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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Automobilklimaanlage mit einer Heizvorrichtung (Heizeinrichtung), die in einem Luftförderkanal vorgesehen ist, der in einem Gehäuse ausgebildet ist, und die aus zwei Arten an Heizvorrichtungen ausgewählt ist, die sich in Form und Größe unterscheiden.
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STAND DER TECHNIK
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Eine Automobilklimaanlage eines Wärmepumpensystems, die bei einem durch eine Kraftmaschine angetriebenen Automobil, einem Elektrofahrzeug und einem Hybridfahrzeug verwendet werden kann, hat einen Luftkühlungs-Wärmetauscher (Verdampfer) und einen Luftheizungs-Wärmetauscher (Kondensator). Die Automobilklimaanlage des Wärmepumpensystems nutzt den Kondensator als eine Heizvorrichtung während eines Luftheizungsbetriebs. Jedoch kann dies einen Fehler verursachen, dass die Klimaanlage keine ausreichende Luftheizfunktion bei extrem niedriger Temperatur bereitstellt. Um dies zu bewältigen, ist es wünschenswert, dass die Klimaanlage als eine Hilfsheizvorrichtung zusätzlich einen Heizkern verwenden sollte, der ein Wärmetauscher ist, der als ein Heizmedium das Kraftmaschinenkühlwasser nutzt, wenn sie bei einem durch eine Kraftmaschine angetriebenen Automobil verwendet wird, oder eine elektrische Heizvorrichtung, wenn sie bei dem Elektrofahrzeug verwendet wird.
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Jedoch haben der Heizkern und die elektrische Heizvorrichtung unterschiedliche Formen und Größen, so dass unterschiedliche Klimaanlagengehäuse für das durch eine Kraftmaschine angetriebene Automobil und für das Elektrofahrzeug vorbereitet werden müssen. Die Patentdruckschrift 1 offenbart ein Verfahren, das es ermöglicht, die Größe oder Anzahl der Heizkerne in dem Gehäuse auszuwählen. Bei diesem Verfahren werden kleine Heizkerne oder ein einziger Heizkern, sofern er verwendet wird, in dem Gehäuse montiert, nachdem sie in einem Rahmenkörper untergebracht wurden. Jedoch offenbart die Patentdruckschrift 1 überhaupt kein Verfahren zum wahlweisen Montieren von zwei Arten an Heizvorrichtungen wie zum Beispiel ein Heizkern und eine elektrische Heizvorrichtung.
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Eine Heizvorrichtung für ein Automobil ist des Weiteren aus Patentdruckschrift 2 bekannt.
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LISTE DER DRUCKSCHRIFTEN
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PATENTDRUCKSCHRIFTEN
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- Patentdruckschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2002 219929 A
- Patentdruckschrift 2: FR 2 849 806 A1
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN SIND
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Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend geschilderten Umstände geschaffen, und es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Automobilklimaanlage vorzusehen, die zwei Arten an Heizvorrichtungen ermöglicht, die sich in Form und Größe unterscheiden, wie zum Beispiel einen Heizkern und eine elektrische Heizvorrichtung, die wahlweise in einem gemeinsamen Gehäuse zu montieren sind.
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MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
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Die Automobilklimaanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat eine stromaufwärtige Heizvorrichtung und eine stromabwärtige Heizvorrichtung, die in Reihe in einem Luftförderkanal vorgesehen sind, der in einem Gehäuse ausgebildet ist, und wobei die stromaufwärtige Heizvorrichtung aus zwei Arten an Heizvorrichtungen ausgewählt ist, die sich in Form und Größe unterscheiden. Die stromaufwärtige Heizvorrichtung ist in dem Gehäuse montiert, indem sie dort durch einen Einsetz-/Ausstoßschlitz eingesetzt ist, der in einer Außenfläche des Gehäuses ausgebildet ist. Der Einsetz-/Ausstoßschlitz ist so ausgebildet, dass er zu der größeren der beiden Arten an Heizvorrichtungen passt. Wenn die kleinere der beiden Arten an Heizvorrichtungen ausgewählt wird, wird sie in einem Rahmen untergebracht, der ein Außenmaß hat, das in den Einsetz-/Ausstoßschlitz passt, und sie wird in dem Gehäuse mit dem dazwischen angeordneten Rahmen montiert.
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Weiterhin ist die stromabwärtige Heizvorrichtung größer als die kleinere der beiden Arten an Heizvorrichtungen, und der Rahmen hat eine geneigte Führungsfläche derart, dass sich ein Abschnitt näher an einem Ausgang in der Luftförderkanalrichtung befindet als seine Innenfläche, wobei die geneigte Führungsfläche so ausgebildet ist, dass ein Öffnungsflächeninhalt des Rahmens zu der stromabwärtigen Heizvorrichtung hin größer wird.
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Die größere der beiden Arten an Heizvorrichtungen ist erfindungsgemäß ein Heizkern, der als ein Heizmedium ein Kraftmaschinenkühlwasser verwendet, und die kleinere der beiden Arten an Heizvorrichtungen ist eine elektrische Heizvorrichtung. Der Rahmen hat des Weiteren einen Temperatursensorhalter.
