DE10062174A1

DE10062174A1 - Adsorptionskühlvorrichtung

Info

Publication number: DE10062174A1
Application number: DE10062174A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Tanaka; Satoshi Inoue; Hideaki Sato; Katsuya Ishii; Hisao Nagashima; Shin Honda; Takahisa Suzuki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2001-06-28
Anticipated expiration: 2020-12-15
Also published as: US20020035849A1; JP2001235251A; DE10062174B4; US6474099B2; JP4192385B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Adsorptionskühlvorrichtung, aufweisend erste, zweite, dritte und vierte Adsorptionseinrichtungen (10, 20, 30, 40), die mit einem Kühlmittel gefüllt sind und Adsorptionsmittel (11, 21, 31, 41) enthalten, die verdampftes Kühlmittel adsorbieren und adsorbierte Kühlmittel während eines Heizvorgangs desorbieren. Adsorptionskerne (12, 22, 32, 42) stellen einen Wärmetausch zwischen den Adsorptionsmitteln (11, 21, 31, 41) und einem Heizmedium bereit, und Verdampfungs- und Kondensationskerne (13, 23, 33, 43) stellen einen Wärmetausch zwischen dem Heizmedium und dem Kühlmittel bereit. Eine Kühleinrichtung (50), in welcher Heizmedium, welches in den Verdampfungs- und Kondensationskernen (13, 23, 33, 43) abgekühlt wird, umgewälzt wird, kühlt den zu kühlenden Gegenstand. Eine Heizeinrichtung (60) führt ein Hochtemperaturheizmedium den ersten bis vierten Adsorptionseinrichtungen (10, 20, 30, 40) zu. Eine Kühleinrichtung (70) führt ein Niedrigtemperaturheizmedium, welches eine Temperatur niedriger als diejenige des Hochtemperaturheizmediums aufweist, den ersten bis vierten Adsorptionseinrichtungen (10, 20, 30, 40) zu. Außerdem ist eine (Um)schaltsteuereinrichtung (110) vorgesehen, die zwischen mehreren Zuständen umschaltet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Adsorptionskühlvorrich tung, und insbesondere eine Adsorptionskühlvorrichtung, die zur Anwendung in Klimaanlagen bestimmt ist.

Die Anmelderin hat eine Anmeldung betreffend eine Adsorptions kühlvorrichtung getätigt, die zumindest vier Adsorptionsein richtungen enthält (offengelegte japanische Patentanmeldung 9- 303900, auf welche hiermit Bezug genommen wird, und die zum In halt vorliegender Anmeldung erklärt wird). Diese bekannte Vor richtung hat jedoch Verbesserungsbedarf bezüglich ihrer Steue rung.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Adsorptionskühlvorrichtung zu schaffen, die problemlos steuerbar ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran sprüchen angegeben.

Die vorliegende Erfindung schafft demnach eine Adsorptionskühl vorrichtung, welche vier Adsorptionseinrichtungen enthält, ins besondere erste, zweite, dritte und vierte Adsorptionseinrich tungen. Diese Einrichtungen sind mit Kühlmittel gefüllt und enthalten Adsorptionsmittel, welche verdampftes Kühlmittel ad sorbieren und das adsorbierte Kühlmittel während des Heizvor gangs desorbieren. Adsorptionskerne stellen einen Wärmetausch zwischen den Adsorptionsmitteln und dem Heiz- bzw. Wärmemedium bereit und Verdampfungs- und Kondensationskerne stellen einen Wärmetausch zwischen dem Heizmedium und dem Kühlmittel bereit.

Eine Kühleinrichtung, in welcher Heizmedium in den Ver dampfungs- und Kondensationskernen gekühlt wird, wird umgewälzt und kühlt den zu kühlenden Gegenstand. Eine Heizeinrichtung führt ein Hochtemperaturheizmedium den ersten bis vierten Ad sorptionseinrichtungen zu. Eine Kühleinrichtung führt ein Nied rigtemperaturheizmedium, welches eine Temperatur aufweist, die niedriger ist als diejenige des Hochtemperaturheizmediums, den ersten bis vierten Adsorptionseinrichtungen zu. Eine Schalt- bzw. Umschaltsteuereinrichtung ist vorgesehen, welche zwischen mehreren Zuständen umschaltet. In einem ersten Zustand (I) wird Heizmedium zwischen der Kühleinrichtung und den Verdampfungs- und Kondensationskernen der ersten und zweiten Adsorptionsein richtungen umgewälzt. Das Niedrigtemperaturheizmedium wird zu dem Adsorptionskern der ersten Adsorptionseinrichtung umgewälzt und Heizmedium, welches die Kühleinrichtung verlässt, wird zu dem Adsorptionskern der zweiten Adsorptionseinrichtung umge wälzt. Das Hochtemperaturheizmedium wird zu den Adsorptionsker nen der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen umgewälzt und das Niedrigtemperaturheizmedium wird zu den Verdampfungs- und Kondensationskernen der dritten und vierten Adsorptionsein richtungen umgewälzt. In einem zweiten Zustand (II) wird Heiz medium zwischen der Kühleinrichtung und den Verdampfungs- und Kondensationskernen der ersten und zweiten Adsorptionseinrich tungen umgewälzt und das Niedrigtemperaturheizmedium wird zu den Adsorptionskernen der ersten und zweiten Adsorptionsein richtungen umgewälzt. Das Hochtemperaturheizmedium wird zu den Adsorptionskernen der dritten und vierten Adsorptionseinrich tungen umgewälzt, und das Niedrigtemperaturheizmedium wird zu den Verdampfungs- und Kondensationskernen der dritten und vier ten Adsorptionseinrichtungen umgewälzt. In einem dritten Zu stand (III) wird das Niedrigtemperaturheizmedium den Einlass öffnungen der Verdampfungs- und Kondensationskerne der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen zugeführt und das Hochtem peraturheizmedium wird den Einlassöffnungen der Adsorptionskerne der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen zugeführt. Das Niedrigtemperaturheizmedium wird den Einlassöffnungen der Adsorptionskerne der dritten und vierten Adsorptionseinrichtun gen zugeführt und Heizmedium, welches die Kühleinrichtung ver lässt, wird den Verdampfungs- und Kondensationskernen der drit ten und vierten Adsorptionseinrichtungen zugeführt. In einem vierten Zustand (IV) wird das Niedrigtemperaturheizmedium den Verdampfungs- und Kondensationskernen der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen umgewälzt, und das Hochtemperaturheiz medium wird zu den Adsorptionskernen der ersten und zweiten Ad sorptionseinrichtungen umgewälzt. Das Niedrigtemperaturheizme dium wird zu den Adsorptionskernen der dritten und vierten Ad sorptionseinrichtungen umgewälzt, und wenn die Verdampfungs- und Kondensationskerne der dritten und vierten Adsorptionsein richtungen mit Heizmedium gefüllt waren, welches die Kühlein richtung verlässt, ist die Umwälzung dieses Heizmediums been det. In einem fünften Zustand (V) wird ein Heizmedium zwischen der Kühleinrichtung und den Verdampfungs- und Kondensationsker nen der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen umgewälzt, das Niedrigtemperaturheizmedium wird zu dem Adsorptionskern der dritten Adsorptionseinrichtung umgewälzt und das Heizmedium, welches die Kühleinrichtung verlässt, wird zu dem Adsorptions kern der vierten Adsorptionseinrichtung umgewälzt. Das Hochtem peraturheizmedium wird zu den Adsorptionskernen der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen umgewälzt und das Niedrigtem peraturheizmedium wird zu den Verdampfungs- und Kondensations kernen der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen umge wälzt. In einem sechsten Zustand (VI) wird ein Heizmedium zwi schen der Kühleinrichtung und den Verdampfungs- und Kondensati onskernen der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen um gewälzt und das Niedrigtemperaturheizmedium wird zu den Adsorp tionskernen der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen umgewälzt. Das Hochtemperaturheizmedium wird zu den Adsorpti onskernen der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen umgewälzt und das Niedrigtemperaturheizmedium wird zu den Ver dampfungs- und Kondensationskernen der ersten und zweiten Ad sorptionseinrichtungen umgewälzt. In einem siebten Zustand (VII) wird das Niedrigtemperaturheizmedium den Verdampfungs- und Kondensationskernen der dritten und vierten Adsorptionsein richtungen umgewälzt und das Hochtemperaturheizmedium wird den Einlassöffnungen der Adsorptionskerne der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen zugeführt. Das Niedrigtemperaturheiz medium wird den Einlassöffnungen der Adsorptionskerne der er sten und zweiten Adsorptionseinrichtungen zugeführt und Heizme dium, welches die Heizeinrichtung verlässt, wird den Ver dampfungs- und Kondensationskernen der ersten und zweiten Ad sorptionseinrichtungen zugeführt. In einem achten Zustand (VIII) wird das Niedrigtemperaturheizmedium zu den Ver dampfungs- und Kondensationskernen der dritten und vierten Ad sorptionseinrichtungen umgewälzt, und das Hochtemperaturheizme dium wird zu den Adsorptionskernen der dritten und vierten Ad sorptionseinrichtungen umgewälzt. Das Niedrigtemperaturheizme dium wird zu den Adsorptionskernen der ersten und zweiten Ad sorptionseinrichtungen umgewälzt, und wenn die Verdampfungs- und Kondensationskerne der ersten und zweiten Adsorptionsein richtungen mit Heizmedium gefüllt wurden, welches die Kühlein richtung verlässt, ist die Umwälzung dieses Heizmediums been det. Die Schaltsteuereinrichtung besitzt deshalb ein erstes Schaltsteuermuster, in welchem die Zustände in der folgenden Abfolge umgeschaltet werden: Erster Zustand (I) → zweiter Zu stand (II) → dritter Zustand (III) → vierter Zustand (IV) fünfter Zustand (V) → siebter Zustand (VII) → achter Zustand (VIII) → erster Zustand (I).

