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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage mit einem
Wärmetauscher
zum Heizen und auf ein Elektroheizgerät.
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In
einer Fahrzeug-Klimaanlage wird die Lufttemperatur, die in ein Passagierabteil
des Fahrzeugs einzublasen ist, allgemein durch Einstellen eines Luftmischverhältnisses
des Volumens von kühler
Luft zu einem Volumen von heißer
Luft durch eine Luftmischklappe gesteuert. Auch wurde vorgeschlagen, das
Luftmischverhältnis
durch einen Drehvorgang eines Heizwärmetauschers ohne Verwendung
der Luftmischklappe einzustellen.
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Zum
Beispiel offenbart die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung
Nr. 2001-47845 eine Klimatisierungseinheit
mit einem drehbaren Heizwärmetauscher.
In der Klimaanlagen-Einheit ist ein Ende des Wärmetauschers mit einem Antriebsmotor über einen
Getriebemechanismus verbunden. Der Wärmetauscher wird um das Ende
durch den Antriebsmotor gedreht. In diesem Fall teilen sich ein
mit dem Wärmetauscher
kommunizierend verbundener Heißluftdurchtritt
und ein Kühlluftdurchtritt,
der den Wärmetauscher
umgeht, einen einzigen Durchtrittsraum durch Drehung des Wärmetauschers.
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In
einer Klimaanlage, die zur Verwendung bei kaltem Klima ausgestaltet
ist, ist ein Elektroheizgerät
als eine Zusatzheizeinrichtung zusätzlich zu dem Heizwärmetauscher
angebracht. Wenn die Temperatur einer Wärmequelle (zum Beispiel Motorkühlwasser),
welches in dem Wärmetauscher
strömt, niedriger
als ein vorbestimm tes Niveau ist, wird das Elektroheizgerät verwendet,
um die in das Passagierabteil zu blasende Luft unmittelbar zu erwärmen.
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In
der Klimatisierungseinheit mit der Luftmischklappe sind beispielsweise
ein mit dem Heizwärmetauscher
kommunizierend verbundener Heißluftdurchtritt
und ein Kühlluftdurchtritt,
der den Heizwärmetauscher
umgeht, als separate Durchtritte ausgebildet. Das Elektroheizgerät ist in
dem Heißluftdurchtritt
angebracht. In diesem Fall wird in dem Maximal-Kühlbetrieb ein Strömungswiderstand
von Kühlluft
in dem Kühlluftdurchtritt
nicht infolge des Elektroheizgeräts
erhöht.
Das Volumen von kühler Luft
in dem Maximal-Kühlbetrieb
wird nämlich
nicht durch das Elektroheizgerät
beeinträchtigt.
Jedoch besteht eine Neigung zur Vergrößerung einer Größe der Klimatisierungseinheit
infolge des Elektroheizgeräts.
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14 zeigt eine Klimatisierungseinheit 10 mit
einer Luftmischklappe 26. Wie in 14 gezeigt ist,
ist ein Heizkern 150 als Heizwärmetauscher stromabwärts eines
Verdampfers 13 bezüglich
einer Luftströmung
vorgesehen. Der Heizkern 150 ist in einem Klimatisierungsgehäuse 10a befestigt
und die drehbare Luftmischklappe 26 ist zwischen dem Verdampfer 13 und
dem Heizkern 150 vorgesehen. Die Luftmischklappe 26 stellt
das Volumen von kühler Luft
(Pfeil D1), die in einem Kühlluftdurchtritt 27 strömt, und
dem Volumen von heißer
Luft (Pfeil D2), die in einem Heizluftdurchtritt 28 strömt, ein.
Ferner ist ein Elektroheizgerät 20 direkt
stromabwärts
des Heizkerns 150 vorgesehen.
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In
der Klimatisierungseinheit 10, die in 14(a) dargestellt ist, liegt eine Unterteilungswand 28a zum
Unterteilen des Warmluftdurchtritts 28 direkt stromabwärts des
Elektroheizgeräts 20 vor. Daher
wird der Druckverlust von Luft in dem Heißluftdurchtritt 28 erhöht werden,
was zu einem Absinken des Volumens von Luft führt, die durch den Heizkern 150 und
das Elektroheizgerät 20 hindurchtritt.
Um das Volumen von Luft, die durch den Heizluftdurchtritt 28 und
das Elektroheizgerät 20 hindurchtritt,
auf einem hinreichenden Volumen zu halten, ist es nötig, eine
Durchtrittsfläche
des Heizluftdurchtritts 28 (das heißt eine Dimension D3 in 14(b)) zu erhöhen. Jedoch
führt dies
zu einer Vergrößerung der
Größe der Klimatisierungseinheit 10.
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In
der Klimatisierungsvorrichtung mit dem drehbaren Wärmetauscher
teilen sich andererseits der Kühlluftdurchtritt
und der Heizluftdurchtritt den gleichen Durchtrittsraum. Daher neigt
in einem Fall, in welchem das Elektroheizgerät in dem Durchtrittsraum angeordnet
ist, das Elektroheizgerät
zur Erhöhung
eines Strömungswiderstands
von Kühlluft
in dem Maximal-Kühlbetrieb.
Dies führt
zu einer Verschlechterung einer Maximal-Kühlleistung.
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Die
vorliegende Erfindung wurde mit Blick auf den vorstehenden Gegenstand
gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Klimaanlage mit einem drehbaren Heizwärmetauscher und einem Elektroheizgerät bereitzustellen,
welche in der Lage ist, ein Absinken einer Maximal-Kühlleistung
infolge des Elektroheizgeräts
zu unterdrücken.
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Es
ist ebenso eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die
Klimaanlage mit einem festen Heizwärmetauscher und einem Elektroheizgerät bereitzustellen,
ohne eine Größe eines
Klimatisierungsgehäuses
zu vergrößern.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Klimaanlage ein Klimatisierungsgehäuse, welches
einen Luftdurchtritt begrenzt, einen Heizwärmetauscher und ein Elektroheizgerät auf. Der
Wärmetauscher
ist drehbar in dem Klimatisierungsgehäuse angeordnet und führt Wärmetausch
zwischen Luft, die in dem Luftdurchtritt strömt, und einem inneren Fluid,
welches in dem Wärmetauscher
als eine Wärmequelle
strömt,
durch, wodurch die Luft erwärmt
wird. Das Elektroheizgerät
ist stromabwärts
des Wärmetauschers
in dem Klimatisierungsgehäuse
bezüglich
einer Strömung
von Luft zum Erwärmen
der Luft angeordnet. Der Wärmetauscher
ist zwischen einer Maximal-Heizposition, in welcher die Luft vollständig durch
den Wärmetauscher
hindurchtritt, und einer Maximal-Kühlposition, in welcher die
Luft den Wärmetauscher
vollständig
im Bypass umgeht, bewegbar. Das Klimatisierungsgehäuse begrenzt
einen Krümmungsdurchtritt
von einer stromauf wärtigen
Position des Wärmetauschers
zu einer stromabwärtigen
Position des Wärmetauschers als
ein Teil des Luftdurchtritts. Das Elektroheizgerät ist auf einer inneren Seite
einer Krümmung
des Krümmungsdurchtritts
angeordnet.
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Diese
Klimaanlage ist derart ausgestaltet, dass die Strömung von
Kühlluft
zu einer Außenseite des
Krümmungsdurchtritts
beaufschlagt wird, wenn der Wärmetauscher
zu der Maximal-Kühlposition
bewegt wird. Da das Elektroheizgerät auf der inneren Seite des
Krümmungsdurchtritts
angeordnet ist, wird die Hauptströmung der Kühlluft in dem Maximal-Kühlbetrieb
nicht durch das Elektroheizgerät
beeinträchtigt.
Daher wird ein Druckverlust der Kühlluft infolge des Elektroheizgeräts unterdrückt. Demgemäß wird ein
Absinken einer Maximal-Kühlleistung infolge
des Elektroheizgeräts
wirksam reduziert.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Klimaanlage
ein Klimatisierungsgehäuse,
welches einen Luftdurchtritt begrenzt, einen Heizwärmetauscher,
ein Elektroheizgerät
und eine Luftmischklappe auf. Der Wärmetauscher ist in dem Klimatisierungsgehäuse befestigt
und führt
Wärmetausch
zwischen Luft, die in dem Luftdurchtritt strömt, und einem inneren Fluid,
das in dem Wärmetauscher
als eine Wärmequelle
strömt,
aus, wodurch die Luft erwärmt
wird. Das Klimatisierungsgehäuse bildet
einen Kühlluftdurchtritt
als einen Teil des Luftdurchtritts und einen Heißluftdurchtritt als einen Teil des
Luftdurchtritts. Der Kühlluftdurchtritt
ermöglicht Luft,
den Wärmetauscher
im Bypass zu umgehen. Der Heißluftdurchtritt
steht in Fluidkommunikation mit dem Wärmetauscher. Die Luftmischklappe
ist dahingehend angeordnet, das Volumen von Luft, welches in dem
Kühlluftdurchtritt
strömt
und das Volumen von Luft, welches in dem Heißluftdurchtritt strömt, einzustellen.