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In einer zweiten Ausführungsform schafft die Erfindung eine Automobilklimaanlage mit einem Luftkühlungs-Wärmetauscher und zwei Heizvorrichtungen zum Heizen von Luft, die in Reihe in einem Luftförderkanal vorgesehen sind, der in einem Gehäuse ausgebildet ist, und wobei eine stromaufwärtige Heizvorrichtung der zwei Heizvorrichtungen aus zwei Arten von Heizvorrichtungen ausgewählt ist, die sich in Form und Größe unterscheiden. Dabei ist der Luftkühlungs-Wärmetauscher ein Verdampfer für einen Wärmepumpenzyklus und stromaufwärts von den zwei Heizvorrichtungen vorgesehen. Die zwei Heizvorrichtungen sind in Reihe und benachbart zueinander vorgesehen. Die stromaufwärtige Heizvorrichtung ist in dem Gehäuse montiert, indem sie dort durch einen Einsetz-/Ausstoßschlitz eingesetzt ist, der in einer Seitenfläche des Gehäuses ausgebildet ist. Eine stromabwärtige Heizvorrichtung der zwei Heizvorrichtungen ist in dem Gehäuse montiert, indem sie dort durch einen Einsetz-/Ausstoßschlitz eingesetzt ist, der in einer unteren Oberfläche des Gehäuses ausgebildet ist. Der Einsetz-/Ausstoßschlitz der Seitenfläche ist so ausgebildet, dass er zu der größeren der beiden Arten von Heizvorrichtungen passt. Wenn die kleinere der beiden Arten von Heizvorrichtungen ausgewählt ist, ist sie in einem Rahmen untergebracht, der ein Außenmaß hat, das in den Einsetz-/Ausstoßschlitz der Seitenfläche passt, und sie ist in dem Gehäuse mit dem dazwischen angeordneten Rahmen montiert.
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WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht zwei Heizvorrichtungen unterschiedlicher Art, wie zum Beispiel den Heizkern und die elektrische Heizvorrichtung, die in dem gemeinsamen Gehäuse zu montieren sind, wodurch ein Beitrag zur Kostenreduzierung durch Vereinheitlichung der Teile erzielt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist zusätzlich der Temperatursensorhalter in dem Rahmen vorgesehen, wenn die elektrische Heizvorrichtung verwendet wird. Dies erleichtert die Anbringung des Temperatursensors, der für die Regelung der elektrischen Heizvorrichtung und zum Schutz des Gehäuses erforderlich ist.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine schematische Konfiguration einer Klimaanlage einer Heizkernbauart gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 2 zeigt eine schematische Konfiguration einer Klimaanlage einer PTC-Heizvorrichtungsbauart.
- 3 zeigt eine Seitenansicht der Klimaanlage der Heizkernbauart.
- 4 zeigt eine Seitenansicht der Klimaanlage der PTC-Heizvorrichtungsbauart.
- 5 zeigt eine Querschnittsansicht der Klimaanlage der Heizkernbauart.
- 6 zeigt eine Querschnittsansicht der Klimaanlage der PTC-Heizvorrichtungsbauart.
- 7 zeigt eine perspektivische Ansicht, die darstellt, wie die Klimaanlage der Heizkernbauart zusammenzusetzen ist.
- 8 zeigt eine perspektivische Ansicht, die darstellt, wie die Klimaanlage der PTC-Heizvorrichtungsbauart zusammenzusetzen ist.
- 9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rahmens zum Montieren einer PTC-Heizvorrichtung.
- 10 zeigt eine Vorderansicht des Rahmens.
- 11 zeigt eine Draufsicht des Rahmens.
- 12 zeigt eine Querschnittsansicht einer Klimaanlage der PTC-Heizvorrichtungsbauart gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
- 13 zeigt eine schematische Ansicht eines Wärmepumpenzyklus während eines Luftkühlungsbetriebs.
- 14 zeigt eine schematische Ansicht des Wärmepumpenzyklus während eines Luftheizungsbetriebs.
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MODUS ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben. Eine Automobilklimaanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel, die bei einem Automobil vorgesehen ist (wie zum Beispiel ein durch eine Kraftmaschine angetriebenes Automobil, ein Elektrofahrzeug und ein Hybridfahrzeug), hat eine Heizlüftungs- und Klimaanlageneinheit 1 (HVAC-Einheit) (1 bis 6) und einen Wärmepumpenzyklus 20 (13 und 14). Die HVAC-Einheit 1 ist in dem Inneren des Automobils angeordnet und dazu konfiguriert, die Temperatur einer Luft einzustellen, die von dem Inneren des Automobils (Innenluft) oder von der Außenseite des Automobils (Außenluft) eingelassen wird, und dann die Luft zu dem Inneren des Automobils herauszublasen. Der Wärmepumpenzyklus 20 ist außerhalb des Automobils angeordnet und dazu konfiguriert, einen Wärmetausch zwischen der in die HVAC-Einheit 1 eingelassenen Luft und einem Fluorkohlenstoff-Kühlmittel zu bewirken.