Infolge hiervon wird Heizmedium, welches aus der Kühleinrich tung strömt, welches die Adsorptionskerne in den ersten und fünften Zuständen abgekühlt hat, den Verdampfungs- und Kondensationskernen zugeführt, die dem Adsorptionsprozeß unterliegen, ohne den Adsorptionskernen in den zweiten und sechsten Zustän den zugeführt zu werden. Aus diesem Grund kann die Zufuhr von Heizmedium, welches erhitzt wurde, während die Adsorptionskerne abkühlen, zu den Verdampfungs- und Kondensationskernen verhin dert werden, die dem Adsorptionsprozeß in der nächsten Stufe unterliegen. Das Heizen der Verdampfungs- und Kondensationsker ne, die dem Adsorptionsprozeß in der nächsten Stufe unterlie gen, kann dadurch im vornherein unterbunden werden. Infolge hiervon ist es möglich, den Verlust von Kühlkapazität bzw. Kühlvermögen der Adsorptionskühlvorrichtung zu verhindern. Die Ausfluß- bzw. Ausströmungstemperaturschwankung wird außerdem durch die Zwei-Stufen-Adsorptionseinrichtungen verringert. Durch Schalten der Ventile wird außerdem Wasserschlagen verhin dert.

Gemäß einem weiteren Aspekt weist die Schaltsteuereinrichtung ein zweites Schaltsteuermuster auf, in welchem die Zustände in der folgenden Abfolge umgeschaltet werden: Vierter Zustand (IV) → siebter Zustand (VII) → achter Zustand (VIII) → dritter Zu stand (III) → vierter Zustand (IV).

Wenn infolge hiervon das zweite Steuermuster implementiert wird, wenn eine große Kühlkapazität erforderlich ist, kann die Kühlkapazität von zwei Adsorptionseinrichtungen den Kühlein richtungen entnommen werden und der Leistungskoeffizient bzw. Wirkungsgrad der Adsorptionskühleinrichtung kann erhöht werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt schaltet die Schaltsteuereinrich tung die Zustände in der folgenden Abfolge um: Erster Zustand (I) → dritter Zustand (III) → vierter Zustand (IV) → fünfter Zustand (V) → siebter Zustand (VII) → achter Zustand (VIII) → erster Zustand (I), wenn die Betriebs-Betätigungszeit der er sten und fünften Zustände verlängert ist.

Wenn infolge hiervon die ersten und fünften Zustände verlängert sind, wird der kalorische Wert der Adsorptionsmittel, die in den Adsorptionseinrichtungen angeordnet sind, erniedrigt. Aus diesem Grund kann der Übergang vom ersten Zustand zum fünften Zustand oder der Übergang vom fünften Zustand zum ersten Zu stand rasch durchgeführt werden, ohne die zweiten und sechsten Zustände zu implementieren. Die Zeitdauer, in welcher die Ad sorptionskühlvorrichtung die Kühlkapazität bereitstellt, kann verlängert werden, wodurch der Wirkungsgrad der Adsorptions kühlvorrichtung erhöht ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist der Durchsatz des Heizmediums, welches den Verdampfungs- und Kondensationskernen im dritten Zustand (III) oder im siebten Zustand (VII) zugeführt wird, größer als der Durchsatz des Heizmediums, welches den Ver dampfungs- und Kondensationskernen im ersten Zustand (I) oder im fünften Zustand (V) zugeführt wird. Infolge hiervon kann der Betriebs- bzw. Betätigungszeit des dritten Zustands (III) oder des siebten Zustands (VII) verkürzt werden. Die Zeitdauer, wäh rend welcher die Adsorptionskühlvorrichtung Kühlkapazität be reitstellt, kann damit verlängert werden und der Kühlwirkungs grad und der Leistungskoeffizient der Adsorptionskühlvorrich tung können erhöht werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt steuert die Schaltsteuereinrichtung den Heizmediumdurchsatz bzw. die Heizmediumströmung durch Steu ern der Ventile, die das Heizmedium umschalten und die Strö mungspumpen, die den Heizmediumfluß umwälzen. Wenn die Ventile geschaltet werden, steuert die Schaltsteuereinrichtung die Pum pen so, dass das Umwälzen des Heizmediums zu den geschalteten Ventilen beendet wird. Infolge hiervon kann eine große Kraft, erzeugt durch Wasserstoß (Wasserschlagen) auf die Ventile ver hindert werden, wenn diese geschaltet bzw. umgeschaltet werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Rückschlagventil in dem Heizmediumkanal angeordnet, durch welches Heizmedium strömt, und zwar in einer Position, in welcher Heizmedium ausschließ lich in einer Richtung strömt. Infolge hiervon kann ein Rück strömen von Heizmedium, welches durch den Pumpendruck hineinge schoben bzw. gedrückt wurde, selbst dann verhindert werden, wenn die Pumpen gestoppt sind. Der Austausch von Heizmedium kann dadurch rasch und exakt durchgeführt werden, und die Ad sorptionskühlvorrichtung vermag ihre Kapazität in vollem Umfang bereitzustellen.

Weitere Felder der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung er schließen sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschrei bung. Es wird bemerkt, dass es sich bei der detaillierten Be schreibung um spezielle Beispiele handelt, die, während sie be vorzugt Ausführungsformen der Erfindung betreffen, ausschließ lich zu Darstellungszwecken wiedergegeben sind, und zahlreichen Abwandlungen und Modifikationen im Umfang der Erfindung zugäng lich sind, wie sich dem Fachmann aus einem Studium der detail lierten Beschreibung erschließt. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht der Adsorptionskühlvorrich tung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegen den Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht des ersten Zustands der Ad sorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 eine schematische Ansicht des zweiten Zustands der Ad sorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 eine schematische Ansicht des dritten Zustands der Ad sorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung,

Fig. 5 eine schematische Ansicht des vierten Zustands der Ad sorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung,

Fig. 6 eine schematische Ansicht des fünften Zustands der Ad sorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung,

Fig. 7 eine schematische Ansicht des sechsten Zustands der Ad sorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung,

Fig. 8 eine schematische Ansicht des siebten Zustands der Ad sorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung,

Fig. 9 eine schematische Ansicht des achten Zustands der Ad sorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung,

Fig. 10 schematisch den Betrieb der Auswahlventile und der er sten Pumpe der Adsorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung,

Fig. 11 eine schematische Ansicht der Adsorptionskühlvorrich tung gemäß der Ausführungsform 6 der vorliegenden Er findung,

Fig. 12 eine schematische Ansicht eines ersten Zustands der Ad sorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung,

Fig. 13 eine schematische Ansicht eines zweiten Zustands der Adsorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung,

