DE10061658A1

DE10061658A1 - Vehicle air conditioning unit has coolant circuit which absorbs heat from water coming from heating core in coupling heat exchanger

Info

Publication number: DE10061658A1
Application number: DE10061658A
Authority: DE
Inventors: Takenori Sakamoto
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2000-03-08
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2001-09-20
Also published as: FR2806040B1; JP2001246925A; FR2806040A1

Abstract

The air conditioning unit has a coupling heat exchanger (15) in the heating core circuit on the outlet side, coupling the two circuits. There are two three-path valves (16, 18) which can be switched in the coolant circuit (500). In maximum heat mode, heat is absorbed from the water in the coupling heat exchanger. This water has come from the heating core. The heat is transported and used to heat the air in the air input guide (1).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Fahrzeugklimaanlagen. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Fahrzeugklimaanlagen, die ihre Heizleistung verbessern können, indem als eine Hilfswärmequelle die thermische Energie verwendet wird, die in einem heißen Wasser verbleibt, das aus einem Heizkern ausströmt.The present invention relates to Vehicle air conditioners. In particular, the present invention on vehicle air conditioners, their Can improve heating performance by acting as a Auxiliary heat source is the thermal energy that is used remains in a hot water that comes from a heating core emanates.

Der typische Aufbau einer herkömmlichen Fahrzeugklimaanlage ist in Fig. 1 gezeigt. Diese Klimaanlage 300 für ein Fahrzeug weist einen Motorkühlwasserkreislauf (Heißwasserkreislauf) 100 auf, sowie einen Kühlmittelkreislauf 200, die unabhängig voneinander sind. Der Motorkühlwasserkreislauf 100 weist einen Motor 101, eine Pumpe 102 und einen Heizkern 103 auf. Das Wasser wird dazu gebracht, in dem Motorkühlwasserkreislauf 100 zu zirkulieren, von dem Motor 101 erwärmt zu werden und die Wärme an den Heizkern 103 abzugeben. Der Kühlmittelkreislauf 200 weist einen Kompressor 201, einen Kondensator 202, eine Aufnahmevorrichtung 203, ein Ausdehnungsventil 204 und einen Verdampfer 205 auf. In einer Luftführung 108 sind ein Gebläse 105, der Verdampfer 205, ein Luftmischregler 106, der Heizkern 103 und ein Regelschieber 107 vorgesehen. Wenn der Kühlmittelkreislauf 200 arbeitet, kühlt der Verdampfer 205 Luft, die von dem Gebläse 105 kommt. Der Heizkern 103 erwärmt wiederum die Luft, die durch den Verdampfer 205 abgekühlt worden ist. Der Öffnungsgrad des Luftmischreglers 106 bestimmt den Wiedererwärmungsgrad und führt eine endgültige Einstellung der Lufttemperatur, die in das Innere des Fahrzeuges eingeblasen wird, durch. Der Regelschieber 107 regelt den Öffnungsgrad der Auslassöffnungen der Luft, die auf diese Weise temperaturgeregelt wird.The typical structure of a conventional vehicle air conditioning system is shown in FIG. 1. This air conditioner 300 for a vehicle has an engine cooling water circuit (hot water circuit) 100 and a coolant circuit 200 that are independent of each other. The engine cooling water circuit 100 has an engine 101 , a pump 102 and a heater core 103 . The water is caused to circulate in the engine cooling water circuit 100, to be heated by the engine 101 , and to release the heat to the heater core 103 . The coolant circuit 200 has a compressor 201 , a condenser 202 , a receiving device 203 , an expansion valve 204 and an evaporator 205 . A fan 105 , the evaporator 205 , an air mixing controller 106 , the heating core 103 and a control slide 107 are provided in an air duct 108 . When the coolant circuit 200 is operating, the evaporator 205 cools air coming from the fan 105 . The heater core 103 in turn heats the air that has been cooled by the evaporator 205 . The degree of opening of the air mix controller 106 determines the degree of reheating and makes a final adjustment of the air temperature that is blown into the interior of the vehicle. The control slide 107 controls the degree of opening of the outlet openings of the air, which is temperature-controlled in this way.

Wenn sich diese Klimaanlage in einem maximalen Heizmodus befindet, wird der Kühlmittelkreislauf 200 gestoppt und nur der Motorkühlwasserkreislauf 100 wird dazu gebracht, zu arbeiten.When this air conditioner is in a maximum heating mode, the coolant circuit 200 is stopped and only the engine cooling water circuit 100 is made to operate.

In einer niedrigen Umgebungstemperatur kann jedoch dieser Motorkühlwasserkreislauf die Luft nicht ausreichend erwärmen. Obwohl verschiedene Verfahren zum Lösen dieses Problems der unzureichenden Heizleistung vorgeschlagen wurden, hat jedes für den praktischen Gebrauch seine Schwierigkeit.In a low ambient temperature, however, this can Engine cooling water circuit does not heat the air sufficiently. Although there are various methods of solving this problem insufficient heating power has been proposed, each its difficulty for practical use.

Die japanische Patentveröffentlichung JP-A-10-166847 offenbart eine Vorrichtung, die Wärme vom Abgas des Motors wiedergewinnt und die Wärme in das Wasser der Auslassseite des Heizkerns in dem Motorkühlwasserkreislauf zugibt. Jedoch ist in der Praxis die Installation eines Wärmetauschers für das Abgas sehr schwierig. Daher ist diese Vorrichtung unpraktisch. Japanese patent publication JP-A-10-166847 discloses a device that removes heat from the exhaust gas of the engine regains and the heat in the water of the outlet side of the heater core in the engine cooling water circuit. However is the installation of a heat exchanger for the exhaust gas very difficult. Therefore this device impractical.