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Die 1 und 2 zeigen jeweils eine schematische Ansicht der HVAC-Einheit 1. Die 1 zeigt eine Heizkernbauart, während die 2 eine PTC-Heizvorrichtungsbauart zeigt. Die 3 und 4 zeigen jeweils eine Seitenansicht der HVAC-Einheit 1. Die 3 zeigt die Heizkernbauart, während die 4 die PTC-Heizvorrichtungsbauart zeigt. Die 5 und 6 zeigen jeweils eine Querschnittsansicht der HVAC-Einheit 1.
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Die 5 zeigt die Heizkernbauart, während die 6 die PTC-Heizvorrichtungsbauart zeigt.
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Die Automobilklimaanlage gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendet als eine Heizvorrichtung für die Luftheizung einen Kondensator 13 für einen Wärmepumpenzyklus, und sie verwendet als eine Hilfsheizvorrichtung einen Heizkern 14 oder eine PTC-Heizvorrichtung 15. Es ist zu beachten, dass sich die hierbei verwendeten Begriffe „Heizkernbauart“ und „PTC-Heizvorrichtungsbauart“ auf Systeme beziehen, die als die Hilfsheizvorrichtung den Heizkern 14 bzw. die PTC-Heizvorrichtung 15 verwenden.
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Nachfolgend wird die Konfiguration der HVAC-Einheit 1 hauptsächlich unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Die HVAC-Einheit 1 hat ein Gehäuse 2, das darin einen Luftförderkanal 3 definiert.
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An dem Eingang des Luftförderkanals 3 sind ein Innenlufteinlassanschluss 4, ein Außenlufteinlassanschluss 5, eine Innenluft-/Außenluft-Schaltklappe 6, ein Filter 7 und ein Gebläse 8 vorgesehen. Die Innenluft-/Außenluft-Schaltklappe 6 ermöglicht ein wahlweises Schalten zwischen den Einlassanschlüssen 4 und 5. Das Gebläse 8 zieht Luft (Innen- oder Außenluft) durch einen der Einlassanschlüsse 4 und 5 ein und fördert die Luft zu dem Luftförderkanal 3.
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In dem Luftförderkanal 3 ist ein Verdampfer 9 stromabwärts von dem Gebläse 8 vorgesehen. Der Verdampfer 9 ist ein Luftkühlungs-Wärmetauscher für einen Wärmepumpenzyklus.
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Eine Trennwand 10 trennt den Abschnitt stromabwärts von dem Verdampfer 9 des Luftförderkanals 3 in einen Luftheizungs-Wärmetauscherkanal 11 und einen Umgehungskanal 12. In dem Luftheizungs-Wärmetauscherkanal 11 sind Heizvorrichtungen, nämlich der Kondensator 13 und entweder der Heizkern 14 oder die PTC-Heizvorrichtung 15 in Reihe vorgesehen. Insbesondere ist der Heizkern 14 oder die PTC-Heizvorrichtung 15 stromaufwärts von dem Kondensator 13 vorgesehen, der ein Luftheizungs-Wärmetauscher für den Wärmepumpenzyklus ist. Somit ermöglicht der Umgehungskanal 12 das Umgehen von diesen beiden Heizvorrichtungen (der Kondensator 13 und entweder der Heizkern 14 oder die PTC-Heizvorrichtung 15).
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Der Heizkern 14, der eine Hilfsheizvorrichtung ist, die für durch Kraftmaschinen angetriebene Automobile geeignet ist, ist dazu konfiguriert, Luft zu heizen, indem als ein Heizmedium das Kraftmaschinenkühlwasser verwendet wird (Kraftmaschinenkühlwasser, das Wärme durch Kühlen der Kraftmaschine absorbiert hat). Andererseits ist die PTC-Heizvorrichtung 15, die eine Hilfsheizvorrichtung ist, die für Elektrofahrzeuge geeignet ist, dazu konfiguriert, Luft zu heizen, indem die Luft zum Hindurchtreten durch das Heizelement veranlasst wird, das elektrisch geheizt wird. Die Verwendung einer Heizvorrichtung mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) als eine elektrische Heizvorrichtung erleichtert die Temperaturregelung.
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An den Eingängen des Luftheizungs-Wärmetauscherkanals 11 und des Umgehungskanals 12 ist eine Luftmischklappe 16 vorgesehen. Die Luftmischklappe 16 ermöglicht eine Steuerung der Luftströmung in den Luftheizungs-Wärmetauscherkanal 11 (der Luft, die zu den Heizvorrichtungen strömt). Während des Luftkühlungsbetriebes kann die Luftmischklappe 16 die Luftströmung in dem Luftheizungs-Wärmetauscherkanal 11 blockieren.