Das Elektroheizgerät
ist stromabwärts
des Wärmetauschers
in dem Klimatisierungsgehäuse
bezüglich
der Strömung
von Luft angeordnet. Das Klimatisierungsgehäuse begrenzt ferner einen Krümmungsdurchtritt
als einen Teil des Luftdurchtritts. Der Kühlluftdurchtritt ist auf einer
Innenseite einer Krümmung
des Krümmungsdurchtritts
begrenzt und der Heißluftdurchtritt
ist auf einer Außenseite
der Krümmung
des Krümmungsdurchtritts
begrenzt. Ebenso sind der Wärmetauscher
und das Elektroheizgerät auf
der Innenseite der Krümmung
des Krümmungsdurchtritts
angeordnet.
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In
dieser Klimaanlage wird der Kühlluftdurchtritt
auf der Außenseite
des Krümmungsdurchtritts
in dem Heißluftdurchtritt
auf der Innenseite des Krümmungsdurchtritts
begrenzt. Der Kühlluftdurchtritt
befindet sich neben dem Elektroheizgerät. Ebenso weist das Klimatisierungsgehäuse keine
Unterteilungswand zur Unterteilung des Heißluftdurchtritts direkt stromabwärts des
Elektroheizgeräts
auf.
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Daher
kann die Luft, welche in dem Elektroheizgerät erwärmt wurde, zu einem Raum für den Kühlluftdurchtritt
abgegeben werden. Der Raum für den
Kühlluftdurchtritt
wird nämlich
wirksam in dem Maximal-Heizbetrieb verwendet. Da die Heißluft aus dem
Elektroheizgerät
gleichmäßig mit
niedrigem Druckverlust abgegeben wird, ist es nicht nötig, eine Strömungsfläche des
Heißgasdurchtritts
zu vergrößern. Demgemäß wird selbst
in der Klimaanlage mit dem Wärmetauscher
und dem Elektroheizgerät
eine Heizleistung effizient ohne Vergrößerung der Größe aufrechterhalten.
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Andere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlicher,
die unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen ausgeführt wird,
in welchen gleiche Teile durch gleiche Bezugsziffern bezeichnet
werden, und in welchen:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht einer Abteil-Klimatisierungseinheit
einer Fahrzeug-Klimaanlage gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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2(a) eine schematische Querschnittsansicht eines
Teils der Klimatisierungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform
zur Darstellung einer Strömung
von Luft ist, wenn ein drehbarer Heizwärmetauscher in einer Maximal-Kühlposition
ist;
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2(b) eine schematische Querschnittsansicht eines
Teils der Klimatisierungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform
zur Darstellung einer Strömung
von Luft ist, wenn der drehbare Wärmetauscher in einer Maximal-Heizposition
ist;
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3(a) ein Graph ist, der ein Verhältnis zwischen
einer Anordnungsposition eines Elektroheizgeräts und des Volumens von Luft
gemäß der ersten Ausführungsform
ist;
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3(b) eine schematische Querschnittsansicht zur
Darstellung von jeweiligen Anordnungspositionen des Elektroheizgeräts in der
Klimatisierungseinheit gemäß der dritten
Ausführungsform
ist;
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4 eine
schematische Querschnittsansicht eines Teils einer Abteil-Klimatisierungseinheit gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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5 eine
schematische Querschnittsansicht eines Teils einer Abteil-Klimatisierungseinheit gemäß einer
dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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6 eine
schematische Querschnittsansicht eines Teils einer Abteil-Klimatisierungseinheit gemäß einer
vierten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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7 eine
schematische Querschnittsansicht eines Teils einer Abteil-Klimatisierungseinheit gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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8 eine
schematische Querschnittsansicht eines Teils einer Abteil-Klimatisierungseinheit gemäß einer
sechsten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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9 eine
schematische Querschnittsansicht eines Teils einer Abteil-Klimatisierungseinheit gemäß einer
siebten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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10 eine
schematische Querschnittsansicht einer Abteil-Klimatisierungseinheit
mit einem festen Heiz-Wärmetauscher
gemäß einer
achten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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11(a) eine schematische Querschnittsansicht eines
Teils der Klimatisierungseinheit zur Darstellung einer Strömung von
Luft in einem Maximal-Kühlbetrieb
gemäß der achten
Ausführungsform ist;
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11(b) eine schematische Querschnittsansicht eines
Teils der Klimatisierungseinheit zur Darstellung einer Strömung von
Luft in einem Maximal-Heizbetrieb gemäß der achten Ausführungsform ist;
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12 eine
schematische Querschnittsansicht eines Teils einer Abteil-Klimatisierungseinheit
in einem Maximal-Kühlbetrieb
gemäß einer
neunten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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13 eine
schematische Querschnittsansicht eines Teils einer Abteil-Klimatisierungseinheit
in einem Maximal-Kühlbetrieb
gemäß einer
zehnten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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14(a) eine schematische Querschnittsansicht einer
Klimatisierungseinheit als eine verwandte Technik ist; und
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14(b) eine vergrößerte Querschnittsansicht eines
Teils der Klimatisierungseinheit ist, die in 14(a) gezeigt
ist.
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Nachfolgend
werden Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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Eine
erste Ausführungsform
wird unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben. Wie in 1 gezeigt
ist, wird eine Klimatisierungseinheit 10 auf eine Abteil-Klimatisierungseinheit
einer Fahrzeug-Klimaanlage angewandt. Die Klimatisierungseinheit 10 ist
beispielsweise in einem durch ein Armaturenbrett begrenzten Raum
angebaut, das an einem Vorderteil des Passagierabteils eines Fahrzeugs
vorgesehen ist. Ebenso ist die Klimatisierungseinheit 10 bezüglich einer
Rechts- und Links-Richtung des Fahrzeugs an einer im Wesentlichen
mittleren Position in dem Raum angeordnet.
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In 1 bezeichnen
ein Oben- und Unten-Pfeil und ein Vorne- und Hinten-Pfeil beispielhafte
Anbringungsrichtungen der Klimatisierungseinheit 10 relativ
zu dem Fahrzeug. Auch entspricht eine Richtung senkrecht zu einer
Zeichenebene von 1 der Rechts- und Linksrichtung
des Fahrzeugs.
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Die
Klimatisierungseinheit 10 weist ein Klimatisierungsgehäuse 10a auf,
welches einen Luftdurchtritt 11 begrenzt, durch welchen
in das Passagierabteil einzuleitende Luft strömt. Das Klimatisierungsgehäuse 10a ist
aus einem Kunststoff hergestellt. Zum Beispiel ist das Klimatisierungsgehäuse 10a durch
Koppeln mehrerer Gehäuseelemente
und Befestigen von diesen mit Befestigungsmitteln wie Schrauben
und Klammern aufgebaut, dies aus Gründen der Zweckmäßigkeit
der Formung und der Zweckmäßigkeit
des Zusammenbaus von Komponenten, die darin unterzubringen sind.
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In
dieser Klimatisierungseinheit 10 ist beispielsweise eine
Gebläseeinheit 12 integriert
vorgesehen. Das Klimatisierungsgehäuse 10a nimmt die Gebläseeinheit 12 in
ihrem vorderen oberen Platz auf. Die Gebläseeinheit 12 weist
einen Zentrifugallüfter 12a und
einen Elektromotor (nicht gezeigt) zum Antrieb des Elektrolüfters 12a auf.
Obwohl dies nicht dargestellt ist, wird eine Innen- und Außenluftumschaltbox
an einer Saugöffnung
des Lüfters 12a angekoppelt.
Somit saugt der Lüfter 12a Luft
(Innenluft und/oder Außenluft)
durch die Innen- und Außenluftumschaltbox
und bläst
die Luft in den Luftdurchtritt 11, der in dem Klimatisierungsgehäuse 10a begrenzt ist,
wie durch einen Pfeil A1 gezeigt ist.
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In
dem Klimatisierungsgehäuse 10a ist
ein Verdampfer 13 unter der Gebläseeinheit 12 angeordnet.
Der Verdampfer 13 weist einen dünnen rechtwinkligen Parallelepiped-Umriss
auf. Der Verdampfer 13 ist dahingehend angeordnet, der
durch den Lüfter 12a geblasenen
Luft vollständigen
Durchtritt zu ermöglichen,
wie durch einen Pfeil A2 gezeigt ist. Der Verdampfer 13 ist
ein Kühl-Wärmetauscher
eines Dampfkompressions-Kälteerzeugungskreises,
und es fließt
ein Niedrigdruckkältemittel
in dem Verdampfer 13. Der Verdampfer 13 führt Wärmetausch
zwischen der durch den Pfeil A2 gezeigten Luft und dem Niedrigdruck-Kältemittel
aus, wodurch die Luft mittels Verdampfung des Kältemittels gekühlt wird.
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Das
Klimatisierungsgehäuse 10a weist
eine Ablass-Öffnung 14 an
einer untersten Position ihrer Bodenwand auf. Die Ablass-Öffnung 14 ist
vorgesehen, um auf dem Verdampfer 13 erzeugtes bzw. sich bildendes
Kondenswasser aus dem Passagierabteil nach außen abzuleiten.