Die japanische Patentveröffentlichung JP-A-10-297270 offenbart eine Vorrichtung, die Wärme von heißem Gas, das in einem Kühlmittelkreislauf erzeugt wird, wiedergewinnt und die Wärme in das Wasser der Einlassseite des Heizkerns in dem Motorkühlwasserkreislauf zugibt. Um ein heißes Gas zu erzeugen, das eine ausreichende thermische Energie besitzt, muss man jedoch in der Praxis den Kompressor in dem Kühlmittelkreislauf mit einer unpraktisch hohen Drehzahl betreiben. Daher ist diese Vorrichtung ebenfalls nicht praktisch. Somit war es tatsächlich schwierig, die Heizleistung der Klimaanlage für Fahrzeuge mit den bislang vorgeschlagenen Verfahren zu verbessern.Japanese patent publication JP-A-10-297270 discloses a device that uses heat from hot gas contained in a coolant circuit is generated, recovered and the Heat into the water on the inlet side of the heater core in the Engine cooling water circuit admits. To a hot gas too generate that has sufficient thermal energy, in practice, however, the compressor in the Coolant circuit with an impractically high speed operate. Therefore, this device is also not practically. So it was actually difficult Heating capacity of the air conditioning system for vehicles with the so far to improve the proposed method.

Andererseits jedoch, wenn man das thermische Gleichgewicht des Motorkühlwasserkreislaufs der herkömmlichen Fahrzeugklimaanlage wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, studiert hat, wurde eine neue potentielle Wärmequelle gefunden. Fig. 2 zeigt eine Temperaturänderung des Wassers in der Auslassseite des Heizkerns 103 bei einem maximalen Heizmodus in der herkömmlichen Fahrzeugklimaanlage 300, die in Fig. 1 dargestellt ist, nach dem Start des Motors bis ungefähr 60 Minuten danach. Während der Messung dieser Wassertemperatur blieb die Umgebungstemperatur bei -20°C. Wie in der Fig. 2 gesehen werden kann, steigt die Wassertemperatur am Auslass des Heizkerns 103 steil an, trotz der vollen Wärmeabgabe des Heizkerns 103, und überschreitet 45°C nach 60 Minuten. Wenn wir den Punkt einer Minute nach dem Start des Motors betrachten, kann man feststellen, dass die Wassertemperatur am Auslass des Heizkerns 5°C überschreitet. D. h., es wurde herausgefunden, dass das Wasser an der Auslassseite des Heizkerns 103 genug Kalorien (thermische Energie) besitzt, um zur Beheizung des Fahrzeuginneren verwendet zu werden.On the other hand, however, after studying the thermal balance of the engine cooling water circuit of the conventional vehicle air conditioner as shown in Fig. 1, a new potential heat source has been found. FIG. 2 shows a temperature change of the water in the outlet side of the heater core 103 at a maximum heating mode in the conventional vehicle air conditioner 300 shown in FIG. 1 after the engine starts up to about 60 minutes thereafter. During the measurement of this water temperature, the ambient temperature remained at -20 ° C. As can be seen in Fig. 2, the water temperature at the outlet of the heater core 103 rises sharply despite the full heat emission from the heater core 103 , and exceeds 45 ° C after 60 minutes. If we look at the point a minute after the engine starts, we can see that the water temperature at the heater core outlet exceeds 5 ° C. That is, the water on the outlet side of the heater core 103 has been found to have enough calories (thermal energy) to be used to heat the vehicle interior.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Heizfähigkeit einer Fahrzeugklimaanlage wirksam durch eine praktische Vorrichtung zu verbessern. Diese Aufgabe wird mit einer Klimaanlage gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 7 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object of the present invention is that Heating ability of a vehicle air conditioning system effective through a to improve practical device. This task comes with an air conditioning system according to claim 1 or claim 7 solved. Further advantageous features are the subject of the dependent Expectations.

Zu diesem Zweck wird eine Fahrzeugklimaanlage vorgeschlagen, die Wärme wiedergewinnt, die in dem Wasser der Heizkernauslassseite verblieben ist, was als neue Hilfswärmequelle entdeckt wurde, und die die Wärme an eine Heizvorrichtung der Klimaanlage liefert. Bei einer Konstruktion kann die Heizvorrichtung ein innenliegender Wärmetauscher sein. Bei einer anderen Konstruktion kann die Heizvorrichtung der Heizkern selbst sein.A vehicle air conditioning system is proposed for this purpose, regains the heat that is in the water of the Heater core outlet side is what's new Auxiliary heat source was discovered, and the heat to a Air conditioning heater supplies. At a The heater can be an internal construction Be a heat exchanger. With another construction, the Heater the heater core itself.

