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Querverweis auf verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr.
2020-27082 , die am 20. Februar 2020 eingereicht wurde, und der japanischen Patentanmeldung Nr.
2020-187226 , die am 10. November 2020 eingereicht wurde, deren Offenbarungen hierin durch Bezugnahme eingebunden sind.
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kältekreisvorrichtung, die einen Verdichter mit einem Kältemittel kühlt.
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Hintergrund
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Patentdokument 1 beschreibt einen Elektroverdichter, der in einer Kältekreisvorrichtung verwendet wird, bei welchem ein Motor mit einem Kältemittel gekühlt wird.
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Dieser Verdichter hat zusätzlich zu dem Motor ein Gehäuse und eine Verdichtungseinheit. Das Gehäuse nimmt den Motor und die Verdichtungseinheit auf. Ein Kältemittel, das durch den Verdampfer der Kältekreisvorrichtung verdampft wird, strömt in das Gehäuse. Das Kältemittel, das in das Gehäuse strömt, nimmt Wärme von dem Motor auf und wird dann in die Verdichtungseinheit gesaugt, um verdichtet zu werden. Das Kältemittel nimmt Wärme von dem Motor auf, um den Motor zu kühlen.
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Dokument des Stands der Technik
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Patentdokument
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Patentdokument 1:
JP 2006-207422 A -
Zusammenfassung
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Da das durch den Verdampfer verdampfte Kältemittel in das Gehäuse strömt und durch den Verdichter angesaugt wird, nimmt die Dichte des in die Verdichtungseinheit gesaugten Kältemittels ab, wenn das Kältemittel Wärme von dem Motor aufnimmt.
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Beim Abnehmen der Dichte des in die Verdichtungseinheit gesaugten Kältemittels nimmt die Strömungsrate (insbesondere die Gewicht-Strömungsrate) des Kältemittels ab, das durch die Verdichtungseinheit abgegeben wird. Da die Strömungsrate des Kältemittels, das in der Kältekreisvorrichtung zirkuliert, verringert ist, ist die Kapazität der Kältekreisvorrichtung verringert.
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Insbesondere ist die für den Verdichter benötigte Leistung umso größer, je höher die Wärmelast der Kältekreisvorrichtung ist. Da die Wärmemenge, die durch den Motor erzeugt wird, erhöht wird, nimmt die Dichte des in die Verdichtungseinheit gesaugten Kältemittels bedeutend ab. In diesem Fall ist die Kapazität der Kältekreisvorrichtung verringert.
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Angesichts der obigen Punkte zielt die vorliegende Offenbarung darauf ab, eine Kältekreisvorrichtung vorzusehen, deren Kapazität bezüglich des Abnehmens unterdrückt ist.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, weist eine Kältekreisvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung einen Verdichter, einen Radiator, eine Verdampfer-Entspannungseinrichtung, einen Verdampfer, eine Erlangungseinheit und eine Steuerungseinheit auf.
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Der Verdichter hat einen Verdichtungsmechanismus, der eine Verdichtungskammer zum Verdichten des Kältemittels ausbildet, und einen Kühlabschnitt, der durch das Kältemittel gekühlt wird, bevor es durch den Verdichtungsmechanismus verdichtet wird. Der Radiator leitet Wärme des Kältemittels ab, das durch den Verdichter verdichtet wird. Die Verdampfer-Entspannungseinrichtung entspannt das Kältemittel, das durch den Radiator abgeleitet wird. Der Verdampfer verdampft das Kältemittel, das durch die Verdampfer-Entspannungseinrichtung entspannt wird.
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Die Erlangungseinheit erlangt den Zustand des Kältemittels, nachdem es den Kühlabschnitt kühlt und bevor es in die Verdichtungskammer strömt. Die Steuerungseinheit steuert einen Grad einer Überhitzung des Kältemittels, das in die Verdichtungskammer strömt, auf der Grundlage des Zustands des Kältemittels, der durch die Erlangungseinheit erlangt wird.
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Da es möglich ist, eine Abnahme der Dichte des Kältemittels zu unterdrücken, das in den Verdichtungsmechanismus gesaugt wird, kann die Kapazität der Kältekreisvorrichtung bezüglich des Abnehmens unterdrückt werden, während der Kühlabschnitt gekühlt wird.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild, das eine Kältekreisvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
- 2 ist eine Schnittansicht, die einen Verdichter der ersten Ausführungsform zeigt.
- 3 ist ein Blockschaltbild, das eine elektrische Steuerungseinheit der ersten Ausführungsform zeigt.
- 4 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Steuerungsprozess zeigt, der durch eine Steuerungsvorrichtung der ersten Ausführungsform ausgeführt wird.
- 5 ist ein Mollierdiagramm, das eine Änderung des Zustands des Kältemittels in der Kältekreisvorrichtung der ersten Ausführungsform zeigt.
- 6 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild, das eine Kältekreisvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
- 7 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Steuerungsprozess zeigt, der durch eine Steuerungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird.
- 8 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild, das eine Kältekreisvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
- 9 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild, das eine Kältekreisvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
- 10 ist ein Erläuterungsschaubild, das eine Vorgehensweise zum Berechnen eines Grads einer Überhitzung durch eine Steuerungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.
- 11 ist ein Erläuterungsschaubild, das ein Verfahren zum Berechnen einer Dichte von Kältemittel, das in einen Verdichter gesaugt wird, durch eine Steuerungsvorrichtung der fünften Ausführungsform zeigt.
- 12 ist ein Gesamtkonfigurationsschaubild, das eine Kältekreisvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt.
- 13 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Steuerungsprozess zeigt, der durch eine Steuerungsvorrichtung der sechsten Ausführungsform ausgeführt wird.
- 14 ist ein Mollierdiagramm, das eine Änderung des Zustands des Kältemittels in der Kältekreisvorrichtung der sechsten Ausführungsform zeigt.
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Die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung weiter ersichtlich, die zusammen mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird.
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Beschreibung der Ausführungsform
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Das Folgende wird Ausführungsformen zum Ausführen der vorliegenden Offenbarung in Bezug auf die Zeichnungen beschreiben. In einer jeden Ausführungsform sind Abschnitte, die jenen entsprechen, die in der vorherigen Ausführungsform beschrieben sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und überflüssige Beschreibungen können weggelassen sein. In einem Fall, in dem in einer jeden Ausführungsform nur ein Teil einer Konfiguration beschrieben ist, sind die anderen Ausführungsformen, die oben beschrieben sind, in der Lage, für die anderen Teile der Konfiguration angewendet zu werden. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf Kombinationen von Ausführungsformen beschränkt, welche Teile kombinieren, die ausdrücklich als kombinierbar beschrieben sind. Solange kein Problem vorliegt, können die verschiedenen Ausführungsformen teilweise miteinander kombiniert werden, auch wenn es nicht ausdrücklich beschrieben ist.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine in 1 gezeigte Kältekreisvorrichtung 10 erwärmt Luft, die zu einem Klimatisierungsraum geblasen wird, in der Klimatisierungsvorrichtung.
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Die Kältekreisvorrichtung 10 hat einen Dampfkompressionskältekreis, der einen Verdichter 11, einen Radiator 12, ein Expansionsventil 13 für einen Verdampfer und einen Verdampfer 14 aufweist. Der Verdichter 11 verdichtet ein Kältemittel und gibt es ab.
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Der Radiator 12 leitet Wärme ab, indem Wärme zwischen dem Kältemittel, das aus dem Verdichter 11 abgegeben wird, und der Luft ausgetauscht wird, die zu dem Klimatisierungsraum geblasen wird.