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Ferner
ist ein Heizkern 15 in dem Klimatisierungsgehäuse 10a stromabwärts des
Verdampfers 13 bezüglich
der Strömung
von Luft angeordnet. Zum Beispiel befindet sich der Heizkern 15 an
einer Position entsprechend einem oberen Abschnitt des Verdampfers 13 auf
einer hinteren Seite des Verdampfers 13. Der Heizkern 15 ist
ein heizender Heiz-Wärmetauscher
zum Heizen der Luft, welche durch den Verdampfer 13 hindurchgetreten
ist.
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Der
Heizkern 15 führt
nämlich
Wärmetausch zwischen
einem inneren Fluid als ein Wärmequellenfluid
und der durch den Verdampfer 13 hindurch getretenen Luft
durch. Hier strömt
beispielsweise ein Heißwasser
(zum Beispiel Motorkühlwasser)
eines Heißwasserkreislaufs
eines Fahrzeugmotors (nicht gezeigt) in dem Heizkern 15 als
das innere Fluid.
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Der
Heizkern 15 weist einen dünnen rechtwinkligen Parallelepiped-Umriss
auf. Der Heizkern 15 wird in dem Klimatisierungsgehäuse 10a drehbar getragen.
Zum Beispiel ist eine Drehwelle 16a an einem oberen Ende 15a des
Heizkerns 15 vorgesehen und der Heizkern 15 um
die Drehwelle 16 drehbar vorgesehen.
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In
einem Beispiel von 1 ist die Drehwelle 16 an
einer Position benachbart zu einem oberen Ende des Verdampfers 13 auf
einer Hinteren Seite des Verdampfers 13 angeordnet. Das
Klimatisierungsgehäuse 10a weist
eine Luft blockierende Wand 17 zwischen dem Verdampfer 13 und
dem Heizkern 15 auf. Die Luft blockierende Wand 17 weist eine
im Allgemeinen flache Form auf, und kann einstückig in dem Klimatisierungsgehäuse 10a ausgebildet
sein. Die Luft blockierende Wand 17 erstreckt sich vertikal
nach unten von einer Position zwischen dem oberen Ende des Verdampfers 13 und
dem oberen Ende 15a des Heizkerns 15.
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Ferner
erstreckt sich die Luft blockierende Wand 17 quer über das
Klimatisierungsgehäuse 10a in
der Rechts- und Linksrichtung. Es schließen sich somit ein rechtes
Ende und ein linkes Ende der Luft blockierenden Wand 17 an
Seitenwänden
des Klimatisierungsgehäuses 10a an.
Die Luft blockierende Wand 17 weist eine Größe der Art
auf, dass eine stromaufwärtige
Oberfläche
(linke Oberfläche
in 1) des Heizkerns 15 vollständig bedeckt
werden kann.
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Die
unteren Enden der Luft blockierenden Wand 17 und der Heizkern 15 sind
von einer inneren Oberfläche
einer Bodenwand 18a des Klimatisierungsgehäuses 10a beabstandet.
Somit wird ein Freiraum S begrenzt, um Luftströmung zu ermöglichen. Das Klimatisierungsgehäuse 10a begrenzt
einen Krümmungsdurchtritt 11a stromabwärts des Freiraums
S.
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Der
Krümmungsdurchtritt 11a ermöglicht, dass
Luft von einer stromaufwärtigen
Position eines Drehbereichs des Heizkerns 15 zu einer stromabwärtigen Position
strömt.
Ebenso wird eine Strömungsrichtung
der Luft im Wesentlichen senkrecht gekrümmt bzw. abgelenkt, während sie
in dem Krümmungsdurchtritt 11a strömt.
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Das
Klimatisierungsgehäuse 10a weist
eine Krümmungswand 18 auf,
die sich von der Bodenwand (stromaufwärtige Wand) 18a erstreckt.
Die Krümmungswand 18 schließt sich
an einer Seitenwand (stromabwärtigen
Wand) 18b an. Die Bodenwand 18a und die Seitenwand 18b sind
zum Beispiel im Wesentlichen senkrecht zu einander. Die Bodenwand 18a,
die Krümmungswand 18 und
die Seitenwand 18b begrenzen eine Außenwand des Krümmungsdurchtritts 11a.
Die entlang der Bodenwand 18a in einer Rückwärtsrichtung
strömender
Luft wird somit nach oben entlang der Krümmungswand 18 gerichtet.
Die Strömung
von Luft, die durch einen Pfeil A3 gezeigt ist, wird nämlich im
Wesentlichen senkrecht entlang der Krümmungswand 18 abgelenkt.
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Der
Heizkern 15 wird drehend zwischen einer Maximal-Kühlposition
MC, die durch eine unterbrochene Linie in 1 gezeigt
ist, und einer Maximal-Heizposition MH, die durch eine strichpunktierte Linie
in 3 (1) gezeigt ist, bewegt. In einem
Maximal-Kühlbetrieb
wird der Heizkern 15 zu der Maximal-Kühlposition MC bewegt.
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Wenn
der Heizkern 15 an der Maximal-Kühlposition MC ist, ist die
stromaufwärts
der Oberfläche (die
linke Oberfläche
in 1) des Heizkerns 15 vollständig mit
der Luft blockierenden Wand 17 bedeckt. Somit blockiert
die Luft blockierende Wand 17 die Luft, welche durch den
Verdampfer 13 hindurchgetreten ist, gegenüber einem
Strömen
in den Heizkern 15.
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Demgemäß wird in
dem Maximal-Kühlbetrieb,
da die durch den Verdampfer 13 hindurchgetretene Luft den
Heizkern 15 vollständig
im Bypass umgeht, wie durch einen Pfeil A3 gezeigt ist, die Luft nicht
erhitzt. In diesem Zustand dient der Krümmungsdurchtritt 11a als
ein Heizkern-Bypass-Durchtritt.
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Der
Heizkern 15 weist ein Kernteil und Behälter bzw. Tanks auf Enden des
Kernteils auf. Zum Beispiel weist der Kernteil 15 einen
Stapel von flachen Rohren auf, durch welche das innere Fluid strömt, und
weist gewellte Lamellen auf. Die Rohre und gewellten Lamellen sind
abwechselnd angeordnet und integriert. Somit wird Luft erhitzt,
während
sie durch Räume
strömt,
die zwischen den Lamellen und den Rohren begrenzt sind. Die Längsenden
der Rohre stehen in Fluidkommunikation mit den Tanks. Daher wird
das innere Fluid in die Rohre von einem Tank verteilt und wird in
dem anderen Tank gesammelt.
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Ferner
weist das Klimatisierungsgehäuse 10a eine
dichtende Rippe 19 an einer Position stromabwärts des
Heizkerns 15 auf. Die dichtende Rippe 19 ist einstückig mit
einer inneren Wand des Klimatisierungsgehäuses 10a ausgebildet.
Die dichtende Rippe 20 stellt eine dichtende Oberfläche in einem Maximal-Heizbetrieb
bereit. Die dichtende Rippe 20 steht von der inneren Wand
des Klimatisierungsgehäuses
in Form eines Rahmens hervor und begrenzt eine Öffnung 20a darin,
um der Luft einen Durchtritt zu ermöglichen.
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In
einem Maximal-Heizbetrieb wird der Heizkern 15 zu der Maximal-Heizposition
MH bewegt und der Umfang des Heizkerns 15, welcher im Allgemeinen
rechtwinklig ist, berührt
die dichtende Rippe 19. Daher wird in dem Maximal-Heizbetrieb
der in dem Krümmungsluftdurchtritt 11a strömenden Luft
nicht ermöglicht,
direkt in die Öffnung 19a einzuströmen. Mit
anderen Worten, wird die Strömung
von Luft (Bypass-Luftströmung),
wie durch den Pfeil A3 gezeigt ist, blockiert.
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Als
solche wird die Kühlluft,
die durch den Verdampfer 13 hindurchgetreten ist, vollständig zu dem
Kernteil des Heizkerns 15 gerichtet. Demgemäß wird Maximal-Heizbetrieb durchgeführt. Die
in dem Heizkern 15 erhitzte Luft tritt durch die Öffnung 19a und
strömt
zu einem stromabwärtigen
Ort, wie durch einen Pfeil A4 gezeigt ist.
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In
dieser Klimatisierungseinheit kann die Temperatur von in das Passagierabteil
zu blasender Luft in Übereinstimmung
mit einer Position des Heizkerns 15, das heißt einem
Drehwinkel des Heizkerns 15, gesteuert werden. Wenn der
Heizkern 15 in einer Position ist, die durch eine durchgezogene
Linie in 3 gezeigt ist, das heißt einer
mittleren Position zwischen der Maximal-Kühlposition MC und der Maximal-Heizposition
MH, wird die durch einen unteren Abschnitt des Verdampfers 13 hindurchgetretene Luft
hauptsächlich
von dem Heizkern 15 weg gerichtet und strömt zu der Öffnung 19a,
wie durch den Pfeil A3 gezeigt ist. Ebenso wird Kühlluft,
die durch einen oberen Abschnitt des Verdampfers 13 hindurchgetreten
ist, hauptsächlich
zu dem Heizkern 15 gerichtet, wie durch einen Pfeil A5
gezeigt ist, um erhitzt zu werden. Ferner wird die Heißluft zu
der Öffnung 20a gerichtet,
wie durch den Pfeil B5 gezeigt ist.