In der ersteren Konstruktion weist die Klimaanlage einen Kühlmittelkreislauf, einen Motorkühlwasserkreislauf und einen Kopplungswärmetauscher, der in dem Motorkühlwasserkreislauf an der Auslassseite des Heizkerns vorgesehen ist, auf und dient dazu, den Kühlmittelkreislauf und den Motorkühlwasserkreislauf thermisch zu koppeln. In dem Kühlmittelkreislauf sind mehrere Schaltventile zum Umschalten zwischen einem Kühlmodus und einem Heizmodus vorgesehen. Der Kühlmittelkreislauf weist hauptsächlich einen außenliegenden Wärmetauscher auf, der außerhalb einer Luftführung vorgesehen ist, und eine innenliegenden Wärmetauscher, der innerhalb der Luftführung angeordnet ist, wie in der herkömmlichen Konstruktion. Bei einem maximalen Heizmodus wird der außenseitige Wärmetauscher von dem Kühlmittelkreislauf isoliert, indem die Umschaltventile betätigt werden. In diesem Modus dient der Kopplungswärmetauscher als Verdampfer des Kühlmittelkreislaufs und absorbiert Wärme von dem Wasser, das aus dem Auslass des Heizkerns in den Motorkühlwasserkreislauf strömt. Ferner dient der innenliegende Wärmetauscher als Kondensator des Kühlmittelkreislaufs und gibt Wärme, die in dem Kopplungswärmetauscher gewonnen wurde, an die in der Luftführung strömende Luft ab. Demgemäß ist in diesem Modus ein leistungsfähiger Heizvorgang möglich, da sowohl der innenliegende Wärmetauscher als auch der Heizkern als Heizvorrichtungen dienen. Im Kühlmodus dient der innenliegende Wärmetauscher als Verdampfer und kühlt die Luft, die durch die Luftführung strömt. Andererseits dient der außenseitige Wärmetauscher als Kondensator und gibt Wärme nach außerhalb des Fahrzeuges ab. Beim Kühlmodus kann der Motorkühlwasserkreislauf aktiviert oder nicht aktiviert werden.In the former construction, the air conditioner has one Coolant circuit, an engine cooling water circuit and one Coupling heat exchanger that is in the engine cooling water circuit is provided on the outlet side of the heater core, on and serves the coolant circuit and the To couple the engine cooling water circuit thermally. By doing Coolant circuit are several switching valves for switching between a cooling mode and a heating mode. The The coolant circuit mainly has an external one Heat exchanger provided outside an air duct is, and an internal heat exchanger that is inside the Air duct is arranged as in the conventional Construction. With a maximum heating mode, the outside heat exchanger from the coolant circuit isolated by operating the changeover valves. In In this mode, the coupling heat exchanger serves as an evaporator the coolant circuit and absorbs heat from the water, that from the outlet of the heater core in the Engine cooling water circuit flows. Furthermore, the internal heat exchanger as a condenser of the Coolant circuit and gives off heat in the Coupling heat exchanger was obtained, to which in the Air flow from flowing air. Accordingly, in this mode an efficient heating process possible because both the internal heat exchanger as well as the heating core as Heaters are used. In cooling mode, the internal heat exchanger as an evaporator and cools the Air that flows through the air duct. On the other hand, serves the outside heat exchanger as a condenser and gives heat towards the outside of the vehicle. In cooling mode, the Engine cooling water circuit activated or not activated become.

Diese Konstruktion hat einen Aufbau, der im Wesentlichen der gleiche wie der herkömmliche Aufbau und der herkömmliche Kreislauf ist, mit Ausnahme kleiner Modifikationen. Daher ist sie praktisch einfach herzustellen.This construction has a structure that is essentially that of same as the conventional structure and the conventional one Cycle is, with the exception of small modifications. thats why to make them practically easy.

In der letzteren Konstruktion weist die Klimaanlage einen Kühlmittelkreislauf und einen Motorkühlwasserkreislauf auf, wobei der erste Kopplungswärmetauscher in der Auslassseite des Heizkerns in dem Motorkühlwasserkreislauf vorgesehen ist und der zweite Kopplungswärmetauscher in der Einlassseite des Heizkerns vorgesehen ist. Der erste Kopplungswärmetauscher dient als Verdampfer für den Kühlmittelkreislauf und absorbiert Wärme von dem Wasser, das aus dem Auslass des Heizkerns strömt. Der zweite Kopplungswärmetauscher dient als Kondensator für den Kühlmittelkreislauf und gibt die Wärme, die in dem ersten Kopplungswärmetauscher gewonnen wurde, an das Wasser ab, das in den Einlass des Heizkerns fließt.In the latter construction, the air conditioner has one Coolant circuit and an engine cooling water circuit, the first coupling heat exchanger in the outlet side of the heating core is provided in the engine cooling water circuit and the second coupling heat exchanger in the inlet side of the Heating core is provided. The first coupling heat exchanger serves as an evaporator for the coolant circuit and absorbs heat from the water coming out of the outlet of the Heating core flows. The second coupling heat exchanger serves as Condenser for the coolant circuit and gives the heat, which was obtained in the first coupling heat exchanger the water that flows into the inlet of the heater core.

Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.Other objects, features and advantages of this invention are preferred from the description below Embodiments with reference to the drawings explained.

Brief description of the drawings

Fig. 1 ist eine schematische Abbildung einer Konstruktion einer herkömmlichen Klimaanlage für Fahrzeuge. Fig. 1 is a schematic illustration of a construction of a conventional air conditioner for vehicles.

Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Änderung der Wassertemperatur an der Auslassseite des Heizkerns des Motorkühlwasserkreislaufs der Klimaanlage, die in Fig. 1 gezeigt ist, darstellt. FIG. 2 is a graph illustrating the change in water temperature at the outlet side of the heater core of the engine cooling water circuit of the air conditioner shown in FIG. 1.