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Das Expansionsventil 13 ist eine Verdampfer-Entspannungseinrichtung, die den Druck des Kältemittels verringert, das aus dem Radiator 12 ausströmt. Das Expansionsventil 13 ist ein elektrischer variabler Drosselmechanismus, der einen Ventilkörper, bei welchem ein Drosselungsgrad variabel ist, und ein elektrisches Stellglied zum Ändern des Öffnungsgrads des Ventilkörpers aufweist.
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Der Verdampfer 14 verdampft das Kältemittel, das durch das Expansionsventil 13 entspannt wird, durch einen Wärmeaustausch. In dieser Ausführungsform tauscht der Verdampfer 14 Wärme zwischen dem Kältemittel und Außenluft aus, um Wärme von der Außenluft aufzunehmen. Das Gebläse 30 ist eine Außenluft-Gebläseeinheit, die die Außenluft zu dem Verdampfer 14 bläst. Das Gebläse 30 ist ein elektrisches Gebläse, das ein Lüfterrad mit einem Elektromotor antreibt.
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Die Kältekreisvorrichtung 10 setzt ein FKW-basiertes Kältemittel (insbesondere R134a) als das Kältemittel ein und konfiguriert einen unterkritischen Kältekreis, bei welchem ein hochdruckseitiger Kältemitteldruck einen kritischen Druck des Kältemittels nicht überschreitet. Ein HFO-basiertes Kältemittel (zum Beispiel, R1234yf) oder Ähnliches kann als das Kältemittel eingesetzt werden. Ein Kältemaschinenöl (nachfolgend als Öl bezeichnet) zum Schmieren des Gleitabschnitts in dem Verdichter 11 ist in das Kältemittel gemischt und ein Teil des Öls zirkuliert zusammen mit dem Kältemittel in dem Kreis.
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Der Verdichter 11 ist ein Elektroverdichter, der einen Verdichtungsmechanismus 111, eine Motoreinheit 112, eine Welle 113 und ein Gehäuse 114 hat. Der Verdichtungsmechanismus 111 saugt das Kältemittel ein, verdichtet es und gibt es ab. Die Motoreinheit 112 ist eine Drehantriebsquelle, die den Verdichtungsmechanismus 111 rotationsmäßig antreibt. Die Motoreinheit 112 ist ein Elektromotor, der eine Drehantriebskraft ausgibt, indem ihm elektrische Leistung zugeführt wird. Die Motoreinheit 112 ist ein Kühlabschnitt, der durch das Kältemittel zu kühlen ist.
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Die Welle 113 ist eine Drehwelle, die die Drehantriebskraft, die von der Motoreinheit 112 ausgegeben wird, zu dem Verdichtungsmechanismus 111 überträgt. Das Gehäuse 114 bildet die Außenhülle des Verdichters 11 aus. Der Verdichtungsmechanismus 111, die Motoreinheit 112 und die Welle 113 sind durch das Gehäuse 114 integriert.
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Der Verdichter 11 ist als ein sogenannter Horizontaltyp konfiguriert, bei welchem sich die Welle 113 im Wesentlichen in einer Horizontalrichtung erstreckt, während der Verdichter 11 an der Kältekreisvorrichtung 10 montiert ist.
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Der Verdichtungsmechanismus 111 hat eine bewegbare Spirale und eine feststehende Spirale. Die bewegbare Spirale läuft durch die Drehantriebskraft, die von der Welle 113 übertragen wird, um. Die feststehende Spirale ist an dem Gehäuse 114 fixiert und ist in Eingriff mit der bewegbaren Spirale. Eine Verdichtungskammer 115 zum Verdichten des Kältemittels ist zwischen der bewegbaren Spirale und der feststehenden Spirale ausgebildet.
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Ein Sauganschluss 114a ist in dem Gehäuse 114 in der Nähe der Motoreinheit 112 ausgebildet. Der Sauganschluss 114a saugt das aus dem Verdampfer 14 ausströmende Kältemittel in das Gehäuse 114.
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Wie durch den Pfeil in 2 gezeigt ist, strömt das Kältemittel, das aus dem Sauganschluss 114a in das Gehäuse 114 gesaugt wird, um die Motoreinheit 112 herum, nimmt Wärme von der Motoreinheit 112 auf und wird dann in die Verdichtungskammer 115 des Verdichtungsmechanismus 111 gesaugt.
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Ein Abgabeanschluss 114b ist in dem Gehäuse 114 in der Nähe des Verdichtungsmechanismus 111 ausgebildet. Der Abgabeanschluss 114b gibt das Kältemittel, das von dem Verdichtungsmechanismus 111 abgegeben wird, zu dem Kältemitteleinlass des Radiators 12 ab.
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Als nächstes wird eine Kurzdarstellung einer elektrischen Steuerungseinheit der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die in 3 gezeigte Steuerungsvorrichtung 20 ist aus einem wohlbekannten Mikrocomputer, der eine CPU, einen ROM, einen RAM und Ähnliches aufweist, und umliegenden Schaltkreisen davon zusammengestellt. Die Steuerungsvorrichtung 20 führt verschiedene Berechnungen und Prozesse auf der Grundlage von Steuerungsprogrammen aus, die in dem ROM gespeichert sind, und steuert den Betrieb von verschiedenen Steuerungszielvorrichtungen, die mit einer Ausgabeseite der Steuerungsvorrichtung 20 verbunden sind. Das zu steuernde Gerät ist der Verdichter 11, das Expansionsventil 13, das Gebläse 30 und Ähnliches.
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Die Eingabeseite der Steuerungsvorrichtung 20 ist mit dem Innentemperatursensor 61, dem Außentemperatursensor 62, dem Solarstrahlungssensor 63, dem Abgabekältemittel-Drucksensor 64, dem Abgabekältemittel-Temperatursensor 65, dem Radiator-Temperatursensor 66, dem Saugkältemittel-Drucksensor 67 und dem Temperatursensor 68 vor der Verdichtungskammer verbunden. Erfassungssignale der Sensoren werden in die Steuerungsvorrichtung 20 eingegeben.
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Der Innentemperatursensor 61 ist eine Innenluft-Temperaturerfassungseinheit, die die Kabineninnentemperatur Tr (nachfolgend als die Innenlufttemperatur Tr bezeichnet) erfasst. Der Außentemperatursensor 62 ist eine Außenluft-Temperaturerfassungseinheit, die eine Kabinenaußentemperatur Tam (nachfolgend als eine Außenlufttemperatur Tam bezeichnet) erfasst. Der Solarstrahlungssensor 63 ist eine Einstrahlungsbetrag-Erfassungseinheit, die den Betrag einer Einstrahlung As erfasst, die in die Kabine gestrahlt wird.
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Der Abgabekältemittel-Drucksensor 64 ist eine Abgabekältemittel-Druckerfassungseinheit, die den Druck Pd des Kältemittels erfasst, das aus dem Verdichter 11 abgegeben wird. Der Abgabekältemittel-Temperatursensor 65 ist eine Abgabekältemittel-Temperaturerfassungseinheit, die die Temperatur Td des Kältemittels erfasst, das aus dem Verdichter 11 abgegeben wird. Der Radiator-Temperatursensor 66 eine Radiator-Temperaturerfassungseinheit, die die Temperatur des Radiators 12 (nachfolgend als die Radiatortemperatur bezeichnet) erfasst.