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Als
solches kann das Volumen von den Heizkern 15 im Bypass
umgehender Luft und das Volumen von durch den Heizkern 15 hindurch
tretender Luft durch Einstellen der Position des Heizkerns 15 gesteuert
werden, wodurch die Temperatur von in das Passagierabteil eingeleiteter
Luft gesteuert wird.
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Ferner
ist ein Elektroheizgerät 20 stromabwärts des
Heizkerns 15 in dem Klimatisierungsgehäuse 10a vorgesehen.
Wenn eine Heizleistung des Heizkerns 15 unzureichend ist,
erzeugt das Elektroheizgerät 20 Wärme mittels
elektrischer Stromzufuhr aus einer Fahrzeugeinbaubatterie, wodurch
die durch den Heizkern 15 hindurchgetretene Luft erwärmt wird.
Das Elektroheizgerät 20 ist
nämlich
als Zusatzheizeinrichtung vorgesehen.
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Wenn
zum Beispiel eine Außenlufttemperatur
gleich oder niedriger als ein vorbestimmtes Niveaus ist, wie in
einem kalten Klima, und die Temperatur des inneren Fluids des Heizkerns 15 gleich
oder niedriger als ein vorbestimmtes Niveau ist, wird durch eine
Klimaanlagensteuereinheit (nicht gezeigt) bestimmt, dass die Heizleistung
des Heizkerns 15 unzureichend ist. Für diese Bedingung wird das
Elektroheizgerät 20 automatisch
mit dem elektrischen Strom versorgt. Alternativ kann die Zufuhr
von elektrischem Strom zu dem Elektroheizgerät 20 in Übereinstimmung
mit einem Signal auf Grundlage einer manuellen Betätigung eines
Passagiers durchgeführt
werden.
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Als
das Elektroheizgerät 20 wird
vorzugsweise ein Thermistor mit positiver Temperaturkennlinie, wie
ein PTC-Heizgerät
(positive temperature coefficient heater = Heizgerät mit positivem
Temperaturkoeffizient), verwendet. Der Thermistor mit positiver Temperaturkennlinie
weist eine Eigen-Temperatursteuerfunktion auf, die die Temperatur
mit elektrischer Leitung unmittelbar erhöht und elektrischen Strom durch
Erhöhen
eines elektrischen Widerstands steuert, wenn die Temperatur eine
vorbestimmte Temperatur (Curie-Temperatur) erreicht, wodurch Wärmeerzeugung
begrenzt bzw. gehemmt wird.
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Zum
Beispiel weist der Elektroheizer 20 eine dünne rechtwinklige
Parallelepiped-Form
auf. Das Elektroheizgerät 20 kann
aus einem Thermistorelement mit positiver Kennlinie aufgebaut sein,
welches eine Wabenstruktur aufweist, um so den Durchtritt von Luft
zu ermöglichen.
Alternativ kann das Elektroheizgerät 20 aus einem Stapel
von Thermistor-Elementen mit positiver Kennlinie und gewellten Lamellen
aufgebaut sein.
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Das
Klimatisierungsgehäuse 10a weist
eine innere Wand 21 stromabwärts des Heizkerns 15 auf. Die
innere Wand 21 ist der Seitenwand 18b gegenüberliegend
und bildet eine innere Wand des Krümmungsdurchtritts 11a stromabwärts des
Heizkerns 15. Die Seitenwand 18b und die innere
Wand 21 begrenzen einen stromabwärtigen Abschnitt des Krümmungsluftdurchtritts 11a.
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Das
Elektroheizgerät 20 ist
in dem Krümmungsdurchtritt 11a und
direkt stromabwärts
des Heizkerns 15 angeordnet. Ferner ist das Elektroheizgerät 20 benachbart
zu der inneren Wand 21 angeordnet, wie in 1 und 2 gezeigt ist.
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In 2(a) bezeichnet das Bezugszeichen W0 eine Breite
des Krümmungsluftdurchtritts 11a auf eine
Ebene, die in einer Richtung senkrecht zu einer Achse des Krümmungsluftdurchtritts 11a festgelegt ist.
Die Bezugsziffer W1 bezeichnet eine auf die Ebene projizierte Breite
des Elektroheizgeräts 20.
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Ferner
ist das Elektroheizgerät 20 mit
einem vorbestimmten Winkel θ bezüglich der
inneren Wand 21 geneigt. Insbesondere ist das Elektroheizgerät 20 derart
geneigt, dass ein stromabwärtiges
Ende des Elektroheizgeräts 20 die
innere Wand 21 berührt,
und ein stromaufwärtiges
Ende des Elektroheizgeräts 20 von
der inne ren Wand 21 getrennt ist. Daher kann die Luft durch
das Elektroheizgerät 20 hindurch
treten, wie durch Pfeile A6 gezeigt ist, wie in 2(b) gezeigt ist.
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Wie
in 1 gezeigt ist, begrenzt das Klimatisierungsgehäuse 10a einen
oberen Raum (Luftmischraum) 25 stromabwärts zur Öffnung 19a. Die kühle Luft
(Pfeil A3), welche den Heizkern 15 umgeht, und die erwärmte Luft
(Pfeil A4), welche durch den Heizkern 15 erwärmt wurde,
strömen
durch die Öffnung 19a und
werden in dem oberen Raum 25 miteinander vermischt. Als
solche weist die in dem oberen Bereich 25 gemischte Luft
eine vorbestimmte Temperatur auf. Die gemischte Luft wird zu Öffnungen 22, 23, 24 eingeleitet,
die stromabwärts
des oberen Raums 25 vorgesehen sind.
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Beispielsweise
sind die Öffnungen 22, 23, 24 auf
der hinteren Seite der Gebläseeinheit 12 in
dem Klimatisierungsgehäuse 10a angeordnet.
Die Öffnung 22 ist
auf einer oberen Wand des Klimatisierungsgehäuses 10a als eine
Defrosteröffnung
ausgebildet. Eine Defrosterluftführung
(nicht gezeigt) ist an der Defrosteröffnung 22 angekoppelt.
Die Defrosterluftführung
schließt
sich an einen Defrosterausblasauslass an, der auf einer oberen Wand
des Armaturenbretts ausgebildet ist. Die in die Defrosterluftführung aus
der Defrosteröffnung 22 eingeführte Luft wird
somit zu einer inneren Oberfläche
einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs geblasen.
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Die
Gesichtsöffnungen 23 sind
mehr zu der hinteren Seite des Fahrzeugs hin angeordnet als die Defrosteröffnung 22.
Die Gesichtsöffnungen 23 stehen
durch Gesichtsluftführungen
(nicht gezeigt) in Fluidkommunikation mit Gesichtsausblasauslässen, welche
auf dem Armaturenbrett münden.
Die Gesichtsausblasauslässe
befinden sich an einem oberen Abschnitt des Armaturenbretts und
münden
zu oberen Bereichen der Passagiersitze. Somit wird die in die Gesichtsluftführungen
eingeleitete Luft durch die Gesichtsöffnung 23 zu Gesichtsbereichen
von Passagieren ausgeblasen.
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Die
Fußöffnungen 24 sind
auf den rechten und linken Seitenwänden des Klimatisierungsgehäuses 10a zum
Ausblasen von Luft zu einem Bereich der Füße der Passagiere durch Fußluftführungen (nicht
gezeigt) ausgebildet. Obwohl dies nicht dargestellt ist, werden
die Defrosteröffnung 22,
die Gesichtsöffnungen 23 und
die Fußöffnungen 24 durch Betriebsartklappen
geöffnet
und geschlossen.
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Die
Drehwelle 16 auf dem Heizkern 15 wird zum Beispiel
wie folgt getragen. Beide Enden der Drehwelle 16 verlaufen
durch Öffnungen,
die auf den rechten und linken Seitenwänden ausgebildet sind und sich
zu dem Äußeren des
Klimatisierungsgehäuses 10a erstrecken.
-
Obwohl
dies nicht dargestellt ist, ist ein erstes Ende der Drehwelle 16 an
eine Innenfluid-Einlass- und -Auslasseinrichtung außerhalb
des Klimatisierungsgehäuses 10a gekoppelt.
Die Innenfluid-Einlass und -Auslasseinrichtung weist einen Drehteil auf,
der an das erste Ende der Drehwelle 16 gekoppelt ist, und
einen ersten Teil, der an dem Klimatisierungsgehäuse 10a fixiert ist,
auf. Sowohl Drehteil als auch fester Teil bilden koaxial eine innere
Leitung und eine äußere Leitung.
