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DE112014002484T5 - Fahrzeugklimaanlage - Google Patents

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DE112014002484T5
DE112014002484T5 DE112014002484.8T DE112014002484T DE112014002484T5 DE 112014002484 T5 DE112014002484 T5 DE 112014002484T5 DE 112014002484 T DE112014002484 T DE 112014002484T DE 112014002484 T5 DE112014002484 T5 DE 112014002484T5
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Germany
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refrigerant
radiator
heat exchanger
compressor
outdoor heat
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Application number
DE112014002484.8T
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Inventor
Kenichi Suzuki
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Sanden Corp
Original Assignee
Sanden Holdings Corp
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Publication date
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Abstract

Es wird eine Fahrzeugklimaanlage offenbart, die in der Lage ist, eine Verschlechterung einer Fahrzeuginnenraumheizfähigkeit, die durch eine Frostbildung an einem Außenwärmetauscher verursacht ist, zu verhindern oder zu hemmen. Die Fahrzeugklimaanlage enthält einen Kompressor (2), eine Luftstrompassage (3), einen Radiator (4), einen Wärmeabsorber (9) und einen Außenwärmetauscher (7), und führt eine Heiz-Betriebsart aus, in der ein von dem Kompressor ausgestoßenes Kältemittel Wärme in dem Radiator abstrahlt, dekomprimiert wird und dann Wärme in dem Außenwärmetauscher absorbiert. Die Fahrzeugklimaanlage enthält einen auf einer Ansaugseite des Kompressors angeordneten Akkumulator (12) und einen von einer Kältemittelauslassseite des Radiators zu einer Einlassseite des Akkumulators angeordneten Umgehungskreis (24B). Eine Steuerungseinrichtung hat eine Betriebsart, in der das von dem Radiator ausströmende Kältemittel durch den Umgehungskreis geleitet wird, nicht durch den Außenwärmetauscher strömt, sondern in den Akkumulator strömt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage eines sogenannten Wärmepumpensystems, das Luft in einem Fahrzeuginnenraum klimatisiert, und insbesondere bezieht sie sich auf eine Klimaanlage, die auf ein Hybridauto oder ein Elektroauto anwendbar ist.
  • STAND DER TECHNIK
  • Aufgrund einer Aktualisierung von Umweltproblemen in den vergangenen Jahren haben sich Hybridautos und Elektroautos verbreitet. Darüber hinaus wurde als eine Klimaanlage, die auf ein solches Auto anwendbar ist, eine Klimaanlage entwickelt, die einen Kompressor, um ein Kältemittel zu verdichten und auszustoßen, einen auf einer Fahrzeuginnenraumseite angeordneten Radiator, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, einen auf der Fahrzeuginnenraumseite angeordneten Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, und einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher, um das Kältemittel Wärme abzustrahlen oder absorbieren zu lassen, enthält, und die jeweilige Betriebsarten, wie eine Heizoperation, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlt und das Kältemittel, durch das Wärme in diesem Radiator abgestrahlt wurde, Wärme in dem Außenwärmetauscher absorbiert, eine Entfeucht- und Heizoperation, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel Wärme in dem Radiator abstrahlt und das Kältemittel, durch das in dem Radiator Wärme abgestrahlt wurde, Wärme nur in dem Wärmeabsorber oder in diesem Wärmeabsorber und dem Außenwärmetauscher absorbiert, eine Kühloperation, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel Wärme in dem Außenwärmetauscher abstrahlt und Wärme in dem Wärmeabsorber absorbiert, und eine Entfeucht- und Kühloperation, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel Wärme in dem Radiator und dem Außenwärmetauscher abstrahlt und Wärme in dem Wärmeabsorber absorbiert, ausführt (z. B. siehe Patentdokument 1).
  • ZITATLISTE
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-176660
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Durch die Erfindung zu lösende Probleme
  • Hier absorbiert ein Außenwärmetauscher in einer Heizoperation Wärme von einer Außenluft und somit wird der Außenwärmetauscher mit Frost bedeckt. Ferner verschlechtert sich eine Absorptionsfähigkeit von Wärme von der Außenluft auffallend, wenn Frost in diesem Außenwärmetauscher anwächst, und somit gab es das Problem, dass sich eine Temperatur von einer in einen Fahrzeuginnenraum zu blasender Luft absenkt und ein Komfort beeinträchtigt ist.
  • Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um solche konventionellen technischen Probleme zu lösen und eine Aufgabe davon ist es, eine Fahrzeugklimaanlage bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Verschlechterung einer Fahrzeuginnenraumheizfähigkeit einhergehend mit einer Frostbildung auf einem Außenwärmetauscher zu verhindern oder zu hemmen.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Eine Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Erfindung enthält einen Kompressor, der ein Kältemittel verdichtet, eine Luftstrompassage, durch die in ein Fahrzeuginneres zuzuführende Luft strömt, einen in dieser Luftstrompassage angeordneten Radiator, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, einen in der Luftstrompassage angeordneten Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher, um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder absorbieren zu lassen, und ein Steuerungsmittel, wobei zumindest dieses Steuerungsmittel konfiguriert ist, eine Heiz-Betriebsart auszuführen, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlt und das Kältemittel, durch das Wärme abgestrahlt wurde, dekomprimiert wird und dann Wärme in dem Außenwärmetauscher absorbiert, die Fahrzeugklimaanlage einen Umgehungskreis enthält, der von einer Kältemittelauslassseite des Radiators zu einer Ansaugseite des Kompressors angeordnet ist, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Steuerungsmittel eine Betriebsart hat, in der sämtliches oder ein Teil des aus dem Radiator herausströmenden Kältemittel durch den Umgehungskreis geleitet wird und nicht durch den Außenwärmetauscher geleitet wird, sondern zu der Ansaugseite des Kompressors zurückgeführt wird.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel in der obigen Erfindung ein Frostbildungsbedingungsabschätzmittel zum Abschätzen einer Bedingung der Frostbildung an dem Außenwärmetauscher hat, und das Kältemittel durch den Umgehungskreis leitet, wenn Frost an dem Außenwärmetauscher gebildet wird, oder wenn die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher auf der Basis der Abschätzung dieses Frostbildungsbedingungsabschätzmittels vorausgesagt wird.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel in den jeweiligen obigen Erfindungen das Kältemittel durch den Umgehungskreis leitet, wenn eine externe Energiequelle Energie zu dem Kompressor oder zu einer Batterie, die die Energie zum Antreiben des Kompressors zuführt, liefert.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen obigen Erfindungen ein Dekompressionsmittel zum Dekomprimieren des durch den Umgehungskreis strömenden Kältemittels; oder das Dekompressionsmittel und einen ausstoßseitigen Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch das Dekompressionsmittel dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Kompressor ausgestoßenem Kältemittel ausführt, bevor es in den Radiator strömt, enthalten.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel in der obigen Erfindung durch das Dekompressionsmittel einen Unterkühlungsgrad des Kältemittels in einem Auslass des Radiators steuert, wenn das Steuerungsmittel das Kältemittel durch den Umgehungskreis leitet.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel in den jeweiligen obigen Erfindungen eine Betriebsart hat, in der das von dem Radiator ausströmendes Kältemittel durch den Außenwärmetauscher und den Umgehungskreis geleitet wird.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 7 ist dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen obigen Erfindungen einen Einspritzkreis enthalten, der einen Teil des von dem Radiator ausströmenden Kältemittels verteilt, um den Teil zu der Mitte der Kompression durch den Kompressor zurückzuführen.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 8 ist dadurch gekennzeichnet, dass die obige Erfindung ein Dekompressionsmittel zum Dekomprimieren des durch den Einspritzkreis strömenden Kältemittels und einen ausstoßseitigen Wärmetauscher enthält, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch dieses Dekompressionsmittel dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel ausführt, bevor es in den Radiator strömt.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 9 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel in der obigen Erfindung einen Überhitzungsgrad des durch das Dekompressionsmittel zu dem Kompressor zurückkehrenden Kältemittels steuert, wenn das Steuerungsmittel das Kältemittel durch den Einspritzkreis leitet.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 10 ist dadurch gekennzeichnet, dass der Umgehungskreis und der Einspritzkreis in den Erfindungen von Anspruch 7 bis Anspruch 9 einen gemeinsamen Kreis auf einer stromaufwärtigen Seite des Kältemittels bilden, und ein Dekompressionsmittel zum Dekomprimieren des Kältemittels und ein ausstoßseitiger Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch dieses Dekompressionsmittel dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel, bevor es in den Radiator strömt, ausführt, in diesem gemeinsamen Kreis angeordnet sind, und der Umgehungskreis und der Einspritzkreis in einer verteilenden Ventileinrichtung, die auf einer stromabwärtigen Seite von diesem ausstoßseitigen Wärmetauscher angeordnet ist, verzweigt werden.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 11 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel in den Erfindungen von Anspruch 7 bis Anspruch 10 eine Betriebsart hat, in der das von dem Radiator ausströmende Kältemittel durch den Umgehungskreis und den Einspritzkreis geleitet wird.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 12 ist dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerungsmittel in den Erfindungen von Anspruch 7 bis Anspruch 11 eine Betriebsart hat, in der das von dem Radiator ausströmende Kältemittel durch den Außenwärmetauscher, den Umgehungskreis und den Einspritzkreis geleitet wird.
  • VORTEILHAFTER EFFEKT DER ERFINDUNG
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist in einer Fahrzeugklimaanlage, die einen Kompressor, der ein Kältemittel verdichtet, eine Luftstrompassage, durch die in einen Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt, einen in dieser Luftstrompassage angeordneten Radiator, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen, einen in der Luftstrompassage angeordneten Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen, einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher, um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder absorbieren zu lassen, und ein Steuerungsmittel enthält, wobei dieses Steuerungsmittel konfiguriert ist, eine Heiz-Betriebsart, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel in dem Radiator Wärme abstrahlt und das Kältemittel, durch das Wärme abgestrahlt wurde, dekomprimiert wird und dann in dem Außenwärmetauscher Wärme absorbiert, ferner ein Umgehungskreis enthalten, der von einer Kältemittelauslassseite des Radiators zu einer Ansaugseite des Kompressors angeordnet ist, und das Steuerungsmittel hat eine Betriebsart, in der sämtliches oder ein Teil des von dem Radiator ausströmenden Kältemittels durch den Umgehungskreis geleitet wird und nicht durch den Außenwärmetauscher geleitet wird, sondern zu der Ansaugseite des Kompressors zurückgeführt wird. Daher kann, wenn unter Verwendung dieses Umgehungskreises das von dem Radiator ausströmende Kältemittel zu der Ansaugseite des Kompressors zurückgeführt wird, das in den Außenwärmetauscher strömende Kältemittel blockiert werden, oder eine Menge des durch den Außenwärmetauscher zu strömenden Kältemittel kann herabgesetzt werden.
  • Folglich kann eine Frostbildung auf dem Außenwärmetauscher verhindert oder gehemmt werden, und das zu der Ansaugseite des Kompressors zurückgeführte Kältemittel wird wieder durch den Kompressor verdichtet und zu dem Radiator ausgestoßen, und somit ist es möglich, eine Verschlechterung einer Heizfähigkeit durch den Radiator zu verhindern oder zu hemmen.
  • Insbesondere hat, wie in der Erfindung von Anspruch 2, das Steuerungsmittel ein Frostbildungsbedingungsabschätzmittel zum Abschätzen einer Bedingung einer Frostbildung an dem Außenwärmetauscher und leitet das Kältemittel durch den Umgehungskreis, wenn Frost an dem Außenwärmetauscher gebildet wird oder wenn die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher auf der Basis der Abschätzung von diesem Frostbildungsbedingungsabschätzmittel vorausgesagt wird, so dass es genau möglich ist, die Frostbildung auf dem Außenwärmetauscher zu verhindern oder zu hemmen.
  • Zusätzlich leitet, wie in der Erfindung von Anspruch 3, in einem Hybridauto oder in einem Elektroauto, in dem ein sogenanntes Plug-in, um eine Batterie von einer externen Energiequelle zu laden, möglich ist, das Steuerungsmittel das Kältemittel durch den Umgehungskreis, wenn die externe Energiequelle Energie zu dem Kompressor oder zu einer Batterie, die die Leistung liefert, um den Kompressor anzutreiben, zuführt. Folglich wird der Kompressor durch die externe Energiequelle oder durch die gelieferte Energie von der durch die externe Energiequelle geladenen Batterie betrieben, um das Kältemittel durch den Umgehungskreis zu leiten, ein vorausgehendes Heizen kann ausgeführt werden, bevor das Auto gestartet wird und in dieser Hinsicht ist es auch möglich, die Vereisung an dem Außenwärmetauscher zu verhindern oder zu hemmen.
  • Zusätzlich sind, wie in der Erfindung von Anspruch 4, Dekompressionsmittel zum Dekomprimieren des durch den Umgehungskreis strömenden Kältemittels; oder das Dekompressionsmittel und ein ausstoßseitiger Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch das Dekompressionsmittel dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel, bevor es in den Radiator strömt, ausführt, angeordnet, so dass das durch den Umgehungskreis strömende Kältemittel beispielsweise in einem mit der Ansaugseite des Kompressors zu verbindenden Akkumulator oder in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher verdampft werden kann, und es möglich ist, eine Verdichtung einer Flüssigkeit in dem Kompressor zu verhindern.
  • Insbesondere steuert, wie in der Erfindung von Anspruch 5, das Steuerungsmittel einen Unterkühlungsgrad des Kältemittels in einem Auslass des Radiators durch das Dekompressionsmittel, wenn das Steuerungsmittel das Kältemittel durch den Umgehungskreis leitet, so dass es möglich ist, die Heizfähigkeit in dem Radiator ohne eine Behinderung zu erlangen, wenn das Kältemittel durch den Umgehungskreis geleitet wird.
  • Zusätzlich hat, wie in der Erfindung von Anspruch 6, das Steuerungsmittel eine Betriebsart, in der das von dem Radiator ausströmende Kältemittel durch den Außenwärmetauscher und den Umgehungskreis geleitet wird, so dass es möglich ist, die Frostbildung auf dem Außenwärmetauscher zu hemmen, während Wärme von einer Außenluft in den Außenwärmetauscher absorbiert wird, und es ist möglich, ein Heizen durch eine von der Außenluft geförderte Wärme zusätzlich zu einem Heizen durch das durch den Umgehungskreis strömende und in dem Kompressor verdichtete Kältemittel zu realisieren.
  • In der Fahrzeugklimaanlage der Erfindung von Anspruch 7 enthalten die obigen jeweiligen Erfindungen einen Einspritzkreis, der einen Teil des von dem Radiator ausströmenden Kältemittels verteilt, um den Teil zu der Mitte der Kompression durch den Kompressor zurückzuführen, und somit wird, wenn die Frostbildung vorhergesagt ist, ein Gas durch den Einspritzkreis zu dem Kompressor eingespritzt, so dass es möglich ist, das Vereisen an dem Außenwärmetauscher zu verhindern. Folglich ist es möglich, eine Verschlechterung der Fahrzeuginnenraumklimatisierung aufgrund des Vereisens zu verhindern, und eine Verbesserung der Heizfähigkeit durch den Radiator zu erreichen.
  • In diesem Fall sind, wie in der Erfindung von Anspruch 8, Dekompressionsmittel zum Dekomprimieren des durch den Einspritzkreis strömenden Kältemittels und ein ausstoßseitiger Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch dieses Dekompressionsmittel dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel ausführt, bevor es in den Radiator strömt, angeordnet, so dass das durch den Einspritzkreis zu der Mitte der Kompression des Kompressors zurückzuführende Kältemittel durch ein Ausführen des Wärmeaustauschs zwischen dem Kältemittel und dem ausgestoßenen Kältemittel des Kompressors, das eine höhere Temperatur als das von dem Radiator ausströmende Kältemittel hat, verdampft werden kann. Folglich wird eine Menge des in den Kompressor einzuspritzenden Gases in einer ausreichenden Weise erlangt und eine Menge des von dem Kompressor auszustoßenden Kältemittels wird erhöht, so dass die Verbesserung der Heizfähigkeit erreicht werden kann.