Fig. 14 eine schematische Ansicht eines dritten Zustands der Adsorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung,

Fig. 15 eine schematische Ansicht eines vierten Zustands der Adsorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung,

Fig. 16 eine schematische Ansicht eines fünften Zustands der Adsorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung,

Fig. 17 eine schematische Ansicht eines sechsten Zustands der Adsorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung,

Fig. 18 eine schematische Ansicht eines siebten Zustands der Adsorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung,

Fig. 19 eine schematische Ansicht eines achten Zustands der Ad sorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung,

Fig. 20 eine graphische Darstellung des Betriebs bzw. der Betä tigung der Auswahlventile und der ersten Pumpe der Ad sorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 6 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung,

Fig. 21 eine graphische Darstellung des Betriebs bzw. der Betä tigung der Auswahlventile und der Pumpen der Adsorpti onskühlvorrichtung gemäß der Ausführungsform 7 in Über einstimmung mit der vorliegenden Erfindung,

Fig. 22 eine schematische Ansicht des Betriebs bzw. der Betäti gung der Auswahlventile und der Pumpen der Adsorptions kühlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 23 eine schematische Ansicht des Rückschlagventils, das in der Adsorptionskühlvorrichtung gemäß der Ausführungs form 8 der vorliegenden Erfindung angeordnet ist.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist eine erste Ausführungsform der Ad sorptionskühlvorrichtung auf eine Klimaanlage für Fahrzeuge an gewendet. In dieser Figur bezeichnen die Bezugsziffern 10, 20, 30, 40 erste bis vierte Adsorptionseinrichtungen. Diese Adsorp tionseinrichtungen 10, 20, 30, 40 sind mit Kühlmittel (in die ser Ausführungsform Wasser) gefüllt und enthalten Adsorptions mittel 11, 21, 31, 41, wie etwa Silicagel und dergleichen, die verdampftes Kühlmittel adsorbieren und adsorbiertes Kühlmittel während des Heizvorgangs desorbieren. Adsorptionskerne 12, 22, 32, 42 sind an die Oberfläche der Adsorptionsmittel 11, 21, 31, 41 geklebt und stellen einen Wärmetausch zwischen den Adsorpti onsmitteln 11, 21, 31, 41 und einem Heizmedium (in dieser Ausführungsform Wasser, gemischt mit Frostverhinderungsmittel auf Grundlage von Ethylenglykol, identisch zu Motorkühlwasser) be reitzustellen. Verdampfungs- und Kondensationskerne 13, 23, 33, 43 stellen einen Wärmetausch zwischen dem Heizmedium und dem Kühlmittel bereit. Das Innere der ersten bis vierten Adsorpti onseinrichtungen 10, 20, 30, 40 ist nahezu unter Vakuum gehal ten.

Ein interner Wärmetauscher 50 (Kühleinrichtung), in welchem Heizmedium zirkuliert, welches in den Verdampfungs- und Konden sationskernen 13, 23, 33, 43 gekühlt wird, kühlt die Luft (Ge genstand der Kühlung), welche in die Fahrgastzelle geblasen wird. Adsorptionsmittel 11, 21, 31, 41 werden jeweils mit Ab wärme (Motorkühlwasser) des Motors 60 geheizt, der als Wärme quelle dient.

Ein externer Wärmetauscher (Kühleinrichtung) 70 stellt einen Wärmetausch zwischen Heizmedium und Außenluft bereit und führt Heizmedium zu, das eine Temperatur aufweist, die niedriger ist als diejenige des Motorkühlwassers (Hochtemperaturheizmedium), und zwar den ersten bis vierten Adsorptionseinrichtungen 10, 20, 30, 40. Erste bis dritte elektrische Pumpen 81 bis 83 wäl zen Heizmedium (einschließlich Motorkühlwasser) zwischen den ersten bis vierten Adsorptionseinrichtungen 10, 20, 30, 40, dem internen Wärmetauscher 50, dem externen Wärmetauscher 60 (sic) und dem Motor 60 um.

Elektrische Auswahlventile 91 bis 101 schalten die Heizmedium strömung bzw. den Heizmediumfluß um. Bei den Ventilen 91 bis 96, 100 handelt es sich um Vierwegeventile, während es sich bei den Ventilen 97, 98 um Dreiwegeventile und bei den Ventilen 99 und 100 um Zweiwegeventile handelt.

Ein erster Wassertemperatursensor 102 (erste Temperaturermitt lungseinrichtung) ermittelt die Temperatur von Heizmedium (wel ches aus dem Motor 60 und zu den ersten bis vierten Adsorpti onseinrichtungen 10, 20, 30, 40 strömt). Ein zweiter Wassertem peratursensor 103 (zweite Temperaturermittlungseinrichtung) er mittelt die Temperatur von Heizmedium, welches zum Motor 60 von den ersten bis vierten Adsorptionseinrichtungen 10, 20, 30, 40 rückkehrt. Ein dritter Wassertemperatursensor 104 (dritte Tem peraturermittlungseinrichtung) ermittelt die Temperatur von Heizmedium, welches aus dem externen Wärmetauscher 70 strömt.

Ein Kühler 61 kühlt das Motorkühlwasser und ein Thermostat 62 hält die Temperatur des Motorkühlwassers auf einem bestimmten Niveau (80-110°C) durch Einstellen des Durchsatzes, der durch den Kühler 61 strömt bzw. hindurchtritt. Ein Außenluftsensor 105 (Außenlufttemperaturermittlungseinrichtung) ermittelt die Außenlufttemperatur und ein Zuströmlufttemperatursensor 106 (Zuströmlufttemperaturermittlungseinrichtung) ermittelt die Temperatur der Luft, die in den internen Wärmetauscher 50 strömt, und die Ermittlungswerte dieser Sensoren 102 bis 106 werden in eine elektronische Steuereinheit (ECU) 110 eingege ben.

Die ECU 110 (Schaltsteuereinrichtung) steuert die ersten bis dritten Pumpen 81 bis 83 und die Auswahlventile 91 bis 101 in Übereinstimmung mit dem vorher gewählten Programm auf Grundlage der ermittelten Werte der Sensoren 102 bis 106.

Die Basisbetriebszustände der Klimaanlage für Fahrzeuge (Ad sorptionskühlvorrichtung) in Übereinstimmung mit der vorliegen den Ausführungsform ist nachfolgend erläutert.

1. Erster Zustand (I)

Im ersten Zustand und wie in Fig. 2 gezeigt, wird Heizmedium zwischen dem internen Wärmetauscher 50 und den Verdampfungs- und Kondensationskernen 13, 23 der ersten und zweiten Adsorpti onseinrichtungen 10, 20 umgewälzt. Das Niedrigtemperaturheizme dium (Heizmedium, gekühlt in dem externen Wärmetauscher 70) wird zu dem Adsorptionskern 12 der ersten Adsorptionseinrich tung 10 umgewälzt und Heizmedium, welches aus dem internen Wär metauscher 50 austritt, wird zu dem Adsorptionskern 22 der zweiten Adsorptionseinrichtung 20 umgewälzt. Das Hochtempera turheizmedium (Motorkühlwasser, welches den Motor 60 verläßt) wird zu den Adsorptionskernen 32, 42 der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen 30, 40 umgewälzt und das Niedrigtempe raturheizmedium wird zu den Verdampfungs- und Kondensationsker nen 33, 43 der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen 30, 40 umgewälzt.

2. Zweiter Zustand (II)

Im zweiten Zustand, und wie in Fig. 3 gezeigt, wird Heizmedium zwischen dem internen Wärmetauscher 50 und den Verdampfungs- und Kondensationskernen 13, 23 der ersten bis zweiten Adsorpti onseinrichtungen 10, 20 umgewälzt und das Niedrigtemperatur heizmedium wird zu den Adsorptionskernen 12, 22 der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen 10, 20 umgewälzt. Das Hochtem peraturheizmedium wird zu den Adsorptionskernen 32, 42 der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen 30, 40 umgewälzt und das Niedrigtemperaturheizmedium wird zu den Verdampfungs- und Kondensationskernen 33, 43 der dritten und vierten Adsorp tionseinrichtungen 30, 40 umgewälzt.