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An dem Ausgang des Luftförderkanals 3 sind ein Enteisungsluftausgang 17, ein Gesichtsluftausgang 18 und ein Fußluftausgang 19, die durch die jeweils dazugehörige Klappe geöffnet und geschlossen werden, so vorgesehen, dass ermöglicht wird, dass Luft mit eingestellter Temperatur in einer angemessenen Richtung herausgeblasen wird.
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Wenn die Automobilklimaanlage als eine Klimaanlage für eine unabhängige Temperatursteuerung an der rechten und linken Seite konfiguriert ist, die die fahrerseitige Temperatur und die fahrgastseitige Temperatur unabhängig steuern kann, ist zu beachten, dass sie einen rechten und einen linken unabhängigen Luftförderkanal 3 und 3 aufweist. Die Luftförderkanäle 3 und 3 sind an den gegenüberliegenden Seiten angeordnet, die der nahen und der entfernten Seite in der Richtung senkrecht zu den Ebenen der 1 bis 6 entsprechen. Der Luftkühlungs-Wärmetauscher 9 und die Luftheizungs-Wärmetauscher 13 und 14 (oder 15) sind so vorgesehen, dass sie sowohl den rechten als auch den linken unabhängigen Luftförderkanal 3 und 3 abdecken. Andererseits sind die Luftmischklappen 16 eins-zu-eins an dem rechten und dem linken unabhängigen Luftförderkanal 3 und 3 vorgesehen. Das individuelle Regeln der Öffnungsgrößen der Luftmischklappen 16 ermöglicht die rechte und die linke unabhängige Temperaturregelung. Zusätzlich sind die Gesichtsluftausgänge 18 und die Fußluftausgänge 19 ebenfalls rechts und links unabhängig vorgesehen, auch wenn dies offensichtlich ist.
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Nachfolgend wird die Konfiguration des Wärmepumpenzyklus' 20 unter Bezugnahme auf die 13 und 14 beschrieben. Die 13 zeigt eine schematische Ansicht des Wärmepumpenzyklus' 20 während des Luftkühlungsbetriebs. Die 14 zeigt eine schematische Ansicht des Wärmepumpenzyklus' 20 während des Luftheizungsbetriebs.
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Der Wärmepumpenzyklus 20, der eine Kühlmittelzyklusvorrichtung ist, die ein Fluorkohlenstoff-Kühlmittel verwendet, hat den Verdampfer (Luftkühlungs-Wärmetauscher) 9 und den Kondensator (Luftheizungs-Wärmetauscher) 13. Der Wärmepumpenzyklus 20 hat insbesondere den Verdampfer (Luftkühlungs-Wärmetauscher) 9, einen Verdichter 21, den Kondensator (Luftheizungs-Wärmetauscher) 13, eine Entspannungseinrichtung 22 wie zum Beispiel ein Expansionsventil, einen Fahrzeugaußenwärmetauscher 23 und eine Entspannungseinrichtung 24 wie zum Beispiel ein Expansionsventil. Der Verdichter 21 ist an ein ausgangsseitiges Rohr des Verdampfers 9 gekoppelt. Der Kondensator 13 ist an ein ausgangsseitiges Rohr des Verdichters 21 gekoppelt. Die Entspannungseinrichtung 22 ist an ein ausgangsseitiges Rohr des Kondensators 13 gekoppelt. Der Fahrzeugaußenwärmetauscher 23 ist an ein ausgangsseitiges Rohr der Entspannungseinrichtung 22 gekoppelt. Die Entspannungseinrichtung 24 ist an ein ausgangsseitiges Rohr des Fahrzeugaußenwärmetauschers 23 gekoppelt. Der Verdampfer 9 ist an ein ausgangsseitiges Rohr der Entspannungseinrichtung 24 gekoppelt.
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Der Fahrzeugaußenwärmetauscher 23 ist in dem Inneren des Automobils angeordnet, insbesondere an der Vorderseite des Automobils. Bei der Aufnahme von Wind, der durch einen Lüfter 29 erzeugt wird, oder von Wind, der durch die Automobilbewegung erzeugt wird, bewirkt der Fahrzeugaußenwärmetauscher 23 darin einen Wärmetausch zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft.
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Um die Umgehung der Entspannungseinrichtung 22 zu ermöglichen, ist ein Umgehungsrohr 25 mit einem Ein-/Aus-Ventil 26 vorgesehen. Vorrichtungen einschließlich des Ein-/Aus-Ventils 26 werden so gesteuert, dass eine Kühlmittelströmung durch das Umgehungsrohr 25 während des Luftkühlungsbetriebs veranlasst wird, aber durch die Entspannungseinrichtung 22 während des Luftheizungsbetriebs. Zusätzlich ist zum Ermöglichen der Umgehung der Entspannungseinrichtung 24 und des Verdampfers (Luftkühlungs-Wärmetauscher) 9 ein Umgehungsrohr 27 mit einem Ein-/Aus-Ventil 28 vorgesehen. Vorrichtungen einschließlich des Ein-/Aus-Ventils 28 werden so gesteuert, dass die Kühlmittelströmung durch die Entspannungseinrichtung 24 und den Verdampfer 9 während des Luftkühlungsbetriebs veranlasst wird, aber durch das Umgehungsrohr 27 während des Luftheizungsbetriebs. Obwohl dies nicht hierin beschrieben ist, ist zu beachten, dass die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen zum Steuern der Strömungen außerdem angemessen angeordnete Vorrichtungen aufweisen, wie zum Beispiel Ein-WegeVentile zusätzlich zu den Ein-/Aus-Ventilen 26 und 28.