  • Zu diesem Zeitpunkt steuert, wie in der Erfindung von Anspruch 9, das Steuerungsmittel einen Überhitzungsgrad des Kältemittels, das durch das Dekompressionsmittel zu dem Kompressor zurückkehrt, wenn das Steuerungsmittel das Kältemittel durch den Einspritzkreis leitet, wobei ein Einströmen des flüssigen Kältemittels zu der Mitte der Kompression durch den Kompressor verhindert werden kann, so dass es möglich ist, die Gaseinspritzung sicher zu realisieren.
  • Zusätzlich bilden, wie in der Erfindung von Anspruch 10, der Umgehungskreis und der Einspritzkreis einen gemeinsamen Kreis auf einer stromaufwärtigen Seite des Kältemittels und in diesem gemeinsamen Kreis sind ein Dekompressionsmittel zum Dekomprimieren des Kältemittels und ein ausstoßseitiger Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch dieses Kompressionsmittel dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel ausführt, bevor es in den Radiator strömt, angeordnet, und der Umgehungskreis und der Einspritzkreis sind in einer verteilenden Ventileinrichtung, die auf einer stromabwärtigen Seite von diesem ausstoßseitigen Warmetauscher positioniert ist, verzweigt, und somit können das Dekompressionsmittel und der ausstoßseitige Wärmetauscher durch sowohl den Umgehungskreis als auch durch den Einspritzkreis verwendet werden, so dass es möglich ist, die Anzahl von Komponenten zu verringern.
  • Zusätzlich hat, wie in der Erfindung von Anspruch 11, das Steuerungsmittel eine Betriebsart, in der das von dem Radiator ausströmende Kältemittel durch den Umgehungskreis und den Einspritzkreis geleitet wird, und somit kann die Gaseinspritzung durch Leiten des von dem Radiator ausströmenden Kältemittels durch den Einspritzkreis, während das Kältemittel durch den Umgehungskreis passiert, ausgeführt werden, so dass es möglich ist, sowohl die Verhinderung oder Hemmung des Vereisens an dem Außenwärmetauscher als auch die Verbesserung der Heizfähigkeit des Radiators effektiv zu realisieren.
  • Darüber hinaus hat, wie in der Erfindung von Anspruch 12, das Steuerungsmittel eine Betriebsart, in der das von dem Radiator ausströmende Kältemittel durch den Außenwärmetauscher, den Umgehungskreis und den Einspritzkreis geleitet wird, so dass, zusätzlich zu den obigen Effekten, von dem Außenwärmetauscher hinein geförderte Wärme für das Heizen verwendet werden kann.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlage von einer Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 2 ist ein Blockdiagramm eines elektrischen Kreises einer Steuerungseinrichtung der Fahrzeugklimaanlage von 1;
  • 3 ist ein p-h-Diagramm der Fahrzeugklimaanlage von 1;
  • 4 ist ein Steuerungsblockdiagramm der Steuerungseinrichtung von 2;
  • 5 ist ein Diagramm, um ein Festlegen einer Sollausblastemperatur durch die Steuerungseinrichtung von 2 zu erklären;
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel einer Entscheidung durch die Steuerungseinrichtung von 2, ob ein Einspritzen auszuführen ist, oder nicht, gezeigt wird;
  • 7 ist eine Ansicht, um einen Strom eines Kältemittels der Fahrzeugklimaanlage von 1 während einer Gaseinspritzung durch einen Einspritzkreis zu erklären;
  • 8 ist eine Zeittafel, um eine Abschätzoperation einer Bedingung der Frostbildung eines Außenwärmetauschers durch die Steuerungseinrichtung von 2 zu erklären;
  • 9 ist eine Ansicht, um einen Strom des Kältemittels der Fahrzeugklimaanlage von 1 während eines Umgehens von einem Umgehungskreises erklärt;
  • 10 ist eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlage einer anderen Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 11 ist eine Ansicht, um einen Strom eines Kältemittels der Fahrzeugklimaanlage von 10 während einer Gaseinspritzung durch einen Einspritzkreis zu erklären;
  • 12 ist eine Ansicht, um einen Strom des Kältemittels der Fahrzeugklimaanlage von 10 zu erklären, wenn die Gaseinspritzung durch den Einspritzkreis und ein Umgehen eines Umgehungskreises gleichzeitig ausgeführt werden;
  • 13 ist eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlage von noch einer anderen Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 14 ist eine Ansicht, um einen Strom eines Kältemittels der Fahrzeugklimaanlage von 13 während einer Gaseinspritzung durch einen Einspritzkreis zu erklären;
  • 15 ist eine Ansicht, um einen Strom des Kältemittels der Fahrzeugklimaanlage von 13 zu erklären, wenn die Gaseinspritzung durch den Einspritzkreis und ein Umgehen eines Umgehungskreises gleichzeitig ausgeführt werden;
  • 16 ist eine Ansicht, um einen Strom des Kältemittels der Fahrzeugklimaanlage von 13 zu erklären, wenn die Gaseinspritzung durch den Einspritzkreis, das Umgehen des Umgehungskreises und ein Zuführen des Kältemittels zu einem Außenwärmetauscher gleichzeitig durchgeführt werden;
  • 17 ist eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlage einer weiteren Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 18 ist eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlage einer weiteren Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 19 ist eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlage einer weiteren Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird;
  • 20 ist eine Ansicht, um einen Strom eines Kältemittels der Fahrzeugklimaanlage von 19 während eines normalen Heizens, in dem ein Kältemittel durch einen Außenwärmetauscher geleitet wird, zu erklären;
  • 21 ist eine Ansicht, um einen Strom des Kältemittels der Fahrzeugklimaanlage von 19 während eines Umgehens eines Umgehungskreises zu erklären; und
  • 22 ist eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlage von einer noch weiteren Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird.
  • ART UND WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
  • 1 zeigt eine konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlage 1 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall ist ein Fahrzeug der Ausführungsform, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird, ein Elektroauto (EV), das keinen Verbrennungsmotor (einen Motor mit innerer Verbrennung) hat, und durch ein Antreiben eines Elektromotors zum Fahren durch eine in einer Batterie (die nicht gezeigt ist) gespeicherten Leistung fährt, und die Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Erfindung wird durch die Energie der Batterie angetrieben. Das heißt, dass in dem Elektroauto, in dem ein Heizen nicht durch eine Abwärme des Verbrennungsmotors ausgeführt werden kann, die Fahrzeugklimaanlage 1 der Ausführungsform das Heizen durch eine Wärmepumpenoperation, in der ein Kältemittelkreis verwendet wird, ausführt, und ferner wahlweise jeweilige Betriebsarten eines Entfeuchtens und eines Heizens, eines Kühlens und eines Entfeuchtens, eines Kühlens, und dergleichen ausführt.
  • Es ist zu beachten, dass das Fahrzeug nicht auf das Elektroauto beschränkt ist und die vorliegende Erfindung auch für sogenannte Hybridautos, in denen der Verbrennungsmotor zusammen mit dem Elektromotor zum Fahren verwendet wird, wirkungsvoll ist, und es ist unnötig zu sagen, dass sie ferner auch auf ein gewöhnliches Auto, das durch einen Verbrennungsmotor fährt, anwendbar ist.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der Ausführungsform führt eine Klimatisierung (Heizen, Kühlen, Entfeuchten und Lüften) in dem Elektroauto aus und es gibt, nacheinander folgend durch ein Kältemittelrohr 13 verbunden, einen elektrischen Kompressor 2, der ein Kältemittel verdichtet, einen in einer Luftstrompassage 3 einer HVAC-Einheit 10, in der Luft in den Fahrzeuginnenraum geleitet und zirkuliert wird, angeordneten Radiator 4, um das von dem Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel Wärme in den Fahrzeuginnenraum abstrahlen zu lassen, ein durch ein elektrisches Ventil als Dekompressionsmittel zum Dekomprimieren und Expandieren des Kältemittels während des Heizens gebildetes Außenexpansionsventil 6, einen Außenwärmetauscher 7, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Außenluft ausführt, um während des Kühlens als der Radiator zu fungieren (das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen) und während des Heizens als ein Verdampfer zu fungieren (das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen), ein Innenraumexpansionsventil 8, das von einem elektrischen Ventil als Dekompressionsmittel zum Dekomprimieren und Expandieren des Kältemittels gebildet ist, einen in der Luftstrompassage 3 angeordneten Wärmeabsorber 9, um das Kältemittel Wärme von einem Innenraum und einem Äußeren des Fahrzeugs während des Kühlens und während des Entfeuchtens absorbieren zu lassen, ein Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, das eine Verdampfungsfähigkeit in dem Wärmeabsorber 9 reguliert, einen Akkumulator 12, der ein konstantes Volumen hat, und der mit einer Ansaugseite des Kompressors 2 verbunden ist, um als ein Kältemittelflüssigkeitsreservoir (Gas-Flüssigkeits-Trennung) zu fungieren, und dergleichen, so dass ein Kältemittelkreis R gebildet wird. Es ist zu beachten, dass in dem Außenwärmetauscher 7 ein Außenlüfter 15 angeordnet ist, um den Wärmeaustausch zwischen der Außenluft und dem Kältemittel auszuführen.
  • Zusätzlich hat der Außenwärmetauscher 7 nacheinander einen Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 und einen Unterkühlungsabschnitt 16 auf einer stromabwärtigen Seite des Kältemittels, ein Kältemittelrohr 13A, das sich von dem Außenwärmetauscher 7 heraus erstreckt, ist mit dem Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 über ein Magnetventil (ein Öffnungs-/Schließ-Ventil) 17, das während des Kühlens geöffnet ist, verbunden, und ein Auslass des Unterkühlungsabschnitts 16 ist mit dem Innenraumexpansionsventil 8 über ein Rückschlagventil 18 verbunden. Es ist zu beachten, dass der Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 und der Unterkühlungsabschnitt 16 baulich ein Teil des Außenwärmetauschers 7 bilden und eine Seite des Innenraumexpansionsventils 8 von dem Rückschlagventil 18 eine Vorwärtsrichtung ist.
  • Zusätzlich ist ein Kältemittelrohr 13B zwischen dem Rückschlagventil 18 und dem Innenraumexpansionsventil 8 in einer Wärmeaustauschbeziehung mit einem Kältemittelrohr 13C, das sich von dem Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, das auf einer Auslassseite des Wärmeabsorbers 9 positioniert ist, aus erstreckend angeordnet ist, und beide der Rohre bilden einen inneren Wärmetauscher 19. Folglich wird das durch das Kältemittelrohr 13B in das Innenraumexpansionsventil 8 strömende Kätemittel durch das von dem Wärmeabsorber 9 durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11 ausströmende Niedertemperaturkältemittel gekühlt (unterkühlt).
  • Zusätzlich ist das sich von dem Außenwärmetauscher 7 aus erstreckende Kältemittelrohr 13A verzweigt und dieses verzweigte Kältemittelrohr 13D kommuniziert, um mit dem Kältemittelrohr 13C auf der stromabwärtigen Seite von dem inneren Wärmetauschers 19 über ein Magnetventil (ein Öffnungs-/Schließ-Ventil) 21, das während eines Heizens zu öffnen ist, verbunden zu sein. Darüber hinaus ist ein Kältemittelrohr 13E auf einer Auslassseite des Radiators 4 vor dem Außenexpansionsventil 6 verzweigt, und dieses verzweigte Kältemittelrohr 13F kommuniziert, um auf der stromabwärtigen Seite von dem Rückschlagventil 18 über ein Magnetventil (ein Öffnungs-/Schließventil) 22, das während des Entfeuchtens zu öffnen, mit dem Kältemittelrohr 13B verbunden zu sein. Zusätzlich ist ein Umgehungsrohr 13J parallel zu dem Außenexpansionsventil 6 verbunden, und in dem Umgehungsrohr 13J ist ein Magnetventil (ein Öffnungs-/Schließ-Ventil) 20, das in einer Kühl-Betriebsart geöffnet ist, um das Kältemittel durch Umgehen des Außenexpansionsventils zu leiten, angeordnet.
  • Darüber hinaus ist das sich von dem Radiator 4 erstreckende Kältemittelrohr 13E gleich verzweigt (bevor es sich in das Kältemittelrohr 13F und ein Kältemittelrohr 13E verzweigt), und dieses verzweigte Kältemittelrohr wird als ein gemeinsamer Kreis 24C definiert. Der gemeinsame Kreis 24C ist mit einem Rückkehrexpansionsventil 30, das als Dekompressionsmittel zum Steuern eines nachstehend erwähnten Umgehens und einer Gaseinspritzung durch ein elektrisches Ventil gebildet ist, verbunden, der gemeinsame Kreis 24C ist auf einer Auslassseite des Rückkehrexpansionsventils 30 in einer Wärme-austauschenden Beziehung mit einem Kältemittelrohr 13G, das auf einer Ausstoßseite des Kompressors 2 positioniert ist, angeordnet und sowohl der Kreis als auch das Ventil bilden einen ausstoßseitigen Warmetauscher 35.
  • Auf einer stromabwärtigen Seite von dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 ist ein gemeinsamer Informationskreis 24C mit einem Dreiwegeventil 23 als eine verteilende Ventileinrichtung verbunden. Ferner ist das Dreiwegeventil 23 mit einem verzweigten Ende eines Einspritzkreises 24I verbunden und das andere Ende des Einspritzkreises 24I kommuniziert, um mit der Mitte der Kompression durch den Kompressor 2 verbunden zu sein. Zusätzlich ist das Dreiwegeventil 23 mit einem verzweigten Ende eines Umgehungskreises 24B verbunden, und das andere Ende des Umgehungskreises 24B ist mit einem Einlass des auf einer Ansaugseite des Kompressors 2 positionierten Akkumulators 12 verbunden.
  • In dieser Ausführungsform bilden der gemeinsame Kreis 24C, das Rückkehrexpansionsventil 30, der ausstoßseitige Wärmetauscher 35, das Dreiwegeventil 23, der Einspritzkreis 24I und der Umgehungskreis 24B einen Rückkehrkreis 40. Zusätzlich bilden, in dem Rückkehrkreis 40, der gemeinsame Kreis 24C, das Rückkehrexpansionsventil 30, der ausstoßseitige Wärmetauscher 35, das Dreiwegeventil 23 und der Einspritzkreis 24I einen Einspritzkreis der vorliegenden Erfindung, und der gemeinsame Kreis 24C, das Rückkehrexpansionsventil 30, der ausstoßseitige Wärmetauscher 35, das Dreiwegeventil 23 und der Umgehungskreis 24B bilden einen Umgehungskreis der vorliegenden Erfindung von einer Auslassseite des Kältemittels von dem Radiator 4 durch den Akkumulator 12 zu der Ansaugseite des Kompressors 2.
  • Der obige Einspritzkreis der vorliegenden Erfindung ist ein Kreis, der einen Teil des von dem Radiator 4 ausströmenden Kältemittels verteilt, um den Teil zu der Mitte der Kompression durch den Kompressor 2 (die Gaseinspritzung) zurückzuführen, das Rückkehrexpansionsventil 30 dekomprimiert das in den gemeinsamen Kreis 24C strömende Kältemittel und dann strömt das Kältemittel in den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35. Das in den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 strömende Kältemittel wird von dem Kompressor 2 zu dem Kältemittelrohr 13G ausgestoßen, führt einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Kältemittel, das in den Radiator 4 zu strömen hat, aus, und absorbiert Wärme von dem durch das Kältemittelrohr 13G strömenden Kältemittel, um zu verdampfen. Das zu dem gemeinsamen Kreis 24C verteilte Kältemittel verdampft in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 und strömt dann von dem Dreiwegeventil 23 durch den Einspritzkreis 24I, um zu der Mitte der Kompression durch den Kompressor 2 zurückgeführt zu werden, wobei die Gaseinspritzung zu dem Kompressor 2 ausgeführt wird.
