CZ286059B6

CZ286059B6 - Klimatizační zařízení pro motorová vozidla

Info

Publication number: CZ286059B6
Application number: CZ961371A
Authority: CZ
Inventors: Reinhard Hildebrand
Original assignee: Valeo Klimasysteme Gmbh
Priority date: 1994-09-19
Filing date: 1995-09-18
Publication date: 1999-12-15
Also published as: SK64796A3; SK282786B6; US5960858A; EP0728078A1; CZ137196A3; EP0728078B1; WO1996009180A1; ES2143074T3; DE59507336D1; EP0701915A1

Abstract

Zařízení má prostřednictvím jednoho jediného nastavovacího prostředku (T) ohřevu při jeho přestavování v první nastavovací oblasti, zejména v oblasti o hodnotě 0 až 30 % celkové nastavovací oblasti možnost provést nezávisle na poháněcím motoru motorového vozidla přestavení chladicího ústrojí (KP, VD) z vysokého chladicího výkonu na malý chladicí výkon a v poslední nastavovací oblasti přestavění zdroje (EH, případně DH) z malého topného výkonu na vysoký topný výkon. Podle výhodného provedení je první nastavovací oblast od poslední nastavovací oblasti oddělena střední nastavovací oblastí s přestavováním vzduchu ve směšovacím prostoru (MR) a/nebo přestavováním vody ve výměníku (WT) tepla. Zařízení má nastavovací oblast s přestavovací vzduchovou klapkou (MK) ve směšovacím prostoru (MR) s rozdělovacími vzduchovými kanály (LM, LD, LF) a s přestavovacím ventilem (TV, SV) ve výměníku (WT) tepla. ŕ

Description

Klimatizační zařízení pro motorová vozidla

Oblast techniky

Vynález se týká klimatizačního zařízení pro motorová vozidla, které má prostřednictvím jediného nastavovacího prostředku ohřevu nastavitelné ohřívání vnitřního prostoru mezi spodní chladicí teplotou a homí vytápěcí teplotou prostřednictvím odpovídajícího ochlazení, případně ohřevu proudu vzduchu dopravovaného do vnitřního prostoru, přičemž prostřednictvím přestavování nastavovacího prostředku ohřevu v první nastavovací oblasti, zejména v oblasti 0 až 30 % celkové nastavovací oblasti, je přestavitelné chladicí ústrojí z vysokého chladicího výkonu na malý chladicí výkon, a v poslední nastavovací oblasti je zdroj užitečného tepla přestavitelný z malého topného výkonu na vyšší topný výkon.

Dosavadní stav techniky

U známých klimatizačních zařízení pro vytváření ochlazení, případně odvlhčení při značně vysokých vnitřních teplotách se vychází z chladicího ústrojí, spojeného s poháněním motorem motorového vozidla, a pro vytváření tepla při příliš nízkých vnitřních teplotách se připojuje výměník tepla, který je napájen z chladicího okruhu poháněcího motoru motorového vozidla a tak i jeho teplem. Ovládání, případně regulace vnitřní teploty se přitom v podstatě uskutečňuje směšovací vzduchové klapky na vstupu směšovacího prostoru, prostřednictvím které je možné měnit poměr vstupujícího studeného vzduchu ke vstupujícímu horkému vzduchu a/nebo při nastavování na straně vody prostřednictvím přestavování ventilu, který umožňuje měnit přítok chladicí kapaliny, ohřívané teplem spalovacího motoru, k výměníku tepla. Takové klimatizační zařízení vyžaduje vysoké energetické a obslužné náklady a může jen obtížně nebo vůbec nikoli reagovat na různé tepelné poměry ve vnitřním prostoru motorového vozidla.

Podstata vynálezu

Podstata klimatizačního zařízení pro motorová vozidla v úvodu uvedeného druhu spočívá podle vynálezu vtom, že chladicí ústrojí je nezávisle na motorovém pohonu samostatně ovladatelné nebo regulovatelné a je pohánitelné elektromotorem a že zdroj užitečného teplaje regulovatelný nebo ovladatelný nezávisle na odpadním teple chladicího prostředí motorového pohonu.

Využitím na motorovém pohonu motorového vozidla nezávislého a samostatně regulovatelného, případně ovladatelného chladicího ústrojí na straně jedné a zdroje užitečného tepla, který je regulovatelný, případně ovladatelný odděleně a tak je nezávislý na okamžitém množství tepla chladicího prostředí motorového pohonu na straně druhé, se umožní rychlá klimatizace přizpůsobitelná příslušné teplotě vnitřního prostoru jen s nezbytně nutným vynaložením energie, přičemž je prostřednictvím nastavovacího spojení chladicího ústrojí, případně zdroje užitečného tepla velmi jednoduše možná jen prostřednictvím jediného nastavovacího prostředku.