Der Drehteil und der feste Teil sind koaxial gekoppelt, so dass
die jeweiligen äußeren Leitungen
in Fluidkommunikation miteinander sind und die jeweiligen inneren
Leitungen in Fluidkommunikation miteinander sind. Ferner ist der
Drehteil relativ zu dem festen Teil drehbar. Somit bildet die Innenfluid-Einlass-
und -Auslasseinrichtung eine koaxiale Doppelleitungseinheit. Das
Innenfluid strömt aus
dem Heizkern 15 durch die Innenfluid-Einlass und -Auslasseinrichtung
und einen in der Drehwelle 16 festgelegten Durchtritt ein
und aus.
-
Andererseits
ist ein zweites Ende der Drehwelle 16 an einem Antriebsmechanismus
(nicht gezeigt) auf der Außenseite
des Klimatisierungsgehäuses 10a angekoppelt.
Der Antriebsmechanismus ist beispielsweise aus einem Verbindungselement
aufgebaut, das an die Drehwelle 16, ein Antriebskraftübertragungselement
und ein Antriebselement wie einem Servomotor zur Übertragung
einer drehenden Antriebskraft auf die Drehwelle 16 über das
Antriebskraftübertragungselement
gekoppelt ist. Der Heizkern 15 wird um die Drehwelle 16 durch
den Antriebsmechanismus gedreht. Hier kann die Drehwelle 16 durch
andere Mittel gedreht werden.
-
Auch
kann der Antriebsmechanismus dahingehend aufgebaut sein, manuell
durch einen Fahrgast betätigt
zu werden.
-
Als
nächstes
wird ein Betrieb der Klimatisierungseinheit 10 beschrieben.
Wenn der Heizkern 15 zu der Maximal-Kühlposition MC durch den Antriebsmechanismus
bewegt wird, bedeckt die Luftblockierwand 17 die stromaufwärtige Oberfläche des
Heizkerns 15 dahingehend, die kühle Luft, welche durch den
Verdampfer 13 hindurchgetreten ist, zu hindern, in den
Kernteil des Heizkerns 15 einzuströmen, wie in 2(a) gezeigt ist. 2(a) zeigt
einen Maximal-Kühlzustand.
-
Mit
dem Betrieb des Lüfters 12a in
dem Kälteerzeugungskreis
umgeht die kühle
Luft vollständig den
Heizkern 15 im Bypass, um nicht durch den Heizkern 15 erhitzt
zu werden, wie durch Pfeile A31, A32 gezeigt ist. Demgemäß wird der
Maximal-Kühlbetrieb ausgeführt.
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In
einem Kühlbetrieb
wird eine Gesichtsbetriebsart, in welcher die Gesichtsöffnungen 23 offen sind,
allgemein ausgewählt.
Somit wird die Kühlluft zu
dem Gesichtsbereich des Passagiers durch die Gesichtsluftführungen
(nicht gezeigt) und die Gesichtsausblassauslässe (nicht gezeigt) ausgeblasen.
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Wenn
der Heizkern 15 in der Maximal-Kühlposition MC ist, ist der
Kernteil des Heizkerns 15 senkrecht zu der Strömungsrichtung
der Kühlluft,
die durch Pfeile A3 gezeigt ist. Die Kühlluft, welche durch die Krümmungswand 18 gerichtet
wurde, strömt
an eine Position, die hinreichend von dem Kernteil des Heizkerns 15 getrennt
ist, entlang der Seitenwand 18b, wie durch Pfeile A32 gezeigt
ist.
-
In
diesem Fall wird, selbst wenn der Aufbau der Art ist, dass das Kühlwasser
während
des Motorbetriebs stets durch den Heizkern 15 strömt, in dem ein
Kühlwasserventil
in einem Kühlwasserkreislauf weggelassen
ist, eine Temperaturerhöhung
der Kühlluft
infolge von Wärme
von dem Heizkern 15 reduziert werden. Somit wird eine Verschlechterung
der Maximal-Kühlleistung
reduziert. Demgemäß werden, da
das Kühlwasserventil
nicht erforderlich ist, Kosten der Klimaanlage reduziert.
-
Andererseits
berührt,
wenn der Heizkern 15 zu der Maximal-Heizposition MH bewegt
wird, wie in 2(b) gezeigt ist, der Umfang
des Heizkerns 15 die dichtende Rippe 19. Daher
kommuniziert der Krümmungsdurchtritt 11a nicht
direkt mit der Öffnung 19a der
abdichtenden Rippe 19. Es existiert nämlich kein Bypass-Luftdurchtritt
(Kühlluftdurchtritt)
von dem Krümmungsdurchtritt 11a direkt
zu der Öffnung 19a,
gezeigt durch Pfeil A3.
-
Daher
wird die Kühlluft
vollständig
zu dem Kernteil des Heizkerns 15 gerichtet, wie durch Pfeile A33
gezeigt ist, um geheizt zu werden. Demgemäß wird ein Maximal-Heizbetrieb durchgeführt. In
einem Heizbetrieb wird eine Fußbetriebsart,
in welcher die Fußöffnungen 24 geöffnet sind,
allgemein ausgewählt.
Somit wird die durch den Heizkern 15 erwärmte Luft
zu dem Fußbereich
des Passagiers durch die Fußöffnungen 24 und
die Fußluftführungen
(nicht gezeigt) geblasen.
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In
dem Maximal-Heizbetrieb wird, wenn festgestellt wird, dass die Heizleistung
des Heizkerns 15 unzureichend ist, das Elektroheizgerät 20 mit
elektrischem Strom zur Erzeugung von Wärme versorgt. Somit tritt die
Luft, welche durch den Heizkern 15 hindurchgetreten ist
(Pfeile A34), teilweise durch das Elektroheizgerät 20 und wird durch
das Elektroheizgerät 20 wieder
erwärmt,
wie durch Pfeile A6 gezeigt ist.
-
Demgemäß wird die
Heizleistung durch das Elektroheizgerät 20 aufrechterhalten.
Selbst in kalten Klimata wird die Temperatur des Abteils gleichmäßig erhöht.
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Andererseits
umgeht, wenn der Heizkern 15 bei einer mittleren Öffnungsposition
ist, das heißt
zwischen der Maximal-Heizposition MH und der Maximal-Kühlposition MC, die durch den
unteren Abschnitt des Verdampfers 13 hindurchgetretene
Kühlluft
den Heizkern 15 im Bypass, und strömt zu der Öffnung 19a, wie durch
den Pfeil A3 gezeigt ist. Die durch den oberen Abschnitt des Verdampfers 13 hindurchgetretene
Kühlluft
strömt
zu dem Heizkern 15, wie durch den Pfeil A5 gezeigt ist,
und wird zu der Öffnung 19a gerichtet,
nachdem diese durch den Heizkern 15 erwärmt wurde, wie durch den Pfeil
A4 gezeigt ist.
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Demgemäß kann das
Volumenverhältnis
der den Heizkern im Bypass umgehenden Kühlluft (Pfeil A3) zu der durch
den Heizkern 15 erwärmten
Heißluft (Pfeil
A4) in Übereinstimmung
mit der Position des Heizkerns 15 gesteuert werden. Somit
kann die Temperatur von in das Passagierabteil zu blasender Luft gesteuert
werden.
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Hier
treten sowohl die Heißluft
(Pfeil A4) als auch die Kühlluft
(Pfeil A3) durch dieselbe Öffnung 19a und
strömen
in denselben Durchtrittsraum, der stromabwärts der Dichtungsrippe 19 begrenzt
ist. Ferner ist das Elektroheizgerät 20 in dem Durchtrittsraum
vorgesehen, der stromabwärts
der Dichtungsrippe 19 begrenzt ist. Daher ist zu befürchten,
dass das Elektroheizgerät 20 den
Strömungswiderstand der
Kühlluft
erhöht
und eine Reduzierung des Volumens von kühler Luft bewirkt, die in den
Maximal-Kühlbetrieb
ausgeblasen wird.
-
In
der Ausführungsform
wird jedoch die Anordnung des Elektroheizgeräts 20 mit Blick auf
die beaufschlagte Luftströmung
in dem Krümmungsdurchtritt 11a festgelegt.
Insbesondere strömt
die Kühlluft
(Pfeil A3), die durch den Freiraum S hindurchgetreten ist, entlang
der Bodenwand 18a und ändert
seine Strömungsrichtung
entlang der Krümmungswand 18.
Daher werden die Strömungen
des Krümmungsdurchtritts 11a hauptsächlich zu
der Seitenwand 18b beaufschlagt und strömen entlang der Seitenwand 18b,
wie durch die Pfeile A32 in 2(a) gezeigt
ist. Die Luft wird nämlich
zu einer Außenseite der
Krümmung
des Krümmungsdurchtritts 11a beaufschlagt.
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Wie
vorstehend beschrieben, ist das Elektroheizgerät 20 benachbart zu
der inneren Wand 21 angeordnet. Das Elektroheizgerät 20 ist
nämlich
auf der Innenseite der Krümmung
des Krümmungsdurchtritts 11a stromabwärts des
Heizkerns 15 angeordnet. Als solcher ist das Elektroheizgerät 20 an
einer Position angeordnet, die gegenüber der Hauptluftströmung versetzt
ist, welche zu der Außenseite
des Krümmungsdurchtritts 11a beaufschlagt
ist.