Fig. 3 ist eine schematische Abbildung der Konstruktion einer Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in ihrem maximalen Heizmodus. Fig. 3 is a schematic illustration of the construction of an air conditioner for vehicles according to the first embodiment of the present invention, in its maximum heating mode.

Fig. 4 ist ein Diagramm, das das Wärmegewinnprinzip der Klimaanlage, die in Fig. 3 dargestellt ist, zeigt. FIG. 4 is a diagram showing the heat recovery principle of the air conditioner shown in FIG. 3.

Fig. 5 ist einen schematische Abbildung der Konstruktion einer Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in ihrem normalen Heizmodus. Fig. 5 is a schematic illustration of the construction of an air conditioner for vehicles according to the first embodiment of the invention in its normal heating mode.

Fig. 6 ist eine schematische Abbildung der Konstruktion einer Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in ihrem Kühlmodus. Fig. 6 is a schematic illustration of the construction of an air conditioner for vehicles according to the first embodiment of the present invention in its cooling mode.

Fig. 7 ist eine schematische Abbildung einer modifizierten Konstruktion einer Klimaanlage für ein Fahrzeug, die in Fig. 3 dargestellt ist. FIG. 7 is a schematic illustration of a modified construction of an air conditioner for a vehicle shown in FIG. 3.

Fig. 8 ist eine schematische Abbildung einer Konstruktion einer Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Fig. 8 is a schematic diagram of an air conditioner for a vehicle according to the second embodiment of the present invention, a construction.

Fig. 3 stellt eine schematische Konstruktion einer Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dar. Ein Motorkühlwasserkreislauf 400 weist einen Motor 6, eine Pumpe 7, einen Heizkerneinlassöffnungsseitenkreislauf 8, einen Heizkern 4, einen Heizkernauslassseitenkreislauf 9 und einen Kopplungswärmetauscher 15 auf. An dem Heizkernauslassseitenkreislauf 9 kann ein Temperatursensor 21 angebracht sein. Ein Kühlmittelkreislauf 500 weist einen Kompressor 11, ein erstes Dreiwegeventil 16, einen außenseitigen Wärmetauscher 12, eine Aufnahmevorrichtung 13, ein erstes Ausdehnungsventil 14, einen innenliegenden Wärmetauscher 3, ein zweites Dreiwegeventil 18, ein zweites Ausdehnungsventil 19 und den Kopplungswärmetauscher 15 auf. Der Motorkühlwasserkreislauf 400 und der Kühlmittelkreislauf 500 sind durch den Kopplungswärmetauscher 15 thermisch gekoppelt (daher wird er hier als Kopplungswärmetauscher bezeichnet), um einen Wärmeübergang von dem Motorkühlwasserkreislauf 400 auf den Kühlmittelkreislauf 500 zu ermöglichen. Fig. 3 illustrates a schematic construction of an air conditioner for vehicles according to the first embodiment of the present invention. An engine cooling water circuit 400 has a motor 6, a pump 7, a Heizkerneinlassöffnungsseitenkreislauf 8, a heater core 4, a Heizkernauslassseitenkreislauf 9 and a coupling heat exchanger 15. A temperature sensor 21 can be attached to the heater core outlet side circuit 9 . A coolant circuit 500 has a compressor 11 , a first three-way valve 16 , an outside heat exchanger 12 , a receiving device 13 , a first expansion valve 14 , an inside heat exchanger 3 , a second three-way valve 18 , a second expansion valve 19 and the coupling heat exchanger 15 . The engine cooling water circuit 400 and the coolant circuit 500 are thermally coupled by the coupling heat exchanger 15 (therefore it is referred to here as the coupling heat exchanger) in order to enable heat transfer from the engine cooling water circuit 400 to the coolant circuit 500 .

In einer Luftführung 1 sind ein Gebläse 2, der innenliegende Wärmetauscher 3, ein Luftmischregler 5 und der Heizkern 4 in dieser Reihenfolge vorgesehen. Fig. 3 stellt den Kreislaufzustand im maximalen Heizmodus dar. In der Figur stellt die fettgedruckte Linie den aktivierten Pfad des Motorkühlwasserkreislaufs 400 und des Kühlmittelkreislaufs 500 dar. Die gestrichelten Pfeile zeigen die Strömungsrichtung des Kühlmittels an und die durchgezogenen Pfeile zeigen die Strömungsrichtung des Motorkühlwassers an.In an air duct 1 , a blower 2 , the internal heat exchanger 3 , an air mixer controller 5 and the heating core 4 are provided in this order. Fig. 3 shows the circulatory state in the maximum heating mode. In the figure, the bold line represents the activated path of the engine coolant circuit 400 and the coolant circuit 500. The dashed arrows indicate the direction of flow of the coolant and the solid arrows indicate the direction of flow of the engine coolant.

Im maximalen Heizmodus wird die Pumpe 7 in dem Motorkühlwasserkreislauf 400 eingeschaltet und bringt das Wasser dazu zwischen dem Motor 6 und dem Heizkern 4 zu zirkulieren. Wie vorstehend erläutert wurde, fließt in den Rücklauf, d. h. in den Heizkernauslassseitenkreislauf 9 heißes Wasser, das Wärme besitzt, die noch nicht verwendet wurde.In the maximum heating mode, the pump 7 in the engine cooling water circuit 400 is switched on and causes the water to circulate between the engine 6 and the heating core 4 . As explained above, hot water having heat that has not yet been used flows into the return, ie, into the heater core outlet side circuit 9 .