Klimatizační zařízení pro motorová vozidla podle vynálezu sjednou na nastavovací oblast chladicího ústrojí navazující nastavovací oblastí zdroje užitečného teplaje vhodné zejména pro motorová vozidla bez obvyklého nastavování vzduchu prostřednictvím směšovací vzduchové klapky a/nebo vodní nastavování výměníku tepla napájeného teplem chladicí vody motorového pohonu a tak je vhodné zejména pro klimatizační zařízení, provozovaná bez využití odpadního tepla. Při použití u motorových vozidel s jediným nebo částečným pohonem spalovacím motorem s chladicím obvodem s výměníkem tepla v klimatizačním zařízení a s teplotním nastavováním vzduchu prostřednictvím směšovací vzduchové klapky ve směšovacím prostoru, do kterého lze přivádět na vstupní straně jednak čerstvý vzduch a jednak ohřátý vzduch

-1 CZ 286059 B6 z výměníku tepla ohřívaného chladicí vodou, je podle výhodného provedení vynálezu mezi první nastavovací oblastí a mezi poslední nastavovací oblastí upravena střední nastavovací oblast s přestavováním vzduchu prostřednictvím nejméně jedné směšovací vzduchové klapky ve směšovacím prostoru a nebo vodní představování prostřednictvím nejméně jednoho ventilu ve výměníku tepla, napájeném odpadním teplem.

První nastavovací oblast je upravena s výhodou přes 0 až 30 % celkové nastavovací oblasti jediného nastavovacího prostředku ohřevu a nastavovací oblast zdroje užitečného tepla, když je k dispozici střední nastavovací oblast se vzduchovým, případně vodním přestavováním, na nastavovací oblast o hodnotě 60 až 100 % celkové nastavovací oblasti jediného nastavovacího prostředku ohřevu.

Přehled obrázků na výkresech

Zařízení podle vynálezu a další výhodná uspořádání vynálezu podle znaků závislých patentových nároků jsou v dalším blíže vysvětlena na podkladě schematicky znázorněných příkladů provedení ve spojení s výkresovou částí.

Na obr. 1 a 2 jsou znázorněny dva různé pohledy na čelní clonu obslužného ústrojí se vždy jedním jediným nastavovacím prostředkem ohřevu.

Na obr. 3, 5, 7 a 9 jsou znázorněny čtyři různé varianty provedení klimatizačního zařízení podle vynálezu.

Na obr. 4, 6, 8 a 10 jsou znázorněny odpovídající ovládací průběhy nastavovacího prostředku ohřevu klimatizačního zařízení v jejich celých nastavovacích oblastech.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 a 2 je znázorněna vždy čelní clona centrální obslužné jednotky B, upravené na střední rovině, zejména v dece armatury motorového vozidla, která má ventilátorový spínač V pro ovládání množství vzduchu, prostřednictvím kterého jsou například nastavitelné stupně počtu otáček centrálního ventilátoru na vstupu topného, případně klimatizačního ústrojí. Dále je upraven nastavovací element D pro rozdělování vzduchu se čtyřmi, odpovídajícímu směru proudění označenými symboly, jakož i centrální nastavovací prostředek T ohřevu pro nastavování požadované teploty ve vnitřním prostoru motorového vozidla. Na obr. 1 je znázorněna obslužná jednotka pro ovládání a na obr. 2 obslužná jednotka pro regulaci odpovídající vnitřní teploty. Jako otočný knoflík vytvořený nastavovací prostředek T ohřevu je přestavitelný v nastavovací oblasti o hodnotě zhruba 270°.