3. Dritter Zustand (III)

Im dritten Zustand, und wie in Fig. 4 gezeigt, wird Niedrigtem peraturheizmedium den Verdampfungs- und Kondensationskernen 13, 23 der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen 10, 20 zuge führt und das Hochtemperaturheizmedium wird den Einlassöffnun gen der Adsorptionskerne 12, 22 der ersten und zweiten Adsorp tionseinrichtungen 10, 20 zugeführt. Das Niedrigtemperaturheiz medium wird in die Einlassöffnungen der Adsorptionskerne 32, 42 der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen 30, 40 zuge führt und Heizmedium, welches den internen Wärmetauscher 50 verläßt bzw. aus diesem austritt, wird den Einlassöffnungen der Verdampfungs- und Kondensationskerne 33, 43 der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen 30, 40 zugeführt.

4. Vierter Zustand (IV)

Im vierten Zustand, und wie in Fig. 5 gezeigt, wird Niedrigtem peraturheizmedium zu den Verdampfungs- und Kondensationskernen 13, 23 der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen 10, 20 umgewälzt und das Hochtemperaturheizmedium wird zu den Adsorp tionskernen 12, 22 der ersten und zweiten Adsorptionseinrich tungen 10, 20 umgewälzt. Das Niedrigtemperaturheizmedium wird zu den Adsorptionskernen 32, 42 der dritten und vierten Adsorp tionseinrichtungen 30, 40 umgewälzt. Wenn die Verdampfungs- und Kondensationskerne 33, 43 der dritten und vierten Adsorptions einrichtungen 30, 40 mit Heizmedium gefüllt sind, welches den internen Wärmetauscher 50 verläßt, wird die erste Pumpe 81 ge stoppt und das Umwälzen von Heizmedium in den Verdampfungs- und Kondensationskernen 33, 43 ist beendet.

5. Fünfter Zustand (V)

Im fünften Zustand, und wie in Fig. 6 gezeigt, wird Heizmedium zwischen dem internen Wärmetauscher 50 und den Verdampfungs- und Kondensationskernen 33, 43 der dritten und vierten Adsorp tionseinrichtungen 30, 40 umgewälzt. Das Niedrigtemperaturheiz medium wird zu dem Adsorptionskern 32 der dritten Adsorptions einrichtung 30 umgewälzt, und Heizmedium, welches den internen Wärmetauscher 50 verläßt bzw. aus diesem austritt, wird zu dem Adsorptionskern 43 der vierten Adsorptionseinrichtung 40 umge wälzt. Das Hochtemperaturheizmedium wird zu den Adsorptionsker nen 12, 22 der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen 10, 20 umgewälzt und das Niedrigtemperaturheizmedium wird zu den Verdampfungs- und Kondensationskernen 13, 23 der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen 10, 20 umgewälzt.

6. Sechster Zustand (VI)

Im sechsten Zustand, und wie in Fig. 7 gezeigt, wird Heizmedium zwischen dem internen Wärmetauscher 50 und den Verdampfungs- und Kondensationskernen 33, 43 der dritten bis vierten Adsorp tionseinrichtungen 30, 40 umgewälzt. Das Niedrigtemperaturheizmedium wird zu den Adsorptionskernen 32, 42 der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen 30, 40 umgewälzt. Das Hochtemperaturheizmedium wird zu den Adsorptionskernen 12, 22 der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen 10, 20 umgewälzt und das Nied rigtemperaturheizmedium wird zu den Verdampfungs- und Kondensationskernen 13, 43 (sic) der ersten und zweiten Adsorp tionseinrichtungen 10, 20 umgewälzt.

7. Siebter Zustand (VII)

Im siebten Zustand, und wie in Fig. 8 gezeigt, wird Niedrigtem peraturheizmedium den Einlassöffnungen der Verdampfungs- und Kondensationskerne 33, 43 der dritten bis vierten Adsorptions einrichtungen 30, 40 zugeführt. Das Hochtemperaturheizmedium wird den Einlassöffnungen der Adsorptionskerne 32, 42 der drit ten und vierten Adsorptionseinrichtungen 30, 40 zugeführt. Das Niedrigtemperaturheizmedium wird zu den Adsorptionskernen 12, 22 der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen 10, 20 zuge führt, und das den internen Wärmetauscher 50 verlassende Heiz medium wird in Einlassöffnungen der Verdampfungs- und Kondensa tionskernen 13, 23 der ersten und zweiten Adsorptionseinrich tungen 10, 20 zugeführt.

8. Achter Zustand (VIII)

Im achten Zustand, und wie in Fig. 9 gezeigt, wird Niedrigtem peraturheizmedium zu den Verdampfungs- und Kondensationskernen 33, 43 der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen 30, 40 umgewälzt. Das Hochtemperaturheizmedium wird zu den Adsorpti onskernen 32, 42 der dritten und Adsorptionseinrichtungen 30, 40 umgewälzt. Das Niedrigtemperaturheizmedium wird zu den Ad sorptionskernen 12, 22 der ersten und zweiten Adsorptionsein richtungen 10, 20 umgewälzt, und wenn die Verdampfungs- und Kondensationskerne 13, 23 der ersten und zweiten Adsorptions einrichtungen 10, 20 mit Heizmedium gefüllt sind, welches den internen Wärmetauscher 50 verläßt bzw. aus diesem austritt, wird die erste Pumpe 81 gestoppt und das Umwälzen von Heizmedi um in den Verdampfungs- und Kondensationskernen 13, 23 ist be endet.

Fig. 10 zeigt ein Diagramm der Arbeitsweise der Auswahlventile 91 bis 101 und der ersten Pumpe 81. Die Betätigungs- bzw. Be triebszeit der ersten und fünften Zustände wurde dabei auf Grundlage der Zeit gewählt, die erforderlich ist, damit Was ser(verdampftes Kühlmittel)adsorptionsfähigkeit gesättigt ist. Diese Zeit variiert abhängig von dem relativen Feuchtigkeitsbereich in den Adsorptionseinrichtungen während des Adsorptions vorgangs oder abhängig vom Typ und der Menge des Adsorptions mittels.

Die, Arbeitsweise der vorliegenden Ausführungsform wird nunmehr auf Grundlage der vorstehend genannten ersten bis achten Zu stände erläutert.

1. Normaler Betriebsmodus

Im normalen Betriebsmodus ist ein erstes Schaltsteuermuster realisiert, in welchem die Zustände in der folgenden Abfolge umgeschaltet werden: Erster Zustand (I) → zweiter Zustand (II) → dritter Zustand (III) → vierter Zustand (IV) → fünfter Zu stand (V) → sechster Zustand (VI) → siebter Zustand (VII) → achter Zustand (VIII) → erster Zustand (I).

Die Betriebszeit des dritten Zustands (III) und des siebten Zu stands (VII) wird als diejenige Zeit bezeichnet, die erforder lich ist, um das Niedrigtemperaturheizmedium, welches in den Verdampfungs- und Kondensationskernen der Adsorptionseinrichtu nen, die in dem Desorptionsprozeß sich befanden, durch Heizme dium zu ersetzen, welches den internen Wärmetauscher 50 ver läßt. Diese Zeit wird ermittelt durch die Ausbeute der ersten Pumpe 31 und das Volumen des Heizkanals in den Verdampfungs- und Kondensationskernen 13, 23 oder 33, 43.

Im Desorptionsprozeß wird das adsorbierte Kühlmittel desorbiert und ausgetragen durch Zuführen eines Hochtemperaturheizmediums zu den Adsorptionskernen, aufweisend Adsorptionsmittel, welches Kühlmittel adsorbiert hat, und durch Heizen des Adsorptionsmit tels. Insbesondere befinden sich die dritten und vierten Ad sorptionseinrichtungen 30, 40 in den ersten bis vierten Zuständen und die ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen 10, 20 in den fünften bis siebten Zuständen befinden sich im Desorpti onsprozeß.

Im normalen Betriebsmodus wird Luft, welche in der Fahrgastzel le in den ersten bis dritten Zuständen und fünften bis siebten Zuständen ausströmt, gekühlt. Im ersten und fünften Zustand wird jedoch das Adsorptionsmittel durch Heizmedium gekühlt, welches aus dem internen Wärmetauscher 50 ausströmt. Im ersten Zustand handelt es sich bei der Kühlkapazität zum Kühlen von Luft, die in die Fahrgastzelle ausströmt, um die Kühlkapazität, die in der ersten Adsorptionseinrichtung 1 erzeugt bzw. bereit gestellt wird. Im fünften Zustand handelt es sich um die Kühl kapazität, die durch die dritte Adsorptionseinrichtung 30 er zeugt wird.