Gemäß Fig. 3 wird das Kühlmittel, das von dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, in einem maximalen Heizmodus zu einem Bypass-Kreislauf 17 geleitet, wobei das erste Dreiwegeventil 16 geschaltet wird, um dies zu ermöglichen. Auf diese Weise werden im maximalen Heizmodus der außenseitige Wärmetauscher 12, die Aufnahmevorrichtung 13 und das erste Ausdehnungsventil 14 umgangen und nicht verwendet. Nach dem Passieren des Bypass-Kreislaufs 17 gelangt das Kühlmittel in den inneren Wärmetauscher 3. Zu dieser Zeit dient der innere Wärmetauscher 3 als ein Kondensator, der das Kühlmittel kondensiert und Wärme an die Luft, die in der Luftführung 1 strömt, abgibt. Auch das zweite Dreiwegeventil 18 wird so geschaltet, dass das Kühlmittel von dem inneren Wärmetauscher 3 zu dem zweiten Ausdehnungsventil 19 strömt. Nach dem Passieren des zweiten Ausdehnungsventils 19 strömt das Kühlmittel, das expandiert, in den Kopplungswärmetauscher 15. Der Kopplungswärmetauscher 15 dient als Verdampfer für das Kühlmittel und absorbiert Wärme aus dem heißen Wasser, das von dem Heizkern 4 kommt. Nach dem Passieren des Kopplungswärmetauschers 15 kehrt das Kühlmittel über den Rücklauf 20 zum Kompressor 11 zurück. Referring to FIG. 3, the refrigerant discharged from the compressor 11 is passed in a maximum heating mode to a bypass circuit 17, the first three-way valve 16 is switched to allow this. In this way, in the maximum heating mode, the outside heat exchanger 12 , the receiving device 13 and the first expansion valve 14 are bypassed and not used. After passing through the bypass circuit 17 , the coolant enters the inner heat exchanger 3 . At this time, the inner heat exchanger 3 serves as a condenser that condenses the coolant and releases heat to the air that flows in the air duct 1 . The second three-way valve 18 is also switched such that the coolant flows from the inner heat exchanger 3 to the second expansion valve 19 . After passing through the second expansion valve 19 , the coolant that expands flows into the coupling heat exchanger 15 . The coupling heat exchanger 15 serves as an evaporator for the coolant and absorbs heat from the hot water that comes from the heater core 4 . After passing through the coupling heat exchanger 15 , the coolant returns to the compressor 11 via the return 20 .

Die eingebrachte Wirkung des Betriebs der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung ist folgende. Durch die Funktion des Motorkühlwasserkreislaufs 400 steigt die Temperatur des Heizkerns 4 und der Heizkern 4 wärmt die in der Luftführung 1 strömende Luft. Es verbleibt jedoch noch Wärme in dem Wasser, das aus dem Heizkern 4 strömt, die verwendet werden kann. Die Wärme wird in den Kopplungswärmetauscher 15 gepumpt und zum innenliegenden Wärmetauscher 3 in der Luftführung 1 transportiert und dort schließlich abgegeben.The effect brought about by the operation of the device shown in Fig. 3 is as follows. Due to the function of the engine cooling water circuit 400 , the temperature of the heating core 4 increases and the heating core 4 warms the air flowing in the air duct 1 . However, heat still remains in the water flowing out of the heater core 4 , which can be used. The heat is pumped into the coupling heat exchanger 15 and transported to the internal heat exchanger 3 in the air duct 1 and finally released there.

Nun folgt eine ausführliche Erläuterung. Gemäß Fig. 3 ist die Temperatur des Wassers in dem Heizkerneinlassöffnungsseitenkreislauf 8 T1. Die Temperatur des Wassers in dem Heizkernauslassseitenkreislauf ist T2. Die Temperatur des Wassers, das aus dem Kopplungswärmetauscher 15 strömt, ist T3. Beim Passieren des Heizkerns 4 gibt das heiße Wasser Wärme an die Luft ab, die in der Führung 1 strömt, wobei seine Temperatur von T1 auf T2 abnimmt. Demgemäß kann eine Wärmemenge, die einer Wärmeeinheit E1 = T1-T2 entspricht, an die in der Luftführung 1 strömende Luft abgegeben werden. Beim Passieren des Kopplungswärmetauschers 15 wird dem heißen Wasser seine verbliebene Wärme genommen, dessen Temperatur weiter von T2 auf T3 abnimmt. Eine Wärmemenge, die von dem Motorkühlwasserkreislauf 400 über den Kopplungswärmetauscher 15 auf den Kühlmittelkreislauf 500 übertragen wird, wird an den inneren Wärmetauscher 3 transportiert und dort abgegeben. Demgemäß kann eine Wärmemenge, die einer Wärmeeinheit E2 = T2-T3 entspricht, an die Luft, die in der Luftführung 1 strömt, weiter abgegeben werden. Die Verhalten von T1, T2 und T3 werden in Fig. 4 schematisch dargestellt. Eine herkömmliche Klimaanlage, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, verwendet nur die Wärme E1 die Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 3 dargestellt ist, verwendet die Wärme E2 zusätzlich zu der Wärme E1. Auf diese Weise kann die Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung in einem maximalen Heizmodus die Luft doppelt aufheizen, indem sie sowohl den inneren Wärmetauscher als auch den herkömmlichen Heizkern verwendet. Deshalb kann ein leistungsfähiger Heizvorgang erzielt werden.A detailed explanation now follows. Referring to FIG. 3, the temperature of the water in the Heizkerneinlassöffnungsseitenkreislauf 8 T1. The temperature of the water in the heater core outlet side circuit is T2. The temperature of the water flowing out of the coupling heat exchanger 15 is T3. When passing the heater core 4 , the hot water gives off heat to the air flowing in the guide 1 , its temperature decreasing from T1 to T2. Accordingly, an amount of heat corresponding to a heating unit E1 = T1-T2 can be given to the air flowing in the air duct 1 . As it passes through the coupling heat exchanger 15 , the hot water is deprived of its remaining heat, the temperature of which continues to decrease from T2 to T3. A quantity of heat, which is transferred from the engine cooling water circuit 400 via the coupling heat exchanger 15 to the coolant circuit 500 , is transported to the inner heat exchanger 3 and released there. Accordingly, an amount of heat corresponding to a heating unit E2 = T2-T3 can be further released to the air flowing in the air duct 1 . The behavior of T1, T2 and T3 are shown schematically in FIG. 4. A conventional air conditioner as shown in FIG. 1 uses only the heat E1. The air conditioner according to the present invention shown in FIG. 3 uses the heat E2 in addition to the heat E1. In this way, the air conditioner according to the present invention can heat the air twice in a maximum heating mode by using both the internal heat exchanger and the conventional heater core. Therefore an efficient heating process can be achieved.