  • Der obige Umgehungskreis der vorliegenden Erfindung ist ein Kreis, in dem sämtliches (oder ein Teil, wie später beschrieben) von dem von dem Radiator 4 ausströmenden Kältemittel nicht durch den Außenwärmetauscher 7 strömt, sondern in den Akkumulator 12 strömt (Umgehen), und das Rückkehrexpansionsventil 30 gleichzeitig das in den gemeinsamen Kreis 24C strömende Kältemittel dekomprimiert, wobei das Kältemittel in den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 strömt. Das in den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 strömende Kältemittel wird von dem Kompressor 2 zu dem Kältemittelrohr 13G ausgestoßen, führt einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und dem Kältemittel, das in den Radiator 4 zu strömen hat, aus, und absorbiert Wärme von dem durch das Kältemittelrohr 13G strömenden Kältemittel, um zu verdampfen. Das zu dem gemeinsamen Kreis 24C verteilte Kältemittel verdampft in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 und wird dann von dem Dreiwegeventil 23 durch den Umgehungskreis 24B zu dem Akkumulator 12 auf der Ansaugseite des Kompressors 2 zurückgeführt, um den Außenwärmetauscher 7 zu umgehen.
  • Zusätzlich sind in der Luftstrompassage 3 auf einer stromaufwärtigen Seite der Luft von dem Wärmeabsorber 9 jeweilige Ansaugöffnungen, wie etwa eine Außenluftansaugöffnung und eine Innenraumluftansaugöffnung gebildet (dargestellt durch eine Ansaugöffnung 25 in 1), und in der Ansaugöffnung 25 ist ein Ansaugumschaltschieber 26 angeordnet, um die in die Luftstrompassage 3 einzuführende Luft zu einer Innenraumluft umzuschalten, was eine Luft in dem Fahrzeuginnenraum (eine Innenraumluftzirkulation-Betriebsart) und eine Außenluft ist, was eine Luft außerhalb des Fahrzeuginnenraums ist (eine Außenlufteinführung-Betriebsart). Ferner ist auf einer stromabwärtigen Seite der Luft von dem Ansaugumschaltschieber 26 ein Innenraumlüfter (ein Lüfterventilator) 27 angeordnet, um die eingeführte Innenraumluft oder Außenluft zu der Luftstrompassage 3 zuzuführen.
  • Zusätzlich ist in der Luftstrompassage 3 auf der stromaufwärtigen Seite der Luft von dem Radiator 4 ein Luftmischschieber 28 angeordnet, um einen Strömungsgrad der Innenraumluft oder der Außenluft durch den Radiator 4 zu regulieren. Ferner ist in der Luftstrompassage 3 auf einer stromabwärtigen Seite der Luft von dem Radiator 4 jeglicher Fuß-, Lüftungs- oder Defrosterauslass gebildet (dargestellt durch einen Auslass 29 in 1), und in dem Auslass 29 ist ein Auslassumschaltschieber 31 angeordnet, um eine Umschaltsteuerung eines Blasens der Luft von jedem oben erwähnten Auslass auszuführen.
  • Als nächstes ist in 2, 32 eine Steuerungseinrichtung (ECU) als ein von einem Mikrocomputer gebildetes Steuerungsmittel, und ein Eingang der Steuerungseinrichtung 32 ist mit jeweiligen Ausgängen eines Außenlufttemperatursensors 33, der eine Außenlufttemperatur des Fahrzeugs erfasst, eines Außenluftfeuchtigkeitssensors 34, der eine Außenluftfeuchtigkeit erfasst, eines HVAC-Ansaugtemperatursensors 36, der eine Temperatur der Luft, die von der Ansaugöffnung 25 zu der Luftstrompassage 3 anzusaugen ist, erfasst, eines Innenraumlufttemperatursensors 37, der eine Temperatur der Luft in dem Fahrzeuginnenraum (der Innenraumluft) erfasst, eines Innenraumluftfeuchtigkeitssensors 38, der eine Feuchtigkeit der Luft in dem Fahrzeuginnenraum erfasst, eines Innenraumluft-CO2-Konzentrationssensors 39, der eine Kohlendioxidkonzentration in dem Fahrzeuginnenraum erfasst, eines Auslasstemperatursensors 41, der eine Temperatur der von dem Auslass 29 in das Fahrzeuginnere ausgeblasenen Luft erfasst, eines Ausstoßdrucksensors 42, der einen Druck des von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittels erfasst, eines Ausstoßtemperatursensors 43, der eine Temperatur des von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittels erfasst, eines Ansaugdrucksensors 44, der einen Ansaugkältemitteldruck von dem Kompressor 2 erfasst, eines Radiatortemperatursensors 46, der eine Temperatur des Radiators 4 (die Temperatur des Kältemittels, das gerade von dem Radiator 4 ausgeströmt ist, die Temperatur des Radiators 4 selbst, oder die Temperatur der Luft, unmittelbar nachdem sie in dem Radiator 4 erwärmt wurde) erfasst, eines Radiatordrucksensors 47, der einen Kältemitteldruck des Radiators 4 (den Druck in dem Radiator 4 oder den Druck des Kältemittels, das gerade von dem Radiator 4 ausgeströmt ist) erfasst, eines Wärmeabsorbertemperatursensors 48, der eine Temperatur des Wärmeabsorbers 9 (die Temperatur des Kältemittels, das gerade von dem Wärmeabsorber 9 ausgeströmt ist, die Temperatur des Wärmeabsorbers 9 selbst, oder die Temperatur der Luft, unmittelbar nachdem sie in dem Wärmeabsorber 9 gekühlt wurde) erfasst, eines Wärmeabsorberdrucksensors 49, der einen Kältemitteldruck des Wärmeabsorbers 9 (den Druck in dem Wärmeabsorber 9 oder den Druck des Kältemittels, das gerade von dem Wärmeabsorber 9 ausgeströmt ist) erfasst, eines Sonneneinstrahlungssensors 51 von beispielsweise einem Fotosensorsystem, um eine Sonneneinstrahlungsmenge in das Fahrzeug zu erfassen, eines Geschwindigkeitssensors 52, um eine Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs (eine Geschwindigkeit) zu erfassen, eines Klimaanlagenbedienungsabschnitts 53, um die Veränderung der vorbestimmten Temperatur oder der Betriebsart einzustellen, eines Außenwärmetauschertemperatursensors 54, der eine Temperatur des Außenwärmetauschers 7 (der Temperatur des Kältemittels, das gerade von dem Außenwärmetauscher 7 ausgeströmt ist oder die Temperatur des Außenwärmetauschers 7 selbst) erfasst, und eines Außenwärmetauscherdrucksensors 56, der den Kältemitteldruck des Außenwärmetauschers 7 (den Druck des Kältemittels in dem Außenwärmetauscher 7 oder des Kältemittels, das gerade von dem Außenwärmetauscher 7 ausgeströmt ist) erfasst.
  • Zusätzlich ist ferner der Eingang der Steuerungseinrichtung 32 mit jeweiligen Ausgängen eines Einspritzdrucksensors 50, der einen Druck eines Einspritzkältemittels, das von dem Dreiwegeventil 23 durch den Einspritzkreis 24I strömt, um zu der Mitte der Kompression durch den Kompressor 2 zurückzukehren, und eines Einspritztemperatursensors 55, der eine Temperatur des Einspritzkältemittels erfasst, verbunden. Darüber hinaus ist der Eingang der Steuerungseinrichtung 32 auch mit einem Ausgang eines Umgehungstemperatursensors 70, der eine Temperatur eines Umgehungskältemittels, das durch das Dreiwegeventil 23 durch den Umgehungskreis 24B strömt und zu dem Akkumulator 12 zurückkehrt, erfasst.
  • Andererseits ist ein Ausgang der Steuerungseinrichtung 32 mit dem Kompressor 2, dem Außenlüfter 15, dem Innenraumlüfter (dem Lüfterventilator) 27, dem Ansaugumschaltschieber 26, dem Luftmischschieber 28, dem Auslassumschaltschieber 31, dem Außenexpansionsventil 6, dem Innenraumexpansionsventil 8, den jeweiligen Magnetventilen 17, 20, 21 und 22, dem Dreiwegeventil 23, dem Rückkehrexpansionsventil 30 und dem Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11 verbunden. Ferner steuert die Steuerungseinrichtung 32 diese Komponenten auf der Basis der Ausgänge der jeweiligen Sensoren und den Einstellungseingaben durch den Klimaanlagenbedienungsabschnitt 53.
  • Als nächstes wird ein Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 der Ausführungsform, die den oben erwähnten Aufbau hat, beschrieben. In der Ausführungsform wechselt und führt die Steuerungseinrichtung 32 jeweilige grob unterteilte Betriebsarten, wie etwa eine Heiz-Betriebsart, eine Entfeucht- und Heiz-Betriebsart, eine interne-Umwälzung-Betriebsart, eine Entfeucht- und Kühl-Betriebsart und eine Kühl-Betriebsart, aus. Zuerst wird die Strömung des Kältemittels in jeder Betriebsart beschrieben.
  • (1) Strom eines Kältemittels einer Heiz-Betriebsart
  • Wenn durch die Steuerungseinrichtung 32 oder einer manuellen Betätigung des Klimaanlagenbedienungsabschnitts 53 die Heiz-Betriebsart gewählt ist, öffnet die Steuerungseinrichtung 32 das Magnetventil 21 und schließt das Magnetventil 17, das Magnetventil 22 und das Magnetventil 20. Darüber hinaus werden der Kompressor 2 und die jeweiligen Lüfter 15 und 27 betrieben, und der Luftmischschieber 28 hat einen Zustand, indem von dem Innenraumlüfter 27 ausgeblasene Luft durch den Radiator 4 geleitet wird. Folglich strömt das von dem Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas durch den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 und strömt dann in den Radiator 4. Die Luft in der Luftstrompassage 3 wird durch den Radiator 4 geleitet und somit wird die Luft in der Luftstrompassage 3 durch das Hochtemperatur-Kältemittel in dem Radiator 4 erwärmt, wohingegen dem Kältemittel in dem Radiator 4 die Wärme durch die Luft entnommen wird und es gekühlt wird, um zu kondensieren und verflüssigt zu werden.
  • Das in dem Radiator 4 verflüssigte Kältemittel strömt von dem Radiator 4 aus und strömt dann durch das Kältemittelrohr 13E, um das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen. Es ist zu beachten, dass ein Betrieb und eine Funktion des Rückkehrkreises 40 später beschrieben werden. Das in das Außenexpansionsventil 6 strömende Kältemittel wird dekomprimiert und strömt dann in den Außenwärmetauscher 7. Das in den Außenwärmetauscher 7 strömende Kältemittel verdampft und die Wärme wird von der durch Fahren oder dem Außenlüfter 15 durchgeleiteten Außenluft hineingefördert (eine Wärmepumpe). Ferner strömt das von dem Außenwärmetauscher 7 ausströmende Niedertemperaturkältemittel durch das Kältemittelrohr 13D und das Magnetventil 21, um von dem Kältemittelrohr 13C in den Akkumulator 12 zu strömen, in dem eine Gas-Flüssigkeits-Trennung ausgeführt wird, und dann wird das Kältemittelgas in den Kompressor 2 gesaugt, wobei sich dieser Kreislauf wiederholt. Die in dem Radiator 4 aufgeheizte Luft wird von dem Auslass 29 ausgeblasen und somit wird das Heizen in dem Fahrzeuginnenraum ausgeführt.
  • Die Steuerungseinrichtung 32 steuert eine Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis eines Hochdrucks des Kältemittelkreises R, der durch den Ausstoßdrucksensor 42 oder den Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, steuert auch eine Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 auf der Basis der Temperatur des Radiators 4, die durch den Radiatortemperatursensor 46 erfasst wird, und des Kältemitteldrucks des Radiators 4, der durch den Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, und steuert einen Unterkühlungsgrad des Kältemittels in dem Auslass des Radiators 4.
  • (2) Strom eines Kältemittels einer Entfeucht- und Heiz-Betriebsart
  • Als nächstes öffnet in der Entfeucht- und Heiz-Betriebsart die Steuerungseinrichtung 32 in dem obigen Zustand der Heiz-Betriebsart das Magnetventil 22. Folglich wird ein Teil des durch den Radiator 4 und das Kältemittelrohr 13E strömenden kondensierten Kältemittels verteilt und strömt durch das Magnetventil 22, um von den Kältemittelrohren 13F und 13B durch den inneren Wärmetauscher 19 zu strömen und dabei das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraum expansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Wasser in der von dem Innenraumlüfter 27 ausgeblasenen Luft koaguliert, um sich an dem Wärmeabsorber 9 durch eine Wärmeabsorptionsoperation zu diesem Zeitpunkt anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
  • Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11 und den inneren Wärmetauscher 19, um sich mit dem Kältemittel von dem Kältemittelrohr 13D in dem Kältemittelrohr 13C zu verbinden, und strömt dann durch den Akkumulator 12, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wobei sich dieser Kreislauf wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird in einem Prozess eines Passierens durch den Radiator 4 wieder erwärmt und somit wird das Entfeuchten und Heizen in dem Fahrzeuginnenraum ausgeführt. Die Steuerungseinrichtung 32 steuert die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis des Hochdrucks des Kältemittelkreises R, der durch den Ausstoßdrucksensor 42 oder den Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, und steuert auch die Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird.
  • (3) Strom eines Kältemittels einer interne-Umwälzung-Betriebsart
  • Als nächstes schaltet in der interne-Umwälzung-Betriebsart die Steuerungseinrichtung 32 das Außenexpansionsventil 6 in dem obigen Zustand der Entfeucht- und Heiz-Betriebsart ab (eine Abschaltposition) und schließt auch das Magnetventil 21. Das Außenexpansionsventil 6 und das Magnetventil 21 sind geschlossen, wobei ein Einströmen des Kältemittels in den Außenwärmetauscher 7 und ein Ausströmen des Kältemittels von dem Außenwärmetauscher 7 versperrt werden, und somit sämtliches kondensiertes Kältemittel, das durch den Radiator 4 und das Kältemittelrohr 13E strömt, durch das Kältemittelrohr durch das Magnetventil 22 13F strömt. Ferner strömt das durch das Kältemittelrohr 13F strömende Kältemittel von dem Kältemittelrohr 13B durch den inneren Wärmetauscher 19, um das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der von dem Innenraumlüfter 27 ausgeblasenen Luft koaguliert, um an dem Wärmeabsorber 9 durch die Wärmeabsorptionsoperation zu diesem Zeitpunkt anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
  • Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, den inneren Wärmetauscher 19, das Kältemittelrohr 13C und den Akkumulator 12, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wobei sich dieser Kreislauf wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 entfeuchtete Luft wird in dem Prozess eines Passierens des Radiators 4 wieder erhitzt und somit wird das Entfeuchten und Heizen in dem Fahrzeuginnenraum ausgeführt. Jedoch wird in dieser interne-Umwälzung-Betriebsart das Kältemittel zwischen dem Radiator 4 (Wärmeabstrahlung) und dem Wärmeabsorber 9 (Wärmeabsorption), die sich in der Luftstrompassage 3 auf einer Innenraumseite befinden, umgewälzt, und somit wird die Wärme nicht von der Außenluft hineingefördert, sondern eine Heizfähigkeit aufgrund von konsumierter Leistung des Kompressors 2 wird ausgeübt. Die vollständige Menge des Kältemittels strömt durch den Wärmeabsorber 9, der eine Entfeuchtoperation ausübt und somit ist, verglichen mit der obigen Entfeucht- und Heiz-Betriebsart eine Entfeuchtungsfähigkeit hoch, aber die Heizfähigkeit verringert sich.
  • Die Steuerungseinrichtung 32 steuert die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 oder des oben erwähnten Hochdrucks des Kältemittelkreises R. Zu diesem Zeitpunkt wählt die Steuerungseinrichtung 32 eine kleinere Kompressorsolldrehzahl von den durch Berechnen aus der Temperatur des Wärmeabsorbers 9 oder des Hochdrucks erhaltenen Kompressorsolldrehzahlen, um den Kompressor 2 zu steuern.
  • (4) Strömung eines Kältemittels einer Entfeucht- und Kühl-Betriebsart.
  • Als nächstes öffnet in der Entfeucht- und Kühl-Betriebsart die Steuerungseinrichtung 32 das Magnetventil 17 und schließt das Magnetventil 21, das Magnetventil 22 und das Magnetventil 20. Darüber hinaus werden der Kompressor 2 und die jeweiligen Lüfter 15 und 27 betrieben, und die Luftmischkappe 28 hat den Zustand, in dem die von dem Innenraumlüfter 27 ausgeblasene Luft durch den Radiator 4 geleitet wird. Folglich strömt das von dem Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas durch den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 in den Radiator 4. Die Luft in der Luftstrompassage 3 wird durch den Radiator 4 geleitet, und somit wird die Luft in der Luftstrompassage 3 in dem Radiator 4 durch das Hochtemperaturkältemittel erhitzt, wohingegen dem Kältemittel in dem Radiator 4 die Wärme durch die Luft entnommen wird und es gekühlt wird, um zu kondensieren und zu verflüssigen.