Na obr. 3 a 4 je znázorněn první příklad provedení klimatizačního zařízení podle vynálezu. Přitom se vychází z v podstatě například z EP-B2-0 016 104 známé konstrukce s ventilátorem VE, uspořádaným na vstupní straně skříně z plastické hmoty, s chladicím ústrojím VD, následujícím ve vzduchovém proudu, s navazujícím rozdělením vzduchového proudu do směšovacího prostoru MR buď jako přímý čerstvý vzduchový proud, nebo jako prostřednictvím výměníku tepla, ohřívaného chladicí kapalinou poháněcího motoru motorového vozidla, ohřívaný proud teplého vzduchu a s následným výstupem ohřátých vzduchových proudů do odmrazovacího vzduchového kanálu LD, případně do středního vzduchového kanálu LM, případně do podlahového vzduchového kanál LF. Přitom může být temperování prováděno jen vzduchově přestavováním směšovací vzduchové klapky MK na vstupu směšovacího prostoru MR tím, že směšovací vzduchová klapka MK je přestavitelná s mezilehlými polohami mezi uzavírací první koncovou polohou I s úplným uzávěrem proudu teplého vzduchu a mezi druhou

-2CZ 286059 B6 koncovou polohou II s úplným uzávěrem proudu čerstvého vzduchu a s úplným uvolněním proudu teplého vzduchu.

Podle vynálezu je v chladicím okruhu kromě obvyklých součástí, to je chladicího ústrojí VD v podobě odpařováku, expanzního ventilu EV, sušiče TR a kondenzátoru KD upraveno také chladicí ústrojí KP v podobě kompresoru, který je poháněn elektromotorem M a který je ovladatelný, případně regulovatelný nezávisle na poháněcím motoru motorového vozidla. Dále je podle vynálezu v tomto obvodu pro doplnění odpadním teplem napájeného výměníku WT tepla v jeho obvodu uspořádán zdroj DH užitečného tepla v podobě průtokového ohřívače, který je jediným nastavovacím prostředkem T ohřevu nastavitelný v poslední nastavovací oblasti.

Jak je patrno z funkčních průběhů podle obr. 4, uskutečňuje se přestavování chladicího ústrojí VD, KP prostřednictvím odpovídajícího nastavení chladicího ústrojí KP v podobě kompresoru v první nastavovací oblasti, s výhodou v oblasti 0 až 30 % jeho celkové nastavovací oblasti a zejména kontinuálně, z horního chladicího výkonu na menší chladicí výkon, zajišťující účelně ještě dostatečné odvlhčení vzduchu ve vnitřním prostoru. Je samozřejmé, že chlazení je při dosažení teploty spojené s nebezpečím zamrznutí samočinně odpojeno. V poslední nastavovací oblasti s výhodou o hodnotě 60 až 100 % celkové nastavovací oblasti jediného nastavovacího prostředku T ohřevu je zejména stupňovitě zdroj DH užitečného tepla v podobě průtokového ohřívače přestaven ze spodního tepelného výkonu na vyšší tepelný výkon. Při vzduchovém ohřívání prostřednictvím směšovací vzduchové klapky MK a chladicím prostředím ohřívaného výměníku WT tepla je upravena mezi první nastavovací oblastí a poslední nastavovací oblastí střední nastavovací oblast se vzduchovým přestavováním směšovací vzduchové klapky MK z první koncové polohy I s úplným uzavřením směšovacího prostoru MR proti proudění teplého vzduchu výměníku WT tepla, případně úplným otevřením proti vstupu proudu čerstvého vzduchu do druhé koncové polohy II s úplným otevřením směšovacího prostoru MR proti proudu teplého vzduchu výměníku WT tepla a tím i proti úplnému uzávěru proudu čerstvého vzduchu, přičemž přestavování mezi první koncovou polohou I a mezi druhou koncovou polohou II se účelně provádí kontinuálně. Ve funkčních průbězích ovládacích důsledků následujících po nastavování jediného nastavovacího prostředku T ohřevu se vztahují procentní údaje na celou nastavovací oblast nastavovacího prostředku T ohřevu podle obr. 1 a na teplotní údaje v nastavovací oblasti teploty podle obr. 2.

Podle obr. 5 a 6 je na rozdíl od obr. 3 a 4 jako zdroj užitečného tepla upraveno v závislosti na nastavovacím prostředku T ohřevu v jeho poslední nastavovací oblasti nastavitelné samostatné elektrické topení, zejména PTC topení, které je uspořádáno ve vzduchovém proudění s výhodou za výměníkem WT tepla, napájeného chladicí kapalinou. Případně ke směšovací vzduchové klapce MK je na vstupu výměníku WT tepla upravena další vzduchová klapka LK. která je s mezilehlými polohami přestavitelná mezi první koncovou polohou I s úplným uzávěrem přístupu k výměníku WT tepla a mezi druhou koncovou polohou II s úplným otevřením k výměníku WT tepla. Vzduchová klapka LK je přitom obvykle ovládána synchronně se směšovací vzduchovou klapkou MK.