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Als nächstes werden die Betriebe des Wärmepumpenzyklus 20 während des Luftkühlungsbetriebes und während des Luftheizungsbetriebes beschrieben.
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Während des Luftkühlungsbetriebes wird das Ein-/Aus-Ventil 26 des Umgehungsrohres 25 geöffnet und das Ein-/Aus-Ventil 28 des Umgehungsrohres 27 wird geschlossen, wie dies in der 13 gezeigt ist, so dass das Kühlmittel in jener Richtung zirkuliert, die durch Pfeile in der 13 angegeben ist.
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In dem Wärmepumpenzyklus 20 wird das Kühlmittel durch den Verdichter 21 zunächst verdichtet, und das resultierende, gasförmige Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck strömt in den Kondensator (Luftheizungs-Wärmetauscher) 13. Jedoch wird die Luftmischklappe 16 während des Luftkühlungsbetriebes geschlossen. Dementsprechend tritt das durch den Verdichter 21 verdichtete Kühlmittel durch den Kondensator 13 hindurch, ohne dass es durch einen Wärmetausch mit der Luft kondensiert, und es strömt durch das Umgehungsrohr 25 in den Fahrzeugaußenwärmetauscher 23, während es den gasförmigen Zustand mit hoher Temperatur und hohem Druck beibehält. Hierbei dient der Fahrzeugaußenwärmetauscher 23 als ein Kondensator während des Luftkühlungsbetriebes. Dann wird das gasförmige Kühlmittel mit der hohen Temperatur und dem hohen Druck in dem Fahrzeugaußenwärmetauscher 23 durch Kondensation verflüssigt, während es Wärme in die Außenluft freisetzt. Es ist zu beachten, dass der Wärmepumpenzyklus 20 unter geringeren Kosten als bei einem System hergestellt werden kann, das veranlasst, dass das Kühlmittel den Kondensator (Luftheizungs-Wärmetauscher) 13 während des Luftkühlungsbetriebs umgeht, da das letztgenannte System irgendein Rohr und ein Ventil zum Umgehen des Kondensators 13 benötigt, aber der Wärmepumpenzyklus 20 benötigt kein derartiges Rohr oder Ventil.
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Das in dem Fahrzeugaußenwärmetauscher 23 kondensierte Kühlmittel wird in der Entspannungseinrichtung 24 wie zum Beispiel das Expansionsventil adiabatisch expandiert und entspannt. Dann strömt das resultierende Gas-/Flüssigkeits-Kühlmittel mit zwei Phasen in den Verdampfer (Luftkühlungs-Wärmetauscher) 9. In dem Verdampfer 9 wird das Kühlmittel durch einen Wärmetausch mit Luft geheizt und verdampft. Die in dem Verdampfer 9 so gekühlte Luft wird durch einen oder mehrere geeignete Luftausgänge herausgeblasen, um so die Innenluft des Automobils zu kühlen. Das gasförmige Kühlmittel, das durch den Verdampfer 9 hindurchgetreten ist, wird durch den Verdichter 21 angesaugt und darin erneut verdichtet.
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Während des Luftheizungsbetriebes wird das Ein-/Aus-Ventil 26 des Umgehungsrohres 25 geschlossen und das Ein-/Aus-Ventil 28 des Umgehungsrohres 27 wird geöffnet, wie dies in der 14 gezeigt ist, so dass das Kühlmittel in jener Richtung zirkuliert, die durch Pfeile in der 14 angegeben ist.
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In dem Wärmepumpenzyklus 20 wird das Kühlmittel durch den Verdichter 21 zunächst verdichtet, und das resultierende, gasförmige Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck strömt in den Kondensator (Luftheizungs-Wärmetauscher) 13. In dem Kondensator 13 wird das Kühlmittel mittels Wärmetausch mit Luft gekühlt und verflüssigt. Die in dem Kondensator 13 so geheizte Luft wird durch einen oder mehrere geeignete Luftausgänge herausgeblasen, um so die Innenluft des Automobils zu heizen.