Im Adsorptionsprozeß wird das flüssige Kühlmittel, welches in der Adsorptionseinrichtung vorliegt, verdampft, und das ver dampfte dampfförmige (Gasphasen) Kühlmittel wird durch das Ad sorptionsmittel adsorbiert. Die Kühlkapazität in der Adsorpti onseinrichtung, die dem Adsorptionsprozeß unterliegt, wird auf grund der Latentwärme der Verdampfung des Kältemittels bereit gestellt.

In diesem Zusammenhang verringern die zweite Adsorptionsein richtung 20 im ersten Zustand und die vierte Adsorptionsein richtung 40 im fünften Zustand die Temperatur des Heizmediums, das in der ersten Adsorptionseinrichtung 10 und der dritten Ad sorptionseinrichtung 30 gekühlt wurde, auf eine Temperatur, die einen Wärmetausch mit der Innenluft ermöglicht und nicht zu ei ner Erhöhung der Wärme führt, die aus der Luft entfernt wird, die in die Fahrgastzelle ausgeblasen wird.

2. Hochlastbetriebsmodus

Bei dem Hochlastbetriebsmodus handelt es sich um einen Modus, der implementiert wird, wenn die Temperatur (die ermittelte Temperatur des Zustromlufttemperatursensors 106) der Luft, die in den internen Wärmetauscher 50 strömt, nicht geringer als et wa 40°C ist, und dann ist die thermische Last, die in dem in ternen Wärmetauscher 50 erforderlich ist, hoch. In diesem Modus wird ein zweites Schaltsteuermuster realisiert, umfassend das Umschalten der Zustände in der folgenden Abfolge: Vierter Zu stand (IV) → siebter Zustand (VII) → achter Zustand (VIII) → dritter Zustand (III) → vierter Zustand (IV).

Daraufhin wird im Hochlastbetriebsmodus das Kühlen des Adsorp tionsmittels der Adsorptionseinrichtungen in dem Adsorptions prozeß durch Heizmedium, welches aus dem internen Wärmetauscher 50 ausströmt, vermieden durch Weglassen der ersten und fünften Zustände. Infolge hiervon kann nahezu die gesamte Kühlkapazi tät, erzeugt in den beiden Adsorptionseinrichtungen, die sich in dem Adsorptionsprozeß befinden, zum Kühlen der Luft beitra gen, die in die Fahrgastzelle ausgeblasen wird, und zwar ent sprechend einer thermisch hohen bzw. großen Last.

Außerdem wird in einem Hochlastbetriebsmodus das Adsorptions mittel der Adsorptionseinrichtungen, die nicht dem Adsorptions prozeß unterliegen, nicht gekühlt durch Heizmedium, welches aus dem internen Wärmetauscher 50 ausströmt. Die Temperatur der Luft, die in die Fahrgastzelle ausgeblasen wird, kann deshalb nicht auf denselben Grad verringert werden wie im normalen Be triebsmodus. Da jedoch, wie vorstehend erläutert, nahezu die gesamte Kühlkapazität, erzeugt durch die zwei Adsorptionsein richtungen, die sich im Adsorptionsprozeß befinden, zum Kühlen der Luft beiträgt, die in die Fahrgastzelle ausgeblasen wird, kann der Leistungskoeffizient der Adsorptionskühlvorrichtung erhöht werden, und die Abwärme des Motors 60 kann wirksam ge nutzt werden.

Der Leistungskoeffizient der Adsorptionskühlvorrichtung in die sem Fall ist derjenige Wert, der erhalten wird durch Dividieren der Wärmemenge, die aus der Luft entfernt wurde, die in die Fahrgastzelle ausgeblasen wird, durch die Wärmemenge, die dem Motor 60 zugeführt wird.

3. Niedriglastbetriebsmodus

Bei dem Niedriglastbetriebsmodus handelt es sich um einen Mo dus, der implementiert wird, wenn die Temperatur der Luft, die in den internen Wärmetauscher 50 strömt, nicht niedriger als etwa 22°C und nicht höher als 27°C ist, und wenn die thermische Last, die in dem internen Wärmetauscher 50 erforderlich ist, klein ist. In diesem Modus wird ähnlich wie im Hochlastbe triebsmodus ein zweites Umschaltsteuermuster realisiert, umfas send das Umschalten der Zustände in der folgenden Abfolge: Vierter Zustand (IV) → siebter Zustand (VII) → achter Zustand (VIII) → dritter Zustand (III) → vierter Zustand (IV).

Infolge hiervon und ähnlich wie im Hochlastbetriebsmodus kann, obwohl die Temperatur der Luft, die in den internen Wärmetau scher 50 strömt, nicht stark verringert werden kann, weil die Temperatur von Luft, die in den internen Wärmetauscher 50 strömt, niedrig ist, der Leistungskoeffizient der Adsorptions kühlvorrichtung erhöht werden, während die Temperatur der Luft, die in die Fahrgastzelle ausgeblasen wird, auf ein Niveau ver ringert wird, das für praktische Zwecke ausreicht.

4. Verlängerter Betriebsmodus

Bei dem verlängerten Betriebsmodus handelt es sich um einen Mo dus, der implementiert wird, wenn die Betriebszeit der ersten und fünften Zustände verlängert wird, ausgehend von der anfäng lichen Sollzeit (siehe Fig. 10). Insbesondere wird ein drittes Schaltsteuermuster realisiert, welches das Umschalten der Zu stände der folgenden Abfolge realisiert: Erster Zustand (I) dritter Zustand (III) → vierter Zustand (IV) → fünfter Zu stand (V) → siebter Zustand (VII) → achter Zustand (VIII) → erster Zustand (I).

In dem verlängerten Betriebsmodus sind die zweiten und sechsten Zustände weggelassen. Im Übergang vom ersten Zustand zu den dritten und vierten Zuständen beispielsweise strömt deshalb Heizmedium, welches in den Adsorptionskern 22 während des Ad sorptionsprozesses (im ersten Zustand) zugeströmt ist, so, wie es in den Verdampfungs- und Kondensationskernen 33, 43 der Ad sorptionseinrichtungen 30, 40 ist, die sich daraufhin im Ad sorptionsprozeß befinden. Es ist möglich, dass die Ver dampfungs- und Kondensationskerne 33, 43 geheizt werden durch Heizmedium, welches durch den Adsorptionskern 32 erhitzt wird.

Wenn jedoch die Betriebszeit der ersten und fünften Zustände verlängert wird, ausgehend von der anfänglich eingestellten Zeit, wird die Wasseradsorptionsfähigkeit (die Menge an adsor biertem Wasser) des Adsorptionsmittels verringert, und die Ad sorptionswärme, die während der Wasseradsorption erzeugt wird, wird verringert. Obwohl Wärmemedium, welches dem Adsorptions kern während des Adsorptionsprozesses zugeströmt ist, wie in den Verdampfungs- und Kondensationskernen der Adsorptionsein richtungen strömt, verursacht es deshalb keine praktischen Pro bleme.

In der verlängerten Betriebsart der vorliegenden Ausführungs form wird außerdem die Betriebszeit der ersten und fünften Zu stände ausgehend von der anfangs eingestellten Zeit verlängert, bis die Differenz zwischen der Temperatur (Ermittlungstempera tur des ersten Wassertemperatursensors 102) des zugeführten Wärmemediums, welches aus dem Motor 60 und in die ersten bis vierten Adsorptionseinrichtungen 10, 20, 30, 40 strömt, und der Temperatur (Ermittlungstemperatur des zweiten Wassertemperatur sensors 103) des ausströmenden Wärmemediums, welches von den ersten bis vierten Adsorptionseinrichtungen 10, 20, 30, 40 zum Motor 60 rückkehrt, die voreingestellte Temperaturdifferenz einnimmt.

Die vorbestimmte Temperaturdifferenz wird auf eine Zustand mit einer Temperaturdifferenz von etwa 0°C, insbesondere von nicht weniger als 1°C und nicht mehr als etwa 5°C bezogen.