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Der Saugkältemittel-Drucksensor 67 ist eine Saugkältemittel-Druckerfassungseinheit, die den Druck Ps des Kältemittels erfasst, das in den Verdichter 11 gesaugt wird. Das heißt, der Saugkältemittel-Drucksensor 67 erfasst einen niederdruckseitigen Druck der Kältekreisvorrichtung 10.
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Der Temperatursensor 68 vor der Verdichtungskammer erfasst die Temperatur Tin des Kältemittels, das in die Verdichtungskammer 115 des Verdichters 11 gesaugt wird. Das heißt, der Temperatursensor 68 vor der Verdichtungskammer erfasst die Temperatur Tin des Kältemittels, nachdem es Wärme von der Motoreinheit 112 aufnimmt und bevor es in den Verdichtungsmechanismus 111 gesaugt wird. Der Temperatursensor 68 vor der Verdichtungskammer ist eine Erlangungseinheit, die den Zustand des Kältemittels erlangt, nachdem es die Motoreinheit 112 kühlt und bevor es in die Verdichtungskammer 115 strömt.
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Die Eingabeseite der Steuerungsvorrichtung 20 ist mit einer Schalttafel 70 verbunden, die benachbart zu der Instrumententafel in einem vorderen Abschnitt der Kabine angeordnet ist. Bedienungssignale von verschiedenen Bedienungsschaltern, die an der Schalttafel 70 vorgesehen sind, werden zu der Steuerungsvorrichtung 20 eingegeben.
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Spezifische Beispiele der verschiedenen Bedienungsschalter, die an der Schalttafel 70 vorgesehen sind, weisen einen Auto-Schalter, einen Luftvolumen-Einstellungsschalter, einen Temperatur-Einstellungsschalter und Ähnliches auf.
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Der Auto-Schalter ist eine Bedieneinheit, die den automatischen Steuerungsbetrieb der Klimaanlage für ein Fahrzeug einstellt oder aufhebt. Der Temperatur-Einstellungsschalter ist eine Bedieneinheit, die die Solltemperatur Tset in der Kabine einstellt.
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Die Steuerungsvorrichtung 20 der vorliegenden Ausführungsform ist einstückig mit Steuerungseinheiten konfiguriert, die verschiedene gesteuerte Vorrichtungen steuert, die mit der Ausgabeseite der Steuerungsvorrichtung 20 verbunden sind. Die Steuerungsvorrichtung 20 hat Konfigurationen (Hardware und Software) als die Steuerungseinheiten, um den Betrieb der Zielvorrichtungen entsprechend zu steuern.
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Beispielsweise hat die Steuerungsvorrichtung 20 eine Verdichter-Steuerungseinheit 201 zum Steuern der Kältemittelabgabekapazität des Verdichters 11 (insbesondere die Drehzahl des Verdichters 11). Die Steuerungsvorrichtung 20 hat eine Expansionsventil-Steuerungseinheit 202 zum Steuern des Expansionsventils 13. Die Steuerungsvorrichtung 20 hat eine Berechnungseinheit 203, die verschiedene Berechnungen ausführt.
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Als nächstes wird ein Betrieb der obigen Konfigurationen gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die Steuerungsvorrichtung 20 bestimmt den Zunahme-/Abnahmebetrag ΔIVO der Drehzahl des Verdichters 11. Der Zunahme-/Abnahmebetrag ΔIVO wird durch das Rückkopplungssteuerungsverfahren auf der Grundlage der Abweichung zwischen der Soll-Radiatortemperatur und der Ist-Radiatortemperatur so bestimmt, dass sich die Ist-Radiatortemperatur der Soll-Radiatortemperatur nähert.
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Die Soll-Radiatortemperatur wird in Bezug auf das Steuerungskennfeld auf der Grundlage der Soll-Auslasstemperatur TAO bestimmt. Bei dem Steuerungskennfeld der vorliegenden Ausführungsform ist es bestimmt, dass die Soll-Radiatortemperatur beim Ansteigen der Soll-Auslasstemperatur TAO ansteigt. Die Soll-Auslasstemperatur TAO ist eine Solltemperatur von Luft, die in die Kabine geblasen wird. Die Soll-Auslasstemperatur TAO wird berechnet, indem die Innenlufttemperatur Tr, die durch den Innentemperatursensor 61 erfasst wird, die Außenlufttemperatur Tam, die durch den Außentemperatursensor 62 erfasst wird, der Betrag der Solarstrahlung As, der durch den Solarstrahlungssensor 63 erfasst wird, und die Einstellungstemperatur Tset verwendet werden, die durch den Temperatur-Einstellungsschalter eingestellt wird.
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Bei der Kältekreisvorrichtung 10 strömt das Hochdruckkältemittel, das aus dem Verdichter 11 abgegeben wird, in den Radiator 12 und tauscht Wärme mit der Luft aus, die zu dem Klimatisierungsraum geblasen wird, um Wärme zu dissipieren. Im Ergebnis wird die Luft erwärmt. Das Kältemittel, das aus dem Radiator 12 ausströmt, wird durch das Expansionsventil 13 entspannt, um ein Niederdruckkältemittel zu sein, und strömt in den Verdampfer 14. Das Kältemittel, das in den Verdampfer 14 strömt, nimmt Wärme von der Außenluft auf, um zu verdampfen. Das Kältemittel, das aus dem Verdampfer 14 ausströmt, wird in den Verdichter 11 gesaugt und nochmals verdichtet.
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Die Kältekreisvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform wird betrieben, wie oben beschrieben ist, und kann Luft in der Kabine erwärmen.
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Wie in dem Ablaufdiagramm von 4 gezeigt ist, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 20 den Öffnungsgrad des Expansionsventils 13. Bei Schritt S100 werden das Erfassungssignal des Saugkältemittel-Drucksensors 67 und das Erfassungssignal des Temperatursensors 68 vor der Verdichtungskammer ausgelesen. Das heißt, der Kältemitteldruck Ps, der durch den Saugkältemittel-Drucksensor 67 erfasst wird, (nachfolgend als Saugdruck Ps bezeichnet) und die Kältemitteltemperatur Tin vor der Verdichtungskammer, die durch den Temperatursensor 68 erfasst wird, (nachfolgend als vordere Kammertemperatur Tin bezeichnet) werden ausgelesen.
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Bei Schritt S110 wird der Überhitzungsgrad SH des Kältemittels vor der Verdichtungskammer 115 auf der Grundlage des Saugdrucks Ps und der vorderen Kammertemperatur Tin berechnet und es wird bestimmt, ob der berechnete Überhitzungsgrad SH weniger als 5 Grad, in einem Bereich von größer oder gleich 5 Grad und weniger als 10 Grad, oder 10 Grad oder mehr ist.
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Bei Schritt S110 ist 5 Grad eine erste Referenztemperatur und 10 Grad ist eine zweite Referenztemperatur.
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Wenn der berechnete Überhitzungsgrad SH weniger als 5 Grad ist, geht der Prozess weiter zu Schritt S120 und der Öffnungsgrad des Expansionsventils 13 wird verringert. Im Ergebnis ist die Strömungsrate des Kältemittels verringert, das in den Verdampfer 14 strömt, sodass der Überhitzungsgrad des Kältemittels erhöht ist, das aus dem Verdampfer 14 ausströmt.
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Wenn der berechnete Überhitzungsgrad SH in einem Bereich von 5 Grad oder mehr und weniger als 10 Grad ist, geht der Prozess weiter zu Schritt S130 und der Öffnungsgrad des Expansionsventils 13 wird so erhalten wie er ist. Im Ergebnis ändert sich die Strömungsrate des Kältemittels, das in den Verdampfer 14 strömt, im Wesentlichen nicht, sodass sich der Überhitzungsgrad des Kältemittels, das aus dem Verdampfer 14 ausströmt, nicht ändert.