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Das in dem Kondensator 13 kondensierte Kühlmittel wird in der Entspannungseinrichtung 22 wie zum Beispiel das Expansionsventil adiabatisch expandiert und entspannt. Dann strömt das resultierende Gas-/Flüssigkeits-Kühlmittel mit zwei Phasen in den Fahrzeugaußenwärmetauscher 23. Hierbei dient der Fahrzeugaußenwärmetauscher 23 als ein Verdampfer während des Luftheizungsbetriebs. Dann wird das Gas-/Flüssigkeits-Kühlmittel mit zwei Phasen in dem Fahrzeugaußenwärmetauscher 23, der Wind aufnimmt, der durch den Lüfter 29 erzeugt wird, oder Wind, der durch die Automobilbewegung erzeugt wird, durch Absorbieren von Wärme von der Außenluft verdampft. Dann tritt das gasförmige Kühlmittel durch das Umgehungsrohr 27 hindurch, um durch den Verdichter 21 angesaugt und darin erneut verdichtet zu werden.
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Üblicherweise verwendet eine Klimaanlage, die den Wärmepumpenzyklus 20 verwendet, der gemäß der vorstehenden Beschreibung konfiguriert ist, den Kondensator 13 als eine Heizvorrichtung während eines Luftheizungsbetriebes. Dies kann einen Fehler verursachen, dass eine Klimaanlage keine ausreichende Luftheizungsfunktion bei äußerst niedriger Temperatur bereitstellt. Um dies zu bewältigen, verwendet die Klimaanlage gemäß diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich als eine Hilfsheizvorrichtung den Heizkern 14, wenn sie bei einem durch eine Kraftmaschine angetriebenen Automobil verwendet wird, oder die PTC-Heizvorrichtung 15, wenn sie bei einem Elektrofahrzeug verwendet wird. Die Bereitstellung von zwei Heizvorrichtungen für die Luftheizung, nämlich den Kondensator 13 und entweder den Heizkern 14 oder die PTC-Heizvorrichtung 15 vergrößert jedoch dementsprechend die Größe der Klimaanlage. Somit müssen diese Heizvorrichtungen so nahe aneinander wie möglich angeordnet werden.
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Angesichts des vorstehend geschilderten Umstandes werden bei diesem Ausführungsbeispiel die beiden Heizvorrichtungen 13 und 14 (oder 15) in der folgenden Weise montiert. Die 7 und 8 zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht, die darstellen, wie die HVAC-Einheit 1 zusammenzusetzen ist. Die 7 zeigt die Heizkernbauart, während die 8 die PTC-Bauart zeigt.
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In Außenflächen des Gehäuses 2 sind zwei Einsetz-/Ausstoßschlitze 31 und 32 ausgebildet, und die beiden Heizvorrichtungen 13 und 14 (oder 15) werden in das Gehäuse 2 montiert, indem sie dort durch diese Einsetz-/Ausstoßschlitze 31 bzw. 32 eingesetzt werden. Hierbei ist die Fläche, in die der Einsetz-/Ausstoßschlitz 31 ausgebildet ist, verschieden von jener Fläche, in der der Einsetz-/Ausstoßschlitz 32 ausgebildet ist. Dementsprechend werden die beiden Heizvorrichtungen 13 und 14 (oder 15) in das Gehäuse 2 montiert, indem sie dort in voneinander verschiedenen Richtungen eingesetzt werden.
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Insbesondere ist der Einsetz-/Ausstoßschlitz 31 für den Kondensator 13 in der unteren Fläche des Gehäuses 2 ausgebildet, und der Kondensator 13 wird in das Gehäuse 2 montiert, indem er dort von unten eingesetzt wird. Andererseits ist der Einsetz-/Ausstoßschlitz 32 für den Heizkern 14 (oder die PTC-Heizvorrichtung 15) in einer Seitenfläche des Gehäuses 2 ausgebildet, und der Heizkern 14 (oder die PTC-Heizvorrichtung 15) wird in das Gehäuse 2 montiert, indem er/sie dort von der Seite eingesetzt wird.
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Die Konfiguration, in der die beiden Heizvorrichtungen 13 und 14 (oder 15) in das Gehäuse 2 montiert werden, indem sie dort in verschiedenen Richtungen eingesetzt werden, verhindert eine Überlagerung zwischen zur Außenseite des Gehäuses 2 freiliegenden Abschnitten der beiden Heizvorrichtungen 13 und 14 (oder 15). Insbesondere haben die Einsetz-Heizvorrichtungen 13 und 14 (oder 15) jeweils einen Flanschabschnitt, der als ein Dichtelement dient, wenn er an den Innenumfang des entsprechenden Einsetz-/Ausstoßschlitzes 31 bzw. 32 gekoppelt wird. Die Flanschabschnitte verhindern ein Austreten von Luft durch die Einsetz-/Ausstoßschlitze 31 und 32. Falls eine andere Konfiguration verwendet werden würde, bei der diese beiden Heizvorrichtungen in dieselbe Fläche in derselben Richtung eingesetzt werden würden, müssten die Heizvorrichtungen somit getrennt voneinander beabstandet angeordnet werden, um eine Überlagerung zwischen ihren Flanschabschnitten zu vermeiden. Im Gegensatz dazu ermöglicht das Einsetzen der Heizvorrichtungen in verschiedene Flächen in verschiedene Richtungen, dass die Heizvorrichtungen näher angeordnet werden, während eine Überlagerung zwischen den Flanschabschnitten vermieden wird.