Spezielle Merkmale der vorliegenden Ausführungsform sind nach folgend erläutert.

Das Wärmemedium, welches aus dem internen Wärmetauscher 50 strömt, das die Adsorptionskerne in den ersten und fünften Zu ständen gekühlt hat, wird den Verdampfungs- und Kondensations kernen zugeführt, die dem Adsorptionsprozeß unterliegen, ohne den Adsorptionskernen in den zweiten und sechsten Zuständen zu geführt zu werden. Aus diesem Grund kann die Zufuhr von Wärme medium, welches während der Kühlung der Adsorptionskerne ge heizt wurde, zu den Verdampfungs- und Kondensationskernen, die dem Adsorptionsprozeß in der nächsten Stufe unterliegen, ver hindert werden.

Ein Heizen der Verdampfungs- und Kondensationskerne, die dem Adsorptionsprozeß in der nächsten Stufe unterliegen, kann des halb im vornherein verhindert werden. Infolge hiervon ist es möglich, den Verlust von Kühlkapazität der Adsorptionskühlvor richtung (Klimaanlage) im normalen Betriebsmodus, im Hochlast betriebsmodus und im Niedriglastbetriebsmodus zu verhindern.

In den dritten und siebten Zuständen wird Wärmemedium, welches aus dem internen Wärmetauscher 50 austritt, außerdem den Ver dampfungs- und Kondensationskernen zugeführt, die dem Adsorpti onsprozeß in der nächsten Stufe unterliegen. Aus diesem Grund ist es möglich, das Niedrigtemperaturheizmedium, welches aus dem externen Wärmetauscher 70 mit einer Temperatur höher als diejenige des Heizmediums, das in dem internen Wärmetauscher 50 zirkuliert, auszutragen. Die Verdampfungs- und Kondensations kerne, die dem Adsorptionsprozeß in der nächsten Stufe unter liegen, können deshalb gekühlt werden, wodurch es möglich ist, den Verlust an Kühlkapazität der Adsorptionskühlvorrichtung (Klimaanlage) im normalen Betriebsmodus, im Hochlastbetriebsmo dus, im Niedriglastbetriebsmodus und im verlängerten Betriebs modus zu verhindern.

Da in verlängertem Betriebsmodus ein Übergang vom dritten zum siebten Zustand erfolgt, ohne dass die zweiten und sechsten Zu stände implementiert werden, kann außerdem der Arbeitsprozeß der Adsorptionskühlvorrichtung verkürzt werden, wodurch es mög lich ist, in wirksamer Weise die Wärme zu nutzen, die vom Motor 60 als Wärmequelle (Energie) zugeführt wird zum Antreiben der Adsorptionskühlvorrichtung und zum Erhöhen des Leistungskoeffi zienten der Adsorptionskühlvorrichtung.

Da im verlängerten Betriebsmodus die Betriebszeit der ersten und fünften Zustände verlängert wird, ausgehend von der anfäng lich eingestellten Zeit bis die Differenz zwischen der Tempera tur des zugeführten Wärmemediums und der Temperatur des Wärme mediums, welches ausströmt, die vorbestimmte Temperaturdiffe renz einnimmt, kann nahezu die gesamte Wassermenge, die durch das Adsorptionsmittel adsorbiert ist, desorbiert und ausgetra gen werden. Die vom Motor 6 zugeführte Wärme kann deshalb wirk sam als Wärmequelle (Energie) zum Antreiben der Adsorptions kühlvorrichtung genutzt werden, wodurch es möglich ist, den Leistungskoeffizienten der Adsorptionskühlvorrichtung zu ver bessern bzw. vergrößern.

Ausführungsform 2

In der Ausführungsform 1 war der Durchsatz der ersten Pumpe 81 nahezu konstant, ungeachtet des Arbeitszustands. Bei der zwei ten Ausführungsform wird der Durchsatz des Heizmediums, welches den Verdampfungs- und Kondensationskernen im dritten Zustand (III) oder im siebten Zustand (VII) zugeführt wird, höher ge macht werden als der Durchsatz des Heizmediums, welches den Verdampfungs- und Kondensationskernen im ersten Zustand (I) o der fünften Zustand (V) zugeführt wird.

Infolge hiervon kann die Betriebszeit des dritten Zustands (III) oder des siebten Zustands (VII) verkürzt werden, wodurch die Zeitdauer verlängert wird, während welcher die Adsorptions kühlvorrichtung die Kühlkapazität bereitstellt, und wodurch die Kühlkapazität und der Leistungskoeffizient der Adsorptionskühl vorrichtung vergrößert werden kann.

Ausführungsform 3

In dem verlängerten Betriebsmodus gemäß der Ausführungsform 1 wird die Betriebszeit der ersten und fünften Zustände verlän gert ausgehend von der anfangs eingestellten Zeit, bis die Dif ferenz zwischen der Temperatur des zugeführten Wärmemediums und der Temperatur des Heizmediums, das ausströmt, die vorbestimmte Temperaturdifferenz einnimmt. Bei der dritten Ausführungsform wird jedoch die Betriebszeit der ersten und fünften Zustände ausgehend von der anfangs eingestellten Zeit verlängert, bis die Temperatur des zugeführten Heizmediums die voreingestellte Temperatur (beispielsweise nicht weniger als 80°C und nicht mehr als 100°C) einnimmt.

Während diese Zeit wird das Motorkühlwasser gesteuert, wie vor stehend erläutert, um auf der vorbestimmten Temperatur gehalten zu werden. Eine Verlängerung der Betriebszeit der ersten und fünften Zustände, ausgehend von der anfangs eingestellten Zeit, bis die Temperatur des zugeführten Heizmediums die vorbestimmte Temperatur einnimmt, ist identisch zur Verlängerung der Be triebszeit der ersten und fünften Zustände, ausgehend von der anfangs eingestellten Zeit, bis die Differenz zwischen der Tem peratur des zugeführten Heizmediums und der Temperatur des Heizmediums, welches ausströmt, die vorbestimmte Temperaturdif ferenz einnimmt.

Ausführungsform 4

Im verlängerten Betriebsmodus gemäß Ausführungsform 1 wird die Betriebszeit der ersten und fünften Zustände verlängert ausge hend von der anfangs eingestellten Zeit, bis die Differenz zwi schen der Temperatur des zugeführten Heizmediums und der Tempe ratur des Heizmediums, welches ausströmt, die vorbestimmte Tem peraturdifferenz einnimmt. Bei dieser Ausführungsform jedoch wird die Betriebszeit der ersten und fünften Zustände verlän gert, ausgehend von der anfänglich eingestellten Zeit, bis die Temperatur des Heizmediums, das ausströmt, die vorbestimmte Temperatur (beispielsweise nicht weniger als 80°C und nicht mehr als 90°C) einnimmt.

Während dieser Zeit wird das Motorkühlwasser gesteuert, wie vorstehend erläutert, um auf der vorbestimmten Temperatur gehalten zu werden. Eine Verlängerung der Betriebszeit der ersten und fünften Zustände, ausgehend von der anfangs einge stellten Zeit bis die Temperatur des Heizmediums, das aus strömt, die vorbestimmte Temperatur einnimmt, ist identisch zur Verlängerung der Betriebszeit der ersten und fünften Zustände, ausgehend von der anfangs eingestellten Zeit, bis die Differenz zwischen der Temperatur des zugeführten Heizmediums und der Temperatur des Heizmediums, welches ausströmt, die vorbestimmte Temperaturdifferenz einnimmt.

Ausführungsform 5

In den vorstehend erläuterten Ausführungsformen basierte die Betriebszeit der ersten und fünften Zustände auf der Wasserad sorptionskapazität des Adsorptionsmittels. Bei der fünften Aus führungsform wird jedoch die Betriebszeit (der kalorische Wert) des Motors 60 ermittelt und die Betriebszeit der ersten und fünften Zustände wird variabel gesteuert, auf Grundlage der er mittelten Werte.

Wenn der Betriebszustand (kalorischer Wert) des Motors 60 er mittelt wird, ist es erwünscht, dass die Einstellung beispiels weise auf Grundlage der Temperatur des Motorkühlwassers oder der Kraftstoffmenge (Kraftstoffeinspritzmenge) gemacht werden kann, die dem Motor zugeführt wird.