Der Motor 6 erzeugt ausreichend Wärme, so dass das Wasser mit der Temperatur T3 nach dem Passieren des Motors 6 die Originaltemperatur T1 wiederaufnehmen kann.The engine 6 generates sufficient heat so that the water with the temperature T3 after passing the engine 6 can resume the original temperature T1.

Anschließend wird ein Betrieb der Klimaanlage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem normalen Heizmodus erläutert. Fig. 5 stellt den Betriebszustand der Vorrichtung im normalen Heizmodus dar. In diesem Modus ist der Kompressor 11 gestoppt und der Kühlmittelkreislauf 500 ist nicht aktiviert, sondern ausschließlich der Motorkühlwasserkreislauf 400 zirkuliert. Deshalb erfolgt eine Lufterwärmung nur durch die Menge der Wärmeeinheit der oben beschriebenen E1.Then, an operation of the air conditioner according to the first embodiment of the present invention in a normal heating mode will be explained. Fig. 5 shows the operating state of the device in the normal heating mode. In this mode, the compressor 11 is stopped and the coolant circuit 500 is not activated, but only the engine cooling water circuit 400 is circulated. For this reason, air is heated only by the amount of the heating unit of the E1 described above.

Anschließend wird ein Betrieb der Klimaanlage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem Kühlmodus erläutert. Fig. 6 stellt den Betriebszustand der Vorrichtung im Kühlmodus dar. In diesem Modus kann der Motorkühlwasserkreislauf 400 zirkuliert werden oder nicht zirkuliert werden. In diesem Modus wird das erste Dreiwegeventil 16 in dem Kühlmittelkreislauf 500 so geschaltet, dass der Auslass des Kompressors 11 mit dem außenseitigen Wärmetauscher 12 in Verbindung steht. Zur selben Zeit wird das zweite Dreiwegeventil 18 so geschaltet, dass der Auslass des inneren Wärmetauschers 3 mit dem Einlass des Kompressors 11 in Verbindung steht. Deshalb strömt in diesem Modus das Kühlmittel nicht in den Bypass-Kreislauf 17 und den Rücklauf 20. Somit gelangt das Kühlmittel, das von dem Kompressor 11 ausgestoßen wird, in den außenseitigen Wärmetauscher 12. Diesmal dient der außenseitige Wärmetauscher 12 als Kondensator und gibt Wärme an die Umgebungsluft ab. Nach dem Passieren des außenseitigen Wärmetauschers 12 gelangt das Kühlmittel über die Aufnahmevorrichtung 13 und das erste Ausdehnungsventil 14 in den innenliegenden Wärmetauscher 3, der in der Luftführung 1 angeordnet ist. Diesmal dient der innenliegende Wärmetauscher 3 als ein Verdampfer und absorbiert Wärme von der Luft, die in der Luftführung 1 strömt. Auf diese Art und Weise kann eine Luftkühlung im Fahrzeug erfolgen.Then, an operation of the air conditioner according to the first embodiment of the present invention in a cooling mode will be explained. Fig. 6 illustrates the operation state of the device in the cooling mode. In this mode, the engine cooling water circuit may be circulated 400 or does not circulate. In this mode, the first three-way valve 16 in the coolant circuit 500 is switched such that the outlet of the compressor 11 is connected to the outside heat exchanger 12 . At the same time, the second three-way valve 18 is switched so that the outlet of the inner heat exchanger 3 communicates with the inlet of the compressor 11 . Therefore, in this mode, the coolant does not flow into the bypass circuit 17 and the return 20 . Thus, the coolant that is discharged from the compressor 11 gets into the outside heat exchanger 12 . This time, the outside heat exchanger 12 serves as a condenser and gives off heat to the ambient air. After passing through the outside heat exchanger 12 , the coolant passes through the receiving device 13 and the first expansion valve 14 into the inside heat exchanger 3 , which is arranged in the air duct 1 . This time, the internal heat exchanger 3 serves as an evaporator and absorbs heat from the air that flows in the air duct 1 . In this way, air cooling can take place in the vehicle.