  • Das von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel strömt durch das Kältemittelrohr 13E, um das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen, und strömt durch das Außenexpansionsventil 6, das so gesteuert wird, dass das Ventil dazu neigt, geöffnet zu sein, um in den Außenwärmetauscher 7 zu strömen. Das in den Außenwärmetauscher 7 strömende Kältemittel wird darin durch das Fahren oder die durch den Außenlüfter 15 durchgeleitete Außenluft darin gekühlt, um zu kondensieren. Das von dem Außenwärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel strömt von dem Kältemittelrohr 13A durch das Magnetventil 17, um nachfolgend in den Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 und den Unterkühlungsabschnitt 16 zu strömen. Hier wird das Kältemittel unterkühlt.
  • Das von dem Unterkühlungsabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 ausströmende Kältemittel strömt durch das Rückschlagventil 18, um in das Kältemittelrohr 13B einzutreten, und strömt durch den inneren Wärmetauscher 19, um das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der von dem Innenraumlüfter 27 ausgeblasenen Luft koaguliert, um durch die Wärmeabsorptionsoperation zu diesem Zeitpunkt an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, und somit wird die Luft gekühlt und entfeuchtet.
  • Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, den inneren Warmetauscher 19 und das Kältemittelrohr 13C, um den Akkumulator 12 zu erreichen, und strömt durch, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wobei sich dieser Kreislauf wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft wird in dem Prozess eines Passierens des Radiators 4 (eine Abstrahlfähigkeit ist niedriger als die während des Heizens) wieder erhitzt, und somit werden das Entfeuchten und Kühlen in dem Fahrzeuginnenraum ausgeführt. Die Steuerungseinrichtung 32 steuert die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird, und steuert auch die Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 auf der Basis des vorhin erwähnten Hochdrucks des Kältemittelkreises R, und steuert einen Kältemitteldruck (einen Radiatordruck PCI) des Radiators 4.
  • (5) Strom eines Kältemittels einer Kühl-Betriebsart
  • Als nächstes öffnet in dem obigen Zustand der Entfeucht- und Kühl-Betriebsart (in diesem Fall kann das Außenexpansionsventil 6 jegliche Ventilposition einschließlich einer vollständig geöffneten Position haben (die Ventilposition ist auf eine obere Steuerungsgrenze eingestellt) die Steuerungseinrichtung 32 in der Kühl-Betriebsart das Magnetventil 20, und der Luftmischschieber 28 hat einen Zustand, in dem die Luft nicht durch den Radiator 4 geleitet wird. Folglich strömt das von dem Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittelgas durch den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 in den Radiator 4. Die Luft in der Luftstrompassage 3 wird nicht durch den Radiator 4 geleitet, daher geht die Luft hier nur vorbei, und das von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel strömt durch das Kältemittelrohr 13E, um das Magnetventil 20 und das Außenexpansionsventil 6 zu erreichen.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird das Magnetventil 20 geöffnet und somit umgeht das Kältemittel das Außenexpansionsventil 6, geht durch das Umgehungsrohr 13J und strömt, wie es ist, in den Außenwärmetauscher 7, in dem das Kältemittel darin durch das Fahren oder durch die durch den Außenlüfter 15 durchgeleitete Außenluft gekühlt wird, um zu kondensieren und verflüssigt zu werden. Das von dem Außenwärmetauscher 7 ausströmende Kältemittel strömt von dem Kältemittelrohr 13A durch das Magnetventil 17, um nachfolgend in den Flüssigkeitsbehälter mit Trocknereinsatz 14 und den Unterkühlungsabschnitt 16 zu strömen. Hier wird das Kältemittel unterkühlt.
  • Das von dem Unterkühlungsabschnitt 16 des Außenwärmetauschers 7 ausströmende Kältemittel strömt durch das Rückschlagventil 18, um in das Kältemittelrohr 13B einzutreten, und strömt durch den inneren Wärmetauscher 19, um das Innenraumexpansionsventil 8 zu erreichen. Das Kältemittel wird in dem Innenraumexpansionsventil 8 dekomprimiert und strömt dann in den Wärmeabsorber 9, um zu verdampfen. Das Wasser in der von dem Innenraumlüfter 27 ausgeblasenen Luft koaguliert, um durch die Wärmeabsorptionsoperation zu diesem Zeitpunkt an dem Wärmeabsorber 9 anzuhaften, so dass die Luft gekühlt wird.
  • Das in dem Wärmeabsorber 9 verdampfte Kältemittel strömt durch das Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil 11, den internen Wärmetauscher 19 und das Kältemittelrohr 13C, um den Akkumulator 12 zu erreichen, und strömt dadurch, um in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, wobei sich dieser Kreislauf wiederholt. Die in dem Wärmeabsorber 9 gekühlte und entfeuchtete Luft geht nicht nur durch den Radiator 4, sondern wird von dem Auslass 29 in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasen, und somit wird ein Kühlen in dem Fahrzeuginnenraum ausgeführt. In dieser Kühl-Betriebsart steuert die Steuerungseinrichtung 32 die Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis der Temperatur des Wärmeabsorbers 9, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird.
  • (6) Gaseinspritzung in der Heiz-Betriebsart
  • Als nächstes wird die Gaseinspritzung in der obigen Heiz-Betriebsart beschrieben. In dieser Gaseinspritzung schaltet die Steuerungseinrichtung 32 das Dreiwegeventil 23, so dass das Kältemittel durch den Einspritzkreis 24I strömt. 3 zeigt ein p-h-Diagramm der Fahrzeugklimatisierungseinrichtung 1 der vorliegenden Erfindung in der Heiz-Betriebsart. Das Kältemittel strömt von dem Radiator 4 aus, um in das Kältemittelrohr 13E einzutreten, und dann, wie durch Pfeile in 7 gezeigt, wird ein Teil des Kältemittels verteilt, um in den gemeinsamen Kreis 24C des Rückkehrkreises 40 zu strömen, wird durch das Rückkehrexpansionsventil 30 dekomprimiert, tritt in den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 ein, um den Wärmeaustausch mit dem von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittel (dem von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittel, bevor es in den Radiator 4 strömt) auszuführen, und absorbiert dann Wärme, um zu verdampfen.
  • Danach erreicht das in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 verdampfte Kältemittelgas das Dreiwegeventil 23, strömt von dem Dreiwegeventil 23 durch den Einspritzkreis 24I, um zu der Mitte der Kompression durch den Kompressor 2 zurückzukehren, wird ferner gemeinsam mit dem von dem Akkumulator 12, um verdichtet zu werden, angesaugten Kältemittel verdichtet, und dann von dem Kompressor 2 wieder zu dem Kältemittelrohr 13G ausgestoßen (durch die Pfeile in 7 gezeigt).
  • In 3 geben zwei mit 35 bezeichnete Abschnitte und ein Pfeil zwischen den zwei Abschnitten den Wärmeaustausch in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 an. Wenn das Kältemittel von dem Einspritzkreis 24I des Rückkehrkreises 40 zu der Mitte der Kompression durch den Kompressor 2 zurückgeführt wird, steigt die Menge des von dem Kompressor 2 auszustoßenden Kältemittels an, und somit wird die Heizfähigkeit in dem Radiator 4 verbessert. Jedoch wird, wenn das flüssige Kältemittel zu dem Kompressor 2 zurückkehrt, eine Flüssigkeitskompression verursacht, und somit muss das von dem Einspritzkreis 24I zu dem Kompressor 2 zurückzuführende Kältemittel ein Gas sein.
  • Daher überwacht, wie später beschrieben, die Steuerungseinrichtung 32 einen Überhitzungsgrad (SH) des zu der Mitte der Kompression durch den Kompressor 2 strömenden Kältemittels aus dem Druck und der Temperatur des Kältemittels nach dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35, die jeweils durch den Einspritzdrucksensor 50 und den Einspritztemperatursensor 55 erfasst werden, und die Steuerungseinrichtung steuert, wie später beschrieben, die Ventilposition des Rückkehrexpansionsventils 30, so dass in dem Wärmeaustausch mit dem ausgestoßenen Kältemittel ein vorbestimmter Überhitzungsgrad zugeteilt wird. Jedoch wird in der vorliegenden Erfindung der Wärmeaustausch zwischen dem von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittel mit auffällig hoher Temperatur, bevor es in den Radiator 4 strömt, und dem durch den gemeinsamen Kreis 24C des Rückkehrkreises 40 strömenden Kältemittel in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 ausgeführt, und somit kann eine große Wärmeaustauschmenge erhalten werden.
  • Daher kann, selbst wenn die Ventilposition des Rückkehrexpansionsventils 30 vergrößert ist, um eine Einspritzmenge zu erhöhen, das Kältemittel auch in ausreichender Weise in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 verdampft werden, und ein notwendiger Überhitzungsgrad kann erreicht werden.
  • Folglich kann, verglichen mit einem Fall, in dem der Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel nach dem Radiator und dem Einspritzkältemittel wie in einer konventionellen Technologie ausgeführt wird, gemäß der Ausführungsform die Gaseinspritzmenge zu dem Kompressor 2 in hinreichender Weise erlangt werden, und die Menge des von dem Kompressor 2 auszustoßenden Kältemittels kann erhöht werden, um die Heizfähigkeit zu verbessern.
  • Als nächstes wird eine Gaseinspritzsteuerung des Rückkehrkreises 40 (des Einspritzkreises in diesem Fall) in der obigen Heiz-Betriebsart unter Bezugnahme auf 4 bis 7 beschrieben.
  • (6-1) Steuerungsblock von Kompressor, Außenexpansionsventil und Rückkehrexpansionsventil
  • 4 zeigt ein Steuerungsblockdiagramm des Kompressors 2, des Außenexpansionsventils 6 und des Rückkehrexpansionsventils 30 durch die Steuerungseinrichtung 32 in der obigen Heiz-Betriebsart. Die Steuerungseinrichtung 32 gibt eine Sollauslasstemperatur TAO in einen Sollradiatortemperaturberechnungsabschnitt 57, einen Sollradiatorunterkühlungsgradberechnungsabschnitt 58 und einen Solleinspritzkältemittelüberhitzungsgradberechnungsabschnitt 59 ein. Die Sollauslasstemperatur TAO ist ein Sollwert der Temperatur der von dem Auslass 29 in den Fahrzeuginnenraum ausgeblasenen Luft, und wird durch die Steuerungseinrichtung 32 in Übereinstimmung mit der unten erwähnten Gleichung (I) berechnet. TAO = (Tset – Tin) × K + Tbal(f(Tset, SUN, Tam)) (I)
  • Hier ist Tset eine in dem Fahrzeuginnenraum gewählte Temperatur, die durch den Klimaanlagenbedienungsabschnitt 53 eingestellt wird, Tin ist eine Temperatur einer Innenraumluft, die durch den Innenraumlufttemperatursensor 37 erfasst wird, K ist ein Koeffizient und Tbal ist ein aus der eingestellten Temperatur Tset, einer durch den Sonneneinstrahlungssensor 51 erfassten Sonneneinstrahlungsmenge SUN und einer durch den Außentemperatursensor 33 erfassten Außentemperatur Tam berechneter Ausgleichswert. Darüber hinaus erhöht sich, wie in 5 gezeigt, die Sollauslasstemperatur TAO im Allgemeinen, wenn die Außentemperatur Tam niedriger wird, und verringert sich, wenn die Außentemperatur Tam ansteigt.
  • Der Sollradiatortemperaturberechnungsabschnitt 57 der Steuerungseinrichtung 32 berechnet aus der Sollauslasstemperatur TAO eine Sollradiatortemperatur TCO, und als nächstes berechnet ein Sollradiatordruckberechnungsabschnitt 61 der Steuerungseinrichtung 32 auf der Basis der Sollradiatortemperatur TCO einen Sollradiatordruck PCO. Darüber hinaus berechnet ein Kompressordrehzahlberechnungsabschnitt 62 der Steuerungseinrichtung 32 auf der Basis des Sollradiatordrucks PCO und eines Drucks Pci des Radiators 4 (des Radiatordrucks), der durch den Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, eine Drehzahl Nc des Kompressors 2, und die Steuerungseinrichtung betreibt den Kompressor 2 mit der Drehzahl Nc. Das heißt, dass die Steuerungseinrichtung 32 den Druck Pci des Radiators 4 entsprechend der Drehzahl Nc des Kompressors 2 steuert.
  • Zusätzlich berechnet der Sollradiatorunterkühlungsgradberechnungsabschnitt 58 der Steuerungseinrichtung 32 auf der Basis der Sollauslasstemperatur TAO einen Sollradiatorunterkühlungsgrad TGSC des Radiators 4. Andererseits berechnet ein Radiatorunterkühlungsgradberechnungsabschnitt 63 der Steuerungseinrichtung 32 auf der Basis des Radiatordrucks Pci und der Temperatur des Radiators 4 (einer Radiatortemperatur Tci), die durch den Radiatortemperatursensor 46 erfasst wird, einen Unterkühlungsgrad des Kältemittels in dem Radiator 4 (einen Radiatorunterkühlungsgrad SC). Darüber hinaus berechnet ein Sollaußenexpansionsventilpositionsberechnungsabschnitt 64 der Steuerungseinrichtung auf der Basis des Radiatorunterkühlungsgrads SC und des Sollradiatorunterkühlungsgrads TGSC eine Sollventilposition des Außenexpansionsventils 6 (eine Sollaußenexpansionsventilposition TGECCV). Darüber hinaus steuert die Steuerungseinrichtung 32 die Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 zu der Sollaußenexpansionsventilposition TGECVV.
  • Der Radiatorunterkühlungsgradberechnungsgradabschnitt 63 der Steuerungseinrichtung 32 führt die Berechnung in einer solchen Richtung aus, so dass der Sollradiatorunterkühlungsgrad TGSC zu erhöht ist, wenn die Sollauslasstemperatur TAO höher wird, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und der Abschnitt kann die Berechnung auf der Basis einer nachstehend erwähnten Differenz (einer Fähigkeitsdifferenz) zwischen einer erforderlichen Heizfähigkeit Qtgt und einer Heizfähigkeit Qhp, des Radiatordrucks Pci oder einer Differenz (einer Druckdifferenz) zwischen dem Sollradiatordruck PCO und dem Radiatordruck Pci ausführen. In diesem Fall verringert die Steuerungseinrichtung 32 den Sollradiatorunterkühlungsgrad TGSC, wenn die Fähigkeitsdifferenz kleiner wird, die Druckdifferenz kleiner wird, ein Luftvolumen des Innenraumlüfters 27 kleiner wird, oder der Radiatordruck Pci kleiner wird.
  • Darüber hinaus berechnet der Solleinspritzkältemittelüberhitzungsgradberechnungsabschnitt 59 der Steuerungseinrichtung 32 auf der Basis der Sollauslasstemperatur TAO einen Sollwert des Überhitzungsgrads des Einspritzkältemittels, das von dem Einspritzkreis 24I des Rückkehrkreises 40 zu der Mitte der Kompression durch den Kompressor 2 zurückzuführen ist (einen Solleinspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH. Andererseits berechnet ein Einspritzkältemittelüberhitzungsgradberechnungsabschnitt 66 der Steuerungseinrichtung 32 auf der Basis eines Drucks des Einspritzkältemittels (einen Einspritzkältemitteldruck Pinj), der durch den Einspritzdrucksensor 50 erfasst wird, und einer Temperatur des Einspritzkältemittels (einer Einspritzkältemitteltemperatur Tinj), die durch den Einspritztemperatursensor 55 erfasst wird, einen Überhitzungsgrad INJSH des Einspritzkältemittels.