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Wenn die PTC-Heizvorrichtung 15 als eine Hilfsheizvorrichtung verwendet wird, hat die PTC-Heizvorrichtung 15 üblicherweise ein Heizelement 15a, das in dem Gehäuse 2 unterzubringen ist, und eine Steuereinheit 15b, die außerhalb des Gehäuses 2 vorsteht und in der Luftförderkanalrichtung größer ist als das Heizelement 15a. Falls jene Konfiguration verwendet werden würde, bei der diese beiden Heizvorrichtungen in derselben Fläche in derselben Richtung eingesetzt werden, müssten somit die Heizvorrichtungen getrennt voneinander beabstandet angeordnet werden, um eine Überlagerung zwischen der Steuereinheit 15b und der anderen Heizvorrichtung (Kondensator) 13 zu vermeiden. Im Gegensatz dazu ermöglicht das Einsetzen der Heizvorrichtungen in verschiedene Flächen in verschiedene Richtungen, dass die Heizvorrichtungen näher angeordnet werden, während eine Überlagerung mit der Steuereinheit 15b vermieden wird.
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Daher sorgt dieses Ausführungsbeispiel für eine Wirkung zum Verhindern einer Vergrößerung der Größe der HVAC-Einheit 1, indem ermöglicht wird, dass die beiden Heizvorrichtungen nahe aneinander in der Luftförderkanalrichtung (Vorn/Hinten-Richtung des Fahrzeugs) angeordnet werden. Auch wenn denkbar ist, dass die beiden Heizvorrichtungen so montiert werden können, dass sie in den entgegengesetzten Seitenflächen eingesetzt werden, ist zu beachten, dass die beiden Heizvorrichtungen von unten und von einer Seite eingesetzt werden sollten. Dies ist dadurch begründet, dass Kopplungsmechanismen zum Betreiben von verschiedenen Klappen an einer der entgegengesetzten Seitenflächen angeordnet sind und sich mit der Heizvorrichtung überlagern würden, die an derselben Seitenfläche angeordnet ist.
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Wie dies vorstehend beschrieben ist, verwendet die Automobilklimaanlage der Wärmepumpenbauart zusätzlich als eine Hilfsheizvorrichtung den Heizkern 14, wenn sie bei einem durch eine Kraftmaschine angetriebenen Automobil verwendet wird, oder die PTC-Heizvorrichtung 15, wenn sie bei einem Elektrofahrzeug verwendet wird. Jedoch erfordern die Form- und Größendifferenzen zwischen dem Heizkern 14 und der PTC-Heizvorrichtung 15 ein kreatives Design für die Vereinheitlichung des Gehäuses 2.
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Um dies zu bewältigen, ermöglicht diese Erfindung, den Heizkern 14 und die PTC-Heizvorrichtung 15 in der folgenden Weise wahlweise zu montieren. Der Abschnitt des Heizkerns 14, der in dem Gehäuse 2 untergebracht ist, ist größer als der Abschnitt der PTC-Heizvorrichtung 15, der in dem Gehäuse 2 untergebracht ist.
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Der Einsetz-/Ausstoßschlitz 32, durch den entweder der Heizkern 14 oder die PTC-Heizvorrichtung 15 wahlweise montiert werden,ist so ausgebildet, dass er zu dem Heizkern 14 passt, der von den beiden der größere ist. Wenn der Heizkern 14 verwendet wird, wird er somit dadurch montiert, dass er direkt durch den Einsetz-/Ausstoßschlitz 32 eingesetzt wird, wie dies in der 7 gezeigt ist.
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Wenn andererseits die PTC-Heizvorrichtung 15 verwendet wird, die die kleinere von den beiden ist, wird sie folgendermaßen montiert. Wie dies in der 8 gezeigt ist, wird die PTC-Heizvorrichtung 15 (Heizelement 15a) in einem Rahmen 33 untergebracht, der Außenmaße dergestalt hat, dass er in den Einsetz-/Ausstoßschlitz 32 passt, und sie wird in das Gehäuse 2 mit dem dazwischen angeordneten Rahmen 33 montiert. Der Rahmen 33 ist aus einem wärmebeständigen Kunststoff ausgebildet und hat eine Kanalform (U-Form). Der Rahmen 33 hat Halter 34 und wird mit Temperatursensoren 35 eingesetzt, die durch die Halter 34 gehalten werden, wie dies später beschrieben wird.
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Diese Konfiguration ermöglicht, dass zwei Heizvorrichtungen unterschiedlicher Bauart, wie zum Beispiel der Heizkern 14 und die PTC-Heizvorrichtung 15 in dem gemeinsamen Gehäuse 2 montiert werden, wodurch ein Beitrag zur Kostenreduzierung durch Vereinheitlichung der Teile geleistet wird.
