angeordnet sind, der Kühlkreislaufschalter so aufgebaut ist, dass er die Ausführung des Kühlkreislaufes schaltet zu: einem ersten Kreislauf während eines Erwärmungsmodus zum Erwärmen des Luftkonditionierzielraums in derartiger Weise, dass das Kühlmittel Wärme bei dem Innenkondensator abgibt und dekomprimiert wird, um bei dem Außenwärmetauscher zu verdampfen; und einem zweiten Kreislauf während einem Auftaumodus zum Auftauen des Außenwärmetauschers in derartiger Weise, dass das Kühlmittel Wärme bei dem Außenwärmetauscher abgibt und dekomprimiert wird, um bei dem Innenverdampfer zu verdampfen, und der Luftkanalschalter so aufgebaut ist, dass er den Luftkanal schaltet zu: einem ersten Kanal während des Erwärmungsmodus in derartiger Weise, dass die Luft durch den Innenverdampfer und den Innenkondensator in dieser Reihenfolge tritt, und einem zweiten Kanal während des Auftaumodus in derartiger Weise, dass die Luft den Innenkondensator umgeht und durch den Innenverdampfer und die Hilfsheizeinrichtung in dieser Reihenfolge tritt.
Luftkonditioniervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei, der Luftkanalschalter so aufgebaut ist, dass er den Luftkanal zu dem ersten Kanal während des Erwärmungsmodus so schaltet, dass die Luft durch den Innenverdampfer, den Innenkondensator und die Hilfsheizeinrichtung in dieser Reihenfolge tritt.
Luftkonditioniervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, die des Weiteren Folgendes aufweist: eine Erwärmungsleistungssteuereinrichtung (40d), die so aufgebaut ist, dass sie eine Erwärmungsleistung der Hilfsheizeinrichtung steuert, wobei die Erwärmungsleistungssteuereinrichtung so aufgebaut ist, dass sie die Erwärmungsleistung der Hilfsheizeinrichtung in dem Auftaumodus so steuert, dass sie höher als die Erwärmungsleistung der Hilfsheizeinrichtung in dem Erwärmungsmodus ist.
Luftkonditioniervorrichtung gemäß einer Ansprüche 1 bis 3, die des Weiteren Folgendes aufweist: eine Erwärmungsleistungssteuereinrichtung (40d), die so aufgebaut ist, dass sie eine Erwärmungsleistung der Hilfsheizeinrichtung steuert, wobei der Kühlkreislaufschalter so aufgebaut ist, dass er die Ausführung des Kühlkreislaufs zu dem zweiten Kreislauf während eines Kühlmodus für ein Kühlen des Luftkonditionierzielraums so schaltet, dass das Kühlmittel Wärme bei dem Außenwärmetauscher abgibt und dekomprimiert wird, um bei dem Innenverdampfer zu verdampfen, der Luftkanalschalter so aufgebaut ist, dass er den Luftkanal zu dem zweiten Kanal während des Kühlmodus schaltet, und die Erwärmungsleistungssteuereinrichtung so aufgebaut ist, dass sie ein Erwärmen durch die Hilfsheizeinrichtung während des Kühlmodus anhält.
Luftkonditioniervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, die des Weiteren Folgendes aufweist: einen Innen-/Außenluft-Schalter (33), der so aufgebaut ist, dass er zwischen einem Außenluftmodus für ein Einleiten der Außenluft in den Luftkanal und einem Innenluftmodus für ein Einleiten einer im Luftkonditionierzielraum vorhandenen Innenluft in den Luftkanal schaltet, wobei der Innen-/Außenluft-Schalter so aufgebaut ist, dass er zu dem Innenluftmodus während des Auftaumodus schaltet.
Luftkonditioniervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Kühlkreislaufschalter so aufgebaut ist, dass er die Ausführung des Kühlkreislaufes zu dem zweiten Kreislauf während eines Kühlmodus zum Kühlen des Luftkonditionierzielraums so schaltet, dass das Kühlmittel Wärme bei dem Außenwärmetauscher abgibt und dekomprimiert wird, um bei dem Innenverdampfer zu verdampfen, und der Luftkanalschalter so aufgebaut ist, dass er den Luftkanal zu einem dritten Kanal (38) während des Kühlmodus so schaltet, dass die Luft durch den Innenverdampfer strömt und den Innenkondensator und die Hilfsheizeinrichtung umgeht.
Luftkonditioniervorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei der Luftkanalausbildungsabschnitt Folgendes definiert: einen Innenkondensatorkanal (35), durch den die Luft strömt, die Wärme mit dem Kühlmittel bei dem Innenkondensator austauscht; und einen Kaltluftbypasskanal (36), durch den die Luft strömt, die den Innenkondensator umgeht, der Luftkanalschalter einen Führungsabschnitt (71) aufweist, der so aufgebaut ist, dass er wahlweise die Luft, die aus dem Innenkondensatorkanal herausströmt, oder die Luft, die aus dem Kaltluftbypasskanal herausströmt, zu der Hilfsheizeinrichtung führt.