  • Darüber hinaus berechnet ein Sollrückkehrexpansionsventilpositionsberechnungsabschnitt 67 auf der Basis des Einspritzkältemittelüberhitzungsgrads INJSH und des Solleinspritzkältemittelüberhitzungsgrads TGSH eine Sollventilposition des Einspritzexpansionsventils 30 (eine Sollrückkehrexpansionsventilposition TGINJCV). Darüber hinaus steuert die Steuerungseinrichtung 32 die Ventilposition des Rückkehrexpansionsventils 30 zu der Sollrückkehrexpansionsventilposition TGINJCV.
  • Der Solleinspritzkältemittelüberhitzungsgradberechnungsabschnitt 59 verringert den Solleinspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH, wenn die Sollauslasstemperatur TAO höher wird (eine Hysterese ist vorhanden). Wenn der Solleinspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH verringert wird, wird die Ventilposition des Rückkehrexpansionsventils 30 vergrößert, um die Einspritzmenge zu erhöhen. Das heißt, dass, wenn die Sollauslasstemperatur TAO höher wird, die Steuerungseinrichtung 32 die durch das Rückkehrexpansionsventil 30 zu dem Kompressor 2 zurückzuführende Einspritzmenge erhöht, so dass die Menge des von dem Kompressor 2 auszustoßenden Kältemittels erhöht wird, um die Heizfähigkeit zu erhöhen.
  • Es ist zu beachten, dass der Solleinspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist, oder der Grad zusätzlich auf der Basis einer nachstehend erwähnten Differenz (einer Fähigkeitsdifferenz) zwischen der erforderlichen Heizfähigkeit Qtgt und der Heizfähigkeit Qhp, einer Differenz (einer Temperaturdifferenz) zwischen der Sollradiatortemperatur TCO und der Radiatortemperatur Tci (einem erfassten Wert einer Lufttemperatur unmittelbar nach dem Radiator 4 oder einem abgeschätzten Wert einer Lufttemperatur unmittelbar nach dem Radiator 4), oder einer Differenz (einer Druckdifferenz) zwischen dem Sollradiatordruck PCO und dem Radiatordruck Pci, oder jeglicher Kombination davon, berechnet werden kann. In diesem Fall, in dem die Fähigkeitsdifferenz größer wird, verringert die Steuerungseinrichtung 32 den Solleinspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH, und wenn die Temperaturdifferenz größer wird, verringert die Steuerungseinrichtung den Solleinspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH (eine Hysterese ist vorhanden), und wenn die Druckdifferenz größer wird, verringert die Steuerungseinrichtung den Solleinspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH (eine Hysterese ist vorhanden).
  • Alternativ kann, wenn eine Grenzlinie der Heizfähigkeit Qhp durch den Radiator 4 während der Steuerung in Übereinstimmung mit jedem Solleinspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH im Voraus gemessen oder bei der nachstehend erwähnten erforderlichen Heizfähigkeit Qtgt in Übereinstimmung mit der Außentemperatur Tam abgeschätzt wird, entschieden werden, ob die Heizfähigkeit Qhp entsprechend dem Solleinspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH die erforderliche Heizfähigkeit erfüllt, oder nicht, so dass der Solleinspritzkältemittelüberhitzungsgrad TGSH bestimmt werden kann.
  • (6-2) Einspritzungsausführbarkeitsentscheidung
  • Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 6 eine Ausführungsform einer Ausführbarkeitsentscheidung der Gaseinspritzung unter Verwendung des Einspritzkreises 24I des Rückkehrkreises 40 beschrieben. Zuerst berechnet die Steuerungseinrichtung 32 unter Verwendung der Gleichung (II) und Gleichung (III) die erforderliche Heizfähigkeit Qtgt, welche die für den Radiator 4 erforderliche Heizfähigkeit ist, und die Heizfähigkeit Qhp (d. h. ein Grenzwert der Heizfähigkeit), die durch den Radiator 4 erzeugt werden kann, wenn das Kältemittel nicht durch den Einspritzkreis 24I des Rückkehrkreises 40 geleitet wird, d. h., wenn die Gaseinspritzung nicht ausgeführt wird. Qtgt = (TCO – Te) × Cpa × ρ × Qair (II) Qhp = f(Tam, Nc, BLV, VSP, Te) (III)
  • Hier ist Te die Temperatur des Wärmeabsorbers 9, die durch den Wärmeabsorbertemperatursensor 48 erfasst wird, Cpa ist eine spezifische Wärme [kj/kg·K] der in den Radiator 4 strömenden Luft, ρ ist eine Dichte (ein spezifisches Volumen) [kg/m3] der in den Radiator 4 strömenden Luft, Qair ist ein Luftvolumen [m3/h] der den Radiator 4 passierenden Luft (abgeschätzt aus einer Lüfterspannung BLV des Innenraumlüfters 27 oder dergleichen), und VSP ist eine Geschwindigkeit, die von dem Geschwindigkeitssensor 52 erhalten werden kann.
  • Es ist zu beachten, dass die Temperatur der in den Radiator 4 strömenden Luft oder die Temperatur der von dem Radiator 4 ausströmenden Luft in Gleichung (II) anstatt oder zusätzlich zu Qair eingesetzt werden kann. Zusätzlich ist die Drehzahl Nc des Kompressors 2 von Gleichung (III) ein Beispiele eines Indexes, der eine Kältemittelflussrate angibt, die Lüfterspannung BLV ist ein Beispiel eines Indexes, der das Luftvolumen in der Luftstrompassage 3 angibt, und die Heizfähigkeit Qhp wird aus diesen Funktionen berechnet. Zusätzlich kann Qhp von einer dieser Funktionen, einem Auslasskältemitteldruck des Radiators 4, einer Auslasskältemitteltemperatur des Radiators 4, einem Einlasskältemitteldruck des Radiators 4 und einer Einlasskältemitteltemperatur des Radiators 4, oder jeglicher Kombinationen davon, berechnet werden.
  • Die Steuerungseinrichtung 32 liest in Schritt S1 eines Ablaufdiagramms von 6 Daten von jedem Sensor ein und berechnet unter Verwendung der oben in Schritt S2 erwähnten Gleichung (II) die erforderliche Heizfähigkeit Qtgt. Als nächstes berechnet die Steuerungseinrichtung in Schritt S3 unter Verwendung der oben erwähnten Gleichung (III) die Heizfähigkeit Qhp, wenn die Gaseinspritzung nicht ausgeführt wird, und entscheidet in Schritt S4, ob die erforderliche Heizfähigkeit Qtgt größer als die Heizfähigkeit Qhp ist, oder nicht.
  • Wenn die erforderliche Heizfähigkeit Qtgt der Heizfähigkeit Qhp entspricht oder weniger ist, d. h. wenn die Heizfähigkeit Qhp des Radiators 4 die erforderliche Heizfähigkeit Qtgt erfüllt, geht der Ablaufschritt weiter zu Schritt S6, in dem entschieden wird, dass eine Steuerung ohne Einspritzung ausgeführt wird (die Gaseinspritzung ist nicht ausführbar), und wenn die erforderliche Heizfähigkeit Qtgt größer als die Heizfähigkeit Qhp ist, d. h. wenn die Heizfähigkeit Qhp des Radiators 4 niedriger als die erforderliche Heizfähigkeit Qtgt ist, geht der Ablaufschritt zu Schritt S5 weiter, in dem entschieden wird, dass eine Steuerung mit Einspritzung ausgeführt wird (die Gaseinspritzung ist ausführbar). Wenn die Steuerung ohne Einspritzung in Schritt S6 entschieden wird, schließt die Steuerungseinrichtung 32 das Rückkehrexpansionsventil 30 (die Abschaltposition) und leitet das Kältemittel nicht durch den Rückkehrkreis 40. Andererseits wird, wenn die Steuerung mit Einspritzung in dem Schritt S5 entschieden wird, die Ventilposition des Rückkehrexpansionsventils 30 auf einen vorbestimmten Wert geöffnet, und die Gaseinspritzung zu dem Kompressor 2 wird ausgeführt.
  • In der Ausführungsform entscheidet die Steuerungseinrichtung 32, wenn nach einem Starten der Klimaanlageneinrichtung 1 die erforderliche Heizfähigkeit Qtgt höher als die Heizfähigkeit Qhp ist, die Steuerung mit Einspritzung, und durch die Steuerung des Rückkehrexpansionsventils 30 wird der Solleinspritzüberhitzungsgrad TGSH herabgesetzt, um die Einspritzmenge, die zu der Mitte der Kompression durch den Kompressor 2 zurückzuführen ist (INJSH ist klein), zu erhöhen. Es ist zu beachten, dass die Gaseinspritzung verhindert werden kann, während unmittelbar nach dem Starten ein Ausstoßdruck Pd des Kompressors 2 niedrig ist. Darüber hinaus wird, wenn eine Zeitspanne ab dem Starten vergeht und ein Betriebszustand stabiler wird, die Einspritzmenge verringert (INJSH wird größer gemacht), und wenn die Heizfähigkeit Qhp schließlich die erforderliche Heizfähigkeit Qtgt erfüllt, wird eine Steuerung ohne Einspritzung ausgeführt.
  • Folglich wird, wenn die Steuerungseinrichtung 32 die erforderliche Heizfähigkeit Qtgt, die die für den Radiator 4 erforderliche Heizfähigkeit ist, mit der durch den Radiator 4 erzeugten Heizfähigkeit Qhp vergleicht und die Heizfähigkeit Qhp niedriger als die erforderliche Heizfähigkeit Qtgt ist, das Kältemittel durch den Einspritzkreis 24I des Rückkehrkreises 40 durch das Rückkehrexpansionsventil 30 und das Dreiwegeventil 23 geleitet, so dass es möglich ist, die Gaseinspritzung zu dem Kompressor 2 in ausreichender Weise zu steuern, so dass eine Verschlechterung einer Effektivität, wenn das durch den gemeinsamen Kreis 24C strömende Kältemittel durch das eingespritzte Kältemittel des Kompressors 2 verdampft wird, gehemmt wird, und eine Verbesserung der Heizfähigkeit durch die Gaseinspritzung effektiv zu realisieren.
  • Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt ist, und die Steuerungseinrichtung 32 die erforderliche Heizfähigkeit Qtgt auf der Basis von einem von Indizes, die die Temperatur der in den Radiator 4 strömenden Luft, die Temperatur der von dem Radiator 4 ausströmenden Luft und dem Volumen der Luft, die durch den Radiator 4 geht, oder jeglicher Kombination von diesen Indizes, und Indizes, die eine spezifische Wärme Cpa der in den Radiator 4 strömenden Luft und der Dichte ρ dieser Luft angeben, berechnet. Darüber hinaus berechnet die Steuerungseinrichtung die Heizfähigkeit Qhp auf der Basis von einem von Indizes, die die Außentemperatur Tam, die Kältemittelflussrate, das Luftvolumen in der Luftstrompassage 3, die Geschwindigkeit und die Temperatur Te des Wärmeabsorbers 9 angeben, oder jeglicher Kombination von diesen Indizes, so dass es möglich ist, die Gaseinspritzung zu dem Kompressor 2 genauer zu steuern.
  • Darüber hinaus steuert, wie oben beschrieben, die Steuerungseinrichtung 32 die Menge des von dem Einspritzkreis 24I des Rückkehrkreises 40 durch das Rückkehrexpansionsventil 30 zu dem Kompressor 2 zurückzuführenden Kältemittels auf der Basis von einer von der Differenz zwischen der für den Radiator 4 erforderlichen Heizfähigkeit Qtgt und der Heizfähigkeit Qhp des Radiators, der Differenz zwischen der Sollradiatortemperatur TCO und der Radiatortemperatur Tci (der erfasste Wert der Lufttemperatur unmittelbar nach dem Radiator 4 oder der abgeschätzte Wert der Lufttemperatur unmittelbar nach dem Radiator 4), der Differenz zwischen dem Sollradiatordruck PCO und dem Radiatordruck Pci und der Sollauslasstemperatur zu dem Fahrzeuginnenraum, oder jeglicher Kombination davon, so dass die Menge des zu dem Kompressor 2 zurückzuführenden Kältemittel durch die Gaseinspritzung genau geregelt werden kann.
  • (7) Frostschutz-Betriebsart in einer Heiz-Betriebsart, in der ein Umgehungskreis 24B verwendet wird
  • Als nächstes wird eine Frostschutz-Betriebsart beschrieben, in der der Umgehungskreis 24B des Rückkehrkreises 40 in der Heiz-Betriebsart verwendet wird. Wie oben beschrieben, verdampft in der Heiz-Betriebsart das Kältemittel in dem Außenwärmetauscher 7, und somit wird Frost auf dem Außenwärmetauscher 7 gebildet. Aufgrund dieser Frostbildung verschlechtert sich der Wärmeaustausch zwischen dem Außenwärmetauscher 7 und der Außenluft, und somit führt die Steuerungseinrichtung 32 die nachstehend erwähnte Frostschutz-Betriebsart aus. In dieser Frostschutz-Betriebsart schaltet die Steuerungseinrichtung 32 das Außenexpansionsventil 6 ab und schließt die Magnetventile 17, 20, 21 und 22. Zusätzlich wird das Dreiwegeventil 23 so geschaltet, dass das Kältemittel durch den Umgehungskreis 24B strömt. Darüber hinaus steuert die Steuerungseinrichtung 32 die Ventilposition des Rückkehrexpansionsventils 30.
  • Wenn das Außenexpansionsventil 6 und die Magnetventile 20 und 22 auf diese Weise geschlossen werden, strömt, wie durch Pfeile in 9 gezeigt, sämtliches Kältemittel, das von dem Radiator 4 ausströmt, um in das Kältemittelrohr 13E einzutreten, in den gemeinsamen Kreis 24C des Rückkehrkreises 40, wird durch das Rückkehrexpansionsventil 30 dekomprimiert und tritt dann in den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 ein, in dem das Kältemittel einen Wärmeaustausch mit dem von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittel ausführt (dem von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittel, bevor es in den Radiator 4 strömt), und absorbiert Wärme, um zu verdzampfen.
  • Danach erreicht das in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 verdampfte Kältemittelgas das Dreiwegeventil 23 und strömt von dem Dreiwegeventil 23 durch den Umgehungskreis 24B, um in den Akkumulator 12 zu strömen. Das Kältemittel wird in den Akkumulator 12, in dem eine Gas-Flüssigkeits-Abtrennung des unverdampften Kältemittels ausgeführt wird, zurückgeführt, und das Kältemittel wird in den Kompressor 2 eingesaugt, wieder verdichtet und von dem Kompressor 2 zu dem Kältemittelrohr 13G ausgestoßen (durch Pfeile in 9 gezeigt).
  • Das heißt, dass in diesem Fall das von dem Kompressor 2 ausgestoßene Hochtemperaturkältemittel in dem Radiator 4 Wärme abstrahlt und in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 verdampft, um von dem Akkumulator 12 in den Kompressor 2 gesaugt zu werden, und dabei einen Kurzschluss zu bilden, und somit wird Wärme von der Außenluft nicht durch das Verdampfen des Kältemittels in dem Außenwärmetauscher 7 hinein gefördert. Daher führt der Kompressor 2 in diesem Fall selbst eine Funktion eines Heizers, der das Kältemittel aufheizt, aus.
  • Die Steuerungseinrichtung 32 steuert eine Drehzahl des Kompressors 2 auf der Basis eines Hochdrucks des Kältemittelkreises R, der durch den Ausstoßdrucksensor 42 oder den Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, steuert auch eine Ventilposition des Rückkehrexpansionsventils 30 auf der Basis der Temperatur von dem Radiator 4, die durch den Radiatortemperatursensor 46 erfasst wird, und dem Kältemitteldruck des Radiators 4, der durch den Radiatordrucksensor 47 erfasst wird, und steuert einen Unterkühlungsgrad des Kältemittels in dem Auslass des Radiators 4. Folglich kann in diesem Fall die Heizfähigkeit in dem Radiator 4 erlangt werden. Ferner wird in dieser Frostschutz-Betriebsart sämtliches von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel von dem Umgehungskreis 24B des Rückkehrkreises 40 zu dem Akkumulator 12 zurückgeführt, und somit tritt die Frostbildung auf dem Außenwärmetauscher 7 nicht auf.