Ausführungsform 6

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen wurde die Ad sorptionskühlvorrichtung betrieben unter Verwendung von Dreiwe ge- und Vierwegeventilen zum Umschalten der Heizmediumströmung. Bei der vorliegenden Ausführungsform hingegen war die Adsorpti onskühlvorrichtung aufgebaut unter Verwendung von Vierwegeven tilen 201-204 und Sechswegeventilen 205, 206.

Fig. 12 zeigt eine schematische Ansicht des ersten Zustands (I), Fig. 13 zeigt eine schematische Ansicht des zweiten Zu stands (II), Fig. 14 zeigt eine schematische Ansicht dritten Zustands (III), Fig. 15 zeigt eine schematische Ansicht vierten Zustands (IV), Fig. 16 zeigt eine schematische Ansicht des fünften Zustands (V), Fig. 17 zeigt eine schematische Ansicht des sechsten Zustands (VI), Fig. 18 zeigt eine schematische An sicht des siebten Zustands (VII), Fig. 19 zeigt eine schemati sche Ansicht des achten Zustands (VIII), Fig. 20 zeigt ein Zeitdiagramm des Betriebs bzw. der Arbeitsweise der Ventile 201-206 und der ersten Pumpe 81.

Ausführungsform 7

Wenn bei dieser Ausführungsform die Ventile 201-206 in Überein stimmung mit den Betriebszeitdiagrammen der Ventile 201-206 und den ersten bis dritten Pumpen 81-83 umgeschaltet werden, die in Fig. 21 gezeigt sind, werden die Pumpen, die Wärmemedium zu den aktivierten Ventilen umwälzen, nur innerhalb der vorbestimmten Zeitperioden vor und nach der Schalt- bzw. Umschaltzeit ge stoppt.

Wenn die Ventile 201-206 geschaltet bzw. umgeschaltet werden, gelangen die Ventile 201-206 sofort in einen vollständig ge schlossenen Zustand, wie in Fig. 22 gezeigt. Es besteht deshalb die Möglichkeit, dass eine starke Kraft, die ein anormales Ge räusch erzeugt, auf die Ventile 201-206 aufgrund eines Wasser stoßes (Wasserschlag) einwirkt, der auf die Ventile 201-206 einwirkt. In Fig. 22 ist außerdem ein Vierwegeventil gezeigt; bei dieser Figur handelt es sich um ein Beispiel, das nicht an zeigt, dass ausschließlich das Vierwegeventil verwendet werden kann.

Bei der vorliegenden Ausführungsform werden in diesem Hinblick die Pumpen, die das Wärmemedium zu den Ventilen umwälzen, die geschaltet sind, gestoppt. Die Wirkung einer starken Kraft, die durch einen Wasserstoß (Wasserschlag) auf die Ventile 201-206 erzeugt wird, wird deshalb verhindert.

Außerdem wurde in Fig. 21 diese Ausführungsform erläutert durch Bezugnahme auf eine Adsorptionskühlvorrichtung gemäß der Aus führungsform 6. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern kann auf die Adsorptionskühlvor richtung angewendet werden, die beispielsweise der Ausführungs form 1 entspricht.

Ausführungsform 8

Bei dieser Ausführungsform ist ein Rückschlagventil 207 in der Vorrichtung gemäß Ausführungsform 7 innerhalb des Heizmediumka nals vorgesehen, durch welchen Heizmedium strömt, und zwar in einer Position, in welcher Heizmedium ausschließlich in einer Richtung strömt. In Fig. 23 ist außerdem ein Vierwegeventil dargestellt. Bei dieser Figur handelt es sich um ein Beispiel, welches nicht anzeigt, dass ausschließlich das Vierwegeventil verwendet werden kann.

In der Ausführungsform 7 sind die Pumpen 81 bis 83 gestoppt, wenn die Ventile 201-206 geschaltet bzw. umgeschaltet werden. Heizmedium, welches durch den Pumpendruck zugeführt wird, kann deshalb zurückströmen, wenn die Pumpen 81 bis 83 gestoppt wer den. Wenn das Heizmedium rückwärts strömt, ist der Austausch des Wärmemediums schwierig rasch und genau durchführbar. Die Kapazität der Adsorptionskühlvorrichtung kann deshalb verrin gert werden.

Da in diesem Hinblick diese Ausführungsform das Rückschlagven til 207 verwendet, wird deshalb selbst dann, wenn die Pumpen 81-83 gestoppt sind, wenn die Auswahlventile 201-206 geschaltet werden, Heizmedium, das durch den Pumpendruck zugeführt wurde, daran gehindert, rückwärts zu strömen. Der Austausch von Wärme medium kann deshalb rasch und genau durchgeführt werden. Infol ge hiervon vermag die Adsorptionskühlvorrichtung ihre Kapazität in vollem Umfang bereitzustellen.

In Fig. 23 war das Rückschlagventil 207 in der Austragseite bzw. Auslassseite des Auswahlventils vorgesehen. Die vorliegen de Ausführungsform ist jedoch nicht auf diese Konfiguration be schränkt; vielmehr kann das Rückschlagventil in einer beliebi gen Position innerhalb eines Heizmediumkanals angeordnet sein, durch welchen Heizmedium strömt, vorausgesetzt, dass es sich um eine Position handelt, in welcher Heizmedium ausschließlich in einer Richtung strömt.

Weitere Ausführungsformen

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen war die vor liegende Erfindung auf eine Klimaanlage für Fahrzeuge angewen det. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese An wendung beschränkt, sondern kann auf eine andere Kühlvorrich tung angewendet sein.

Außerdem wurde Silicagel als Adsorptionsmittel eingesetzt; ak tives Aluminiumoxid, Aktivkohle, Zeolithe, Molekularsieb- Kohlenstoff und dergleichen können jedoch verwendet werden.

Während die vorstehend angeführten Ausführungsformen sich auf Beispiele der Verwendung der vorliegenden Erfindung beziehen, versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung auch für ande re Verwendungen eingesetzt werden kann, einschließlich Modifikationen und Abwandlungen derselben, und dass sie nicht auf die vorstehenden Erläuterungen beschränkt ist.