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Wenn der berechnete Überhitzungsgrad SH 10 Grad oder mehr ist, geht der Prozess weiter zu Schritt S140, um den Öffnungsgrad des Expansionsventils 13 zu erhöhen. Im Ergebnis nimmt die Strömungsrate des Kältemittels zu, das in den Verdampfer 14 strömt, sodass der Überhitzungsgrad des Kältemittels, das aus dem Verdampfer 14 ausströmt, niedrig wird.
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Daher kann der Überhitzungsgrad SH des Kältemittels, das in die Verdichtungskammer 115 strömt, in dem Bereich erhalten werden, der gleich oder mehr als 5 Grad und weniger als 10 Grad ist. Im Ergebnis ist es möglich, eine Abnahme der Dichte des Kältemittels zu unterdrücken, das in die Verdichtungskammer 115 strömt, während die Motoreinheit 112 gekühlt wird.
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5 ist ein Mollierdiagramm, das eine Änderung des Zustands des Kältemittels in der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Ein Punkt a1 repräsentiert den Zustand des Kältemittels, das in den Verdichter 11 strömt und bevor es die Motoreinheit 112 kühlt. Ein Punkt b1 repräsentiert den Zustand des Kältemittels, das die Motoreinheit 112 in dem Verdichter 11 kühlt und bevor es in die Verdichtungskammer 115 strömt. Ein Punkt c1 repräsentiert den Zustand des Kältemittels, das aus den Verdichter 11 abgegeben wird.
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Da der Überhitzungsgrad des Kältemittels bei Punkt b1 (d. h., das Kältemittel nach dem Kühlen der Motoreinheit 112) bei 5 Grad oder mehr und weniger als 10 Grad erhalten wird, ist das Kältemittel bei Punkt a1 (d. h., vor dem Kühlen der Motoreinheit 112) in einem zweiphasigen Gas/Flüssigkeit-Zustand.
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Das zweiphasige Gas/Flüssigkeit-Kältemittel, das in den Verdichter 11 strömt, nimmt Wärme von der Motoreinheit 112 auf, aber die aufgenommene Wärmemenge wird für die Verdampfung des flüssigen Kältemittels aufgewendet, sodass der Überhitzungsgrad des Kältemittels nach der Wärmeaufnahme zu einem kleinen Wert unterdrückt ist. Da die Entspannung des Volumens des Kältemittels aufgrund des Überhitzungsgrads des Kältemittels zu einem kleinen Ausmaß unterdrückt werden kann, kann daher die Abnahme der Gewicht-Strömungsrate des Kältemittels, das durch den Verdichter 11 abgegeben wird, verringert werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform erfasst der Temperatursensor 68 die Temperatur Tin des Kältemittels, nachdem es die Motoreinheit 112 des Verdichters 11 kühlt und bevor es in die Verdichtungskammer 115 des Verdichtungsmechanismus 111 strömt. Die Steuerungsvorrichtung 20 steuert den Überhitzungsgrad SH des Kältemittels, das in die Verdichtungskammer 115 des Verdichtungsmechanismus 111 strömt, auf der Grundlage der Temperatur Tin des Kältemittels vor der Verdichtungskammer, welche durch den Temperatursensor 68 erlangt wird.
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Im Ergebnis ist es möglich, eine Abnahme der Dichte des Kältemittels zu unterdrücken, das in die Verdichtungskammer 111 gesaugt wird. Somit ist es möglich, eine Abnahme der Kapazität der Kältekreisvorrichtung zu unterdrücken, während die Motoreinheit 112 gekühlt wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Steuerungsvorrichtung 20 das Expansionsventil 13 auf der Grundlage der vorderen Kammertemperatur Tin, die durch den Temperatursensor 68 vor der Verdichtungskammer erfasst wird. Somit steuert die Steuerungsvorrichtung 20 den Überhitzungsgrad SH des Kältemittels, das in die Verdichtungskammer 115 des Verdichtungsmechanismus 111 strömt. Dies ermöglicht es, den Überhitzungsgrad des Kältemittels, das in die Verdichtungskammer 115 strömt, genau zu steuern.
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(Zweite Ausführungsform)
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In der ersten Ausführungsform wird der Öffnungsgrad des Expansionsventils 13 auf der Grundlage des Überhitzungsgrads des Kältemittels gesteuert, das in die Verdichtungskammer 115 strömt. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in 6 bis 7 gezeigt ist, der Öffnungsgrad eines Bypass-Expansionsventils 15 auf der Grundlage des Überhitzungsgrads des Kältemittels gesteuert, das in die Verdichtungskammer 115 strömt.
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Das in 6 gezeigte Bypass-Expansionsventil 15 entspannt das Kältemittel, das aus dem Radiator 12 ausströmt und durch einen Bypassdurchgang 16 strömt.
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Das Bypass-Expansionsventil 15 ist ein elektrischer variabler Drosselmechanismus, der einen Ventilkörper, dessen Drosselungsgrad variabel ist, und ein elektrisches Stellglied zum Ändern des Öffnungsgrads des Ventilkörpers aufweist.
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Der Bypassdurchgang 16 ist eine Bypasseinheit, die das Expansionsventil 13 und den Verdampfer 14 umgeht, um das Kältemittel, das aus dem Radiator 12 ausströmt, zu der Saugseite des Verdichters 11 zu führen.
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Das Kältemittel, das durch das Bypass-Expansionsventil 15 gegangen ist, enthält einen größeren Betrag von flüssigphasigem Kältemittel als gasphasigem Kältemittel (ein sogenannter flüssigkeitsreicher Zustand). Das flüssigkeitsreiche Kältemittel, das durch das Bypass-Expansionsventil 15 gegangen ist, wird mit dem gasphasigen Kältemittel vermischt, das durch den Verdampfer 14 gegangen ist, sodass dem Verdichter 11 das zweiphasige Gas/Flüssigkeit-Kältemittel zugeführt werden kann.
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Wie in dem Ablaufdiagramm von 7 gezeigt ist, bestimmt die Steuerungsvorrichtung 20 den Öffnungsgrad des Bypass-Expansionsventils 15. Bei Schritt S200 werden das Erfassungssignal des Temperatursensors 68 vor der Verdichtungskammer und das Erfassungssignal des Saugkältemittel-Drucksensors 67 ausgelesen. Das heißt, die Temperatur Tin vor der Verdichtungskammer, die durch den Temperatursensor 68 erfasst wird, und der Saugdruck Ps, der durch den Saugkältemittel-Drucksensor 67 erfasst wird, werden ausgelesen.
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Bei Schritt S210 wird der Überhitzungsgrad des Kältemittels vor der Verdichtungskammer 115 auf der Grundlage des Saugdrucks Ps und der vorderen Kammertemperatur Tin berechnet. Es wird bestimmt, ob der berechnete Grad der Überhitzung weniger als 5 Grad, in einem Bereich von größer oder gleich 5 Grad und weniger als 10 Grad, oder 10 Grad oder mehr ist. Bei Schritt S210 ist 5 Grad eine erste Referenztemperatur und 10 Grad ist eine zweite Referenztemperatur.
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Wenn der berechnete Grad der Überhitzung weniger als 5 Grad ist, geht der Prozess weiter zu Schritt S220, um den Öffnungsgrad des Bypass-Expansionsventils 15 zu verringern. Im Ergebnis nimmt die Strömungsrate des Kältemittels ab, das durch das Bypass-Expansionsventil 15 geht, sodass der Überhitzungsgrad des Kältemittels zunimmt, das in den Verdichter 11 strömt.