  • (7-1) Frostschutz-Betriebsart-Ausführbarkeitsentscheidung 1
  • Als nächstes wird eine Ausführungsform einer Ausführbarkeitsentscheidung der Frostschutz-Betriebsart, um den Außenwärmetauscher 7 unter Verwendung des Umgehungskreises 24B des Rückkehrkreises 40 zu umgehen, unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
  • In der Heiz-Betriebsart absorbiert der Außenwärmetauscher 7 Wärme von der Außenluft, um, wie oben beschrieben, eine niedrige Temperatur zu haben, und somit bildet Wasser in der Außenluft Frost, um an dem Außenwärmetauscher 7 anzuhaften. Wenn dieser Frost anwächst, wird der Wärmeaustausch zwischen dem Außenwärmetauscher 7 und der durchzugehenden Außenluft merklich gehemmt, um eine Luftklimatisierungsfähigkeit zu verschlechtern. Wenn der Frost auf dem Außenwärmetauscher 7 anwächst, führt die Steuerungseinrichtung 32 die Frostschutz-Betriebsart aus und stoppt das Einströmen des Kältemittels in den Außenwärmetauscher 7, um ein weiteres Anwachsen des Frosts zu hemmen.
  • Im Speziellen schätzt die Steuerungseinrichtung 32 zuerst eine Bedingung der Frostbildung des Außenwärmetauschers 7 ab. Als nächstes wird ein Beispiel eines Abschätzens der Bedingungen der Frostbildung des Außenwärmetauschers 7 unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Die Steuerungseinrichtung 32 ermöglicht das Abschätzen der Bedingung der Frostbildung des Außenwärmetauschers 7, wenn zuerst in nachstehend erwähnten Frostbildungsbedingungsabschätzungsermöglichungs-Bedingungen (i) festgestellt wird, und eine von (ii) bis (iv) festgestellt wird.
  • [Frostbildungsbedingungsabschätzungsermöglichungs-Bedingungen]
    • (i) Eine Betriebsart ist die Heiz-Betriebsart.
    • (ii) Der Hochdruck nähert sich einem Sollwert an. Im Speziellen ist ein Beispiel dieser Bedingung eine Bedingung, dass ein Zustand, in dem ein absoluter Wert einer Differenz (PCO – PCI) zwischen dem Sollradiatordruck PCO und dem Radiatordruck PCI ein vorbestimmter Wert A oder weniger ist, für eine vorbestimmte Zeit t1 (Sek) fortgesetzt wird.
    • (iii) Eine vorbestimmte Zeit t2 (Sek) vergeht, nachdem die Betriebsart auf die Heiz-Betriebsart umgeschaltet wurde.
    • (iv) Eine Geschwindigkeitsabweichung ist ein vorbestimmter Wert oder weniger (eine Beschleunigungs-/Verlangsamungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist der vorbestimmte Wert oder weniger). Die Beschleunigungs-/Verlangsamungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs ist zum Beispiel eine Differenz (VSP – VSPz) zwischen der derzeitigen Geschwindigkeit VSP und einer Geschwindigkeit VSPz von einer Sekunde zuvor.
  • Die obigen Bedingungen (ii) und (iii) sind Bedingungen, um falsche Abschätzungen, die in einer Übergangsperiode eines Betriebszustands auftreten, zu beseitigen. Darüber hinaus tritt auch die falsche Abschätzung auf, wenn sich die Geschwindigkeit merklich verändert, und somit wird die obige Bedingung (iv) dazu gefügt.
  • Wenn die obige Frostbildungsbedingungsabschätzungsermöglichungsbedingungen festgestellt werden, um die Frostbildungsbedingungsabschätzung zu ermöglichen, schätzt die Steuerungseinrichtung 32 die Bedingung der Frostbildung des Außenwärmetauschers 7 auf der Basis einer derzeitigen Kältemittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7, die von dem Außenwärmetauscherdrucksensor 56 erhalten wird, und einer Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase des Außenwärmetauschers 7 bei einem Nicht-Gefrieren, wenn die Außenluft eine Umgebung mit niedriger Luftfeuchtigkeit ist und der Frost nicht in dem Außenwärmetauscher 7 gebildet wird, ab. Die Steuerungseinrichtung 32 bestimmt in diesem Fall die Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase des Außenwärmetauschers 7 beim Nicht-Gefrieren unter Verwendung der folgenden Gleichung (IV). TXObase = f(Tam, NC, BLV, VSP) = k1 × Tam + k2 × NC + k3 × BLV + k4 VSP (IV)
  • Hier ist, bezüglich der Parameter in Gleichung (IV), Tam eine von dem Außentemperatursensor 33 erhaltene Außentemperatur, NC ist eine Drehzahl des Kompressors 2, BLV ist eine Lüfterspannung des Innenraumlüfters 27, VSP ist eine von dem Geschwindigkeitssensor 52 erhaltene Geschwindigkeit und k1 bis k4 sind Koeffizienten, die im Voraus durch Experimente erhalten werden.
  • Die obige Außentemperatur Tam ist ein Index, der eine Ansauglufttemperatur des Außenwärmetauschers 7 angibt, und es gibt eine Neigung dazu, dass, je geringer die Außentemperatur Tam (die Ansauglufttemperatur des Außenwärmetauschers 7) ist, umso niedriger die Temperatur TXObase wird. Daher ist der Koeffizient k1 ein positiver Wert. Es ist zu beachten, dass der Index, der die Ansauglufttemperatur des Außenwärmetauschers 7 angibt, nicht auf die Außentemperatur Tam beschränkt ist.
  • Zusätzlich ist die obige Drehzahl NC des Kompressors 2 ein Index, der die Kältemittelflussrate in dem Kältemittelkreis R angibt und es gibt eine Neigung dazu, dass, je höher die Drehzahl NC ist, (je größer die Kältemittelflussrate ist), umso niedriger die Temperator TXObase ist. Daher ist der Koeffizient k2 ein negativer Wert.
  • Zusätzlich ist die obige Lüfterspannung BLV ein Index, der ein passierendes Luftvolumen des Radiators 4 angibt, und es gibt eine Neigung, dass, je höher die Lüfterspannung BLV ist (je größer ein passierendes Luftvolumen des Radiators 4 ist), umso niedriger die Temperatur TXObase ist. Daher ist der Koeffizient k3 ein negativer Wert. Es ist zu beachten, dass der Index, der das passierende Luftvolumen des Radiators 4 angibt, nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist, und es kann ein Lüfterluftvolumen des Innenraumlüfters 27 oder ein Öffnen SW des Luftmischschiebers 28 sein.
  • Zusätzlich ist die obige Geschwindigkeit VSP ein Index, der eine passierende Luftgeschwindigkeit des Außenwärmetauschers 7 angibt, und es gibt eine Neigung dazu, dass, je niedriger die Geschwindigkeit VSP ist (je niedriger die passierende Luftgeschwindigkeit des Außenwärmetauschers 7 ist), umso niedriger die Temperatur TXObase wird. Daher ist der Koeffizient k4 ein positiver Wert. Es ist zu beachten, dass der Index, der die passierende Luftgeschwindigkeit des Außenwärmetauschers 7 angibt, nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist, und er kann eine Spannung des Außenlüfters 15 sein.
  • Es ist zu beachten, dass die Außentemperatur Tam, die Drehzahl NC des Kompressors 2, die Lüfterspannung BLV des Innenraumlüfters 27 und die Geschwindigkeit VSP in der Ausführungsform als die Parameter von Gleichung (IV) verwendet werden, aber eine Last der Fahrzeugklimaanlage 1 als ein Parameter zu diesen Parametern hinzugefügt werden kann. Es wird erachtet, dass Beispiele von einem Index, der diese Last angibt, die Sollauslasstemperatur TAO, die Drehzahl NC des Kompressors 2, das Lüfterluftvolumen des Innenraumlüfters 27, eine Einlasslufttemperatur des Radiators 4 und die Radiatortemperatur Tci des Radiators 4 enthalten, und dass es eine Neigung dazu gibt, dass, je größer die Last ist, umso niedriger die Temperatur TXObase wird. Darüber hinaus können Alterungsverschlechterungen des Fahrzeugs (die Anzahl von Betriebsjahren oder die Anzahl von Nutzungen) zu den Parametern hinzugefügt werden. Zusätzlich sind die Parameter von Gleichung (IV) nicht auf all die obigen Parameter beschränkt und einer der Parameter oder jegliche Kombination von Parametern können verwendet werden.
  • Als nächstes berechnet die Steuerungseinrichtung 32 eine Differenz ΔTXO (ΔTXO = TXObase – TXO) zwischen der Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase bei einem Nicht-Gefrieren, die durch Einsetzen jeweiliger aktueller Parameterwerte in Gleichung (IV) erhalten wird, und der derzeitigen Kältemittelverdampfungstemperatur TXO, und die Steuerungseinrichtung entscheidet, dass der Frost in dem Außenwärmetauscher 7 zu bilden ist, wenn ein Zustand, in dem die Kältemittelverdampfungstemperatur TXO niedriger als die Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase beim Nicht-Gefrieren ist und die Differenz ΔTXO ein vorbestimmter Frostbildungserfassungsschwellwert 1 oder mehr ist, für eine vorbestimmte Zeit t1 (Sek) fortgesetzt wird.
  • In 8 zeigt eine durchgehende Linie eine Veränderung der Kältemittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7, und eine unterbrochene Linie zeigt eine Veränderung der Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase beim Nicht-Gefrieren. Am Anfang eines Betriebsbeginns ist die Kältemittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7 hoch und höher als die Kältemittelverdampfungstemperatur TXObase beim Nicht-Gefrieren. Die Innenraumtemperatur wird, einem Fortschreiten der Heiz-Betriebsart begleitend, erhöht und die Last auf die Fahrzeugklimaanlage 1 verringert sich, und somit verringert sich die oben erwähnte Kältemittelflussrate oder das passierende Luftvolumen des Radiators 4 ebenfalls, und TXObase, die in Übereinstimmung mit Gleichung (IV) berechnet ist, (die unterbrochene Linie von 8) steigt an. Andererseits verschlechtert sich, wenn die Frostbildung anfängt, in dem Außenwärmetauscher 7 aufzutreten, eine Wärmeaustauschfähigkeit mit der Außenluft nach und nach, so dass die Kältemittelverdampfungstemperatur TXO (die durchgängige Linie) allmählich abfällt und dann unter TXObase fällt. Dann schreitet der Abfall der Kältemittelverdampfungstemperatur TXO fort, und die Differenz ΔTXO (TXObase – TXO) erreicht den Frostbildungserfassungsschwellwert 1 oder mehr. Darüber hinaus entscheidet die Steuerungseinrichtung 32 eine erste Frostbildungsabschätzungsstufe, wenn dieser Zustand für die vorbestimmte Zeit t1 oder länger beibehalten wird.
  • Wenn entschieden wird, dass die Bedingung der Frostbildung des Außenwärmetauschers 7 die erste Frostbildungsbedingungsabschätzungsstufe ist, entscheidet die Steuerungseinrichtung 32, dass ein hohes Risiko vorliegt, dass die Frostbildung in dem Außenwärmetauscher 7 von jetzt an auftritt, und führt eine vorbestimmte Frostbildungsunterdrückungsoperation aus. Es wird erachtet, dass diese Frostbildungsunterdrückungsoperation die Verringerung der Drehzahl des Kompressors 2, die Verringerung des durch den Innenraumlüfter 27 passierenden Luftvolumens des Radiators 4, das Erhöhen des Kältemittelunterkühlungsgrads des Radiators 4 durch die Reduzierung der Ventilposition des Außenexpansionsventils 6 und dergleichen, oder jegliche Kombination von diesen Operationen, enthält. In der Folge steigt der Kältemittelverdampfungsdruck des Außenwärmetauschers 7, was der niederdruckseitige Druck ist, an, und somit wird die Frostbildung des Außenwärmetauschers 7 unterdrückt.
  • Wenn die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 selbst bei einer solchen Frostbildungsunterdrückungsoperation fortschreitet, die Differenz ΔTXO (TXObase – TXO) der Frostbildungserfassungsschwellwert 2, der größer als der Frostbildungserfassungsschwellwert 1 ist, oder höher wird, und dieser Zustand für eine vorbestimmte Zeit t2 oder mehr fortgesetzt wird, entscheidet die Steuerungseinrichtung 32 eine zweite Frostbildungsbedingungsabschätzungsstufe. Wenn entschieden wird, dass die Bedingung der Frostbildung des Außenwärmetauschers 7 die zweite Frostbildungsbedingungsabschätzungsstufe ist, entscheidet die Steuerungseinrichtung 32, dass die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 vorhergesagt ist, schaltet das Außenexpansionsventil 6 ab, schließt die jeweiligen Magnetventile einschließlich der Magnetventile 20 und 22, und schaltet das Dreiwegeventil 23 so, dass das Kältemittel zu der Seite des Umgehungskreises 24B strömt, um die Frostschutz-Betriebsart auszuführen. Danach wird die Ventilpositionssteuerung des Rückkehrexpansionsventils 30 wie oben beschrieben ausgeführt.
  • Durch dieses Umgehen des Außenwärmetauschers 7 wird die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 oder das weitere Anwachsen der Frostbildung verhindert und die Heizfähigkeit in dem Fahrzeuginnenraum kann durch das zu dem Akkumulator 12 zurückgeführte Kältemittel ohne Behinderung ausgeübt werden.
  • Es ist zu beachten, dass in der obigen Ausführungsform die Kältemittelverdampfungstemperatur TXO des Außenwärmetauschers 7 eingesetzt wird, um die Frostbildungsbedingung abzuschätzen, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und die Bedingung der Frostbildung des Außenwärmetauschers 7 kann auf der Basis eines aktuellen Kältemittelverdampfungsdrucks PXO des Außenwärmetauschers 7, der von dem Außenwärmetauschertemperatursensor 54 erhalten wird, und eines Kältemittelverdampfungsdrucks PXObase des Außenwärmetauschers 7 beim Nicht-Gefrieren, wenn die Außenluft eine Umgebung mit niedriger Luftfeuchtigkeit ist und der Frost in dem Außenwärmetauscher 7 nicht gebildet wird, erhalten werden.
  • Darüber hinaus ist das Frostbildungsbedingungsabschätzmittel nicht auf diese Beispiele beschränkt und die Steuerungseinrichtung 32 kann die Bedingung der Frostbildung des Außenwärmetauschers 7 auf der Basis einer Null-Punkt-Temperatur und der Kältemittelverdampfungstemperatur des Außenwärmetauschers 7, die durch den Außentemperatursensor 33 und den Außenluftfeuchtigkeitssensor 34 erfasst werden, abschätzen.
  • Wenn die Frostbildungsbedingung des Außenwärmetauschers 7 abgeschätzt ist und die Frostbildung vorhergesagt wird oder die Frostbildung in dieser Weise auftritt, kann die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher durch Umgehen des Außenwärmetauschers 7 und Zurückführen des Kältemittels durch den Umgehungskreis 24B des Rückkehrkreises 40 zu dem Akkumulator 12 gehemmt werden. Folglich ist es möglich, die Verschlechterung der Klimatisierung in dem Fahrzeuginnenraum aufgrund der Frostbildung zu vermeiden und die Verbesserung der Heizfähigkeit durch den Radiator 4 zu verbessern.
  • Zusätzlich führt in dem Stadium, bevor der Umgehungskreis 24B betrieben wird, die Steuerungseinrichtung 32 die Operation aus, die Frostbildung des Außenwärmetauschers 7 zu unterdrücken und somit kann ein Defrosten so weit wie möglich verhindert werden. und die Verschlechterung der Klimatisierung in dem Fahrzeuginnenraum kann effektiv verhindert werden.
  • (7-2) Frostschutz-Betriebsart-Ausführungsentscheidung 2
  • Zusätzlich führt die Steuerungseinrichtung 32, wenn eine externe Energiequelle (ein Ladegerät) mit dem Auto verbunden ist und eine vorausgehende Heiz-Operation angewiesen wird, die Frostschutz-Betriebsart aus. In einem Elektroauto oder einem Hybridauto, das eine Plug-in-Funktion hat, kann, wenn das Auto angehalten ist, eine Batterie von der externen Energiequelle geladen werden. In diesem Fall hat die Steuerungseinrichtung 32 eine Funktion eines Betreibens des Kompressors 2, wenn das vorausgehende Heizen durch einen Bediener angewiesen ist, bevor eine Garage verlassen wird (der Kompressor 2 wird durch eine Energieversorgung von der Batterie oder direkt von der externen Energiequelle betrieben).