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Insbesondere kann der Rahmen 33 zum Montieren der PTC-Heizvorrichtung 15 folgendermaßen strukturiert sein. Die 9, 10 und 11 zeigen eine perspektivische Ansicht, eine Vorderansicht bzw. eine Draufsicht des Rahmens 33. Der Rahmen 33 ist mit dem einen oder den vielen Temperatursensorhaltern 34 einstückig vorgesehen, die die Anbringung des einen oder der vielen Temperatursensoren (Thermistoren) 35 erleichtern.
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Einer der Temperatursensoren 35 wird für eine Temperaturregelung der PTC-Heizvorrichtung 15 verwendet. Insbesondere wird der Temperatursensor 35 zum Erfassen der Ist-Temperatur der PTC-Heizvorrichtung 15 (oder der Luft) verwendet, um die Temperatur der PTC-Heizvorrichtung 15 (oder der Luft) auf eine eingestellte Temperatur zu regeln. Derselbe oder ein anderer Temperatursensor 35 wird zum Schützen des Gehäuses 2 verwendet. Insbesondere wird der Temperatursensor 35 zum Erfassen der Ist-Temperatur des Gehäuses 2 verwendet, um eine Stromversorgung zu der PTC-Heizvorrichtung 15 zu unterbrechen, wenn das Kunststoffgehäuse 2 auf mehr als eine vorbestimmte obere Grenztemperatur erwärmt wird. Die Temperatur der PTC-Heizvorrichtung 15 und die Temperatur des Gehäuses 2 können durch separate Sensoren individuell erfasst werden oder ihr mittlerer Temperaturwert kann durch einen einzigen Sensor erfasst werden. Alternativ kann die Temperatur der PTC-Heizvorrichtung 15 und des Gehäuses 2 jeweils durch zwei oder mehrere Sensoren erfasst werden.
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Die 12 zeigt eine Querschnittsansicht der HVAC-Einheit 1 der PTC-Heizvorrichtungsbauart gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Rahmen 33 eine geneigte Führungsfläche 36 derart, dass sich ein Abschnitt näher an dem Ausgang in der Luftförderkanalrichtung befindet als seine Innenfläche. Die geneigte Führungsfläche 36 ist so ausgebildet, dass der Öffnungsflächeninhalt des Rahmens 33 zu dem Kondensator 13 hin größer wird, der sich stromabwärts von der PTC-Heizvorrichtung 15 befindet. Die Bereitstellung der geneigten Führungsfläche 36 gemäß der vorstehenden Beschreibung kann die Luftströmung von der kleineren Vorrichtung, der PTC-Heizvorrichtung 15, zu der größeren Vorrichtung, dem Kondensator 13, glätten. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die geneigte Führungsfläche an dem Rahmen so vorgesehen, dass sich ein Abschnitt näher an dem Ausgang in der Luftförderkanalrichtung befindet als die Innenfläche. Jedoch kann die geneigte Führungsfläche alternativ an dem Rahmen so vorgesehen sein, dass sich ein Abschnitt näher an dem Eingang in der Luftförderkanalrichtung als die Innenfläche befindet. In diesem Fall ist die geneigte Führungsfläche so ausgebildet, dass sich der Öffnungsflächeninhalt des Rahmens 33 zu dem Heizelement 15a hin verringert.
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Die dargestellten Ausführungsbeispiele sollen lediglich darstellende Beispiele der vorliegenden Erfindung sein, und es muss nicht gesagt werden, dass die vorliegende Erfindung verschiedene Verbesserungen und Abwandlungen umfasst, die durch den Fachmann innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche geschaffen werden können, und zwar zusätzlich zu jenen, die durch die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele direkt dargestellt sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- HVAC-Einheit
- 2
- Gehäuse
- 3
- Luftförderkanal
- 4
- Innenlufteinlassanschluss
- 5
- Außenlufteinlassanschluss
- 6
- Innenluft-/Außenluft-Schaltklappe
- 7
- Filter
- 8
- Gebläse
- 9
- Verdampfer (Luftkühlungs-Wärmetauscher für einen Wärmepumpenzyklus)
- 10
- Trennwand
- 11
- Luftheizungs-Wärmetauscherkanal
- 12
- Umgehungskanal
- 13
- Kondensator (Luftheizungs-Wärmetauscher für einen Wärmepumpenzyklus)
- 14
- Heizkern
- 15
- PTC-Heizvorrichtung
- 15a
- Heizelement
- 15b
- Steuereinheit
- 16
- Luftmischklappe
- 17
- Enteisungsluftausgang
- 18
- Gesichtsluftausgang
- 19
- Fußluftausgang
- 20
- Wärmepumpenzyklus
- 21
- Verdichter
- 22
- Entspannungseinrichtung
- 23
- Fahrzeugaußenwärmetauscher
- 24
- Entspannungseinrichtung
- 25
- Umgehungsrohr
- 26
- Ein-/Aus-Ventil
- 27
- Umgehungsrohr
- 28
- Ein-/Aus-Ventil
- 29
- Lüfter
- 31 und 32
- Einsetz-/Ausstoßschlitz
- 33
- Rahmen
- 34
- Temperatursensorhalter
- 35
- Temperatursensor
- 36
- geneigte Führungsfläche