Jak je patrno z funkčních průběhů podle obr. 6, je pro využívání odpadního tepla ve střední nastavovací oblasti podle vynálezu přídavná vzduchová klapka LK společně se směšovací vzduchovou klapkou MK přestavována s výhodou kontinuálně z první koncové polohy I do druhé koncové polohy Π, případně je prostřednictvím taktovacího ventilu TV s obtokem s výhodou ve směru kontinuálního přestavování variabilním taktovacím poměrem, měněna z úplně uzavřené polohy na začátku střední nastavovací oblasti až do úplně otevřené polohy na konci střední nastavovací oblasti v souladu s přívodem chladicího prostředí k výměníku WT tepla.

Na obr. 7 a 8 je znázorněno klimatizační zařízení bez vzduchové regulace, případně ovládání prostřednictvím směšovací vzduchové klapky MK. případně bez vzduchové klapky LK. avšak

-3 CZ 286059 B6 s výměníkem WT tepla, který je prostřednictvím přípojky na chladicí okruh poháněcího motoru motorového vozidla napájen teplem a který je na vstupní straně trvale protékán celým vzduchovým proudem. Pro rychlé nastavování požadovaného temperování prostřednictvím jediného nastavovacího prostředku T ohřevu je opět upraven nezávisle na poháněcím motoru motorového vozidla nastavitelný kompresor, tedy chladicí ústrojí KP v podobě kompresoru pro chladicí ústrojí VD v podobě odpařováku, jakož i zdroj EH užitečného tepla v podobě elektrického topení. Nastavení ochlazovacího výkonu se opět uskutečňuje v nastavovací oblasti o hodnotě 0 až 30 % celkové nastavovací oblasti jediného nastavovacího prostředku T ohřevu. Nastavení tepelného výkonu z menšího na větší výkon prostřednictvím zdroje EH užitečného tepla, tvořeného elektrickým topením, je v poslední nastavovací oblasti, s výhodou mezi 60 až 100 % celkové nastavovací oblasti nastavovacího prostředku T ohřevu. Ve střední nastavovací oblasti je upraveno vodní nastavování chladicí vody protékající k výměníku WT tepla prostřednictvím kotoučového ventilu SV, který může měnit svoji polohu s výhodou kontinuálně ze zcela uzavřené polohy přítoku k výměníku WT tepla na konci střední nastavovací oblasti jediného nastavovacího prostředku T ohřevu.

Na obr. 9 a 10 je znázorněno klimatizační zařízení podle vynálezu, které je upraveno zejména pro nasazení ve vozidlech bez využití odpadního tepla pro klimatizační zařízení, u kterého zpravidla není upraven výměník tepla, připojený na chladicí okruh a napájený odpadním teplem poháněcího motoru motorového vozidla.

Z hlediska energie úsporný, rychlý, a jednoduchý ohřev prostřednictvím jediného nastavovacího prostředku T ohřevu se v daném případě uskutečňuje jednak v první nastavovací oblasti prostřednictvím přestavení chladicího výkonu chladicího ústrojí KP z vyššího na nižší, zejména ještě pro odvlhčení vzduchu ve vnitřním prostoru vhodného chladicího výkonu a zvýšení tepelného výkonu zdroje EH užitečného tepla v podobě elektrického topení v návazné nastavovací oblasti z nižšího tepelného výkonu na vyšší tepelný výkon. Účelně se předpokládá pro chladicí ústrojí KP kontinuální přestavování a pro zdroj tepla stupňovitě prováděné přestavování.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Klimatizační zařízení pro motorová vozidla, které má prostřednictvím jediného nastavovacího prostředku (T) ohřevu nastavitelné ohřívání vnitřního prostoru mezi spodní chladicí teplotou a homí vytápěcí teplotou prostřednictvím odpovídajícího ochlazení, případně ohřevu proudu vzduchu dopravovaného do vnitřního prostoru, přičemž prostřednictvím přestavování nastavovacího prostředku (T) ohřevu v první nastavovací oblasti, zejména v oblasti 0 až 30 % celkové nastavovací oblasti, je přestavitelné chladicí ústrojí (VD, KP) z vysokého chladicího výkonu na malý chladicí výkon, a v poslední nastavovací oblasti je zdroj užitečného tepla (EH, DH) přestavitelný z malého topného výkonu na vyšší topný výkon, vyznačující se tím, že chladicí ústrojí (VD, KP) je nezávisle na motorovém pohonu samostatně ovladatelné nebo regulovatelné a je pohánitelné elektromotorem (M) a že zdroj užitečného tepla je regulovatelný nebo ovladatelný nezávisle na odpadním teple chladicího prostředí motorového pohonu.
2. Klimatizační zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že má mezi první nastavovací oblastí a poslední nastavovací oblastí upravenou střední nastavovací oblast s přestavováním na straně vzduchu prostřednictvím nejméně jedné směšovací vzduchové klapky