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Daher
wird die Hauptluftströmung
in dem Krümmungsdurchtritt 11a nicht
durch das Elektroheizgerät 20 beeinflusst.
Der Druckverlust der Hauptluftströmung infolge des Elektroheizgeräts ist nämlich reduziert.
Demgemäß wird das
Absinken des Ausblasluftvolumens in dem Maximal-Kühlbetrieb unterdrückt.
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Die
Krümmungswand 18 ist
radial außerhalb des
Drehbewegungsbereichs des Heizkerns 15 angeordnet, und
die Beaufschlagung der Luftströmung wird
stromabwärts
der Krümmung
der Krümmungswand 18 verursacht.
Daher ist das Elektroheizgerät 20 stromabwärts des
Heizkerns 15 angeordnet. In dem Bereich stromabwärts des
Heizkerns 15 wird die Strömung der Luft zu der Außenseite
der Krümmung des
Krümmungsdurchtritts 11a beaufschlagt.
Da das Elektroheizgerät 20 neben
der Innenseite der Krümmung
des Krümmungsdurchtritts 11a stromabwärts des
Heizkerns 15 angeordnet ist, wird die beaufschlagte Luftströmung nicht
durch das Elektroheizgerät 20 beeinflusst.
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Andererseits
wird in dem Maximal-Heizbetrieb Druckverlust in dem Krümmungsdurchtritt 11a durch
den Heizkern 15 verursacht. In diesem Fall dient der Heizkern 15 als
eine Führung
zur Reduzierung der Luft von bzw. gegenüber Beaufschlagung, wie durch
Pfeile A33 in 2(b) gezeigt ist. Da die Kühlluft vollständig durch
den Heizkern 15 hindurchtritt, strömt die erwärmte Luft, welche durch den
Heizkern 15 hindurchgetreten ist, leicht zu dem Elektroheizgerät 20.
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Als
nächstes
werden vorteilhafte Wirkungen der Ausführungsform unter Bezugnahme
auf Versuchsergebnisse beschrieben, die in 3(a) und 3(b) beschrieben sind. In 3(a) zeigt
der Graph ein Verhältnis
zwischen Anordnungspositionen des Elektroheizgeräts 20 und dem Volumen
von Luft. Eine Horizontalachse repräsentiert das Verhältnis W1/W0
der Breite W1 zu der Breite W0 des Durchtritts stromabwärts des
Heizkerns 15. Je kleiner das Verhältnis W1/W0 ist, desto größer wird
das Elektroheizgerät 20 zu
der inneren Wand 21 vorgespannt. Eine Vertikalachse repräsentiert
das Volumen von Luft.
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Das
Elektroheizgerät 20 ist
beispielhaft in drei Positionen P1, P2, P3 angeordnet, wie in 3(b) gezeigt ist. In der Position P1 ist das Verhältnis W1/W0
50 %. In der Position P2 ist das Verhältnis W1/W0 75 %. In der Position
P3 ist das Verhältnis
W1/W0 95 %.
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In
dem Graph von 3(a) repräsentiert die Linie R1 das Volumen
von Luft, welche aus dem Gesichtsausblasauslass in dem Maximal-Kühlbetrieb ausgeblasen
wird, ohne dass das Elektroheizgerät 20 zur Verfügung steht.
Die Linie R2 repräsentiert das
Volumen von Luft, die aus dem Gesichtsausblassauslass in dem Maximal-Kühlbetrieb
in einem Fall ausgeblasen wird, in welchem das Elektroheizgerät 20 gemäß der Änderung
des Verhältnisses
W1/W0 vorliegt.
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Linie
R3 repräsentiert
das Volumen von Luft, die aus dem Fußausblasauslass in dem Maximal-Heizbetrieb
ohne Vorliegen des Elektroheizgeräts 20 ausgeblasen
wird. Linie R4 repräsentiert
das Volumen von Luft, die aus dem Fußausblasauslass in dem Maximal-Heizbetrieb
in einem Fall ausgeblasen wird, in welchem das Elektroheizgerät 20 gemäß der Änderung
des Verhältnisses
W1/W0 vorliegt.
-
Linie
R5 repräsentiert
das Volumen von Luft, welche durch das Elektroheizgerät 20 in
dem Maximal-Heizbetrieb mit der Änderung
des Verhältnisses W1/W0
hindurchtritt. Linie R6 repräsentiert
ein Zielvolumen von Luft, welche durch das Elektroheizgerät 20 hindurchtritt,
welche gemäß einer
Konstruktionsspezifikation der Klimatisierungseinheit 10 bestimmt wird.
In diesem Fall wird das Zielvolumen gleich oder größer 90 m3/h gewählt.
-
Wie
durch die Linien R2, R4 gezeigt ist, reduziert sich der Druckverlust
infolge des Elektroheizgeräts 20 mit
dem Absinken des Verhältnisses
W1/W0. Daher erhöhen
sich das Volumen von Luft, welche aus dem Gesichtsausblasauslass
in dem Maximal-Kühlbetrieb
ausgeblasen wird, und das Volumen von Luft, welches aus dem Fußausblasauslass
in dem Maximal-Heizbetrieb mit dem Absinken des Verhältnisses
W1/W0.
-
Zum
Beispiel wird, wenn das Verhältnis W1/W0
ungefähr
44 % ist, das Volumen von durch das Elektroheizgerät 20 hindurch
tretender Luft gleich oder größer als
das Zielvolumen gehalten, und sowohl das Volumen von Luft, welche
aus dem Gesichtsausblasauslass in dem Maximal-Kühlbetrieb ausgeblasen wird,
als auch das Volumen von Luft, welches aus dem Fußöffnungsauslass
in dem Maximal-Heizbetrieb
ausgeblasen wird, werden auf im Wesentlichen gleiche Niveaus wie
die Niveaus ohne Vorliegen des Elektroheizgeräts 20 erhöht. Daher
ist es vorzuziehen, das Elektroheizgerät 20 derart anzuordnen,
dass das Verhältnis
W1/W0 ungefähr
44 % beträgt.
-
Wenn
das Verhältnis
W1/W0 auf weniger als ungefähr
44 % reduziert wird, wird, obwohl das Volumen von Luft, welche aus
dem Gesichtsausblasauslass in dem Maximal-Kühlbetrieb ausgeblasen wird, und
das Volumen von Luft, welche aus dem Fußöffnungsauslass in dem Maximal-Heizbetrieb
ausgeblasen wird, erhöht
werden kann, das Volumen von Luft, welches durch das Elektroheizgerät 20 hindurchtritt, kleiner
als das Zielvolumen sein. Daher ist es vorzuziehen, das Verhältnis W1/W0
in einem Bereich zu wählen,
so dass das Volumen von durch das Elektroheizgerät 20 hindurch tretender
Luft gleich oder größer als
das Zielvolumen ist.
-
Wenn
ferner das Verhältnis
W1/W0 gleich oder kleiner als 75 % ist, ist der Druckverlust der
Luft in dem Krümmungsdurchtritt 11a infolge
des Elektroheizgeräts 20 hinreichend
reduziert und das Volumen von Luft, welches aus dem Gesichtsausblasauslass ausgeblasen
wird, hinreichend aufrechterhalten. Daher ist es vorzuziehen, dass
das Verhältnis
W1/W0 bei der praktischen Verwendung gleich oder niedriger als 75
% ist.
-
Ferner
ist keine Unterteilungswand direkt stromabwärts des Elektroheizgeräts 20,
wie die Unterteilungswand 28a von 14 vorgesehen.
Daher wird die Heißluft
(Pfeile A6) gleichmäßig aus
dem Elektroheizgerät 20 in
den Krümmungsdurchtritt 11a abgegeben,
der zwischen der inneren Wand 21 und der Seitenwand 18b begrenzt
ist.
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(Zweite Ausführungsform)
-
In
der ersten Ausführungsform
ist das Elektroheizgerät 20 in
der geneigten Position angeordnet, in welcher dessen stromabwärtiges Ende
die innere Wand 21 berührt
und dessen stromaufwärtiges
Ende von der inneren Wand 21 getrennt ist. Alternativ kann das
Elektroheizgerät 20 mit
dem vorbestimmten Winkel θ in
entgegengesetzter Weise geneigt sein. Zum Beispiel ist, wie in 4 gezeigt
ist, das Elektroheizgerät 20 derart
geneigt, dass dessen stromaufwärtiges
Ende die innere Wand 21 berührt und dessen stromabwärtiges Ende
sich von der inneren Wand 21 trennt. Auch in dieser Ausführungsform
werden ähnliche
vorteilhafte Wirkungen bereitgestellt.
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(Dritte Ausführungsform)
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Wie
in 5 gezeigt ist, kann das Elektroheizgerät 20 senkrecht
zu der inneren Wand 21 angeordnet werden, anstelle der
Anordnung in geneigter Position bzw. Stellung. In diesem Fall wird
die Größe des Elektroheizgeräts 20,
das heißt
eine tatsächliche
Breite des Elektroheizgeräts 20,
kleiner als die der ersten und zweiten Ausführungsformen. Hier ist die
projizierte Breite W1 äquivalent
der tatsächlichen
Breite des Elektroheizgeräts 20,
da das Elektroheizgerät 20 senkrecht
zu der inneren Wand 21 angeordnet ist. Auch in diesem Fall
ist das Verhältnis W1/W0
gleich oder kleiner 75 %. Demgemäß werden vorteilhafte
Wirkungen ähnlich
zu der ersten Ausführungsform
bereitgestellt.