  • In einem solchen Fall führt die Steuerungseinrichtung 32 die obige Frostschutz-Betriebsart aus und leitet sämtliches von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel durch den Rückkehrkreis 40, wobei das Kältemittel von dem Umgehungskreis 24B in den Akkumulator 12 strömt. Folglich wird die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 in einer solchen vorausgehenden Operation verhindert.
  • Gemäß dieser Ausführungsform hat die Steuerungseinrichtung 32 die Frostschutz-Betriebsart, in der das von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel durch den Umgehungskreis 24B des Rückkehrkreises 40 geleitet wird und nicht durch den Außenwärmetauscher 7 strömt, sondern in den Akkumulator 12 strömt, und somit kann das in den Außenwärmetauscher 7 strömende Kältemittel durch ein Leiten des von dem Radiator 4 ausströmenden Kältemittels unter Verwendung des Umgehungskreises 24B durch den Akkumulator 12 gehemmt werden.
  • In der Folge kann die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 verhindert werden und das in den Akkumulator 12 strömende Kältemittel wird durch den Kompressor 2 wieder verdichtet und zu dem Radiator 4 ausgestoßen, so dass es möglich ist, eine Verschlechterung der Heizfähigkeit durch den Radiator 4 zu verhindern oder zu hemmen.
  • Insbesondere, wenn die Steuerungseinrichtung 32 die Bedingung der Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 abschätzt und der Frost an dem Außenwärmetauscher 7 gebildet wird oder die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 vorhergesagt wird, kann die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 durch ein Leiten des Kältemittels durch den Umgehungskreis 24B des Rückkehrkreises 40 genau verhindert oder gehemmt werden.
  • Zusätzlich leitet in dem Hybridauto oder dem Elektroauto, in dem ein sogenanntes Plug-in möglich ist, um die Batterie von der externen Energiequelle zu laden, die Steuerungseinrichtung 32 das Kältemittel durch den Umgehungskreis 24B des Rückkehrkreises 40, wenn die externe Energiequelle die Energie zu dem Kompressor 2 oder der Batterie zuführt, um den Kompressor 2 anzutreiben. Daher wird der Kompressor 2 durch die externe Energiequelle oder die von der externen Energiequelle zu ladende Batterie betrieben, um das Kältemittel durch den Umgehungskreis 24B zu leiten, so dass das vorausgehende Heizen vor einem Verlassen der Garage ausgeführt werden kann, und in dieser Hinsicht kann die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 verhindert oder gehemmt werden.
  • Zusätzlich sind das Rückkehrexpansionsventil 30, um das durch den Umgehungskreis 24B strömende Kältemittel zu dekomprimieren, und der ausstoßseitige Wärmetauscher 35, um einen Wärmeaustausch zwischen dem durch das Rückkehrexpansionsventil 30 dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittel, bevor es in den Radiator 4 strömt, angeordnet, so dass das durch den Umgehungskreis 24B strömende Kältemittel in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 verdampft werden kann, und eine Flüssigkeitsverdichtung in dem Kompressor 2 verhindert werden kann.
  • Insbesondere steuert die Steuerungseinrichtung 32 durch das Rückkehrexpansionsventil 30 den Unterkühlungsgrad des Kältemittels in dem Auslass des Radiators 4, wenn das Kältemittel durch den Umgehungskreis 24B passiert, so dass es möglich ist, die Heizfähigkeit ohne ein Hindernis in dem Radiator 4 zu erlangen, wenn das Kältemittel durch den Umgehungskreis 24B passiert.
  • Zusätzlich enthält die Fahrzeugklimaanlage 1 der Ausführungsform den Einspritzkreis 24I des Rückkehrkreises 40, der einen Teil des von dem Radiator 4 ausströmenden Kältemittels verteilt, um den Teil zu der Mitte der Kompression durch den Kompressor 2 zurückzuführen. Daher kann, wenn die Frostbildung vorausgesagt ist, die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 durch Ausführen der Gaseinspritzung zu dem Kompressor 2 durch den Einspritzkreis 24I gehemmt werden. Folglich ist es möglich, eine Verschlechterung einer Klimatisierung in dem Fahrzeuginnenraum aufgrund der Frostbildung zu verhindern, und die Verbesserung der Heizfähigkeit durch den Radiator 4 zu erreichen.
  • In diesem Fall sind das Rückkehrexpansionsventil 30, um das durch den Einspritzkreis 24I strömende Kältemittel zu dekomprimieren, und der ausstoßseitige Wärmetauscher 35, um den Wärmeaustausch zwischen dem durch das Rückkehrexpansionsventil 30 dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittel, bevor es in den Radiator 4 strömt, auszuführen, angeordnet, und somit kann das durch den Einspritzkreis 24I zu der Mitte der Kompression des Kompressors 2 zurückzuführende Kältemittel den Wärmeaustausch mit dem von dem Kompressor 2 ausgestoßenen Kältemittel, was eine höhere Temperatur als das von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel hat, ausführen, um zu verdampfen. In der Folge ist die Menge des zu dem Kompressor 2 einzuspritzenden Gases in ausreichender Weise erlangt und die Menge des von dem Kompressor 2 auszustoßenden Kältemittels wird erhöht, so dass die Verbesserung der Heizfähigkeit erreicht werden kann.
  • Zusätzlich steuert die Steuerungseinrichtung 32 den Überhitzungsgrad des zu dem Kompressor 2 zurückkehrenden Kältemittels durch das Rückkehrexpansionsventil 30, wenn das Kältemittel durch den Injektionskreis 24I geleitet wird, und somit ist es möglich, das Einströmen des flüssigen Kältemittels zu der Mitte der Kompression durch den Kompressor 2 zu verhindern und die Gaseinspritzung sicher zu realisieren.
  • Zusätzlich bilden in dieser Ausführungsform der Umgehungskreis 243 und der Einspritzkreis 24I den gemeinsamen Kreis 24C auf der stromaufwärtigen Seite des Kältemittels, das Rückkehrexpansionsventil 30 und der ausstoßseitige Wärmetauscher 35 sind in dem gemeinsamen Kreis 24C angeordnet und der Umgehungskreis 24B und der Einspritzkreis 24I sind in dem auf der stromabwärtigen Seite des ausstoßseitigen Wärmetauschers 35 angeordneten Dreiwegeventils verzweigt. Daher können das Rückkehrexpansionsventil 30 und der ausstoßseitige Wärmetauscher 35 sowohl durch den Umgehungskreis 24B als auch durch den Einspritzkreis 24I verwendet werden, und es ist möglich, eine Verringerung der Anzahl von Komponenten zu erreichen.
  • (8-1) Beispiel 1 eines Rückkehrkreises
  • Als nächstes zeigt jede von 10 bis 12 eine andere konstitutionelle Ansicht der Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist das Dreiwegeventil 23 von 1 nicht angeordnet, und ein gemeinsamer Kreis 24C, in dem ein Rückkehrexpansionsventil 30 angeordnet ist, ist zuerst zu einem Ende eines Einspritzkreises 24I und einem Ende eines Umgehungskreises 24B verzweigt, ein ausstoßseitiger Wärmetauscher 35 ist in dem Einspritzkreis 24I angeordnet und ein Magnetventil 73 ist in dem Umgehungskreis 24B angebracht. Ferner ist das andere Ende des Umgehungskreises 24B mit einem Einlass eines Akkumulators 12 in derselben Weise wie in 1 verbunden und das andere Ende des Einspritzkreises 24I kommuniziert, um mit der Mitte der Kompression durch einen Kompressor 2 verbunden zu sein. Der andere Aufbau ist gleich dem Fall von 1 und mit denselben Bezugszeichen bezeichnete Komponenten erzeugen dieselben oder ähnliche Funktionen.
  • In dieser Ausführungsform bilden der gemeinsame Kreis 24C, das Rückkehrexpansionsventil 30, der ausstoßseitige Wärmetauscher 35, der Einspritzkreis 24I, das Magnetventil 73 und der Umgehungskreis 24B einen Rückkehrkreis 40. Zusätzlich bilden, in dem Rückkehrkreis 40, der gemeinsame Kreis 24C, das Rückkehrexpansionsventil 30, der ausstoßseitige Wärmetauscher 35 und der Einspritzkreis 24I einen Einspritzkreis der vorliegenden Erfindung und der gemeinsame Kreis 24C, das Rückkehrexpansionsventil 30, das Magnetventil 73 und der Umgehungskreis 24B bilden einen Umgehungskreis der vorliegenden Erfindung von einer Kältemittelauslassseite eines Radiators 4 zu einer Einlassseite des Akkumulators 12.
  • Gemäß eines solchen Aufbaus kann der Rückkehrkreis 40 ohne Verwenden des oben erwähnten Dreiwegeventils gebildet werden, was kostengünstiger ist. Zusätzlich ist das Magnetventil 73 geschlossen, wenn die Gaseinspritzung durch den Einspritzkreis 24I ausgeführt wird. Ferner wird, wie durch Pfeile in 11 gezeigt, ein Teil des von dem Radiator 4 ausströmenden Kältemittels durch das Rückkehrexpansionsventil 30 dekomprimiert, in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 verdampft und zu der Mitte der Verdichtung durch den Kompressor 2 zurückgeführt. Eine Ventilpositionssteuerung des Rückkehrexpansionsventils 30 zu diesem Zeitpunkt ist gleich der oben erwähnten Steuerung.
  • Zusätzlich werden, wenn eine Frostschutz-Betriebsart ausgeführt wird, in der das Kältemittel, das einen Außenwärmetauscher 7 unter Verwendung des Umgehungskreises 24B umgeht und, von dem Radiator 4 ausströmend, zu dem Akkumulator 12 zurückgeführt wird, ein Außenexpansionsventil 6 und Magnetventile 20 und 22 in derselben Weise, wie oben beschrieben, geschlossen. Ferner wird das Magnetventil 73 geöffnet. Folglich wird, wie durch einen Pfeil in 12 gezeigt, sämtliches von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel durch das Rückkehrexpansionsventil 30 dekomprimiert, strömt durch das Magnetventil 73 und den Umgehungskreis 24B und strömt in den Akkumulator 12. In diesem Fall verdampft das durch den Umgehungskreis 24B in den Akkumulator 12 strömende Kältemittel in dem Akkumulator 12.
  • Darüber hinaus wird das Kältemittel zu dem Akkumulator 12, in dem eine Gas-Flüssigkeits-Abtrennung des unverdampften Kältemittels ausgeführt wird, zurückgeführt, und das Kältemittel wird in den Kompressor 2 gesaugt, wieder verdichtet und von dem Kompressor 2 zu einem Kältemittelrohr 13G ausgestoßen. Zusätzlich strömt in dieser Ausführungsform, wie in 12 gezeigt, das Kältemittel auch durch den Einspritzkreis 24I, solange das Rückkehrexpansionsventil 30 geöffnet ist, und somit wird die Gaseinspritzung gleichzeitig mit dem Umgehen zu dem Akkumulator 12 auch ausgeführt.
  • Wenn solch eine Betriebsart, um das von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel sowohl durch den Umgehungskreis 24B als auch durch den Einspritzkreis 24I zu leiten, in einer Steuerungseinrichtung 32 angeordnet ist, kann die Gaseinspritzung durch ein Leiten des von dem Radiator 4 ausströmenden Kältemittels durch den Einspritzkreis 24I, während das Kältemittel durch den Umgehungskreis 24B geleitet wird, ausgeführt werden, und es ist möglich, sowohl ein Verhindern oder ein Hemmen einer Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 als auch eine Verbesserung einer Heizfähigkeit des Radiators 4 zu realisieren
  • (8-2) Beispiel 2 eines Rückkehrkreises
  • Als nächstes zeigt jede von 13 bis 16 eine andere konstitutionelle Ansicht der Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform sind der gemeinsame Kreis 24C und das Rückkehrexpansionsventil 30 der obigen Ausführungsform nicht angeordnet, und ein Ende des Einspritzkreises 24I und ein Ende des Umgehungskreises 24B sind von einem Kältemittelrohr 13E, das sich gerade von einem Radiator 4 erstreckt (bevor es in Kältemittelrohre 13F und 13I verzweigt wird) abgezweigt. Ferner sind ein Magnetventil 71 und ein mechanisches Expansionsventil 80 an dem Einspritzkreis 24I angebracht, und ein Temperaturwahrnehmungsabschnitt 80S des Expansionsventils 80 ist an dem Einspritzkreis 24I an einer Auslassseite eines ausstoßseitigen Wärmetauschers 35 angebracht.
  • Zusätzlich ist ein Magnetventil 74 in dem Umgehungskreis 24B angebracht. Als das Magnetventil 74 wird in diesem Fall ein Ventil eingesetzt, das einen kleinen Durchmesser hat. Ferner wird das andere Ende des Umgehungskreises 24B in gleicher Weise mit einem Einlass eines Akkumulators 12 verbunden, und das andere Ende des Einspritzkreises 24I kommuniziert, um mit der Mitte der Kompression durch einen Kompressor 2 verbunden zu sein. Der andere Aufbau ist gleich dem Fall von 1 und mit denselben Bezugszeichen bezeichnete Komponenten erzeugen die gleichen oder ähnliche Funktionen.
  • In dieser Ausführungsform bilden das Magnetventil 71, das Expansionsventil 80, der ausstoßseitige Wärmetauscher 35, der Einspritzkreis 24I, das Magnetventil 74 und der Umgehungskreis 24B einen Rückkehrkreis 40. Zusätzlich bilden, in diesem Rückkehrkreis 40, der Einspritzkreis 24I, der das Magnetventil 71, das Expansionsventil 80 und den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 hat, einen Einspritzkreis der vorliegenden Erfindung, und der Umgehungskreis 24B, der das Magnetventil 74 hat, bildet einen Umgehungskreis der vorliegenden Erfindung von der Kältemittelauslassseite des Radiators 4 zu einer Einlassseite des Akkumulators 12.
  • Gemäß eines solchen Aufbaus kann der Rückkehrkreis 40 ohne Verwendung eines solchen elektrischen Expansionsventils, wie oben beschrieben (das Expansionsventil 30) gebildet werden, was kostengünstig ist. Zusätzlich ist, wenn eine Gaseinspritzung durch den Einspritzkreis 24I ausgeführt wird, das Magnetventil 71 geöffnet und das Magnetventil 74 ist geschlossen. Ferner wird, wie durch Pfeile in 14 gezeigt, ein Teil des von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel durch das Expansionsventil 80 dekomprimiert, in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 verdampft und dann zu der Mitte der Kompression durch den Kompressor 2 zurückgeführt. Zu diesem Zeitpunkt arbeitet das Expansionsventil 80 so, dass ein Überhitzungsgrad des von dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 ausströmenden Kältemittels, der durch den Temperaturwahrnehmungsabschnitt 80S erfasst wird, eingestellt wird, konstant zu sein.
  • Zusätzlich werden, wenn eine Frostschutz-Betriebsart ausgeführt wird, in der das unter Verwendung des Umgehungskreises 24B einen Außenwärmetauscher 7 umgehende und von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel zu dem Akkumulator 12 zurückgeführt wird, ein Außenexpansionsventil 6 und Magnetventile 20 und 22 in derselben Weise, wie oben beschrieben, geschlossen. Ferner ist das Magnetventil 74 geöffnet und das Magnetventil 71 ist geschlossen. Folglich strömt, wie durch Pfeile in 15 gezeigt, sämtliches von dem Radiator 4 ausströmendes Kältemittel durch das Magnetventil 74 und den Umgehungskreis 24B und strömt in den Akkumulator 12. In diesem Fall hat das Magnetventil 74 einen kleinen Durchmesser und somit wird das Kältemittel in einem Prozess eines Passierens durch das Magnetventil 74 hineingezwängt und verdampft in dem Akkumulator 12.