Claims

1. Adsorptionskühlvorrichtung, gekennzeichnet durch:
Erste, zweite, dritte und vierte Adsorptionseinrichtungen (10, 20, 30, 40), wobei jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen mit einem Kühlmittel gefüllt sind und ein Adsorptionsmittel (11, 21, 31, 41) enthalten, welches verdampftes Kühlmittel adsorbiert und adsorbiertes Kühlmittel während eines Heizvorgangs desor biert, wobei jede der ersten, zweiten, dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen einen Adsorptionskern (12, 22, 32, 42) aufweist, wobei jeder Adsorptionskern einen Wärmetausch zwischen einem jeweiligen Adsorptionsmittel (11, 21, 31, 41) und einem Heiz- bzw. Wärmemedium durchführt;
Verdampfungs- und Kondensationskerne (13, 23, 33, 43), die einen Wärmetausch zwischen einem Heizmedium und dem Kühl mittel durchführen;
eine Kühleinrichtung (50), in welcher Heizmedium, welches in den Verdampfungs- und Kondensationskernen (13, 23, 33, 43) abgekühlt wird, zirkuliert und einen zu kühlenden Ge genstand kühlt;
eine Heizeinrichtung (60) zum Zuführen eines Hochtempera turheizmediums zu den ersten, zweiten, dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen (10, 20, 30, 40);
eine Kühleinrichtung (70), welche ein Niedrigtemperatur heizmedium, welches eine Temperatur niedriger als diejenige des Hochtemperaturheizmediums aufweist, den ersten, zwei ten, dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen (10, 20, 30, 40) zuführt;
eine (Um)schaltsteuereinrichtung (110), die umschaltet zwi schen:
Einem ersten Zustand (I), in welchem ein Heizmedium zwi schen der Kühleinrichtung (50) und den Verdampfungs- und Kondensationskernen (13, 23) der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen (10, 20) umwälzt, wobei das Niedrigtem peraturheizmedium zu dem Adsorptionskern (12) der ersten Adsorptionseinrichtung (10) umgewälzt wird, wobei die Kühl einrichtung (50) verlassendes Heizmedium zu dem Adsorpti onskern (22) der zweiten Adsorptionseinrichtung (20) umge wälzt wird, während das Hochtemperaturheizmedium zu den Ad sorptionskernen (32, 43) der dritten und vierten Adsorpti onseinrichtungen (30, 40) umgewälzt wird, und wobei das Niedrigtemperaturheizmedium zu den Verdampfungs- und Kon densationskernen (33, 43) der dritten und vierten Adsorpti onseinrichtungen (30, 40) umgewälzt wird;
einem zweiten Zustand (II), in welchem ein Heizmedium zwi schen der Kühleinrichtung (50) und den Verdampfungs- und Kondensationskernen (13, 23) der ersten und zweiten Adsorp tionseinrichtungen (10, 20) umgewälzt wird, wobei das Nied rigtemperaturheizmedium zu den Adsorptionskernen (12, 22) der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen (10, 20) umgewälzt wird, während das Hochtemperaturheizmedium zu den Adsorptionskernen (32, 42) der dritten und vierten Adsorp tionseinrichtungen (30, 40) umgewälzt wird, und wobei das Niedrigtemperaturheizmedium zu den Verdampfungs- und Kon densationskernen (33, 43) der dritten und vierten Adsorpti onseinrichtungen (30, 40) umgewälzt wird;
einem dritten Zustand (III), in welchem das Niedrigtempera turheizmedium den Einlassöffnungen der Verdampfungs- und Kondensationskerne (13, 23) der ersten und zweiten Adsorp tionseinrichtungen (10, 20) zugeführt wird, und wobei das Hochtemperaturheizmedium den Einlaßöffnungen der Adsorpti onskerne (12, 22) der ersten und zweiten Adsorptionsein richtungen (10, 20) zugeführt wird, während das Niedrigtem peraturheizmedium den Einlassöffnungen der Adsorptionskerne (32, 42) der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen (30, 40) zugeführt wird, und wobei Heizmedium, welches aus der Kühleinrichtung (50) ausgetragen wird, den Verdampfungs- und Kondensationskernen (33, 43) der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen (30, 40) zugeführt wird;
einem vierten Zustand (IV), in welchem Niedrigtemperatur heizmedium zu den Verdampfungs- und Kondensationskernen (13, 23) der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen (10, 20) umgewälzt wird, und das Hochtemperaturheizmedium zu den Adsorptionskernen (12, 22) der ersten und zweiten Adsorptionsvorrichtung (10, 20) umgewälzt wird, während das Niedrigtemperaturheizmedium zu den Adsorptionskernen (32, 42) der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen (30, 40) umgewälzt wird, wobei die Umwälzung dieses Heizmediums beendet wird, wenn die Verdampfungs- und Kondensationskerne (33, 43) der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen (30, 40) mit Heizmedium gefüllt waren, das aus der Kühlein richtung (50) austritt;
einem fünften Zustand (V), in welchem ein Heizmedium zwi schen der Kühleinrichtung (50) und den Verdampfungs- und Kondensationskernen (33, 43) der dritten und vierten Ad sorptionseinrichtungen (30, 40) umgewälzt wird, das Nied rigtemperaturheizmedium zu dem Adsorptionskern (32) der dritten Adsorptionseinrichtung (30) umgewälzt wird und das Heizmedium, welches aus der Kühleinrichtung (50) austritt, zu dem Adsorptionskern (42) der vierten Adsorptionseinrich tung (40) umgewälzt wird, wobei, während das Hochtempera turheizmedium zu den Adsorptionskernen (12, 22) der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen (10, 20) umgewälzt wird, und das Niedrigtemperaturheizmedium zu den Ver dampfungs- und Kondensationskernen (13, 23) der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen (10, 20) umgewälzt wird;
einem sechsten Zustand (VI), in welchem ein Heizmedium zwi schen der Kühleinrichtung (50) und den Verdampfungs- und Kondensationskernen (33, 43) der dritten und vierten Ad sorptionseinrichtungen (30, 40) umgewälzt wird und das Niedrigtemperaturheizmedium zu den Adsorptionskernen (32, 42) der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen (30, 40) umgewälzt wird, während das Hochtemperaturheizmedium zu den Adsorptionskernen (12, 22) der ersten und zweiten Ad sorptionseinrichtungen (10, 20) umgewälzt wird, und das Niedrigtemperaturheizmedium zu den Verdampfungs- und Kon densationskernen (13, 23) der ersten und zweiten Adsorpti onseinrichtungen (10, 20) umgewälzt wird;
einem siebten Zustand (VII), in welchem das Niedrigtempera turheizmedium den Verdampfungs- und Kondensationskernen (33, 43) der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen (30, 40) zugeführt wird, und das Hochtemperaturheizmedium den Einlassöffnungen der Adsorptionskerne (32, 42) der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen (30, 40) zuge führt wird, während das Niedrigtemperaturheizmedium den Einlassöffnungen der Adsorptionskerne (12, 22) der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen (10, 20) zugeführt wird, und Heizmedium, welches aus der Kühleinrichtung (50) austritt, den Verdampfungs- und Kondensationskernen (13, 23) der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen (10, 20) zugeführt wird; und
einem achten Zustand (VIII), in welchem das Niedrigtempera turheizmedium zu den Verdampfungs- und Kondensationskernen (33, 43) der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen (30, 40) umgewälzt wird, und das Hochtemperaturheizmedium für den Adsorptionskern (32, 42) der dritten und vierten Adsorptionseinrichtungen (30, 40) umgewälzt wird, während das Niedrigtemperaturheizmedium zu den Adsorptionskerne (12, 22) der ersten und zweiten Adsorptionseinrichtungen (10, 20) umgewälzt wird, wobei die Umwälzung dieses Heizme diums beendet ist, wenn die Verdampfungs- und Kondensati onskerne (13, 23) der ersten und zweiten Adsorptionsein richtungen (10, 20) mit Heizmedium gefüllt wurden, das aus der Kühleinrichtung (50) austritt; und
wobei die Schaltsteuereinrichtung (110) ein erstes Schalt steuermuster aufweist, in welchem die Zustände in der Ab folge erster Zustand (I), zweiter Zustand (II), dritter Zu stand (III), vierter Zustand (IV), fünfter Zustand (V), sechster Zustand (VI), achter Zustand (VIII), erster Zu stand (I) umgeschaltet wird.

2. Adsorptionskühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schaltsteuereinrichtung (110) ein zwei tes Schaltsteuermuster aufweist, in welchem die Zustände in der Abfolge vierter Zustand (IV), siebter Zustand (VII), achter Zustand (VIII), dritter Zustand (III), vierter Zu stand (IV) umgeschaltet werden.

3. Adsorptionskühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltsteuereinrichtung (110) ein drittes Schaltsteuermuster aufweist, in welchem die Zustän de in der Abfolge erster Zustand (I), dritter Zustand (III), vierter Zustand (IV), fünfter Zustand (V), siebter Zustand (VII), achter Zustand (VIII), erster Zustand (I) umgeschaltet werden, wenn die Betriebszeit der ersten und fünften Zustände (T, V) verlängert ist.

4. Adsorptionskühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchsatz des Heizmediums, welches den Verdampfungs- und Kondensationskernen (13, 23, 33, 43) in den dritten Zustand (III) oder dem siebten Zu stand (VII) zugeführt wird, größer ist als der Durchsatz des Heizmediums, welches den Verdampfungs- und Kondensati onskernen (13, 23, 33, 43) in dem ersten Zustand (I) oder dem fünften Zustand (V) zugeführt wird.

5. Adsorptionskühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltsteuereinrichtung (110) die Heizmediumströmung steuert durch Steuern von Ven tilen (91-101, 201-206), die entlang einer Strömung des Heizmediums angeordnet sind, und durch Umschalten des Heiz mediums und von Strömungs- bzw. Durchsatzpumpen (81-83), die die Heizmediumströmung umwälzen, und wobei dann, wenn die Ventile (91-101, 201-206) umgeschaltet werden, die Schaltsteuereinrichtung (110) die Pumpen (81- 83) so steuert, dass sie das Umwälzen des Heizmediums zu den geschalteten Ventilen (91-101, 201-206) beenden.

6. Adsorptionskühlvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass ein Rückschlagventil (207) in dem Heizmedi umkanal vorgesehen ist, durch welches das Heizmedium strömt, und zwar in einer Position, in welcher das Heizme dium ausschließlich in einer Richtung strömt.