-4CZ 286059 B6 (MK) ve směšovacím prostoru (MR) a/nebo s přestavováním na straně vody prostřednictvím nejméně jednoho ventilu (TV, SV) ve výměníku (WT) tepla.
3. Klimatizační zařízení podle nároku 2, vyznačující se tím, že poslední nastavovací oblast je v oblasti 60 až 100% celé nastavovací oblasti nastavovacího prostředku (T) ohřevu.
4. Klimatizační zařízení podle nejméně jednoho z nároků laž3, vyznačující se tím, že má kontinuální přestavování chladicího ústrojí (VD, KP) v průběhu první nastavovací oblasti.
5. Klimatizační zařízení podle nejméně jednoho z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že má odstupňované přestavování zdroje (EH, případně DH) užitečného tepla, s výhodou nezávislého na chladicím okruhu motorového vozidla, v průběhu poslední nastavovací oblasti.
6. Klimatizační zařízení podle nejméně jednoho z nároků laž5, vyznačující se tím, že má směšovací prostor (MR) s na výstupní straně uspořádanými rozdělovacími vzduchovými kanály (LM, případně LD, případně LF) do vnitřního prostoru motorového vozidla a sna vstupní straně upravenou směšovací vzduchovou kladkou (MK), prostřednictvím jejíhož přestavování s mezilehlými polohami mezi první koncovou polohou (I) a mezi druhou koncovou polohou (II) je přiveditelný buď studený vzduch, případně čerstvý vzduch, nebo teplý vzduch, a která je na počátku střední nastavovací oblasti přestavitelná do první koncové polohy (I) a na konci mezilehlé nastavovací oblasti do druhé koncové polohy (II), a to zejména kontinuálně.
7. Klimatizační zařízení podle nároku 6, vyznačující se tím, že má další vzduchovou kladku (LK), jejíž přestavováním s mezilehlými polohami mezi první koncovou polohou (I) a mezi druhou koncovou polohou (II) je přívod vzduchu k výměníku (WT) tepla zcela uzavřen, případně zcela otevřen, a která je na počátku střední nastavovací oblasti přestavitelná do první koncové polohy (I) a na konci střední nastavovací oblasti do druhé koncové polohy (II), a to zejména kontinuálně.
8. Klimatizační zařízení podle nejméně jednoho z nároků laž7, vyznačující se tím, že má zdrojem (EH, případně DH) užitečného tepla a/nebo odpadním teplem motorového vozidla ohřívatelný výměník (WT) tepla s přestavováním na vodní straně, zejména prostřednictvím ventilu (TV, SV) a obtoku ve smyslu přestavování, zejména kontinuálního přestavování ventilu (TV, SV) mezi uzavírací polohou na počátku střední nastavovací oblasti a otevřenou polohou na konci střední nastavovací oblasti.
9. Klimatizační zařízení podle nároku 8, vyznačující se tím, že má taktovací ventil (TV) s variabilním taktovacím poměrem ve smyslu kontinuálního přestavování.
10. Klimatizační zařízení podle nejméně jednoho z nároků 1 až 9, vyznačující se tím, že má v závislosti na nastavovacím prostředku (T) ohřevu v jeho poslední nastavovací oblasti z minimálního na maximální topný výkon přestavitelný, pokud je upraven výměník (WT) tepla tak s výhodou za ním uspořádaný elektrický zdroj (EH) užitečného tepla v podobě topného elementu, zejména topného elementu (PTC).
11. Klimatizační zařízení podle jednoho z nároků 1 až 10, vyznačující se tím, že má do okruhu výměníku (WT) tepla integrovaný, v závislosti na nastavovacím prostředku (T) tepla v poslední nastavovací oblasti z minimálního na maximální topný výkon přestavitelný elektrický zdroj (DH) užitečného tepla v podobě průtokového ohřívače.

-5CZ 286059 B6
12. Klimatizační zařízení podle nejméně jednoho z nároků lažll, vyznačující se tím, že má nezávisle na motorovém pohonu motorového vozidla elektromotorem poháněný, v závislosti na nastavovacím prostředku (T) ohřevu v první nastavovací oblasti z maximálního na minimální chladicí výkon přestavitelný kompresor pro chladicí ústrojí (VD).