  • Ferner wird das Kältemittel zu dem Akkumulator 12 zurückgeführt, indem eine Gas-Flüssigkeits-Abtrennung des unverdampften Kältemittels ausgeführt wird, und das Kältemittel wird in den Kompressor 2 gesaugt, wieder verdichtet und von dem Kompressor 2 zu einem Kältemittelrohr 13G ausgestoßen. Zusätzlich strömt in dieser Ausführungsform, wenn das Magnetventil 71 geöffnet ist, das Kältemittel auch durch den Einspritzkreis 24I, und somit wird die Gaseinspritzung gleichzeitig mit dem Umgehen zu dem Akkumulator 12 auch ausgeführt.
  • Darüber hinaus wird das Magnetventil 74, das einen kleinen Durchmesser hat, in dieser Ausführungsform verwendet, und somit strömt das Kältemittel durch ein Öffnen des Außenexpansionsventils 6 auch durch den Außenwärmetauscher 7. Das heißt, dass, wie durch Pfeile in 16 gezeigt, das von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel durch den Umgehungskreis 24B geleitet werden kann und auch durch den Einspritzkreis 24I geleitet wird, während das Kältemittel durch das Außenexpansionsventil 6 und den Außenwärmetauscher 7 geleitet wird.
  • Wenn solch eine Betriebsart, um das von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel durch den Außenwärmetauscher 7, den Umgehungskreis 24B und den Einspritzkreis 24I zu leiten, in einer Steuerungseinrichtung 32 angeordnet ist, kann das Kältemittel sowohl durch den Umgehungskreis 24B als auch den Einspritzkreis 24I geleitet werden, und zusätzlich kann von der Außenluft hineingeförderte Wärme zum Heizen verwendet werden.
  • (8-3) Beispiel 3 eines Rückkehrkreises
  • Als nächstes zeigt 17 eine weitere konstitutionelle Ansicht einer Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist, zusätzlich zu einem Magnetventil 74 in der Ausführungsform von 13, ein durch ein elektrisches Ventil gebildetes Umgehungsexpansionsventil 81 in einem Umgehungskreis 24B angebracht. Daher kann das Magnetventil 74 in diesem Fall einen üblichen Durchmesser haben.
  • Zusätzlich ist der Umgehungskreis 24B auf einer stromabwärtigen Seite von dem Umgehungsexpansionsventil 81 in einer wärmeaustauschenden Beziehung mit einem Kältemittelrohr 13E unmittelbar nachdem es sich von einem Radiator 4 erstreckt, angeordnet, und sowohl der Kreis als auch das Rohr bilden einen Umgehungswärmetauscher 82. Der weitere Aufbau ist gleich dem Fall von 13.
  • Daher bilden in dieser Ausführungsform ein Magnetventil 71, ein Expansionsventil 80, ein ausstoßseitiger Wärmetauscher 35, ein Einspritzkreis 24I, das Magnetventil 74, das Umgehungsexpansionsventil 81, der Umgehungswärmetauscher 82 und der Umgehungskreis 24B einen Rückkehrkreis 40. Zusätzlich bilden, in dem Rückkehrkreis 40, der Einspritzkreis 24I, der das Magnetventil 71, das Expansionsventil 80 und den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 hat, einen Einspritzkreis der vorliegenden Erfindung, und der Umgehungskreis 24B, der das Magnetventil 74, das Umgehungsexpansionsventil 81 und den Umgehungswärmetauscher 82 hat, bildet einen Umgehungskreis der vorliegenden Erfindung von einer Kältemittelauslassseite des Radiators 4 zu einer Einlassseite eines Akkumulators 12.
  • Gemäß solch einem Aufbau wird zusätzlich zu dem Effekt von 13, wenn eine Frostschutz-Betriebsart ausgeführt wird, in der ein Teil eines Kältemittels unter Verwendung des Umgehungskreises 24B einen Außenwärmetauscher 7 umgeht, während es durch den Außenwärmetauscher strömt und das von dem Radiator 4 ausströmende Kältemittel zu dem Akkumulator 12 zurückgeführt wird, das in den Umgehungskreis 24B strömende Kältemittel durch das Umgehungsexpansionsventil 81 hineingezwängt, führt einen Wärmeaustausch mit dem durch das Kältemittelrohr 13E strömenden Kältemittel aus, um in dem Umgehungswärmetauscher 82 zu verdampfen, und strömt dann in den Akkumulator 12. Daher kann eine Flüssig-Kompression eines Kompressors 2 verhindert werden, und das zu einem Außenexpansionsventil 6 strömende Kältemittel kann unterkühlt werden.
  • (8-4) Beispiel 4 eines Rückkehrkreises
  • Als nächstes zeigt 18 eine weitere konstitutionelle Ansicht der Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform ist das Rückkehrexpansionsventil 30 in der Ausführungsform von 10 durch das mechanische Expansionsventil 80 und das Magnetventil 71 in 13 ersetzt. Der andere Aufbau ist gleich zu 10. Somit ist ein durch eine elektrisches Ventil gebildetes Expansionsventil durch das mechanische Expansionsventil und das Magnetventil ersetzt, und somit dann eine Kostenreduzierung erzielt werden, während ein Überhitzungsgrad während einer Gaseinspritzung konstant gehalten werden kann.
  • (8-5) Beispiel 5 eines Rückkehrkreises
  • Es ist zu beachten, dass in der Erfindung von Anspruch 1 bis Anspruch 6 der vorliegenden Anmeldung in den obigen Beispielen von 1, 10, 13, 17 und 18 ein Einspritzkreis 24I weggelassen werden kann. 19 bis 21 zeigen einen Fall, in dem der Einspritzkreis 24I von dem Beispiel von 1 weggelassen ist. In diesem Fall ist nur ein Ende von einem Umgehungskreis 24B unmittelbar nach einem Radiator 4 von einem Kältemittelrohr abgezweigt. Ferner sind in dem Umgehungskreis 24B ein Rückkehrexpansionsventil 30 und ein ausstoßseitiger Wärmetauscher 35 angeordnet, und das andere Ende des Umgehungskreises ist mit einem Einlass eines Akkumulators 12 verbunden.
  • Daher bildet in dieser Ausführungsform der Umgehungskreis 24B, der das Rückkehrexpansionsventil 30 und den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 hat, einen Rückkehrkreis 40. Ferner ist in einer herkömmlichen Heiz-Betriebsart das Rückkehrexpansionsventil 30 geschlossen und ein Kältemittel wird, wie durch Pfeile in 20 gezeigt, geleitet, und in einer Frostschutz-Betriebsart sind ein Außenexpansionsventil 6 und Magnetventile 20 und 22 geschlossen und das Rückkehrexpansionsventil 30 ist geöffnet, um, wie durch Pfeile in 21 gezeigt, sämtliches Kältemittel durch den Umgehungskreis 24B zu leiten. Das durch den Umgehungskreis 24B strömende Kältemittel wird durch das Rückkehrexpansionsventil 30 gedrosselt, in dem ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 verdampft und kehrt zu dem Akkumulator 12 zurück, und somit ist es auch entsprechend einem solchen Speicher möglich, in den Genuss des Effekts durch den Umgehungskreis 24B zu kommen.
  • (8-6) Beispiel 6 eines Rückkehrkreises
  • Es ist zu beachten, dass 22 ein anderes Beispiel eines Aufbaus zeigt, in dem ein Einspritzkreis nicht vorhanden ist. In diesem Fall ist auch ein ausstoßseitiger Wärmetauscher 35 weggelassen, aber ein Umgehungskreis 24B, der einen Rückkehrkreis 40 bildet, ist von einem Kältemittelrohr 13E so nah wie möglich an dem Außenexpansionsventil 6, d. h. dem Kältemittelrohr 13B unmittelbar bevor es sich zu einem Umgehungsrohr 13J oder 13F verzweigt, abgezweigt. Gemäß solch einem Aufbau ist es möglich, eine Rohrlänge des Umgehungskreises 24B zu reduzieren.
  • Zusätzlich ist auch in diesem Fall das Außenexpansionsventil 6 geschlossen, um ein Rückkehrexpansionsventil 30 zu öffnen, und ein von einem Radiator 4 ausströmendes Kältemittel wird vollständig durch den Umgehungskreis 24B geleitet. Zusätzlich ist es durch ein Öffnen des Rückkehrexpansionsventils 30 während eines Öffnens des Außenexpansionsventil 6, und ein Leiten des Kältemittels durch sowohl einen Außenwärmetauscher 7 als auch den Umgehungskreis 24B, um Wärme von Außenluft hineinzufördern, während eine Frostbildung an dem Außenwärmetauscher 7 gehemmt wird, möglich, eine erforderliche Heizfähigkeit in dem Umgehungskreis 24B beizubehalten.
  • Hier wird in den obigen jeweiligen Ausführungsformen das Kältemittel zu der Einlassseite des durch den Umgehungskreis 24B mit der Ansaugseite des Kompressors 2 verbundenen Akkumulators 12 zurückgeführt, aber wenn das durch den ausstoßseitigen Wärmetauscher 35 oder das andere Mittel zu dem Kompressor 2 zurückzuführende Kältemittel das Kältemittelgas sein kann, kann das Kältemittel durch Verbinden des Umgehungskreises 24B mit der Ansaugseite des Kompressors 2 direkt zu dem Kompressor 2 zurückgeführt werden.
  • Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung in den Ausführungsformen auf die Fahrzeugklimaanlage 1, die die jeweiligen Betriebsarten, die Heiz-Betriebsart, die Entfeucht- und Heiz-Betriebsart, die Entfeucht- und Kühl-Betriebsart und die Kühl-Betriebsart umschaltet und ausführt, angewendet, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt und die vorliegende Erfindung ist auch bei einer Fahrzeugklimaanlage wirksam, die nur die Heiz-Betriebsart ausführt.
  • Zusätzlich kann, wenn der Frost des Außenwärmetauschers 7 selbst bei der Frostbildungsbehinderung der Ausführungsform anwächst, der Außenwärmetauscher 7 durch Leiten von beispielsweise dem Hochtemperaturkältemittelgas durch den Außenwärmetauscher 7 defrostet werden. Zusätzlich kann unter Verwendung eines elektrischen Heizers oder dergleichen durch Umkehren des Stroms des Kältemittels, oder einfach durch Durchleiten der Luft als ein Defrostmittel das Defrosten wirksam ausgeführt werden.
  • Darüber hinaus sind der Aufbau des Kältemittelkreises R und die jeweiligen in den jeweiligen Ausführungsformen beschriebenen numerischen Werte nicht beschränkt, und sind, unnötig zu sagen, auswechselbar, ohne sich von dem Geist der vorliegenden Erfindung zu entfernen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Fahrzeugklimaanlage
    2
    Kompressor
    3
    Luftstrompassage
    4
    Radiator
    6
    Außenexpansionsventil
    7
    Außenwärmetauscher
    8
    Innenexpansionsventil
    9
    Wärmeabsorber
    11
    Verdampfungsfähigkeitssteuerungsventil
    12
    Akkumulator
    17, 20, 21, 22, 73 und 74
    Magnetventil
    23
    Dreiwegeventil
    24B
    Umgehungskreis
    24I
    Einspritzkreis
    27
    Innenraumlüfter (ein Lüfterventilator)
    28
    Luftmischschieber
    30
    Rückkehrexpansionsventil
    32
    Steuerungseinrichtung (Steuerungsmittel)
    35
    ausstoßseitiger Wärmetauscher
    40
    Rückkehrkreis
    80
    Expansionsventil
    R
    Kältemittelkreis

Claims (12)

  1. Fahrzeugklimaanlage, aufweisend: einen Kompressor, der ein Kältemittel verdichtet; eine Luftstrompassage, durch die zu einem Fahrzeuginnenraum zuzuführende Luft strömt; einen in der Luftstrompassage angeordneten Radiator, um das Kältemittel Wärme abstrahlen zu lassen; einen in der Luftstrompassage angeordneten Wärmeabsorber, um das Kältemittel Wärme absorbieren zu lassen; einen außerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordneten Außenwärmetauscher, um das Kältemittel Wärme abstrahlen oder absorbieren zu lassen; und ein Steuerungsmittel, wobei zumindest das Steuerungsmittel konfiguriert ist, eine Heiz-Betriebsart auszuführen, in der das von dem Kompressor ausgestoßene Kältemittel Wärme in dem Radiator abstrahlt und das Kältemittel, durch das Wärme abgestrahlt wurde, dekomprimiert wird und dann Wärme in dem Außenwärmetauscher absorbiert, wobei die Fahrzeugklimaanlage aufweist: einen von einer Kältemittelauslassseite des Radiators zu einer Ansaugseite des Kompressors angeordneten Umgehungskreis, wobei das Steuerungsmittel eine Betriebsart hat, in der sämtliches oder ein Teil des von dem Radiator ausströmenden Kältemittels durch den Umgehungskreis geleitet wird und nicht durch den Außenwärmetauscher geleitet wird, sondern zu der Ansaugseite des Kompressors zurückgeführt wird.
  2. Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 1, wobei das Steuerungsmittel ein Frostbildungsbedingungsabschätzmittel zum Abschätzen einer Bedingung einer Frostbildung an dem Außenwärmetauscher hat, und das Kältemittel durch den Umgehungskreis leitet, wenn Frost an dem Außenwärmetauscher gebildet ist oder wenn die Frostbildung an dem Außenwärmetauscher auf der Basis der Abschätzung des Frostbildungsbedingungsabschätzmittels vorausgesagt ist.
  3. Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuerungsmittel das Kältemittel durch den Umgehungskreis leitet, wenn eine externe Energiequelle Energie zu dem Kompressor oder zu einer Batterie, die die Energie zuführt, um den Kompressor anzutreiben, zuführt.
  4. Fahrzeugklimaanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, aufweisend: ein Dekompressionsmittel zum Dekomprimieren des durch den Umgehungskreis strömenden Kältemittels; oder das Dekompressionsmittel und einen ausstoßseitigen Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch das Dekompressionsmittel dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel, bevor es in den Radiator strömt, ausführt.
  5. Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 4, wobei das Steuerungsmittel durch das Dekompressionsmittel einen Unterkühlungsgrad des Kältemittels in einem Auslass des Radiators steuert, wenn das Steuerungsmittel das Kältemittel durch den Umgehungskreis leitet.
  6. Fahrzeugklimaanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Steuerungsmittel eine Betriebsart hat, in der das von dem Radiator ausströmende Kältemittel durch den Außenwärmetauscher und den Umgehungskreis geleitet wird.
  7. Fahrzeugklimaanlage gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, aufweisend: einen Einspritzkreis, der einen Teil des von dem Radiator ausströmenden Kältemittels verteilt, um den Teil zu der Mitte der Kompression durch den Kompressor zurückzuführen.
  8. Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 7, aufweisend: ein Dekompressionsmittel zum Dekomprimieren des durch den Einspritzkreis strömenden Kältemittels; und einen ausstoßseitigen Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch das Dekompressionsmittel dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel, bevor es in den Radiator strömt, ausführt.
  9. Fahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 8, wobei das Steuerungsmittel einen Überhitzungsgrad des durch das Dekompressionsmittel zu dem Kompressor zurückkehrenden Kältemittels steuert, wenn das Steuerungsmittel das Kältemittel durch den Einspritzkreis leitet.
  10. Fahrzeugklimaanlage gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Umgehungskreis und der Einspritzkreis einen gemeinsamen Kreis auf einer stromaufwärtigen Seite des Kältemittels bilden, und in diesem gemeinsamen Kreis ein Dekompressionsmittel zum Dekomprimieren des Kältemittels und ein ausstoßseitiger Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen dem durch das Dekompressionsmittel dekomprimierten Kältemittel und dem von dem Kompressor ausgestoßenen Kältemittel, bevor es in den Radiator strömt, ausführt, angeordnet sind, und der Umgehungskreis und der Einspritzkreis in einer auf einer stromabwärtigen Seite von dem ausstoßseitigen Wärmetauscher angeordneten verteilenden Ventileinrichtung verzweigt werden.
  11. Fahrzeugklimaanlage gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei das Steuerungsmittel eine Betriebsart hat, in der das von dem Radiator ausströmende Kältemittel durch den Umgehungskreis und den Einspritzkreis geleitet wird.
  12. Fahrzeugklimaanlage gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei das Steuerungsmittel eine Betriebsart hat, in der das von dem Radiator ausströmende Kältemittel durch den Außenwärmetauscher, den Umgehungskreis und den Einspritzkreis geleitet wird.
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