-
(Vierte Ausführungsform)
-
Eine
vierte Ausführungsform
ist eine Modifikation der dritten Ausführungsform. Wie in 6 gezeigt
ist, ist das Elektroheizgerät 20,
das eine Breite aufweist, welche kleiner als die der ersten und
zweiten Ausführungsformen
ist, ist mit geneigter Stellung relativ zu der inneren Wand 21 angeordnet.
In dem Beispiel von 6 ist das Elektroheizgerät 20 derart geneigt,
dass das erste Ende, welches zu der inneren Wand 21 benachbart
ist, weiter stromabwärts
angeordnet ist, als das zweite Ende, welches weiter von der inneren
Wand 21 entfernt ist. Alternativ kann das Elektroheizgerät derart
geneigt sein, dass das erste Ende benachbart zu der inneren Wand 21 weiter stromaufwärts als
das zweite Ende ist, welches weiter von der inneren Wand 21 entfernt
ist. Auch in diesem Fall ist das Verhältnis W1/W0 gleich oder kleiner als
75 %. Demgemäß können vorteilhafte
Wirkungen ähnlich
zu den vorstehenden Ausführungsformen
in der vierten Ausführungsform
bereitgestellt werden.
-
(Fünfte Ausführungsform)
-
In
der ersten bis vierten Ausführungsform
ist der Heizkern 15 derart angeordnet, dass das zweite Ende 15b,
welches der Drehwelle 16 gegenüberliegt, nahe der Krümmungswand 18 ist
und die Drehwelle 16 weiter von der Krümmungswand 18 entfernt
ist als das zweite Ende 15b. In der fünften Ausführungsform ist jedoch der Heizkern 15 in
der entgegengesetzten Richtung angeordnet, wie in 7 gezeigt
ist.
-
Die
Drehwelle 16 ist nämlich
auf einer Seite angeordnet, die der Krümmungswand 18 näher ist, und
das zweite Ende 15b ist auf einer Seite angeordnet, die
von der Krümmungswand 18 weiter
entfernt ist. Auch in dem Beispiel von 7 ist der
Heizkern 15 stromabwärts
der Dichtungsrippe 19 bezüglich der Luftströmung angeordnet.
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Auch
in dieser Ausführungsform
können
vorteilhafte Wirkungen ähnlich
zu den vorstehenden Ausführungsformen
bereitgestellt werden. In der beispielhaften Ausführungsform
in 7 kann, obwohl der Heizkern 20 ähnlich zu
der ersten Ausführungsform
angeordnet ist, dieser in anderer Weise wie etwa der zweiten bis
vierten Ausführungsformen
angeordnet werden.
-
(Sechste Ausführungsform)
-
In
der ersten bis fünften
Ausführungsform
ist der Heizkern 15 stromabwärts der Luft blockierenden Wand 17 angeordnet,
so dass die Kernoberfläche des
Heizkerns 15 durch die Luft blockierende Wand 17 bedeckt
wird, wenn die Maximal-Kühlposition
MC vorliegt. In der sechsten Ausführungsform ist jedoch der Heizkern 15 derart
angeordnet, dass die Drehwelle 16 benachbart zu der Seitenwand 18b ist,
welche den Krümmungsdurchtritt 11a bildet,
wie in 8 gezeigt ist.
-
Auch
ist das erste Ende 15a mit der Drehwelle 16 mehr
stromabwärts
angeordnet als das zweite Ende 15b. In dem Maximal-Kühlbetrieb
wird der Heizkern 15 zu einer Position entlang der Seitenwand 18b bewegt.
Auch in dieser Ausführungsform können vorteilhafte
Wirkungen ähnlich
zu den vorstehenden Ausführungsformen
bereitgestellt werden. In 8 ist das
Elektroheizgerät 20 in
einer Weise ähnlich
zu der ersten Ausführungsform
angeordnet. Jedoch kann das Elektroheizgerät 20 in einer Weise ähnlich zu
den zweiten bis vierten Ausführungsformen
angeordnet werden.
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(Siebte Ausführungsform)
-
In
der siebten Ausführungsform
ist der Heizkern 15 in der entgegengesetzten Stellung zu
dem der sechsten Ausführungsform
angeordnet. Wie in 9 gezeigt ist, ist das erste
Ende 15a mit der Drehwelle 16 nahe der Krümmungswand 18 angeordnet.
In dem Maximal-Kühlbetrieb
ist der Heizkern 15 zu einer Position entlang der Seitenwand 18b angeordnet.
Auch in dieser Ausführungsform
können vorteilhafte
Wirkungen ähnlich
zu den vorstehenden Ausführungsformen
bereitgestellt werden. In 9 ist das
Elektroheizgerät 20 in
einer Weise ähnlich
zu der ersten Ausführungsform
angeordnet. Jedoch kann das Elektroheizgerät 20 ähnlich zu
denen der zweiten bis vierten Ausführungsformen angeordnet werden.
-
(Achte Ausführungsform)
-
In
den vorstehenden ersten bis siebten Ausführungsformen weist die Klimaanlage
den drehbaren Heizkern 15 und das Elektroheizgerät 20 auf.
Jedoch weist in der achten Ausführungsform
die Klimaanlage einen festen Heizkern 150 auf, der in dem
Klimatisierungsgehäuse 10a befestigt
ist, und das Elektroheizgerät 20.
In den 10 und 11 werden
Komponenten, die in den vorstehenden Ausführungsformen ähnlich sind,
durch gleiche Bezugsnummern bezeichnet und deren Beschreibung wird
nicht wiederholt. 11(a) zeigt
die Klimatisierungseinheit 10 in dem Maximal-Kühlbetrieb. 11(b) zeigt die Klimatisierungseinheit 10 in
dem Maximal-Heizbetrieb.
-
Wie
in 10 gezeigt ist, ist der Heizkern 150 stromabwärts des
Verdampfers 13 angeordnet. Hier ist der Heizkern 150 fixiert.
Das Klimatisierungsgehäuse 10a dieser
Ausführungsform
weist auch die Krümmungswand 18 unter
dem Heizkern 150 auf. Somit ist der Krümmungsdurchtritt 11a benachbart
zu dem Heizkern 150 durch die Bodenwand 18a, die Krümmungswand 18 und
die Seitenwand 18b begrenzt, so dass die Luftströmung entlang
der Bodenwand 18a senkrecht gekrümmt ist, wie durch einen Pfeil
B3 gezeigt ist.
-
Hier
ist eine Luftmischklappe 26 zwischen dem Verdampfer 13 und
dem Heizkern 150 vorgesehen. In dem in 10 gezeigten
Beispiel ist die Luftmischklappe 26 eine flache Klappe,
die um eine Drehwelle 26a drehbar ist.
-
Der
Heizkern 150 ist geringfügig relativ zu einer Vertikalstellung
geneigt, so dass sein zweites Ende (sein unteres Ende) weiter stromabwärts liegt als
das erste Ende (das obere Ende), das der inneren Seite der Krümmung des
Krümmungsdurchtritts 11a näher ist.
Die Drehwelle 26a der Luftmischklappe 26 befindet
sich benachbart zu dem zweiten Ende des Heizkerns 150.
-
Somit
begrenzt das Klimatisierungsgehäuse 10a einen
Kühlluftdurchtritt 27 zwischen
dem unteren Ende des Heizkerns 150 und der Bodenwand 18a und
der Krümmungswand 18,
durch welche die durch den Verdampfer 13 hindurchgetretene
Kühlluft
den Heizkern 150 im Bypass umgeht. Auch begrenzt das Klimatisierungsgehäuse 10a einen
Heißluftdurchtritt 28 oberhalb
des Kühlluftdurchtritts 27.
Die durch den Heißluftdurchtritt 28 hindurch
tretende Kühlluft
wird durch den Heizkern 150 erwärmt, wie durch einen Pfeil
B4 gezeigt ist.
-
Demgemäß begrenzt
das Klimatisierungsgehäuse 10a den
Kühlluftdurchtritt 27 auf
der Außenseite
der Krümmung
des Krümmungsdurchtritts 11a und den
Heißluftdurchtritt 28 auf
der inneren Seite der Krümmung
des Krümmungsdurchtritts 11a.
Auch ist der Heizkern 150 auf der inneren Seite der Krümmung des
Krümmungsdurchtritts 11a angeordnet.
-
In 10 ist
das Elektroheizgerät 20 diagonal
oberhalb und auf der hinteren Seite des Heizkerns 150 angeordnet.
Das Elektroheizgerät 20 ist nämlich stromabwärts des
Heizkerns 150 und auf der inneren Seite der Krümmung des
Krümmungsdurchtritts 11a angeordnet.