Fig. 7 ist eine Modifikation des ersten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung. Insgesamt ist die Zusammensetzung der Vorrichtung die gleiche, wie diejenige, die in Fig. 3 dargestellt ist. Jedoch sind zwei Arten an Hilfsdruckregelventilen zusätzlich vorgesehen. Eines davon ist ein Ausdehnungsventil mit einer Maximalbetriebsdruckregelfunktion 31, das zwischen dem zweiten Dreiwegeventil 18 und dem Kopplungswärmetauscher 15 vorgesehen ist; das andere ist ein Ansaugdruckregelventil 32, das in dem Rücklauf 20 vorgesehen ist. Das erstere Ventil dient dazu, den Massenstrom des Kühlmittels, das in den Kopplungswärmetauscher 15 gelangt, zu beschränken, wenn die Wassertemperatur, die durch den Kopplungswärmetauscher 15 strömt, extrem hoch ist. Das letztere Ventil dient dazu, den Kühlmitteldruck zu begrenzen. Beide dieser Ventile dienen dazu, den Ansaugdruck des Kompressors 11 so einzustellen, dass er sich in einem geeigneten Bereich befindet. Fig. 7 is a modification of the first embodiment of the present invention. Overall, the composition of the device is the same as that shown in FIG. 3. However, two types of auxiliary pressure control valves are additionally provided. One of them is an expansion valve with a maximum operating pressure control function 31 , which is provided between the second three-way valve 18 and the coupling heat exchanger 15 ; the other is an intake pressure control valve 32 which is provided in the return 20 . The former valve serves to limit the mass flow of the coolant entering the coupling heat exchanger 15 when the water temperature flowing through the coupling heat exchanger 15 is extremely high. The latter valve is used to limit the coolant pressure. Both of these valves serve to adjust the suction pressure of the compressor 11 so that it is in a suitable range.

Schließlich ist eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Fig. 8 gezeigt. Ein Kühlmittelkreislauf 43 weist einen Kompressor 42, einen zweiten Kopplungswärmetauscher 41, ein Ausdehnungsventil 31 und den ersten Kopplungswärmetauscher 15 auf. Der Motorkühlwasserkreislauf 400 weist einen Motor 6, eine Pumpe 7, den zweiten Kopplungswärmetauscher 41, den Heizkern 4, der in der Luftführung 1 angeordnet ist, und den ersten Kopplungswärmetauscher 15 auf. Somit sind in diesem Ausführungsbeispiel die ersten und zweiten Kopplungswärmetauscher 15 und 41 Kontaktpunkte zwischen dem Motorkühlwasserkreislauf 400 und dem Kühlmittelkreislauf 43. Der erste Kopplungswärmetauscher 15 dient für den Kühlmittelkreislauf 43 als Verdampfer und der zweite Kopplungswärmetauscher 41 dient als Kondensator. Mit anderen Worten, das Kühlmittel absorbiert Wärme am ersten Kopplungswärmetauscher 15 von dem Wasser, das aus dem Heizkern 4 strömt, und gibt seinen Wärmeinhalt am zweiten Kopplungswärmetauscher 41 an das Wasser ab, das in den Heizkern 4 gelangt. Somit ist es möglich, die verbleibende Wärme in dem Wasser, das aus dem Heizkern 4 strömt, an das Wasser, das in den Heizkern 4 gelangt, zurückzuführen. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die Wärmeheizleistung des Motorkühlwasserkreislaufs 400 zu verbessern.Finally, an air conditioner for a vehicle according to the second embodiment of the present invention is shown in FIG. 8. A coolant circuit 43 has a compressor 42 , a second coupling heat exchanger 41 , an expansion valve 31 and the first coupling heat exchanger 15 . The engine cooling water circuit 400 has an engine 6 , a pump 7 , the second coupling heat exchanger 41 , the heating core 4 , which is arranged in the air duct 1 , and the first coupling heat exchanger 15 . Thus, in this embodiment, the first and second coupling heat exchangers 15 and 41 are contact points between the engine cooling water circuit 400 and the coolant circuit 43 . The first coupling heat exchanger 15 serves for the coolant circuit 43 as an evaporator and the second coupling heat exchanger 41 serves as a condenser. In other words, the coolant absorbs heat at the first coupling heat exchanger 15 from the water that flows out of the heater core 4 and gives off its heat content at the second coupling heat exchanger 41 to the water that enters the heater core 4 . Thus, it is possible to return the remaining heat in the water flowing out of the heater core 4 to the water entering the heater core 4 . In this way, it is possible to improve the thermal heating performance of the engine cooling water circuit 400 .

Eine Fahrzeugklimaanlage sammelt Wärme aus Wasser, das aus einem Heizkern 4 strömt, das dessen Wärmeinhalt transportiert und an einen inneren Wärmetauscher 3 abgibt, der in einer Luftführung 1 angeordnet ist. Um den Wärmetransport der Wärme aus dem Motorkühlwasserkreislauf 400 zum Kühlmittelkreislauf 500 zu ermöglichen, ist ein Kopplungswärmetauscher 15 am Heizkernauslassseitenkreislauf vorgesehen, der beide Kreisläufe koppelt. Die Klimaanlage ist in der Lage, sowohl zu kühlen als auch zu heizen, indem zwei Dreiwegeventile 16, 18, die in dem Kühlmittelkreislauf 500 vorgesehen sind, geschaltet werden. In einem maximalen Heizmodus kann eine leistungsfähige Heizung erhalten werden, da Wärme, die an dem Kopplungswärmetauscher 15 aus dem Wasser, das aus dem Heizkern 4 strömt, absorbiert wird, transportiert und zur Erwärmung von in der Luftführung 1 strömenden Luft verwendet werden kann.A vehicle air conditioning system collects heat from water that flows from a heating core 4 , which transports its heat content and transfers it to an inner heat exchanger 3 , which is arranged in an air duct 1 . In order to enable the heat transport of the heat from the engine cooling water circuit 400 to the coolant circuit 500 , a coupling heat exchanger 15 is provided on the heating core outlet side circuit, which couples both circuits. The air conditioning system is able to both cool and heat by switching two three-way valves 16 , 18 , which are provided in the coolant circuit 500 . In a maximum heating mode, efficient heating can be obtained since heat which is absorbed at the coupling heat exchanger 15 from the water flowing out of the heating core 4 can be transported and used to heat air flowing in the air duct 1 .

Claims

1. Vehicle air conditioning system, which has an air duct ( 1 ) in which a blower ( 2 ), an internal heat exchanger ( 3 ) and a heating core ( 4 ) are arranged, and an engine cooling water circuit ( 400 ), the water through the heating core ( 4 ) circulates, a coolant circuit ( 500 ) that circulates a coolant through the inner heat exchanger ( 3 ), and a coupling heat exchanger ( 15 ) that is provided on the outlet side of the heater core ( 4 ) and the engine cooling water circuit ( 400 ) and the coolant circuit ( 500 ) thermally couples, characterized in that the coolant circuit ( 500 ) in a maximum heating mode absorbs heat from the water flowing out of the heating core ( 4 ) at the coupling heat exchanger ( 15 ), the heat being transported to the inner heat exchanger ( 3 ) and given off there becomes.

2. The vehicle air conditioner according to claim 1, further characterized in that the engine cooling water circuit ( 400 ) has an engine ( 6 ), a pump ( 7 ), the heater core ( 4 ) and the coupling heat exchanger ( 15 ), and in that the coolant circuit ( 500 ) a compressor ( 11 ), a first three-way valve ( 16 ), an outside heat exchanger ( 12 ), a receiving device ( 13 ), a first expansion valve ( 14 ), the inner heat exchanger ( 3 ), a second three-way valve ( 18 ), a second expansion valve ( 19 ) and the coupling heat exchanger ( 15 ).

3. A vehicle air conditioner according to claim 1 or 2, further characterized in that the outlet of the compressor ( 11 ) is connected to the inlet of the first three-way valve ( 16 ), and that one of the outlets of the first three-way valve ( 16 ) to the outside heat exchanger ( 12 ), and another outlet of the first three-way valve ( 16 ) is connected to a bypass circuit ( 17 ) leading to the inner heat exchanger ( 3 ), the outside heat exchanger ( 12 ), the receiving device ( 13 ) and the like first expansion valve ( 14 ) are bypassed, and the outlet of the inner heat exchanger ( 3 ) is connected to the inlet of the second three-way valve ( 18 ), and an outlet of the second three-way valve ( 18 ) is connected to the inlet of the compressor ( 11 ), and another outlet of the second three-way valve ( 18 ) is connected to the second expansion valve ( 19 ), and an outlet of the second expansion valve ( 19 ) to the E inlass of the coupling heat exchanger (15) is connected, and the outlet of the coupling heat exchanger (15) is connected to the inlet of the compressor (11).

4. The vehicle air conditioner according to claim 1, 2 or 3, further characterized in that a temperature sensor ( 21 ) is attached to the inlet portion of the coupling heat exchanger ( 15 ) in the pipe of the engine cooling water circuit ( 400 ).

5. A vehicle air conditioner according to claim 1, 2, 3 or 4, further characterized in that the second expansion valve ( 19 ) is an expansion valve with a maximum operating pressure control function ( 31 ).

6. A vehicle air conditioner according to any one of claims 1 to 5, further characterized in that an intake pressure control valve ( 32 ) is provided between the outlet of the coupling heat exchanger ( 15 ) and the inlet of the compressor ( 11 ).

7. Vehicle air conditioning system, which has an air duct ( 1 ) in which a blower ( 2 ) and a heating core ( 4 ) are arranged, an engine cooling water circuit ( 400 ) which circulates water through the heating core ( 4 ), a coolant circuit ( 43 ) and a first coupling heat exchanger ( 15 ), which is provided on an outlet side of the heating core ( 4 ) and thermally couples the engine cooling water circuit ( 400 ) and the coolant circuit ( 500 ), and a second coupling heat exchanger ( 41 ), which is located on an inlet side of the heating core ( 4 ) is provided and thermally couples the engine cooling water circuit ( 400 ) and the coolant circuit ( 43 ), characterized in that the coolant circuit ( 43 ) absorbs heat from the water flowing out of the heating core ( 4 ) at the first coupling heat exchanger ( 15 ) and the heat transported to the second coupling heat exchanger ( 41 ) and emits the heat there.