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Wenn der berechnete Grad der Überhitzung in einem Bereich von 5 Grad oder mehr und weniger als 10 Grad ist, geht der Prozess weiter zu Schritt S230 und der Öffnungsgrad des Bypass-Expansionsventils 15 wird so erhalten wie er ist. Im Ergebnis ändert sich die Strömungsrate des Kältemittels, das durch das Bypass-Expansionsventil 15 geht, im Wesentlichen nicht, sodass sich der Überhitzungsgrad des Kältemittels, das in den Verdichter 11 strömt, nicht ändert.
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Wenn der berechnete Grad der Überhitzung 10 Grad oder mehr ist, geht der Prozess weiter zu Schritt S140, um den Öffnungsgrad des Bypass-Expansionsventils 15 zu erhöhen. Im Ergebnis nimmt die Strömungsrate des Kältemittels zu, das durch das Bypass-Expansionsventil 15 geht, sodass der Überhitzungsgrad des Kältemittels abnimmt, das in den Verdichter 11 strömt.
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Daher kann der Überhitzungsgrad des Kältemittels, das in die Verdichtungskammer 115 strömt, in einem Bereich von 5 Grad oder mehr und weniger als 10 Grad erhalten werden, sodass der gleiche Effekt erzielt werden kann wie jener der ersten Ausführungsform.
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In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Steuerungsvorrichtung 20 das Bypass-Expansionsventil 15 auf der Grundlage der vorderen Kammertemperatur Tin, die durch den Temperatursensor 68 erfasst wird, wodurch der Überhitzungsgrad des Kältemittels gesteuert wird, das in die Verdichtungskammer 115 des Verdichtungsmechanismus 111 strömt.
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Im Ergebnis kann dem Verdichter 11 das flüssigphasige Kältemittel zuverlässig zugeführt werden, sodass es möglich ist, eine Abnahme der Dichte des Kältemittels, das in den Verdichtungsmechanismus 111 gesaugt wird, zuverlässig zu unterdrücken.
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(Dritte Ausführungsform)
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In der ersten Ausführungsform wird die Strömungsrate des flüssigen Kältemittels, das in den Verdichter 11 strömt, angepasst, indem der Öffnungsgrad des Expansionsventils 13 gesteuert wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in 8 gezeigt ist, die Strömungsrate des flüssigen Kältemittels, das in den Verdichter 11 strömt, angepasst, indem eine Öffnungsfläche eines Olrücklauflochs des Akkumulators 17 gesteuert wird.
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Der Akkumulator 17 ist ein Gas/Flüssigkeit-Abscheider, der das Kältemittel, das aus dem Verdampfer 14 ausströmt, zwischen einem Gas und einer Flüssigkeit trennt. Der Akkumulator 17 ist in der Lage, zu ermöglichen, dass das getrennte gasphasige Kältemittel und das flüssigphasige Kältemittel separat ausströmen.
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Der Akkumulator 17 hat ein Rohr 17a, das in einer U-Form ausgebildet ist. Das Rohr 17a ist in dem Innenraum des Akkumulators 17 angeordnet, sodass sich der Biegeabschnitt auf der unteren Seite befindet. Ein Ende des Rohrs 17a ist mit dem Sauganschluss des Verdichters 11 verbunden. Das gasphasige Kältemittel in dem Akkumulator 17 wird aus dem anderen Ende des Rohrs 17a gesaugt.
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Ein winziges Ölrücklaufloch ist an dem unteren Ende des Rohrs 17a ausgebildet. Das Ölrücklaufloch ist eine Ölrücklaufeinheit, die das Öl, das an dem Boden des Akkumulators 17 angesammelt wird, in das untere Ende des Rohrs 17a saugt, und das Öl wird mit dem gasphasigen Kältemittel vermischt, das durch das Rohr 17a strömt, um zu dem Verdichter 11 zu strömen. Somit beschränkt der Akkumulator 17 den Verdichter 11 darin, flüssigphasiges Kältemittel anzusaugen und zu verdichten.
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Ein Ölrücklauf-Anpassungsventil 17b ist in dem Ölrücklaufloch des Akkumulators 17 angeordnet. Das Ölrücklauf-Anpassungsventil 17b ist eine Ölrücklauf-Anpassungseinheit, die die Öffnungsfläche des Ölrücklauflochs anpasst. Das Ölrücklauf-Anpassungsventil 17b ist ein elektrischer Öffnungsflächen-Anpassungsmechanismus, der einen Ventilkörper, dessen Öffnungsgrad variabel ist, und ein elektrisches Stellglied zum Ändern des Öffnungsgrads des Ventilkörpers aufweist. Der Betrieb des Ölrücklauf-Anpassungsventils 17b wird durch die Steuerungsvorrichtung 20 gesteuert. Die Strömungsrate des flüssigen Kältemittels, das in den Verdichter 11 strömt (in anderen Worten, die latente Wärmemenge) nimmt zu, wenn der Öffnungsgrad des Ölrücklauf-Anpassungsventils 17b durch die Steuerungsvorrichtung 20 erhöht wird.
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Wenn der Öffnungsgrad des Ölrücklauf-Anpassungsventils 17b durch die Steuerungsvorrichtung 20 verringert wird, wird die Strömungsrate des flüssigen Kältemittels verringert, das in den Verdichter 11 strömt (in anderen Worten, die latente Wärmemenge).
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Da der Überhitzungsgrad des Kältemittels, das in die Verdichtungskammer 115 strömt, wie in der obigen Ausführungsform gesteuert werden kann, kann daher die gleiche Wirkung erzielt werden wie jene der obigen Ausführungsform.
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In der vorliegenden Ausführungsform wird der Überhitzungsgrad des Kältemittels, das in die Verdichtungskammer 115 des Verdichtungsmechanismus 111 strömt, gesteuert, indem das Ölrücklauf-Anpassungsventil 17b des Akkumulators 17 auf der Grundlage der vorderen Kammertemperatur Tin gesteuert wird, die durch den Temperatursensor 68 erfasst wird.
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Im Ergebnis kann dem Verdichter 11 das flüssigphasige Kältemittel zuverlässig zugeführt werden, indem der Akkumulator 17 verwendet wird, sodass die Abnahme der Dichte des Kältemittels, das in den Verdichtungsmechanismus 111 gesaugt wird, durch eine einfache Konfiguration unterdrückt werden kann.
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(Vierte Ausführungsform)
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In der dritten Ausführungsform wird die Strömungsrate des flüssigen Kältemittels, das in den Verdichter 11 strömt, angepasst, indem die Öffnungsfläche des Ölrücklauflochs des Akkumulators 17 mit dem Ölrücklauf-Anpassungsventil 17b gesteuert wird. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in 9 gezeigt ist, die Durchgangsfläche eines Flüssigkeitskältemitteldurchgangs 18, der zwischen der Bodenfläche des Akkumulators 17 und dem Sauganschluss des Verdichters 11 vorgesehen ist, durch ein Flüssigkeitskältemittel-Anpassungsventil 19 gesteuert, um die Strömungsrate des flüssigen Kältemittels zu steuern, das in den Verdichter 11 strömt.
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Der Flüssigkeitskältemitteldurchgang 18 ist eine Flüssigkeit-Rücklaufeinheit, die das flüssige Kältemittel, das durch den Akkumulator 17 getrennt wird, zu dem Verdichter 11 führt. Das Flüssigkeitskältemittel-Anpassungsventil 19 ist eine Flüssigkeitsdurchgang-Anpassungseinheit, die die Durchgangsfläche des Flüssigkeitskältemitteldurchgangs 18 anpasst. Das Flüssigkeitskältemittel-Anpassungsventil 19 ist ein elektrischer Öffnungsflächen-Anpassungsmechanismus, der einen Ventilkörper, dessen Öffnungsgrad variabel ist, und ein elektrisches Stellglied zum Ändern des Öffnungsgrads des Ventilkörpers aufweist. Der Betrieb des Flüssigkeitskältemittel-Anpassungsventils 19 wird durch die Steuerungsvorrichtung 20 gesteuert. Wenn der Öffnungsgrad des Flüssigkeitskältemittel-Anpassungsventils 19 durch die Steuerungsvorrichtung 20 erhöht wird, nimmt die Strömungsrate des flüssigen Kältemittels, das in den Verdichter 11 strömt, (in anderen Worten, die latente Wärmemenge) zu. Wenn der Öffnungsgrad des Flüssigkeitskältemittel-Anpassungsventils 19 durch die Steuerungsvorrichtung 20 verringert wird, wird die Strömungsrate des flüssigen Kältemittels, das in den Verdichter 11 strömt, (in anderen Worten, die latente Wärmemenge) verringert. Daher kann die gleiche Wirkung erzielt werden wie jene der dritten Ausführungsform.
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In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Steuerungsvorrichtung 20 das Flüssigkeitskältemittel-Anpassungsventil 19 auf der Grundlage der vorderen Kammertemperatur Tin, die durch den Temperatursensor 68 vor der Verdichtungskammer erfasst wird, sodass der Überhitzungsgrad des Kältemittels gesteuert wird, das in die Verdichtungskammer 115 des Verdichtungsmechanismus 111 strömt.
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Im Ergebnis kann dem Verdichter 11 das flüssigphasige Kältemittel zuverlässig zugeführt werden, sodass es möglich ist, eine Abnahme der Dichte des Kältemittels, das in den Verdichtungsmechanismus 111 gesaugt wird, zuverlässig zu unterdrücken.
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(Fünfte Ausführungsform)
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In der obigen Ausführungsform berechnet die Steuerungsvorrichtung 20 den Überhitzungsgrad SH, indem die vordere Kammertemperatur Tin verwendet wird, die durch den Temperatursensor 68 erfasst wird. In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Steuerungsvorrichtung 20 den Überhitzungsgrad SH, ohne die vordere Kammertemperatur Tin zu verwenden, die durch den Temperatursensor 68 erfasst wird.
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Die Berechnungseinheit 203 der Steuerungsvorrichtung 20 ist eine Überhitzungsgrad-Berechnungseinheit zum Berechnen des Überhitzungsgrads SH. In anderen Worten ist die Berechnungseinheit 203 eine Erlangungseinheit, die den Zustand des Kältemittels erlangt, nachdem es die Motoreinheit 112 kühlt und bevor es in die Verdichtungskammer 115 strömt.
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Die Berechnungseinheit 203 berechnet den Überhitzungsgrad SH durch die in 10 gezeigte Vorgehensweise. Die Steuerungsvorrichtung 20 berechnet eine volumetrische Effizienz ηv und eine Verdichtungseffizienz ηc des Verdichters 11 auf der Grundlage der Drehzahl NC des Verdichters 11, der Abgabekapazität des Verdichters 11, des Saugdrucks Ps des Verdichters 11 und des Steuerungskennfelds, das vorab gespeichert wird.
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Die Berechnungseinheit 203 der Steuerungsvorrichtung 20 berechnet die Dichte ps des Kältemittels, das in den Verdichter 11 gesaugt wird, (nachfolgend als Verdichter-Saugkältemitteldichte ps bezeichnet) auf der Grundlage des Saugdrucks Ps, der Abgabetemperatur Td, des Abgabedrucks Pd und der Verdichtungseffizienz ηc des Verdichters 11.
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Das heißt, bei dem in 11 gezeigten Mollierdiagramm kann die Position eines Punkts c5 aus der Abgabetemperatur Td und dem Abgabedruck Pd bekannt sein. Je kleiner die Verdichtungseffizienz ηc ist, umso kleiner ist der Gradient der Linie Lc, die den Verdichtungshub repräsentiert, als die Isentropenlinie Li. Daher kann die Linie Lc des Verdichtungshubs aus der Verdichtungseffizienz ηc bekannt sein. Da die Position des Punkts a5 in dem in 11 gezeigten Mollierdiagramm auf der Grundlage der Verdichtungshublinie Lc und des Saugdrucks Ps bekannt sein kann, kann die Trockenheit des Kältemittels, das in die Verdichtungskammer 115 gesaugt wird, bekannt sein. Daher kann die Verdichter-Saugkältemitteldichte ps berechnet werden.
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Die Berechnungseinheit 203 der Steuerungsvorrichtung 20 berechnet eine Strömungsrate Gc des Kältemittels, das in den Verdichter 11 gesaugt wird, (nachfolgend Verdichter-Saugkältemittelströmungsrate Gc) auf der Grundlage der Drehzahl NC, der Abgabekapazität und der volumetrischen Effizienz ηv des Verdichters 11 und der Verdichter-Saugkältemitteldichte ps.
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Die Berechnungseinheit 203 der Steuerungsvorrichtung 20 berechnet den Motor-Wärmeerzeugungswert Qm auf der Grundlage der Motorleistung. Die Berechnungseinheit 203 der Steuerungsvorrichtung 20 berechnet die Enthalpiedifferenz ΔI zwischen dem Kältemittel, das in die Verdichtungskammer 115 gesaugt wird, und dem Kältemittel, das in den Verdichter 11 gesaugt wird, auf der Grundlage des Motor-Wärmeerzeugungswerts Qm und der Verdichter-Saugkältemittelströmungsrate Gc. Da insbesondere die Strömungsrate des Kältemittels, das in die Verdichtungskammer 115 gesaugt wird, gleich der Verdichter-Saugkältemittelströmungsrate Gc ist, kann die Enthalpiedifferenz ΔI berechnet werden, indem der Motor-Wärmeerzeugungswert Qm durch die Verdichter-Saugkältemittelströmungsrate Gc geteilt wird.
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Die Berechnungseinheit 203 der Steuerungsvorrichtung 20 berechnet eine Enthalpie Ic des Kältemittels, das in den Verdichter 11 gesaugt wird, (nachfolgend als eine Ist-Saugenthalpie Ic bezeichnet) auf der Grundlage der Abgabetemperatur Td, des Abgabedrucks Pd und der Verdichtungseffizienz ηc des Verdichters 11. Insbesondere kann die Ist-Saugenthalpie Ic von der Position des Punkts a5 11 gesehen werden.
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Die Berechnungseinheit 203 der Steuerungsvorrichtung 20 berechnet die Enthalpie Iin des Kältemittels, das in die Verdichtungskammer 115 gesaugt wird, indem die Enthalpiedifferenz ΔI zu der Enthalpie Ic des Kältemittels addiert wird, das in den Verdichter 11 gesaugt wird (siehe 5).
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Die Berechnungseinheit 203 der Steuerungsvorrichtung 20 berechnet den Überhitzungsgrad SH des Kältemittels, das in die Verdichtungskammer 115 gesaugt wird, auf der Grundlage der Enthalpie Iin und des Saugdrucks Ps des Verdichters 11. Insbesondere wird die Temperatur des Kältemittels, das in die Verdichtungskammer 115 gesaugt wird, (d. h., die vordere Kammertemperatur Tin) auf der Grundlage der Enthalpie Iin berechnet. Der Überhitzungsgrad SH des Kältemittels wird auf der Grundlage der vorderen Kammertemperatur Tin und des Saugdrucks Ps des Verdichters 11 berechnet.
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Gemäß dieser Ausführungsform kann die Anzahl von Komponenten verringert werden, da die Temperatur Tin vor der Verdichtungskammer erlangt werden kann, ohne den Temperatursensor 68 zu verwenden.
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In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Berechnungseinheit 203 der Steuerungsvorrichtung 20 die vordere Kammertemperatur Tin auf der Grundlage des Betrags einer Leistung, um den Elektromotor anzutreiben, der Anzahl von Umdrehungen des Elektromotors, des Drucks Ps des Kältemittels, das durch den Verdichter 11 angesaugt wird, und des Drucks Pd und der Temperatur Td des Kältemittels, das durch den Verdichter 11 abgegeben wird.
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Demgemäß kann die Konfiguration vereinfacht werden, da die vordere Kammertemperatur Tin berechnet werden kann, ohne den Temperatursensor 68 zu verwenden.
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(Sechste Ausführungsform)
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In dieser Ausführungsform sind, wie in 12 gezeigt ist, ein Heißgas-Durchgang 31 und ein Strömungsraten-Anpassungsventil 32 zu der ersten Ausführungsform hinzugefügt.
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Der Heißgas-Durchgang 31 umgeht den Radiator 12, das Expansionsventil 13 und den Verdampfer 14, um das Kältemittel, das aus dem Verdichter 11 abgegeben wird, zu der Saugseite des Verdichters 11 zu führen.
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Das Strömungsraten-Anpassungsventil 32 ist eine Strömungsraten-Anpassungseinheit, die den Druck des Kältemittels verringert, das aus dem Verdichter 11 abgegeben wird, um durch den Heißgas-Durchgang 31 zu strömen, und passt die Strömungsrate (Massenströmungsrate) des Kältemittels an, das durch den Heißgas-Durchgang 31 strömt. Das Strömungsraten-Anpassungsventil 32 ist ein elektrischer variabler Drosselmechanismus, der einen Ventilkörper, dessen Drosselungsgrad variabel ist, und ein elektrisches Stellglied zum Ändern des Öffnungsgrads des Ventilkörpers aufweist. Das Strömungsraten-Anpassungsventil 32 ist in der Lage, den Heißgas-Durchgang 31 vollständig zu schließen. Das Strömungsraten-Anpassungsventil 32 wird durch die Steuerungsvorrichtung 20 gesteuert.
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Das Kältemittel, das durch den Heißgas-Durchgang 31 gegangen ist, hat einen höheren Grad einer Überhitzung als das dampfphasige Kältemittel, das durch den Verdampfer 14 gegangen ist. Da das in hohem Maße überhitzte Kältemittel, das durch den Heißgas-Durchgang 31 gegangen ist, mit dem Kältemittel vermischt wird, das durch den Verdampfer 14 gegangen ist, kann der Überhitzungsgrad des Kältemittels, das dem Verdichter 11 zugeführt wird, erhöht werden.
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In der vorliegenden Ausführungsform zirkuliert das Kältemittel, das aus dem Verdichter 11 abgegeben wird, in der Reihenfolge von dem Radiator 12, dem Expansionsventil 13, dem Verdampfer 14 und dem Sauganschluss des Verdichters 11. Gleichermaßen zirkuliert ein Teil des Kältemittels, das aus dem Verdichter 11 abgegeben wird, in der Reihenfolge von dem Strömungsraten-Anpassungsventil 32 und dem Sauganschluss des Verdichters 11 über den Heißgas-Durchgang 31.
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Die Steuerungsvorrichtung 20 steuert den Öffnungsgrad des Expansionsventils 13 und des Strömungsraten-Anpassungsventils 32, sodass der Überhitzungsgrad SH des Kältemittels vor der Verdichtungskammer 115 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs ist. Insbesondere bestimmt, wie in dem Ablaufdiagramm von 13 gezeigt ist, die Steuerungsvorrichtung 20 den Öffnungsgrad des Expansionsventils 13 und des Strömungsraten-Anpassungsventils 32. Bei Schritt S300 werden das Erfassungssignal des Temperatursensors 68 und das Erfassungssignal des Saugkältemittel-Drucksensors 67 ausgelesen. Das heißt, die Temperatur Tin vor der Verdichtungskammer, die durch den Temperatursensor 68 erfasst wird, und der Saugdruck Ps, der durch den Saugkältemittel-Drucksensor 67 erfasst wird, werden ausgelesen.
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Bei Schritt S310 wird der Überhitzungsgrad des Kältemittels vor der Verdichtungskammer 115 auf der Grundlage des Saugdrucks Ps und der vorderen Kammertemperatur Tin berechnet und es wird bestimmt, ob der berechnete Grad der Überhitzung weniger als 5 Grad, in einem Bereich von gleich oder größer als 5 Grad und weniger als 10 Grad, oder 10 Grad oder mehr ist. Bei Schritt S210 ist 5 Grad eine erste Referenztemperatur und 10 Grad ist eine zweite Referenztemperatur.
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Wenn der berechnete Grad der Überhitzung weniger als 5 Grad ist, geht der Prozess weiter zu Schritt S320 und der Öffnungsgrad des Expansionsventils 13 wird verringert oder der Öffnungsgrad des Strömungsraten-Anpassungsventils 32 wird erhöht. Im Ergebnis nimmt der Überhitzungsgrad des Kältemittels zu, das in den Verdichter 11 strömt. Das Luftvolumen bezüglich des Verdampfers 14 (d. h., das Luftvolumen des Gebläses 30) kann erhöht werden. Im Ergebnis nimmt die Wärmemenge zu, die in dem Verdampfer 14 ausgetauscht wird, sodass der Überhitzungsgrad des Kältemittels zunimmt, das aus dem Verdampfer 14 ausströmt. Somit nimmt der Überhitzungsgrad des Kältemittels zu, das in den Verdichter 11 strömt.
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Wenn der berechnete Grad der Überhitzung in dem Bereich von gleich oder größer als 5 Grad und weniger als 10 Grad ist, geht der Prozess weiter zu Schritt S330 und die Öffnungsgrade des Expansionsventils 13 und des Strömungsraten-Anpassungsventils 32 werden so erhalten wie sie sind. Im Ergebnis ändert sich die Strömungsrate des Kältemittels, das durch das Strömungsraten-Anpassungsventil 32 geht, nicht, sodass sich der Überhitzungsgrad des Kältemittels, das in den Verdichter 11 strömt, nicht ändert. Ferner wird das Luftvolumen bezüglich des Verdampfers 14 (d. h., das Luftvolumen des Gebläses 30) so erhalten wie es ist.
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Wenn der berechnete Grad der Überhitzung 10 Grad oder mehr ist, geht der Prozess weiter zu Schritt S340, um den Öffnungsgrad des Expansionsventils 13 zu erhöhen oder den Öffnungsgrad des Strömungsraten-Anpassungsventils 32 zu verringern. Im Ergebnis ist der Überhitzungsgrad des Kältemittels verringert, das in den Verdichter 11 strömt. Das Luftvolumen bezüglich des Verdampfers 14 (d. h., das Luftvolumen des Gebläses 30) kann verringert werden. Beispielsweise kann das Gebläse 30 gestoppt werden, um das Luftvolumen des Gebläses 30 zu Null zu setzen. Im Ergebnis ist die Wärmemenge, die in dem Verdampfer 14 ausgetauscht wird, verringert, sodass der Überhitzungsgrad des Kältemittels, das aus dem Verdampfer 14 ausströmt, verringert ist. Somit wird der Überhitzungsgrad des Kältemittels abgesenkt, das in den Verdichter 11 strömt.
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Daher wird der Überhitzungsgrad des Kältemittels, das in die Verdichtungskammer 115 strömt, in dem Bereich zwischen 5 Grad und 10 Grad erhalten.
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Bei der Kältekreisvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform ändert sich, wie dem Mollierdiagramm von 14 gezeigt ist, der Zustand des Kältemittels. Das heißt, das Kältemittel, das aus dem Verdichter 11 abgegeben wird, (Punkt a14 in 14) wird zwischen dem Radiator 12 und dem Strömungsraten-Anpassungsventil 32 verzweigt. Das Kältemittel, das zu dem Radiator 12 verzweigt wird, strömt in den Radiator 12 und dissipiert Wärme zu der Luft (von Punkt a14 zu Punkt b14 in 14). Im Ergebnis wird die Luft erwärmt, die zu dem Klimatisierungsraum geblasen wird.
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Das Kältemittel, das aus dem Radiator 12 ausströmt, strömt in das Expansionsventil 13 und wird entspannt (von Punkt b14 zu Punkt c14 in 14). Das Kältemittel, das eine vergleichsweise niedrige Enthalpie hat, das aus dem Expansionsventil 13 ausströmt, strömt in den Verdampfer 14. Das Kältemittel, das in den Verdampfer 14 strömt, tauscht Wärme mit der Außenluft aus.
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Das Kältemittel, das zu dem Strömungsraten-Anpassungsventil 32 verzweigt wird, strömt in den Heißgas-Durchgang 31. Die Strömungsrate des Kältemittels, das in den Heißgas-Durchgang 31 strömt, wird durch das Strömungsraten-Anpassungsventil 32 angepasst, um den Druck zu verringern (von Punkt a14 zu Punkt d14 in 14). Das Kältemittel mit einer vergleichsweise hohen Enthalpie, das durch das Strömungsraten-Anpassungsventil 32 entspannt wird, wird mit dem Kältemittel vermischt, das durch den Verdampfer 14 wärmeausgetauscht wird, und wird in den Verdichter 11 gesaugt (von Punkt c14 zu Punkt e14 und von Punkt d14 zu Punkt e14 in 14).
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Zu dieser Zeit nähert sich der Überhitzungsgrad SH des Kältemittels, das in den Verdichter 11 gesaugt wird, einem vorbestimmten Bereich (5 Grad oder mehr und weniger als 10 Grad). Das vermischte Kältemittel wird in den Verdichter 11 gesaugt und nochmals verdichtet.
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Wie oben beschrieben ist, steuert die Steuerungsvorrichtung 20 in der vorliegenden Ausführungsform mindestens eines von dem Expansionsventil 13 und dem Strömungsraten-Anpassungsventil 32 auf der Grundlage der Temperatur Tin, die durch den Temperatursensor 68 vor der Verdichtungskammer erfasst wird. Somit wird der Überhitzungsgrad des Kältemittels gesteuert, das in die Verdichtungskammer 115 des Verdichtungsmechanismus 111 strömt. Dies ermöglicht es, die Strömungsrate des Kältemittels zu erhöhen, das in der Kältekreisvorrichtung 10 zirkuliert.
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Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann wie folgt verschiedenartig modifiziert werden, ohne sich vom Kern der vorliegenden Offenbarung zu entfernen.
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In der Ausführungsform ist bei dem Steuerungsprozess, der durch die Steuerungsvorrichtung 20 ausgeführt wird, die erste Referenztemperatur zu 5 Grad eingestellt und die zweite Referenztemperatur ist zu 10 Grad eingestellt, aber die erste Referenztemperatur und die zweite Referenztemperatur können geändert werden.
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In der Ausführungsformen wird die Motoreinheit 112 des Verdichters 11 durch das Kältemittel gekühlt, aber verschiedene Wärmeerzeugungsvorrichtungen des Verdichters 11 können durch das Kältemittel gekühlt werden. Beispielsweise kann der Inverter des Verdichters 11 durch das Kältemittel gekühlt werden.
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In der Ausführungsform ist der Verdichter 11 ein Verdichter einer Spiralbauart, aber der Verdichter 11 kann ein Verdichter verschiedener Bauarten sein. Beispielsweise kann der Verdichter 11 ein Verdichter einer Kolbenbauart, ein Flügelzellenverdichter o. Ä. sein.
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In der Ausführungsform ist der Radiator 12 ein Wärmetauscher, der Wärme zwischen dem Kältemittel, das aus dem Verdichter 11 abgegeben wird, und der Luft austauscht, die zu dem Klimatisierungsraum geblasen wird. Alternativ kann der Radiator 12 ein Wärmetauscher sein, der Wärme zwischen dem Kältemittel, das aus dem Verdichter 11 abgegeben wird, und einem Wärmemedium austauscht. Dann kann die Luft, die zu dem Klimatisierungsraum geblasen wird, durch einen Wärmetauscher erwärmt werden, der Wärme zwischen dem Wärmemedium, das durch den Radiator 12 erwärmt wird, und der Luft austauscht.
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In der Ausführungsform wird die Kältekreisvorrichtung 10 auf eine Klimaanlage angewendet, die die Luft erwärmt, die zu dem Klimatisierungsraum geblasen wird, aber die Anwendung der Kältekreisvorrichtung 10 ist nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann die Kältekreisvorrichtung 10 auf eine Klimaanlage angewendet werden, die Luft kühlt, die zu dem Klimatisierungsraum geblasen wird. Beispielsweise kann die Kältekreisvorrichtung 10 auf eine Wasserheizung einer Wärmepumpenbauart angewendet werden.
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In der sechsten Ausführungsform kann, wenn das Strömungsraten-Anpassungsventil 32 den Heißgas-Durchgang 31 öffnet, das Gebläse 30 gestoppt werden, sodass der Verdampfer 14 keine Wärme austauscht. Das heißt, wenn das Kältemittel, das durch den Heißgas-Durchgang 31 gegangen ist mit dem Kältemittel vermischt wird, das durch den Verdampfer 14 gegangen ist, kann die Wärmemenge, die in dem Verdampfer 14 ausgetauscht wird, zu Null eingestellt werden.
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In der Ausführungsformen erfasst der Saugkältemittel-Drucksensor 67 den Saugdruck Ps des Kältemittels, das in den Verdichter 11 gesaugt wird. Alternativ kann der Saugkältemittel-Drucksensor 67 als den Saugdruck Ps einen Druck des Kältemittels erfassen, nachdem es Wärme von der Motoreinheit 112 aufgenommen hat und bevor es in den Verdichtungsmechanismus 111 gesaugt wird. Demgemäß können der Saugkältemittel-Drucksensor 67 und der Temperatursensor 68 integriert sein, um die Struktur zu vereinfachen.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung in Übereinstimmung mit den Ausführungsformen gemacht worden ist, wird verstanden, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf solche Ausführungsformen und Strukturen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung umfasst verschiedene Modifikationen und Variationen innerhalb des Umfangs von Äquivalenten. Darüber hinaus sind als die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, welche bevorzugt sind, andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder nur ein einzelnes Element aufweisen, ebenfalls innerhalb des Kerns und Umfangs der vorliegenden Offenbarung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 202027082 [0001]
- JP 2020187226 [0001]
- JP 2006207422 A [0005]