-
Das
Elektroheizgerät 20 ist
benachbart zu der inneren Wand 21 mit einer geneigten Position
angeordnet. Das Elektroheizgerät 20 ist
beispielsweise geringfügig
relativ zu der Seitenwand 18 oder der Innenwand 21 geneigt.
In diesem Fall wird die durch den Kühlluftdurchtritt 27 strömende Kühlluft entlang der
Krümmungswand 18 gekrümmt bzw.
abgelenkt und zu der Seitenwand 18b beaufschlagt, wie durch den
Pfeil B3 gezeigt ist. Das Elektroheizgerät 20 ist an einer
Position angeordnet, die von der beaufschlagten Strömung der
Kühlluft
getrennt ist.
-
Die
Luftmischklappe 26 wird zwischen einer Maximal-Kühlposition,
die in 11(a) gezeigt ist, und einer
Maximal-Heizposition, die in 11(b) gezeigt
ist, gedreht, um so das Volumen der Kühlluft des Kühlluftdurchtritts 27 und
das Volumen von durch den Heizkern 150 in dem Heißluftdurchtritt 28 erwärmter Luft
einzustellen. Wenn sie in der Maximal-Kühlposition ist, die in 11(a) gezeigt ist, schließt die Luftmischklappe 26 vollständig den
Heißluftdurchtritt 28 und öffnet vollständig den
Kühlluftdurchtritt 27.
Daher wird der Maximal-Kühlbetrieb,
in welchem die Temperatur von Luft, die in das Passagierabteil geblasen
wird, am niedrigsten ist, ausgeführt.
-
In
dem Maximal-Kühlbetrieb
umgeht die Kühlluft
den Heizkern 150 und das Elektroheizgerät 20, wie durch Pfeile
B3 in 11(a) gezeigt ist. Daher wird
ein Strömungswiderstand
der Kühlluft
in dem Krümmungsdurchtritt 11a nicht
durch das Elektroheizgerät 20 erhöht.
-
Wenn
sie andererseits in der in 11(b) gezeigten
Maximal-Heizposition ist, schließt die Luftmischklappe 26 den
Kühlluftdurchtritt 27 vollständig und öffnet den
Heißluftdurchtritt 28 vollständig. Somit wird
der Maximal-Heizbetrieb, in welchem die Temperatur von Luft, die
in das Passagierabteil geblasen wird, am höchsten ist, ausgeführt.
-
Wie
in 10 gezeigt ist, werden, wenn die Luftmischklappe 26 in
einer mittleren Position zwischen der Maximal-Kühlposition und der Maximal-Heizposition
ist, das Volumen der Kühlluft
(Pfeil B3) und das Volumen der Heißluft (Pfeil B4) in Abhängigkeit
eines Öffnungsgrads
der Luftmischklappe 26 gesteuert. Da das Luftmischvolumen
der Kühlluft mit
der Heizluft durch den Öffnungsgrad
der Luftmischklappe 26 gesteuert wird, wird die Temperatur von
in das Passagierabteil geblasener Luft gesteuert.
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Demgemäß wird in
der Klimatisierungseinheit 10 der Kühlluftdurchtritt 27 auf
der Außenseite der
Krümmung
des Krümmungsdurchtritts 11a begrenzt
und der Heißluftdurchtritt
wird auf der Innenseite der Krümmung
des Krümmungsdurchtritts 11a begrenzt.
Ferner sind der Heizkern 150 und das Elektroheizgerät 20 auf
der Innenseite der Krümmung
des Krümmungsdurchtritts 11a angeordnet.
In diesem Fall ist der Kühlluftdurchtritt 27 neben
dem Elektroheizgerät 20 begrenzt
bzw. festgelegt. Ebenso existiert keine Unterteilungswand direkt
stromabwärts des Elektroheizgeräts 20,
wie die Unterteilungswand 28a des herkömmlichen Beispiels, das in 14 gezeigt ist.
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Daher
kann in dem Maximal-Heizbetrieb die Heißluft gleichmäßig aus
dem Elektroheizgerät 20 zu einem
Raum für
den Kühlluftdurchtritt 27 mit
niedrigem Druckverlust abgegeben werden, wie durch Pfeile B6 gezeigt
ist. Da der Raum für
den Kühlluftdurchtritt 27 effektiv
in dem Maximal-Heizbetrieb verwendet wird, ist es nicht nötig, die
Breite des Heißluftdurchtritts 28 zu
vergrößern, selbst
wenn das Elektroheizgerät 20 in
der Klimatisierungseinheit 10 angebracht ist.
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Demgemäß wird in
der Klimatisierungseinheit mit dem festen Heizkern 150 und
dem Elektroheizgerät 20 eine
Heizleistung hinreichend aufrechterhalten, ohne die Größe der Klimatisierungseinheit 10 zu
vergrößern.
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(Neunte Ausführungsform)
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Eine
neunte Ausführungsform
ist eine Modifikation der achten Ausführungsform. In der achten Ausführungsform
ist das Elektroheizgerät 20 relativ zu
der Kühlluftströmung entlang
der Seitenwand 18b geneigt. In der neunten Ausführungsform
ist das Elektroheizgerät 20 senkrecht
zu der Kühlluftströmung entlang
der Seitenwand 18b stromabwärts des Heizkerns 150 angeordnet.
Auch in diesem Fall ist die Unterteilungswand nicht direkt stromabwärts des Elektroheizgeräts 20 ausgebildet.
Somit wird die Luft gleichmäßig aus
dem Elektroheizgerät 20 ähnlich zu der
achten Ausführungsform
abgegeben. Demgemäß werden
vorteilhafte Wirkungen ähnlich
zu denen der vorstehenden Ausführungsformen
bereitgestellt.
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(Zehnte Ausführungsform)
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Eine
zehnte Ausführungsform
ist eine Modifikation der achten Ausführungsform. Wie in 13 gezeigt
ist, ist das Elektroheizgerät 20 parallel
zu der Kühlluftströmung angeordnet
(Pfeil B3), entlang der Seitenwand 18b, und stromabwärts des
Heizkerns 150. Auch in diesem Fall ist das Elektroheizgerät 20 in
dem Heißluft durchtritt 28 angeordnet,
der auf der Innenseite des Krümmungsdurchtritts 11a begrenzt ist,
das heißt
an einer Position ohne Erhöhung
des Strömungswiderstands
der Kühlluftströmung. Ferner wird,
da keine Unterteilungswand stromabwärts des Elektroheizgeräts 20 vorliegt,
die erwärmte
Luft gleichmäßig aus
dem Elektroheizgerät 20 zu
dem Raum für
den Kühlluftdurchtritt 27 abgegeben.
Demgemäß können vorteilhafte
Wirkungen ähnlich
zu den vorstehenden Ausführungsformen
bereitgestellt werden.
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Die
vorliegende Erfindung sollte nicht auf die vorstehend diskutierten
und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen begrenzt sein,
sondern kann in vielfältigen
Weisen modifiziert werden. Auch kann die vorliegende Erfindung mit
beliebigen Kombinationen der vorstehenden Ausführungsformen ausgeführt werden.
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Zum
Beispiel können
die vorstehenden Ausführungsformen
wie folgt variiert werden.
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In
den vorstehenden Ausführungsformen
ist der Verdampfer 13 stromaufwärts des Heizkerns 15, 150 angeordnet.
Jedoch wird in einer Klimaanlage, die zur Verwendung bei kalten
Klimata konstruiert ist, der Verdampfer nicht bereitgestellt werden,
da eine Kühlfunktion
nicht erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung kann für eine solche
Klimaanlage ohne den Verdampfer verwendet werden.
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In
diesem Fall wird, wenn der Heizkern 15, 150 zu
der Maximal-Kühlposition
bewegt wird, die durch den Gebläseabschnitt 12 ausgeblasene
Luft, das heißt
die nicht geheizte Luft mit niedriger Temperatur, den Heizkern 15, 150 vollständig im
Bypass umgehen und in das Passagierabteil eingeblasen werden.
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In
den vorstehenden Ausführungsformen weist
das Klimatisierungsgehäuse 10a die
Defrosteröffnung 22,
die Gesichtsöffnungen 23 und
die Fußöffnungen 24 an
den Positionen stromabwärts
des Luftdurchtritts 11 auf, so dass die Klimatisierungseinheit 10 als
eine vordere Klimatisierungseinheit verwendet werden kann.
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Jedoch
kann die Klimatisierungseinheit 10 als eine hintere Klimatisierungseinheit
verwendet werden. In diesem Fall hat das Klimatisierungsgehäuse 10a nicht
die Defrosteröffnung 22.
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In
den vorstehenden Ausführungsformen
ist das innere Fluid des Heizkerns 15, 150 Heißwasser aus
dem Motorkühlwasserkreislauf.
Jedoch ist das innere Fluid nicht auf Heißwasser beschränkt, sondern
kann jedes beliebige andere Fluid als eine Wärmequelle sein, wie ein Motoröl oder ein Öl zum Betrieb
von hydraulischen Einrichtungen.
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Die
beispielhaften Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind vorstehend beschrieben. Jedoch ist
die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen
beschränkt, sondern
kann in anderen Weisen ausgeführt
werden, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen.