DE112021000495T5 - Fahrzeugklimaanlage und verfahren zur steuerung derselben - Google Patents

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variable heat
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Yo Chan MIN
Tea Yong Park
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimaanlage und insbesondere eine Fahrzeugklimaanlage, die einem variablen Wärmetauscher Kondenswasser und Luft zuführt, die mittels eines Zuführteils eingeblasen wurden und durch einen Verdampfer geströmt sind, um die Unterkühlung und die Gesamtleistung des variablen Wärmetauschers während der Kühlung zu verbessern und dadurch die Kühlleistung weiter zu erhöhen, und die Luft und Kondenswasser als wärmeabsorbierende Wärmequelle während dem Erwärmen verwenden kann, um die Wärmeabsorptionsmenge des variablen Wärmetauschers weiter zu erhöhen, so dass die Heizleistung weiter erhöht werden kann und somit der Gesamtstromverbrauch für die Klimaanlage reduziert werden kann und eine Erhöhung der Leistung des Wärmepumpensystems gefördert werden kann.

Description

  • [Technisches Gebiet]
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimaanlage und ein Verfahren zur Steuerung derselben, und insbesondere eine Fahrzeugklimaanlage, die einem Wärmetauscher mit Luft und Kondenswasser zuführen kann, das durch einen Verdampfer gelangt und mittels eines Zuführteils geblasen wird, um die Unterkühlung und die Gesamtleistung des Wärmetauschers während der Luftkühlung zu verbessern und dadurch seine Kühlleistung weiter zu erhöhen, und die Luft und Kondenswasser als wärmeabsorbierende Wärmequelle während der Lufterwärmung verwenden kann, um eine Wärmeabsorptionsmenge des Wärmetauschers weiter zu erhöhen und dadurch seine Heizleistung weiter zu erhöhen, den Gesamtstromverbrauch für die Klimaanlage zu senken und die verbesserte Leistung eines Wärmepumpensystems zu begünstigen.
  • [Stand der Technik]
  • Ein typisches Fahrzeugklimaanlagensystem kann folgende Elemente aufweisen, die durch ein Kältemittelrohr verbunden sind: einen Kompressor, der ein Kältemittel verdichtet und liefert, einen Verflüssiger, der ein vom Kompressor geliefertes Hochdruckkältemittel verflüssigt, eine Expansionseinrichtung, die das vom Verflüssiger kondensierte und verflüssigte Kältemittel drosselt, und einen Verdampfer, der das von der Expansionseinrichtung gedrosselte flüssige Niederdruckkältemittel durch Wärmeaustausch mit in einen Fahrzeuginnenraum geblasener Luft verdampft, um die in den Fahrzeuginnenraum ausgeleitete Luft unter Verwendung von Wärmeabsorption durch latente Wärme, die beim Verdampfen des Kältemittels freigesetzt wird, zu kühlen, und dergleichen.
  • Der Verdampfer kann in ein im Fahrzeuginnenraum verbautes Luftaufbereitungsgehäuse eingebaut sein und zum Kühlen des Innenraums dienen. Das heißt, der Fahrzeuginnenraum kann gekühlt werden, wenn die von einem Gebläse eingeblasene Luft durch die latente Wärme gekühlt wird, die freigesetzt wird, wenn das im Verdampfer zirkulierende flüssige Kältemittel verdampft wird, während es durch den Verdampfer gelangt, und kalte Luft in den Fahrzeuginnenraum ausgeleitet wird.
  • Darüber hinaus kann der Fahrzeuginnenraum mit Hilfe eines Heizkerns, der in das Luftaufbereitungsgehäuse eingebaut ist und in dem ein Motorkühlmittel zirkuliert, oder einer Heizeinrichtung vom Elektroheiztyp, die in das Luftaufbereitungsgehäuse eingebaut ist, erwärmt werden.
  • Indessen kann der Verflüssiger an einem vorderen Abschnitt des Fahrzeugs installiert werden, um die Wärme abzuführen und gleichzeitig mit der Luft Wärme zu tauschen.
  • Unlängst wurde ein Wärmepumpensystem entwickelt, das nur mit Hilfe eines Kältekreislaufs die Luft kühlt und erwärmt. Wie in 1 gezeigt, kann das Wärmepumpensystem einen Kaltluftkanal 11 und einen Warmluftkanal 12, die in einem Luftaufbereitungsgehäuse 10 abgeteilt sind, einen Verdampfer 4 zur Luftkühlung, der im Kaltluftkanal 11 installiert ist, und einen Verflüssiger 2 zur Lufterwärmung, der im Warmluftkanal 12 installiert ist, aufweisen. Dabei können an einem Auslass des Luftaufbereitungsgehäuses 10 ein Luftauslass 15 zum Zuführen von Luft in den Fahrzeuginnenraum und einen Luftablass 16 zum Abführen von Luft nach außen positioniert sein. Darüber hinaus können an den Einlässen des Kaltluftkanals 11 und des Warmluftkanals 12 jeweils einzeln betriebene Gebläse 20 installiert sein.
  • Daher kann in einem Luftkühlungsmodus kalte Luft, die während sie durch den Verdampfer 4 des Kaltluftkanals 11 gelangt, abgekühlt wird, durch den Luftauslass 15 in den Fahrzeuginnenraum ausgeleitet werden, um den Innenraum zu kühlen. Hier kann heiße Luft, die beim Durchströmen des Verflüssigers 2 des Heißluftkanals 12 erwärmt wird, über den Luftablass 16 nach außen ausgeleitet werden.
  • In einem Lufterwärmungsmodus kann heiße Luft, die, während sie durch den Verflüssiger 2 des Heißluftkanals 12 gelangt, erwärmt wird, durch den Luftauslass 15 in den Fahrzeuginnenraum ausgeleitet werden, um den Innenraum zu erwärmen. Hier kann die beim Hindurchgelangen durch den Verdampfers 4 des Kaltluftkanals 11 abgekühlte kalte Luft durch den Luftablass 16 nach außerhalb des Fahrzeugs ausgeleitet werden.
  • Im Stand der Technik kann es jedoch sein, dass die Gebläse 20 im Kaltluftkanal 11 bzw. im Warmluftkanal 12 positioniert sind, es kann erforderlich sein, dass die Luft, die durch den Verflüssiger 2 oder den Verdampfer 4 gelangt, basierend auf einer Kühl- oder Heizeinstellung durch den Luftablass ausgeleitet werden muss, und somit der mit einer Steuerklappe ausgestattete Luftablass 16 zwangsläufig an jeder der zwei Stellen positioniert sein muss. Daher kann das Wärmepumpensystem zwangsläufig eine größere Gesamtgröße aufweisen.
  • Außerdem kann der im Luftaufbereitungsgehäuse installierte Verflüssiger 2 aufgrund seiner zwangsläufig geringen Größe eine geringe Kondensationsleistung haben. Daher kann das Wärmepumpensystem hinsichtlich seiner Kühlleistung problematisch sein.
  • [Druckschrift aus dem Stand der Technik]
  • [Patentdokument]
  • Patentdokument 1: Koreanisches Patent Nr. 10-1251206 (mit dem Titel: „AIR-CONDITIONER WITHOUT STARTING THE ENGINE FOR VEHICLE“)
  • [Offenbarung]
  • [Technisches Problem]
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fahrzeugklimaanlage bereitzustellen, die einem Wärmetauscher Luft und Kondenswasser zuführen kann, das durch einen Verdampfer gelangt und mittels eines Zuführteils geblasen wird, um den Gesamtstromverbrauch für die Klimatisierung zu reduzieren und eine verbesserte Leistung eines Wärmepumpensystems zu begünstigen.
  • Genauer gesagt, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugklimaanlage bereitzustellen, die die Unterkühlung und die Gesamtleistung des Wärmetauschers während der Luftkühlung verbessern kann, wodurch dessen Kühlleistung weiter erhöht wird, und die Luft und Kondenswasser als wärmeabsorbierende Wärmequelle während der Lufterwärmung verwenden kann, um eine Wärmeabsorptionsmenge des Wärmetauschers weiter zu erhöhen, wodurch dessen Heizleistung weiter erhöht wird.
  • Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fahrzeugklimaanlage und ein Steuerungsverfahren dafür bereitzustellen, bei dem die Fahrzeugklimaanlage einem variablen Wärmetauscher mittels eines Zuführteils selektiv Luft zuführen kann, die durch einen Innenwärmetauscher gelangt, um Luft als wärmeabsorbierende Wärmequelle während der Lufterwärmung zu verwenden und um ein Anhaften des variablen Wärmetauschers an der Klimaanlage zu verhindern, wodurch der Gesamtstromverbrauch für die Klimaanlage reduziert und eine verbesserte Leistung eines Wärmepumpensystems gefördert wird.
  • [Technische Lösung]
  • In einem allgemeinen Aspekt weist eine Fahrzeugklimaanlage 1000, bei der es sich um eine Klimaanlage handelt, die einen Innenwärmetauscher 120 für die Lufterwärmung, einen variablen Wärmetauscher 140 zum Verflüssigen eines Kältemittels während der Luftkühlung und zum Verdampfen des Kältemittels während der Lufterwärmung und einen Verdampfer 130 für die darin eingebaute Luftkühlung in einem Kältemittelkreislauf aufweist, der aus einem Kompressor 200, einem Innenwärmetauscher 120, einer ersten Expansionseinrichtung 300, einem variablen Wärmetauscher 140, einer zweiten Expansionseinrichtung 150 und einem Verdampfer 130 konfiguriert ist, ein Zuführteil 500 zum Zuführen von Luft, die durch den Verdampfer 130 gelangt, und von Kondenswasser, das im Verdampfer 130 erzeugt wird, an den variablen Wärmetauscher 140, auf.
  • Darüber hinaus kann bei der Fahrzeugklimaanlage 1000 ein bestimmter Bereich des variablen Wärmetauschers 140 in einer Höhenrichtung unterhalb des Verdampfers 130 positioniert sein.
  • Darüber hinaus können in der Fahrzeugklimaanlage 1000 Kondenswasser und Luft mittels des Zuführteils 500 an eine Seite des variablen Wärmetauschers 140 zugeführt werden, wo das Kältemittel ausgeleitet wird.
  • Darüber hinaus kann die Fahrzeugklimaanlage 1000 ein variables Wärmetauschermodul A1 und ein Luftaufbereitungsmodul A2 aufweisen, die aneinander montiert und befestigt sind, wobei das variable Wärmetauschermodul A1 ein erstes Luftaufbereitungsgehäuse 110a, den variablen Wärmetauscher 140, der in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a positioniert ist, und eine Lüfteranordnung 161, die in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a montiert ist, um Wind zu liefern, aufweist, und wobei das Luftaufbereitungsmodul A2 ein zweites Luftaufbereitungsgehäuse 110b, das mit einem Fahrzeuginnenraum kommuniziert und in das Wind zum Aufbereiten der Innenluft strömt, ein Gebläseteil 162, das in dem zweiten Luftaufbereitungsgehäuse 110b positioniert ist, um Wind zu liefern, den Verdampfer 130 und den Innenwärmetauscher 120 aufweist.
  • Darüber hinaus kann im ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a ein Ausleitungsteil 530, durch das Kondenswasser ausgeleitet wird, an einer Unterseite des variablen Wärmetauschers 140 positioniert sein.
  • Darüber hinaus können in der Fahrzeugklimaanlage 1000 ein Bereich, in dem das Gebläseteil 162 des Luftaufbereitungsmoduls A2 positioniert ist, und das variable Wärmetauschermodul A1 in einem Motorraum so montiert werden, dass sie in einer Fahrzeugbreitenrichtung parallel zueinander sind.
  • Darüber hinaus kann das Zuführteil 500 ein Verlängerungsteil 510, das sich von dem zweiten Luftaufbereitungsgehäuse 110b erstreckt und an das Kondenswasser und Luft geliefert werden, und ein erstes Befestigungsteil 521 und ein zweites Befestigungsteil 522, die in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a bzw. dem Verlängerungsteil 510 positioniert sind, um aneinander befestigt zu werden, aufweisen.
  • Darüber hinaus kann das Verlängerungsteil 520 eine geneigte Fläche 511, die sich von dem zweiten Luftaufbereitungsgehäuse 110b unterhalb des Verdampfers 130 erstreckt, während sie in einer Fahrzeughöhenrichtung nach unten geneigt ist, ein Stützteil 512, das von der geneigten Fläche 511 vorsteht, um eine Unterseite des Verdampfers 130 zu stützen, und ein erstes geneigtes Teil 513 und ein zweites geneigtes Teil 514, die das Stützteil 512 und die geneigte Fläche 511 schräg miteinander verbinden, jeweils auf beiden Seiten des Stützteils 512 in der Fahrzeugbreitenrichtung aufweisen.
  • Darüber hinaus kann im Zuführteil 500 das erste Befestigungsteil 521 einen bestimmten Durchgangsbereich aufweisen und das zweite Befestigungsteil 522 kann von dem Verlängerungsteil 510 vorstehen, um durch das erste Befestigungsteil 521 in das variable Wärmetauschermodul A1 eingeführt und befestigt zu werden.
  • Darüber hinaus können die Vielzahl von ersten Befestigungsteilen 521 und die Vielzahl von zweiten Befestigungsteilen 522 in der Fahrzeugbreitenrichtung jeweils voneinander beabstandet sein.
  • Darüber hinaus sind in dem variablen Wärmetauschermodul A1 ein erster Außenlufteinlass 116, durch den Außenluft in das erste Luftaufbereitungsgehäuse 110a eingeleitet wird, ein Motorraumlufteinlass 117, der mit einem Motorraum kommuniziert, und eine erste Steuerklappe 191, die das Öffnen und Schließen des ersten Außenlufteinlasses 116 und des Motorraumlufteinlasses 117 steuert, positioniert.
  • Darüber hinaus sind im Luftaufbereitungsmodul A2 ein zweiter Außenlufteinlass 114, durch den Außenluft in das zweite Luftaufbereitungsgehäuse 110b eingeleitet wird, ein Innenlufteinlass 115, durch den die Innenluft eingeleitet wird, und eine zweite Steuerklappe 192, die das Öffnen und Schließen des zweiten Außenlufteinlasses 114 und des Innenlufteinlasses 115 steuert, positioniert.
  • Darüber hinaus kann das Luftaufbereitungsmodul A2 ferner einen Filter 180 aufweisen, der in einer Luftströmungsrichtung stromabwärts der zweiten Steuerklappe 192 positioniert ist.
  • Darüber hinaus kann das Luftaufbereitungsmodul A2 ferner einen Hilfsheizwärmetauscher 170 aufweisen, der in einer Luftströmungsrichtung stromabwärts des Innenwärmetauschers 120 positioniert ist.
  • Darüber hinaus kann das Zuführteil 500 selektiv Luft, die durch den Innenwärmetauscher 120 gelangt, an den variablen Wärmetauscher 140 liefern.
  • Darüber hinaus kann in der Fahrzeugklimaanlage 1000 Luft, die durch den Innenwärmetauscher 120 gelangt, mittels des Zuführteils 500 zugeführt werden, um als wärmeabsorbierende Wärmequelle während der Lufterwärmung oder wenn der variable Wärmetauscher 140 daran anhaftet, verwendet zu werden.
  • Darüber hinaus kann die Fahrzeugklimaanlage 1000 ein variables Wärmetauschermodul A1 und ein Luftaufbereitungsmodul A2 aufweisen, die aneinander montiert und befestigt sind, wobei das variable Wärmetauschermodul A1 ein erstes Luftaufbereitungsgehäuse 110a, den variablen Wärmetauscher 140, der in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a positioniert ist, und eine Lüfteranordnung 161, die in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a montiert ist, um Wind zu liefern, aufweist, und das Luftaufbereitungsmodul A2 ein zweites Luftaufbereitungsgehäuse 110b, das mit einem Fahrzeuginnenraum kommuniziert und in das Wind zum Aufbereiten der Innenluft strömt, ein Gebläseteil 162, das in dem zweiten Luftaufbereitungsgehäuse 110b positioniert ist, um Wind zu liefern, den Verdampfer 130 und den Innenwärmetauscher 120 aufweist, und das Zuführteil 500 ein Durchgangsloch 515, das ein bestimmter Durchgangsbereich des zweiten Luftaufbereitungsgehäuses 110b ist, eine dritte Steuerklappe 530, die das Öffnen und Schließen des Durchgangslochs 515 steuert, ein Kommunikationsteil 516, das mit dem Durchgangsloch 515 kommuniziert und Luft liefert, die durch den Innenwärmetauscher 120 strömt, und ein erstes und ein zweites Befestigungsteil 521 und 522, die jeweils in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a und dem Kommunikationsteil 516 positioniert sind, um aneinander befestigt zu werden, aufweisen.
  • Bei einem weiteren allgemeinen Aspekt umfasst ein Steuerungsverfahren für die Fahrzeugklimaanlage 1000: Bestimmen, ob die dritte Steuerklappe 530 geöffnet werden muss (S10); und Öffnen der dritten Steuerklappe 530 (S20).
  • Darüber hinaus kann bei dem Bestimmen (S10) bestimmt werden, dass die dritte Steuerklappe 530 geöffnet werden muss, wenn eine Lufterwärmungseinstellung bestätigt wird.
  • Darüber hinaus kann bei dem Bestimmen (S10) bestimmt werden, ob die dritte Steuerklappe 530 geöffnet werden muss,beinhaltet sind: Überprüfen, ob eine Außentemperatur innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs liegt (S11); und Überprüfen, ob eine gemessene Luftfeuchte gleich oder höher als eine bestimmte Luftfeuchte ist (S12).
  • [Vorteilhafte Wirkungen]
  • Wie oben dargelegt, kann die erfindungsgemäße Fahrzeugklimaanlage den Wärmetauscher mit Luft und Kondenswasser versorgen, das durch den Verdampfer strömt und mittels des Zuführteils eingeblasen wird, um den Gesamtstromverbrauch für die Klimatisierung zu senken und die verbesserte Leistung des Wärmepumpensystems zu begünstigen.
  • Genauer kann die erfindungsgemäße Fahrzeugklimaanlage die Unterkühlung und die Gesamtleistung des Wärmetauschers während der Luftkühlung verbessern und dadurch die Kühlleistung weiter erhöhen, und Luft und Kondenswasser als wärmeaufnehmende Wärmequelle während der Lufterwärmung verwenden, um die Wärmeaufnahmemenge des Wärmetauschers weiter zu erhöhen und dadurch seine Heizleistung weiter zu steigern.
  • Insbesondere kann die Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Erfindung die Unterkühlung während der Luftkühlung durch Zuführen von Kondenswasser und Luft zur Unterseite des Wärmetauschers, wo das durch den Wärmetauscher gelangende Kältemittel ausgeleitet wird, mittels des Zuführteils bewirken, und die Vielzahl von Befestigungsteilen sind in der Fahrzeugbreitenrichtung voneinander beabstandet, um dem unteren Bereich des Wärmetauschers gleichmäßig Kondenswasser und Luft zuzuführen, wodurch die Verbesserung des Wärmepumpensystems gefördert wird.
  • Darüber hinaus können bei der erfindungsgemäßen Fahrzeugklimaanlage die Befestigungsteile einfach aneinander montiert werden, indem das Wärmetauschermodul und das Luftaufbereitungsmodul aneinander montiert werden.
  • Darüber hinaus können die Fahrzeugklimaanlage und ein Steuerungsverfahren dafür gemäß der vorliegenden Erfindung den variablen Wärmetauscher mittels des Zuführteils selektiv mit Luft versorgen, die durch den Innenwärmetauscher strömt, um Luft als wärmeabsorbierende Wärmequelle während der Lufterwärmung zu verwenden und das Anhaften des variablen Wärmetauschers zu verhindern, wodurch der Gesamtstromverbrauch für die Klimatisierung reduziert und die verbesserte Leistung des Wärmepumpensystems gefördert wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine Ansicht, die ein Fahrzeugwärmepumpensystem aus dem Stand der Technik zeigt.
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugklimaanlage gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 bis 5 sind perspektivische Explosionsansichten der Fahrzeugklimaanlage gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Richtungen.
    • 6 und 7 sind Querschnittsansichten in Richtung AA' bzw. BB', wie in 2 gezeigt.
    • 8 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, die ein Zuführteil der Fahrzeugklimaanlage gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 9A und 9B sind Ansichten, die jeweils einen Wärmetauscher der Fahrzeugklimaanlage gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
    • 10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem ein Wärmepumpensystem der Fahrzeugklimaanlage gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
    • 11A, 11B und 12 sind Ansichten, die jeweils einen Luftkühlungsmodus der Fahrzeugklimaanlage gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
    • 13 und 14 sind Ansichten, die einen Lufterwärmungsmodus der Fahrzeugklimaanlage gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
    • 15 ist eine Querschnittsansicht einer Fahrzeugklimaanlage gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der in 2 gezeigten Richtung AA'.
    • 16 ist eine schematische Ansicht der Fahrzeugklimaanlage gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 17 ist eine Ansicht, die einen Luftkühlungsmodus der Fahrzeugklimaanlage gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 18 ist eine Ansicht, die einen Lufterwärmungsmodus der Fahrzeugklimaanlage gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 19 und 20 sind Ansichten, die jeweils ein Steuerungsverfahren für die Fahrzeugklimaanlage gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • [Bester Modus]
  • Nachfolgend wird eine Fahrzeugklimaanlage 1000 mit der oben beschriebenen Konfiguration ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • <Erste beispielhafte Ausführungsform>
  • 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Fahrzeugklimaanlage gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; 3 bis 5 sind perspektivische Explosionsansichten der Fahrzeugklimaanlage gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Richtungen; 6 und 7 sind Querschnittsansichten in Richtung AA' bzw. BB', wie in 2 gezeigt; 8 ist eine perspektivische Teilschnittansicht, die ein Zuführteil der Fahrzeugklimaanlage gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 9A und 9B sind Ansichten, die jeweils einen Wärmetauscher der Fahrzeugklimaanlage gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen; und 10 ist eine Ansicht, die ein Anwendungsbeispiel eines Wärmepumpensystems der Fahrzeugklimaanlage gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Die Fahrzeugklimaanlage 1000 der vorliegenden Erfindung kann einen variablen Wärmetauscher 140, einen Verdampfer 130, einen Innenwärmetauscher 120 und ein Zuführteil 500 aufweisen.
  • Der variable Wärmetauscher 140 kann ein Kältemittel basierend auf einer Luftkühleinstellung Verflüssigen oder basierend auf einer Lufterwärmungseinstellung verdampfen. Das heißt, dass der variable Wärmetauscher 140 für das eigentliche Kühlen oder Erwärmen der Luft Luft nicht kühlen oder erwärmen darf, und dass er das dem Verdampfer 130 zugeführte Kältemittel entsprechend der Einstellung für die Luftkühlung verflüssigt oder das dem Innenwärmetauscher 120 zugeführte Kältemittel entsprechend der Einstellung für die Lufterwärmung verdampft. In der folgenden Beschreibung wird noch einmal der Kältemittelfluss auf der Grundlage der Kühl- oder Heizeinstellung des eigentlichen Wärmepumpensystems und die Veränderung des Kältemittels beim Hindurchgelangen der einzelnen Komponenten beschrieben.
  • Der Verdampfer 130 kann Luft kühlen, die in den Fahrzeuginnenraum ausgeleitet wird. Hier kann beim Durchführen der Luftkühlung das Kältemittel im feuchten Zustand mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck dem Verdampfer 130 zugeführt werden, und die Luft kann gekühlt werden, während sie durch den Verdampfer 130 strömt, um in den Fahrzeuginnenraum ausgeleitet zu werden. Andererseits kann es sein, dass bei der Lufterwärmung das Kältemittel dem Verdampfer 130 nicht zugeführt wird, so dass, obwohl Luft durch den Verdampfer 130 gelangt, eine Innentemperatur nicht verändert werden kann.
  • Der Innenwärmetauscher 120 kann an der Rückseite des Verdampfers 130 in einer Richtung positioniert sein, in der der Klimatisierungswind Klimatisieren der Innenluft strömt, um die in den Fahrzeuginnenraum ausgeleitete Luft zu erwärmen. Das heißt, der Innenwärmetauscher 120 kann ein Bauteil zum Durchführen der Lufterwärmung sein und die Luftkühlung oder - erwärmung durch Steuerung eines Stromes eines durch den Innenwärmetauscher 120 strömenden Klimatisierungswindes unter Verwendung einer Temperaturklappe 110d steuern.
  • Der variable Wärmetauscher 140, der Verdampfer 130 und der Innenwärmetauscher 120 können in einem Luftaufbereitungsgehäuse positioniert sein, um die Fahrzeugklimaanlage 1000 zu konfigurieren. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung ein erstes Luftaufbereitungsgehäuse 110a und ein zweites Luftaufbereitungsgehäuse 110b aufweisen, die im Folgenden ausführlich beschrieben werden.
  • Das Zuführteil 500 kann ein Bauteil für das Zuführen von Luft und Kondenswasser sein, das durch den Verdampfer 130 zum variablen Wärmetauscher 140 strömt. Hier kann der variable Wärmetauscher 140 einen „U“-förmigen Strom haben, und das Zuführteil 500 kann an einer Stelle positioniert werden, an der Luft und Kondenswasser, die durch den Verdampfer 130 strömen, einem bestimmten Bereich an der Unterseite des variablen Wärmetauschers 140 zugeführt werden. Mit anderen Worten: Luft und Kondenswasser können über das Zuführteil 500 der Unterseite des variablen Wärmetauschers 140 zugeführt werden, wo das Kältemittel ausgeleitet wird, und können, bevor sie ausgeleitet werden, Wärme mit dem Kältemittel austauschen, was die Wärmetauschwirkung erhöhen und eine höhere Unterkühlung insbesondere während der Luftkühlung ermöglichen kann.
  • 9a und 9b sind Ansichten, die Beispiele des variablen Wärmetauschers 140 zeigen. 9A zeigt ein Beispiel des variablen Wärmetauschers mit einem Paar von Sammelbehältern 143, die in der Zeichnung an der Ober- und Unterseite positioniert sind und dabei einen bestimmten Abstand zueinander haben, eine Vielzahl von Röhren 145, die die Sammelbehälter miteinander verbinden, und dazwischen positionierte Rippen 146, wobei das durch ein oberes Einlassrohr 141 eingeleitete Kältemittel durch die Vielzahl von Röhren 145 nach unten bewegt und durch ein unteres Auslassrohr 142 ausgeleitet wird. 9B zeigt ein weiteres Beispiel für einen variablen Wärmetauscher mit einem Paar von Sammelbehältern 143, die in der Zeichnung links und rechts positioniert sind und dabei einen bestimmten Abstand zueinander haben. In diesem Fall kann der rechte Sammelbehälter 143, der mit der Einlassrohr 141 und dem Auslassrohr 142 ausgestattet ist, durch ein Ablenkblech 144 in einer Höhenrichtung davon unterteilt werden. Das durch die Einlassrohr 141 in den oberen Bereich des rechten Sammelbehälters 143 eingeleitete Kältemittel kann durch einige der Röhren 145 in den linken Sammelbehälter 143 und durch die übrigen Röhren 145 zurück in den unteren Bereich des rechten Sammelbehälters 143 befördert und dann durch das Auslassrohr 142 ausgeleitet werden. Das Bezugszeichen A140 in den 9A und 9B kann einen Zuführbereich bezeichnen, dem Luft und Kondenswasser, die durch den Verdampfer 130 gelangen, mittels des Zuführteils 500 zugeführt werden, und der Zuführbereich A140 des Zuführteils 500 kann an der Unterseite des variablen Wärmetauschers 140 positioniert sein. Dabei kann der Zuführbereich der Zuführeinheit 500 in einem Bereich von Null (0) bis 35 % des gesamten variablen Wärmetauschers 140 in Höhenrichtung positioniert sein.
  • Wie oben beschrieben, kann die Fahrzeugklimaanlage 1000 der vorliegenden Erfindung vom Verdampfer 130 erzeugtes und nach außen ausgestoßenes Kondenswasser nutzen, und Luft und Kondenswasser, die durch den Verdampfer 130 strömen, können durch das Zuführteil 500 zum variablen Wärmetauscher 140 bewegt werden, wodurch die Effizienz des gesamten Wärmepumpensystems verbessert wird. Insbesondere in einem Luftkühlungsmodus können Kondenswasser und Luft mit niedriger Temperatur, die dem variablen Wärmetauscher 140 zugeführt werden, verwendet werden, um den Unterkühlungsgrad des variablen Wärmetauschers 140 zu erhöhen, wodurch seine Kühlleistung erhöht und somit die für die Kühlung verbrauchte Energie reduziert wird. Tatsächlich können das Kondenswasser und die Luft, die durch das Zuführteil 500 im Luftkühlungsmodus zugeführt werden, 10 °C oder weniger und 5 °C oder weniger betragen.
  • Darüber hinaus können in einem Lufterwärmungsmodus Luft und Kondenswasser, die eine hohe Temperatur (höher als eine Außentemperatur) haben und dem variablen Wärmetauscher 140 zugeführt werden, als Wärmequelle zur Absorption von Wärme aus dem variablen Wärmetauscher 140 verwendet werden. Wenn der durch den Verdampfer 130 strömenden Luft (Innenraum-)Luft aus dem Fahrzeuginnenraum zugeführt wird, kann die durch den Verdampfer 130 strömende Luft in der Regel eine Temperatur haben, die um 10 °C oder mehr höher ist, als die Außentemperatur. Diese Wärme kann genutzt werden, um die Wärmeaufnahmemenge des variablen Wärmetauschers 140 zu erhöhen und so die Heizleistung zu verbessern.
  • Die Fahrzeugklimaanlage 1000 der vorliegenden Erfindung ist nicht auf einen bestimmten Typ beschränkt und kann vielfältig modifiziert werden, solange die durch den Verdampfer 130 strömende Luft und das im Verdampfer 130 erzeugte Kondenswasser über das Zuführteil 500 dem variablen Wärmetauscher 140 zugeführt werden. Im Folgenden wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die gesamte Fahrzeugklimaanlage 1000 aus einem variablen Wärmetauschermodul A1 und einem Luftaufbereitungsmodul A2, die aneinander montiert sind, gebildet ist.
  • Zunächst kann das variable Wärmetauschermodul A1 das erste Luftaufbereitungsgehäuse 110a, den Wärmetauscher 140 und eine Lüfteranordnung 161 aufweisen.
  • Das erste Luftaufbereitungsgehäuse 110a kann ein Körper des variablen Wärmetauschermoduls A1 sein, der variable Wärmetauscher 140 kann darin positioniert werden, und die Lüfteranordnung 161 kann in einer Seite davon montiert sein. Das erste Luftaufbereitungsgehäuse 110a kann einen ersten Außenlufteinlass 116, der mit dem Fahrzeugäußeren kommuniziert, einen Motorraumlufteinlass 117, der mit einem Motorraum kommuniziert, und eine erste Steuerklappe 191, die das Öffnen und Schließen des ersten Außenlufteinlasses 116 und des Motorraumlufteinlasses 117 steuert, aufweisen. Die erste Steuerklappe 191 kann den Luftstrom, der durch den variablen Wärmetauscher 140 strömt, steuern, indem sie das Öffnen und Schließen des ersten Außenlufteinlasses 116 und des Motorraumlufteinlasses 117 auf Grundlage der Luftkühlungs- oder -Heizeinstellung steuert. Insbesondere im Winter, wenn die Außentemperatur niedrig ist, kann das Innere des Motorraums durch den Betrieb verschiedener Elektronischer Bauteile erwärmt werden und eine Temperatur aufrechterhalten, die höher ist als die Außentemperatur. Bei maximaler Erwärmung kann das variable Wärmetauschermodul A1 der vorliegenden Erfindung durch die Betätigung der ersten Steuerklappe 191 Luft im Motorraum in das erste Luftaufbereitungsgehäuse 110a zuführen, um die Verdampfungsleistung (oder Wärmeaufnahme) des variablen Wärmetauschers 140 zu erhöhen und dadurch die Lufterwärmungsleistung des Innenwärmetauschers 120 weiter zu verbessern.
  • Darüber hinaus kann in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a ein Ausleitungsteil 530, durch das Kondenswasser ausgeleitet wird, an einer Unterseite eines Bereichs positioniert sein, in dem der variable Wärmetauscher 140 positioniert ist, um das dem variablen Wärmetauscher 140 mittels des Zuführteils 500 zugeführte Kondenswasser auszuleiten.
  • Die Lüfteranordnung 161 kann in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a positioniert sein und sich auf der Grundlage der Luftkühlungs- oder -Heizeinstellung drehen, um den Luftstrom zu bilden, der durch den variablen Wärmetauscher 140 strömt, und kann ein Lüfterteil mit Rotorblättern und einen Motor aufweisen, der einen Betrieb des Lüfterteils steuert.
  • Das Luftaufbereitungsmodul A2 kann das zweite Luftaufbereitungsgehäuse 110b, ein Gebläseteil 162, den Verdampfer 130 und den Innenwärmetauscher 120 aufweisen.
  • Das zweite Luftaufbereitungsgehäuse 110b kann ein Körper sein, der mit dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a montiert wird, um eine Fahrzeugklimaanlage 1000 zu bilden, und in dem das Gebläseteil 162, der Verdampfer 130 und der Innenwärmetauscher 120 eingebaut sein können. Hier kann das zweite Luftaufbereitungsgehäuse 110b einen zweiten Außenlufteinlass 114, durch den Außenluft eingeleitet wird, einen Innenlufteinlass 115, durch den Innenluft eingeleitet wird, und eine zweite Steuerklappe 192, die das Öffnen und Schließen des zweiten Außenlufteinlasses 114 und des Innenlufteinlasses 115 steuert, aufweisen.
  • Darüber hinaus kann die Temperaturklappe 110d, durch die Luft, die durch den Verdampfer 130 gelangt, gemischt werden kann, indem sie auf der Grundlage einer Temperatureinstellung durch den Innenwärmetauscher 120 gelangt, im zweiten Luftaufbereitungsgehäuse 110b positioniert sein, und die Entlüftungsöffnungen 111, 112 und 113 zur Abgabe von Luft an den Fahrzeuginnenraum können jeweils an einer Seite des zweiten Luftaufbereitungsgehäuses positioniert sein, durch das Luft an den Fahrzeuginnenraum ausgeleitet wird. Im Einzelnen kann es sich bei den Entlüftungsöffnungen 111, 112 und 113, die sich jeweils auf der Seite befinden, durch die die Luft ausgeleitet wird, um eine vordere Entlüftungsöffnung 111, eine Enteisungsentlüftungsöffnung 112 und eine Bodenentlüftungsöffnung 113 handeln, deren Öffnungsgrad durch entsprechende Klappen 111d, 112d und 113d gesteuert wird.
  • Bei der Fahrzeugklimaanlage 1000 der vorliegenden Erfindung können ein Bereich, in dem das Gebläseteil 162 des Luftaufbereitungsmoduls A2 positioniert ist, und das variable Wärmetauschermodul A1 kann im Motorraum so montiert sein, dass sie in der Fahrzeugbreitenrichtung parallel zueinander sind. Das heißt, der Bereich, in dem die Luft durch das Gebläseteil 162 im Luftaufbereitungsmodul A2 strömt (d. h. der Bereich, in dem der zweite Außenlufteinlass 114 und der Innenlufteinlass 115 positioniert sind), kann so positioniert sein, dass er parallel zum variablen Wärmetauschermodul A1 im Motorraum liegt.
  • Das Gebläseteil 162 kann im zweiten Luftaufbereitungsgehäuse 110b positioniert sein und kann Luft ausblasen, um Luft des Fahrzeuginnenraums aufzubereiten.
  • Darüber hinaus kann in der Fahrzeugklimaanlage 1000 der vorliegenden Erfindung ein Filter 180 an der Rückseite der zweiten Steuerklappe 192 weiter in einer Luftströmungsrichtung positioniert sein, und der Filter kann austauschbar sein.
  • Darüber hinaus kann bei der Fahrzeugklimaanlage 1000 der vorliegenden Erfindung ein Hilfsheizwärmetauscher 170 in einer Luftströmungsrichtung an der Rückseite des Innenwärmetauscher 120 positioniert sein. Der Hilfsheizwärmetauscher 170 kann die Lufterwärmung zusammen mit dem Innenwärmetauscher 120 durchführen und verschiedene Arten von Heizeinrichtungen verwenden, darunter auch solche vom Kaltleiter (PTC)-Typ.
  • Das Zuführteil 500 kann ein Verlängerungsteil 510, ein erstes Befestigungsteil 521 und ein zweites Befestigungsteil 522 aufweisen, die durch Zusammenbau des ersten Luftaufbereitungsgehäuses 110a des variablen Wärmetauschermoduls A1 und des zweiten Luftaufbereitungsgehäuses 110b des Luftaufbereitungsmoduls A2 leicht herzustellen sind.
  • Das Verlängerungsteil 510 und das zweite Befestigungsteil 522 können im zweiten Luftaufbereitungsgehäuse 110b positioniert werden, und das erste Befestigungsteil 521 kann im ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a positioniert werden. Erstens kann das Verlängerungsteil 510 ein Teil sein, das sich von einer Unterseite des zweiten Luftaufbereitungsgehäuses 110b erstreckt, an das Luft und Kondenswasser, die durch den Verdampfer 130 gelangen, geliefert werden.
  • Das erste Befestigungsteil 521 kann in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a positioniert werden, das zweite Befestigungsteil 522 kann in dem Verlängerungsteil 510 des zweiten Luftaufbereitungsgehäuses 110b positioniert werden, und die Befestigungsteile können aneinander befestigt werden, um Kondenswasser und Luft, die durch das Verlängerungsteil 510 an den variablen Wärmetauscher 140 geliefert werden, zuzuführen.
  • Dabei kann das erste Befestigungsteil 521 ein bestimmter Durchgangsbereich des ersten Luftaufbereitungsgehäuses 110a sein, und das zweite Befestigungsteil 522 kann lang von dem Verlängerungsteil 510 vorstehen und kann durch das erste Befestigungsteil 521 in das erste Luftaufbereitungsgehäuse 110a eingeführt und befestigt werden. Das Zuführteil 500 kann auf einfache Weise hergestellt werden, indem das erste Luftaufbereitungsgehäuse 110a und das zweite Luftaufbereitungsgehäuse 110b aneinander montiert werden.
  • Darüber hinaus kann das Verlängerungsteil 510 eine geneigte Fläche 511 aufweisen, die sich von dem zweiten Luftaufbereitungsgehäuse 110b unterhalb des Verdampfers 130 erstreckt, während sie in einer Fahrzeughöhenrichtung nach unten geneigt ist, ein Stützteil 512, das von der geneigten Fläche 511 in der Fahrzeugbreitenrichtung vorsteht, um die Unterseite des Verdampfers 130 zu stützen, und ein erstes geneigtes Teil 513 und ein zweites geneigtes Teil 514, die das Stützteil 512 und die geneigte Fläche 511 jeweils auf beiden Seiten des Stützteils 512 in der Fahrzeugbreitenrichtung schräg miteinander verbinden, um dem variablen Wärmetauscher 140 leicht Kondenswasser und Luft zuzuführen, während sie den Verdampfer 130 stützen.
  • Bei der geneigten Fläche 511 handelt es sich um einen Abschnitt, der sich unterhalb des Verdampfers 130 erstreckt und in einer Richtung, in der der variable Wärmetauscher 140 positioniert ist, sowie in der Fahrzeughöhenrichtung nach unten geneigt ist.
  • Das Stützteil 512 kann aus der geneigten Fläche 511 vorstehen, um den Verdampfer 130 zu stützen, und die Vielzahl von Stützteilen 512 kann in der Fahrzeugbreitenrichtung vorgesehen sein.
  • Das erste geneigte Teil 513 und das zweite geneigte Teil 514 können beide Seiten des Stützteils 512 in der Fahrzeugbreitenrichtung abstützen, das Stützteil 512 bzw. die geneigte Fläche 511 schräg miteinander verbinden und das im Verdampfer 130 erzeugte Kondenswasser an den variablen Wärmetauscher 140 zu liefern.
  • Die Vielzahl von ersten Befestigungsteilen 521 und die Vielzahl von zweiten Befestigungsteilen 522 können in der Fahrzeugbreitenrichtung entsprechend der Anzahl der vorgesehenen Stützteile 512 bereitgestellt sein. Dementsprechend können Kondenswasser und Luft, die durch den Verdampfer 130 gelangen, problemlos einem ganzen Bereich an der Unterseite des variablen Wärmetauschers 140 in der Fahrzeugbreitenrichtung zugeführt werden.
  • 10 ist eine Ansicht, die ein Beispiel zeigt, bei dem das Wärmepumpensystem der Fahrzeugklimaanlage gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
  • Das Wärmepumpensystem 1000 kann einen Kompressor 200, eine erste Expansionseinrichtung 300 und eine zweite Expansionseinrichtung 150 zusammen mit dem Innenwärmetauscher 120, dem Verdampfer 130, dem variablen Wärmetauscher 140, dem Gebläseteil 161 und dem bidirektionalen Ventilator 162, wie oben beschrieben, aufweisen.
  • Zunächst kann der Kompressor 200 in eine Kältemittelzirkulationsleitung L1 eingebaut sein, in der das Kältemittel zirkuliert, um das Kältemittel zu verdichten und auszuleiten.
  • Der Innenwärmetauscher 120 kann in das zweite Luftaufbereitungsgehäuse 110b eingebaut sein, um Wärme zwischen der Luft im Luftaufbereitungsgehäuse 110, d. h. dem Klimatisierungswind, und dem vom Kompressor 200 ausgeleiteten Kältemittel auszutauschen, und kann somit die Lufterwärmung durch Zuführen des infolge der Kondensation erwärmten Klimatisierungswindes in den Innenraum durchführen.
  • Der Verdampfer 130 kann in das zweite Luftaufbereitungsgehäuse 110b eingebaut sein, um Wärme zwischen der Luft im zweiten Luftaufbereitungsgehäuse 110b und dem dem Kompressor 200 zugeführten Kältemittel auszutauschen, und kann somit die Luftkühlung durch Erwärmen der dem Innenraum zugeführten Luft durch Verdampfen des Niederdruck-Flüssigkältemittels durchführen.
  • Der variable Wärmetauscher 140 kann in das erste Luftaufbereitungsgehäuse 110a eingebaut sein, um Wärme zwischen Luft und dem in der Kältemittelzirkulationsleitung L1 zirkulierenden Kältemittel auszutauschen. Der variable Wärmetauscher 140 kann das Kältemittel bei der Luftkühlung Verflüssigen oder das Kältemittel bei der Lufterwärmung verdampfen.
  • Die erste Expansionseinrichtung 300 kann in der Kältemittelzirkulationsleitung L1 an einer Auslassseite des Innenwärmetauschers 120 installiert werden, um das aus dem Innenwärmetauscher 120 ausgeleitete Kältemittel selektiv zu expandieren. Während der Lufterwärmung kann das Kältemittel im Innenwärmetauscher 120 verflüssigt werden, das Kältemittel kann im variablen Wärmetauscher 140 dahingehend betrieben werden, dass es verdampft, und das Kältemittel kann in einen Niedertemperatur/Niederdruck-Zustand gedrosselt werden. Darüber hinaus kann die erste Expansionseinrichtung 300 während der Luftkühlung das Kältemittel ohne Drosselung umleiten.
  • Die zweite Expansionseinrichtung 150 kann in der Kältemittelzirkulationsleitung L1 an einer Einlassseite des Verdampfers 130 installiert sein, um das dem Verdampfer 130 zugeführte Kältemittel zu expandieren. Während der Luftkühlung kann die zweite Expansionseinrichtung 150 das Kältemittel, das sich, während des durch den des variablen Wärmetauscher 140 gelangt, verflüssigt, dem Verdampfer 130 zuführen, indem sie das Kältemittel in den Niedertemperatur/Niederdruck-Zustand drosselt. Darüber hinaus kann die zweite Expansionseinrichtung 150 während der Lufterwärmung das Kältemittel ungedrosselt umleiten.
  • Darüber hinaus kann das Fahrzeugwärmepumpensystem 1000 ferner einen wassergekühlten Verflüssiger 400 aufweisen, der in der Kältemittelzirkulationsleitung L1 auf der Einlassseite der ersten Expansionseinrichtung 300 von der Außenseite des ersten Luftaufbereitungsgehäuses 110a und des zweiten Luftaufbereitungsgehäuses 110b installiert ist und mit Kühlwasser Wärme tauscht, zum Kühlen einer Batterie Wärme tauscht. Der wassergekühlte Verflüssiger 400 kann ein Teil sein, in dem Kühlwasser entlang einer Kühlwasserzirkulationsleitung L2 strömt, um während der Luftkühlung einen Wärmeaustausch durchzuführen, und kann das dem Verdampfer 130 zugeführte Kältemittel basierend auf der Luftkühlungseinstellung zusammen mit dem Innenwärmetauscher 120 und dem variablen Wärmetauscher 140 Verflüssigen. In der Kühlwasserzirkulationsleitung L2 sind ein Kühler 3000 für Kühlwasser, eine Kühlwasserpumpe (nicht gezeigt) zum Zirkulieren von Kühlwasser und ein Kühllüfter 4000, der neben dem Kühler 3000 positioniert ist und Luft in den Kühler 3000 bläst, positioniert. Der wassergekühlte Verflüssiger 400 kann einen Gas/Flüssig-Abscheider 410 enthalten. In diesem Fall kann das Kältemittel durch den wassergekühlten Verflüssiger 400 verflüssigt werden, und das durch den Gas/Flüssig-Abscheider 410 abgeschiedene flüssige Kältemittel kann durch den variablen Wärmetauscher 140 unterkühlt werden, wodurch die Kondensationsleistung erhöht wird, um die Luftkühlleistung des Verdampfers 130 weiter zu verbessern.
  • Darüber hinaus kann in dem Fahrzeugwärmepumpensystem 1000 eine Bypassleitung L3 an der Kältemittelzirkulationsleitung L1 positioniert sein, um die zweite Expansionseinrichtung 150 und den Verdampfer 130 zu umgehen, und ein Rückschlagventil „V“ zum Verhindern eines Rückflusses des Kältemittels kann ferner an der Bypassleitung L3 positioniert sein. Während der Lufterwärmung kann die Bypassleitung L3 es ermöglichen, dass das Kältemittel, das durch den variablen Wärmetauscher 140 strömt, dem Kompressor 200 zugeführt wird, ohne dass es durch die zweite Expansionseinrichtung 150 oder den Verdampfer 130 strömt. Das heißt, es ist möglich, eine unnötige Verringerung der Durchflussmenge und den Druckabfall während der Lufterwärmung zu vermeiden, indem unnötige Komponenten (z. B. die zweite Expansionseinrichtung 150 und der Verdampfer 130) weggelassen werden.
  • 11A, 11B und 12 sind Ansichten, die jeweils den Luftkühlungsmodus der Fahrzeugklimaanlage und einen Modus des Wärmepumpensystems gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • Zuerst kann das vom Kompressor 200 verdichtete Kältemittel bei maximaler Kühlung durch den Innenwärmetauscher 120 strömen, ohne Wärme mit der Luft auszutauschen (weil die Temperaturklappe 110d den Luftstrom durch den Innenwärmetauscher 120 blockiert), und das vom Kompressor 200 gelieferte Hochdruckkältemittel kann verflüssigt werden, während es durch den wassergekühlten Verflüssiger 400 und den variablen Wärmetauscher 140 gelangt. Dabei kann die erste Expansionseinrichtung 300 das Kältemittel umleiten. Das verflüssigte Kältemittel kann durch die zweite Expansionseinrichtung 150 gedrosselt und dem Verdampfer 130 zugeführt werden, so dass ein Wärmeaustausch zwischen der Luft und dem gedrosselten flüssigen Niederdruckkältemittel im Verdampfer 130 stattfinden kann und die in den Innenraum ausgeleitete Luft durch Wärmeabsorption durch die beim Verdampfen des Kältemittels freigesetzte latente Wärme gekühlt werden kann.
  • 13 und 14 sind Ansichten, die den Lufterwärmungsmodus der Fahrzeugklimaanlage 100 und einen Modus des Wärmepumpensystems gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
  • Zuerst kann das vom Kompressor 200 verdichtete Kältemittel bei maximaler Erwärmung durch den Innenwärmetauscher 120 gelangen, um Wärme mit der Luft auszutauschen, die durch das zweite Luftaufbereitungsgehäuse 110b gelangt, wodurch die in den Innenraum ausgeleitete Luft durch die Wärmeabgabe bei der Kondensation erwärmt wird. In der Zwischenzeit kann die Temperaturklappe 110d so betätigt werden, dass die in das zweite Luftaufbereitungsgehäuse 110b eingeleitete Luft durch den Verdampfer 130 und dann durch den gesamten Innenwärmetauscher 120 gelangt. Hier kann die Luft hindurchgelangen, ohne dass sie mit dem Verdampfer 130Wärme in einem Zustand tauscht, in dem das Kältemittel nicht an den Verdampfer 130 zugeführt wird. Auch im wassergekühlten Verflüssiger 400 darf kein Kühlwasser durch die Kühlwasserzirkulationsleitung L2 strömen, und das Kältemittel kann unverändert bewegt, in der ersten Expansionseinrichtung 300 gedrosselt und dem variablen Wärmetauscher 140 zum Verdampfen zugeführt werden. Das Kältemittel, das verdampft wird, während es durch den variablen Wärmetauschers 140 gelangt, kann über die Bypassleitung L3 an den Kompressor 200 zugeführt werden, ohne dass es durch die zweite Expansionseinrichtung 150 oder den Verdampfer 130 gelangt.
  • Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Fahrzeugklimaanlage 100 der vorliegenden Erfindung ein Wärmepumpensystem sein kann, d. h. die Klimaanlage 100, die in einem Klimaanlagensystem verwendet wird, das die Luftkühlung und -erwärmung mit einer Kältemittelleitung durchführen kann. Das vom Kompressor 200 verdichtete Hochtemperaturkältemittel kann für die Lufterwärmung und das Verdampfen des Kältemittels für die Luftkühlung verwendet werden. Hier kann ein chronisches Problem des Wärmepumpensystems, nämlich die geringe Kondensationsleistung bei der Luftkühlung, durch den variablen Wärmetauscher 140 gelöst werden, der zusammen mit dem Innenwärmetauscher 120 das Kältemittel verflüssigt. Der variable Wärmetauscher 140 kann in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a montiert sein.
  • <Zweite beispielhafte Ausführungsform>
  • 15 ist eine Querschnittsansicht einer Fahrzeugklimaanlage gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in der in 2 gezeigten Richtung AA'. 16 ist eine schematische Ansicht der Fahrzeugklimaanlage gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Darüber hinaus können die perspektivische Ansicht, die perspektivische Explosionsansicht, die schematische Ansicht und die Querschnittsansicht des variablen Wärmetauschers gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und eines Beispiels, auf das ein Wärmepumpensystem angewendet wird, die gleichen sein wie die in den 2 bis 5 und 7 bis 10 der ersten beispielhaften Ausführungsform gezeigten Ansichten.
  • Die Fahrzeugklimaanlage gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann einen variablen Wärmetauscher 140, einen Verdampfer 130, einen Innenwärmetauscher 120 und ein Zuführteil 500 aufweisen.
  • Der variable Wärmetauscher 140 kann ein Kältemittel basierend auf der Einstellung für die Luftkühlung verflüssigen oder das Kältemittel basierend auf der Einstellung für die Lufterwärmung verdampfen. Das heißt, dass es sein kann, dass der variable Wärmetauscher 140 für das eigentliche Kühlen oder Erwärmen der Luft Luft nicht kühlt oder erwärmt, und dass er das dem Verdampfer 130 zugeführte Kältemittel entsprechend der Einstellung für die Luftkühlung verflüssigt oder das dem Innenwärmetauscher 120 zugeführte Kältemittel entsprechend der Einstellung für die Lufterwärmung verdampft. In der nachstehenden Beschreibung wird noch einmal der Kältemittelfluss auf der Grundlage der Kühl- oder Heizeinstellung des eigentlichen Wärmepumpensystems und die Veränderung des Kältemittels beim Durchströmen der einzelnen Komponenten beschrieben.
  • Der Verdampfer 130 kann Luft kühlen, die in den Fahrzeuginnenraum ausgeleitet wird. Hier kann bei der Luftkühlung das Kältemittel im feuchten Zustand mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck dem Verdampfer 130 zugeführt werden, und die Luft kann gekühlt werden, während sie durch den Verdampfer 130 gelangt, um in den Fahrzeuginnenraum ausgeleitet zu werden. Andererseits kann es vorkommen, dass bei der Lufterwärmung das Kältemittel nicht an den Verdampfer 130 zugeführt wird, so dass, obwohl Luft durch den Verdampfer 130 gelangt, eine Innenraumtemperatur nicht verändert werden kann.
  • Der Innenwärmetauscher 120 kann an der Rückseite des Verdampfers 130 in einer Richtung positioniert sein, in der der Klimatisierungswind zum Aufbereiten der Innenluft strömt, um die in den Fahrzeuginnenraum ausgeleitete Luft zu erwärmen. Das heißt, der Innenwärmetauscher 120 kann ein Bauteil zum Durchführen der Lufterwärmung sein und die Luftkühlung oder -erwärmung durch Steuerung einer Strömung eines durch den Innenwärmetauscher 120 strömenden Klimatisierungswinds unter Verwendung einer Temperaturklappe 110d steuern.
  • Der variable Wärmetauscher 140, der Verdampfer 130 und der Innenwärmetauscher 120 können in einem Luftaufbereitungsgehäuse positioniert werden, um die Fahrzeugklimaanlage 1000 zu konfigurieren. Insbesondere kann die vorliegende Erfindung ein erstes Luftaufbereitungsgehäuse 110a und ein zweites Luftaufbereitungsgehäuse 110b aufweisen, die im Folgenden ausführlich beschrieben werden.
  • Das Zuführteil 500 kann ein Bauteil zum selektiven Zuführen der durch den Innenwärmetauscher 120 zum variablen Wärmetauscher 140 strömenden Luft sein. In diesem Fall kann der variable Wärmetauscher 140 eine U-förmige Strömung haben, und das Zuführteil 500 kann an einer Stelle positioniert werden, an der Luft, die durch den Innenwärmetauscher 120 strömt, einem bestimmten Bereich an der Unterseite des variablen Wärmetauschers 140 zugeführt wird. Mit anderen Worten: Luft kann über das Zuführteil 500 an die Unterseite des variablen Wärmetauschers 140, wo das Kältemittel ausgeleitet wird, zugeführt werden und, bevor es ausgeleitet wird, Wärme mit dem Kältemittel austauschen, was den Wärmeaustauscheffekt erhöhen kann.
  • Der variable Wärmetauscher 140 kann beispielsweise ein Paar von Sammelbehältern 143, die in der Zeichnung an der Ober- und Unterseite positioniert sind und dabei einen bestimmten Abstand zueinander haben, eine Vielzahl von Röhren 145, die die Sammelbehälter miteinander verbinden, und dazwischen positionierte Rippen 146 aufweisen, in denen das durch ein oberes Einlassrohr 141 eingeleitete Kältemittel durch die Vielzahl von Röhren 145 nach unten bewegt und durch ein unteres Auslassrohr 142 ausgeleitet wird. Ein weiteres Beispiel: Der variable Wärmetauscher 140 kann das Paar von Sammelbehältern 143 aufweisen, die in der Zeichnung links und rechts positioniert sind und dabei einen bestimmten Abstand zueinander haben. In diesem Fall kann der rechte Sammelbehälter 143, der mit dem Einlassrohr 141 und dem Auslassrohr 142 ausgestattet ist, durch ein Ablenkblech 144 in einer Höhenrichtung davon unterteilt werden. Das durch die Einlassrohr 141 in den oberen Bereich des rechten Sammelbehälters 143 eingeleitete Kältemittel kann durch einige der Röhren 145 in den linken Sammelbehälter 143 und durch die übrigen Röhren 145 zurück in den unteren Bereich des rechten Sammelbehälters 143 befördert und dann durch das Auslassrohr 142 ausgeleitet werden. Das Bezugszeichen A140 kann einen Zuführbereich bezeichnen, dem Luft, die durch den Innenwärmetauscher 120 strömt, mittels des Zuführteils 500 zugeführt wird, und der Zuführbereich A140 des Zuführteils 500 kann an der Unterseite des variablen Wärmetauschers 140 positioniert sein. Dabei kann der Zuführbereich der Zuführeinheit 500 in einem Bereich von Null (0) bis 35 % des gesamten variablen Wärmetauschers 140 in Höhenrichtung positioniert sein.
  • Wie oben beschrieben, kann die Fahrzeugklimaanlage gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dem variablen Wärmetauscher 140 Luft mit einer hohen Temperatur (höher als eine Außentemperatur) zuführen, um Luft als Wärmequelle zur Absorption von Wärme des variablen Wärmetauschers 140 während eines Lufterwärmungsmodus oder einer Situation, in der der variable Wärmetauscher 140 an der Klimaanlage haften kann, zu verwenden. Wenn die Luft, die durch den Innenwärmetauscher 120 strömt, mit (Innen-)Luft versorgt wird, die durch den Fahrzeuginnenraum strömt, kann die Luft, die durch den Innenwärmetauscher 120 strömt, in der Regel eine Temperatur haben, die um 10 °C oder mehr höher ist als die Außentemperatur. Diese Wärme kann genutzt werden, um die Wärmeaufnahme des variablen Wärmetauschers 140 zu erhöhen und damit dessen Heizleistung zu verbessern.
  • Die Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Bauart beschränkt und kann vielfältig modifiziert werden, solange die durch den Innenwärmetauscher 120 strömende Luft mittels des Zuführteils 500 dem variablen Wärmetauscher 140 zugeführt wird. Im Folgenden wird ein Beispiel beschrieben, bei dem die gesamte Fahrzeugklimaanlage 1000 ein Modul A1 des variablen Wärmetauschers 140 und ein Luftaufbereitungsmodul A2 aufweist, die aneinander montiert sind.
  • Zunächst kann das Modul A1 des variablen Wärmetauschers 140 ein erstes Luftaufbereitungsgehäuse 110a, den variablen Wärmetauscher 140 und eine Lüfteranordnung 161 aufweisen.
  • Das erste Luftaufbereitungsgehäuse 110a kann ein Körper des Moduls A1 des variablen Wärmetauschers 140 sein, der variable Wärmetauscher 140 kann darin positioniert sein und die Lüfteranordnung 161 kann an einer Seite davon montiert sein. Das erste Luftaufbereitungsgehäuse 110a kann einen ersten Außenlufteinlass 116, der mit dem Fahrzeugäußeren kommuniziert, einen Motorraumlufteinlass 117, der mit dem Motorraum kommuniziert, und eine erste Steuerklappe 191, die das Öffnen und Schließen des ersten Außenlufteinlasses 116 und des Motorraumlufteinlasses 117 steuert, aufweisen. Die erste Steuerklappe 191 kann den Luftstrom, der durch den variablen Wärmetauscher 140 strömt, steuern, indem sie das Öffnen und Schließen des ersten Außenlufteinlasses 116 und des Motorraumlufteinlasses 117 auf der Grundlage der Luftkühlungs- oder -Heizeinstellung steuert. Insbesondere im Winter, wenn die Außentemperatur niedrig ist, kann der Innenraum des Motorraums durch den Betrieb verschiedener elektronischer Komponenten erwärmt werden und eine Temperatur aufrechterhalten, die höher ist als die Außentemperatur. Bei maximaler Erwärmung kann das Modul A1 des variablen Wärmetauschers 140 der vorliegenden Erfindung durch Betätigung der ersten Steuerklappe 191 Luft im Motorraum in das erste Luftaufbereitungsgehäuse 110a einspeisen, um die Verdampfungsleistung (oder Wärmeaufnahme) des variablen Wärmetauschers 140 zu erhöhen und dadurch die Lufterwärmungsleistung des Innenwärmetauschers 120 weiter zu verbessern.
  • Die Lüfteranordnung 161 kann in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a positioniert sein und auf der Grundlage der Luftkühlungs- oder -Heizeinstellung gedreht werden, um den Luftstrom zu bilden, der durch den variablen Wärmetauscher 140 gelangt, und kann ein Lüfterteil mit Rotorblättern und einen Motor aufweisen, der den Betrieb des Lüfterteils steuert.
  • Das Luftaufbereitungsmodul A2 kann ein zweites Luftaufbereitungsgehäuse 110b, ein Gebläseteil 162, den Verdampfer 130 und den Innenwärmetauscher 120 aufweisen.
  • Das zweite Luftaufbereitungsgehäuse 110b kann ein Körper sein, der mit dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a zusammengebaut ist, um eine Fahrzeugklimaanlage 1000 zu bilden, und in dem das Gebläseteil 162, der Verdampfer 130 und der Innenwärmetauscher 120 eingebaut sein können. Hier kann das zweite Luftaufbereitungsgehäuse 110b einen zweiten Außenlufteinlass 114, durch den Außenluft eingeleitet wird, einen Innenlufteinlass 115, durch den Innenluft eingeleitet wird, und eine zweite Steuerklappe 192, die das Öffnen und Schließen des zweiten Außenlufteinlasses 114 und des Innenlufteinlasses 115 steuert, aufweisen.
  • Darüber hinaus kann die Temperaturklappe 110d, die es ermöglicht, dass die Luft, die durch den Verdampfer 130 gelangt, gemischt wird, indem sie den Innenwärmetauscher 120 auf der Grundlage einer Temperatureinstellung durchströmt, im zweiten Luftaufbereitungsgehäuse 110b positioniert sein, und die Entlüftungsöffnungen 111, 112 und 113 zur Abgabe von Luft an den Fahrzeuginnenraum können jeweils an einer Seite des zweiten Luftaufbereitungsgehäuses positioniert sein, durch das Luft an den Fahrzeuginnenraum ausgeleitet wird. Im Einzelnen kann es sich bei den Entlüftungsöffnungen 111, 112 und 113, die sich jeweils auf der Seite befinden, durch die die Luft ausgeleitet wird, um eine vordere Entlüftungsöffnung 111, eine Enteisungsentlüftungsöffnung 112 und eine Bodenentlüftungsöffnung 113 handeln, deren Öffnungsgrad durch entsprechende Klappen 111d, 112d und 113d gesteuert wird.
  • Bei der Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Erfindung können ein Bereich, in dem die Lüfteranordnung 161 des Luftaufbereitungsmoduls A2 positioniert ist, und das Modul A1 des variablen Wärmetauschers 140 in einer Fahrzeugbreitenrichtung parallel zueinander im Motorraum eingebaut sein. Das heißt, der Bereich, in dem die Luft durch das Gebläseteil 162 im Luftaufbereitungsmodul A2 strömt (d. h. der Bereich, in dem der zweite Außenlufteinlass 114 und der Innenlufteinlass 115 positioniert sind), kann so positioniert sein, dass er parallel zum Modul A1 des variablen Wärmetauschers 140 im Motorraum ist.
  • Das Gebläseteil 162 kann im zweiten Luftaufbereitungsgehäuse 110b positioniert sein und kann Luft ausblasen, um Luft des Fahrzeuginnenraums aufzubereiten.
  • Darüber hinaus kann in der Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Erfindung ein Filter 180 an der Rückseite der zweiten Steuerklappe 192 in einer Luftströmungsrichtung positioniert sein, und der Filter kann austauschbar sein.
  • Darüber hinaus kann bei der Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Erfindung ein Hilfsheizwärmetauscher 170 in einer Luftströmungsrichtung hinter dem Innenwärmetauscher 120 positioniert sein. Der Hilfsheizwärmetauscher 170 kann die Lufterwärmung zusammen mit dem Innenwärmetauscher 120 durchführen und verschiedene Arten von Heizmitteln verwenden, darunter auch solche mit einem positiven Temperaturkoeffizienten (PTC).
  • Das Zuführteil 500 kann ein Durchgangsloch 511, eine dritte Steuerklappe 530, ein Verlängerungsteil, ein erstes Befestigungsteil 521 und ein zweites Befestigungsteil 522 aufweisen, die durch Zusammenbau des ersten Luftaufbereitungsgehäuses 110a des Moduls A1 des variablen Wärmetauschers 140 und des zweiten Luftaufbereitungsgehäuses 110b des Luftaufbereitungsmoduls A2 leicht herzustellen sind.
  • Das Durchgangsloch 511, die dritte Steuerklappe 530, das Verlängerungsteil und das zweite Befestigungsteil 522 können im zweiten Luftaufbereitungsgehäuse 110b und das erste Befestigungsteil 521 im ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a positioniert sein. Erstens kann das Durchgangsloch 511 ein bestimmter Durchgangsbereich des zweiten Luftaufbereitungsgehäuses 110b sein, das an der Rückseite des Innenwärmetauschers 120 positioniert ist, die dritte Steuerklappe 530 kann in dem Durchgangsloch 511 positioniert sein, um das Öffnen und Schließen des Durchgangslochs 511 zu steuern, und das Verlängerungsteil 510 kann ein Teil sein, das sich von einer Unterseite des zweiten Luftaufbereitungsgehäuses 110b erstreckt und an das Luft geliefert wird, die durch den Innenwärmetauscher 120 gelangt.
  • Das erste Befestigungsteil 521 kann im ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a positioniert sein, das zweite Befestigungsteil 522 kann im Verlängerungsteil 510 des zweiten Luftaufbereitungsgehäuses 110b positioniert sein, und die Befestigungsteile können aneinander befestigt sein, um den variablen Wärmetauscher 140 mit Luft zu versorgen, die durch die Durchgangsöffnung 511 und das Verlängerungsteil geliefert wird.
  • Hier kann das erste Befestigungsteil 521 ein bestimmter Durchgangsbereich des ersten Luftaufbereitungsgehäuses 110a sein, und das zweite Befestigungsteil 522 kann lang von dem Verlängerungsteil 510 vorstehen und kann durch das erste Befestigungsteil 521 in das erste Luftaufbereitungsgehäuse 110a eingeführt und befestigt werden. Das Zuführteil 500 kann auf einfache Weise hergestellt werden, indem das erste Luftaufbereitungsgehäuse 110a und das zweite Luftaufbereitungsgehäuse 110b aneinander montiert werden.
  • Die Vielzahl von ersten Befestigungsteilen 521 und die Vielzahl von zweiten Befestigungsteilen 522 können in der Fahrzeugbreitenrichtung vorgesehen sein. Dementsprechend kann durch den Innenraumwärmetauscher 120 gelangende Luft leicht einem Gesamtbereich an der Unterseite des variablen Wärmetauschers 140 in der Fahrzeugbreitenrichtung 140 zugeführt werden.
  • Darüber hinaus kann die Klimaanlage 100 gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf das Fahrzeugwärmepumpensystem angewendet werden, und das Wärmepumpensystem kann einen Kompressor 200, eine erste Expansionseinrichtung 300 und eine zweite Expansionseinrichtung 150 zusammen mit dem Innenwärmetauscher 120, dem Verdampfer 130, dem variablen Wärmetauscher 140, dem Gebläseteil 161 und dem bidirektionalen Lüfter 162 aufweisen, wie oben beschrieben.
  • Zunächst kann der Kompressor 200 in eine Kältemittelzirkulationsleitung L1 eingebaut werden, in der das Kältemittel zirkuliert, um das Kältemittel zu verdichten und auszuleiten.
  • Der Innenwärmetauscher 120 kann in das zweite Luftaufbereitungsgehäuse 110b eingebaut sein, um Wärme zwischen der Luft im Luftaufbereitungsgehäuse 110, d. h. dem Klimatisierungswind, und dem vom Kompressor 200 ausgeleiteten Kältemittel auszutauschen, und kann somit die Lufterwärmung durch Zuführen des infolge der Kondensation erwärmten Klimatisierungswindes in den Innenraum durchführen.
  • Der Verdampfer 130 kann in das zweite Luftaufbereitungsgehäuse 110b eingebaut sein, um Wärme zwischen der Luft im zweiten Luftaufbereitungsgehäuse 110b und dem dem Kompressor 200 zugeführten Kältemittel auszutauschen, und kann somit die Luftkühlung durch Erwärmen der dem Innenraum zugeführten Luft durch Verdampfen des Niederdruck-Flüssigkältemittels durchführen.
  • Der variable Wärmetauscher 140 kann in das erste Luftaufbereitungsgehäuse 110a eingebaut sein, um Wärme zwischen Luft und dem in der Kältemittelzirkulationsleitung L1 zirkulierenden Kältemittel auszutauschen. Der variable Wärmetauscher 140 kann das Kältemittel bei der Luftkühlung Verflüssigen oder das Kältemittel bei der Lufterwärmung verdampfen.
  • Die erste Expansionseinrichtung 300 kann in der Kältemittelzirkulationsleitung L1 an einer Auslassseite des Innenwärmetauschers 120 installiert werden, um das aus dem Innenwärmetauscher 120 ausgeleitete Kältemittel selektiv zu expandieren. Während der Lufterwärmung kann das Kältemittel im Innenwärmetauscher 120 verflüssigt werden, das Kältemittel kann im variablen Wärmetauscher 140 dahingehend betrieben werden, zu verdampfen, und das Kältemittel kann in einen Niedertemperatur/Niederdruck-Zustand gedrosselt werden. Darüber hinaus kann die erste Expansionseinrichtung 300 während der Luftkühlung das Kältemittel ohne Drosselung umleiten.
  • Die zweite Expansionseinrichtung 150 kann in der Kältemittelzirkulationsleitung L1 an einer Einlassseite des Verdampfers 130 installiert werden, um das dem Verdampfer 130 zugeführte Kältemittel zu expandieren. Während der Luftkühlung kann die zweite Expansionseinrichtung 150 das Kältemittel, das, während des durch den variablen Wärmetauscher 140 gelangt, verflüssigt wird, an den Verdampfer 130 zuführen, indem sie das Kältemittel in den Niedertemperatur/Niederdruck-Zustand drosselt. Darüber hinaus kann die zweite Expansionseinrichtung 150 während der Lufterwärmung das Kältemittel ohne Drosselung umleiten.
  • Darüber hinaus kann das Fahrzeugwärmepumpensystem 1000 ferner einen wassergekühlten Verflüssiger 400 aufweisen, der in der Kältemittelzirkulationsleitung L1 auf der Einlassseite der ersten Expansionseinrichtung 300 von der Außenseite des ersten Luftaufbereitungsgehäuses 110a und des zweiten Luftaufbereitungsgehäuses 110b installiert ist und Wärme mit Kühlwasser tauscht, um eine Batterie zu kühlen. Der wassergekühlte Verflüssiger 400 kann ein Teil sein, in dem Kühlwasser entlang einer Kühlwasserzirkulationsleitung L2 strömt, um einen Wärmeaustausch während der Luftkühlung durchzuführen, und kann das dem Verdampfer 130 zugeführte Kältemittel basierend auf der Luftkühlungseinstellung zusammen mit dem Innenwärmetauscher 120 und dem variablen Wärmetauscher 140 verflüssigen. In der Kühlwasserzirkulationsleitung L2 befinden sich ein Kühler 3000 zum Kühlen des Kühlwassers, eine Kühlwasserpumpe (nicht gezeigt) zum Umwälzen des Kühlwassers und ein Kühllüfter 4000, der neben dem Kühler 3000 positioniert ist und Luft in den Kühler 3000 bläst. Der wassergekühlte Verflüssiger 400 kann einen Gas/Flüssig-Abscheider 410 enthalten. In diesem Fall kann das Kältemittel durch den wassergekühlten Verflüssiger 400 verflüssigt werden, und das durch den Gas/Flüssig-Abscheider 410 abgeschiedene Flüssigkältemittel kann durch den variablen Wärmetauscher 140 unterkühlt werden, wodurch die Kondensationsleistung erhöht wird, um die Luftkühlleistung des Verdampfers 130 weiter zu verbessern.
  • Darüber hinaus kann in dem Fahrzeugwärmepumpensystem 1000 eine Bypassleitung L3 an der Kältemittelzirkulationsleitung L1 positioniert sein, um die zweite Expansionseinrichtung 150 und den Verdampfer 130 zu umgehen, und ein Rückschlagventil „V“ zum Verhindern eines Rückflusses des Kältemittels kann ferner an der Bypassleitung L3 positioniert sein. Während der Lufterwärmung kann die Bypassleitung L3 es ermöglichen, dass das Kältemittel, das durch den variablen Wärmetauscher 140 gelangt, dem Kompressor 200 zugeführt wird, ohne dass es durch die zweite Expansionseinrichtung 150 oder den Verdampfer 130 gelangt. Das heißt, es ist möglich, eine unnötige Verringerung der Durchflussmenge und des Druckabfalls während der Lufterwärmung zu vermeiden, indem unnötige Komponenten (z. B. die zweite Expansionseinrichtung 150 und der Verdampfer 130) weggelassen werden.
  • 17 ist eine Ansicht, die einen Luftkühlungsmodus der Fahrzeugklimaanlage und einen Modus des Wärmepumpensystems gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Erstens kann das vom Kompressor 200 verdichtete Kältemittel bei maximaler Kühlung durch den Innenwärmetauscher 120 strömen, ohne Wärme mit der Luft auszutauschen (weil die Temperaturklappe 110d den Luftstrom durch den Innenwärmetauscher 120 blockiert), und das vom Kompressor 200 gelieferte Hochdruckkältemittel kann verflüssigt werden, während es durch den wassergekühlten Verflüssiger 400 und den variablen Wärmetauscher 140 gelangt. Hier kann die erste Expansionseinrichtung 300 das Kältemittel umleiten. Das verflüssigte Kältemittel kann durch die zweite Expansionseinrichtung 150 gedrosselt und dem Verdampfer 130 zugeführt werden, so dass ein Wärmeaustausch zwischen der Luft und dem gedrosselten flüssigen Niederdruckkältemittel im Verdampfer 130 stattfinden kann und die in den Innenraum ausgeleitete Luft durch Wärmeabsorption durch die beim Verdampfen des Kältemittels freigesetzte latente Wärme gekühlt werden kann.
  • Hier zeigt die Beschreibung ein Beispiel, bei dem die Temperaturklappe 110d so gesteuert wird, dass sie so positioniert ist, dass sie Luft daran hindert, sich in Richtung des Innenwärmetauschers 100b zu bewegen, und die dritte Steuerklappe 530 geöffnet wird. Die dritte Steuerklappe 530 kann jedoch während der Luftkühlung geschlossen sein.
  • 18 ist eine Ansicht, die einen Lufterwärmungsmodus der Fahrzeugklimaanlage 100 und einen Modus des Wärmepumpensystems gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Erstens kann das vom Kompressor 200 verdichtete Kältemittel bei maximaler Erwärmung durch den Innenwärmetauscher 120 gelangen, um Wärme mit der Luft auszutauschen, die durch das zweite Luftaufbereitungsgehäuse 110b gelangt, wodurch die in den Innenraum ausgeleitete Luft durch die Wärmeabfuhr bei der Verflüssigung erwärmt wird. In der Zwischenzeit kann die Temperaturklappe 110d so betrieben werden, dass die in das zweite Luftaufbereitungsgehäuse 110b eingeleitete Luft durch den Verdampfer 130 und dann vollständig durch den Innenwärmetauscher 120 gelangt. Dabei kann die Luft ohne Wärmeaustausch mit dem Verdampfer 130 hindurchgelangen, in einem Zustand, bei dem das Kältemittel nicht an den Verdampfer 130 zugeführt wird. Auch im wassergekühlten Verflüssiger 400 darf kein Kühlwasser durch die Kühlwasserzirkulationsleitung L2 strömen und das Kältemittel kann unverändert bewegt, in der ersten Expansionseinrichtung 300 gedrosselt und dem variablen Wärmetauscher 140 zum Verdampfen zugeführt werden. Das beim Hindurchgelangen durch den variablen Wärmetauscher 140 verdampfte Kältemittel kann über die Bypassleitung L3 dem Kompressor 200 zugeführt werden, ohne dass es durch die zweite Expansionseinrichtung 150 oder den Verdampfer 130 gelangt.
  • Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Fahrzeugklimaanlage 100 der vorliegenden Erfindung ein Wärmepumpensystem sein kann, d. h. die Klimaanlage 100 wird in einem Klimaanlagensystem verwendet, das die Luftkühlung und - erwärmung mit einer Kältemittelleitung durchführen kann. Das vom Kompressor 200 verdichtete Hochtemperaturkältemittel kann für die Lufterwärmung und das Verdampfen des Kältemittels für die Luftkühlung verwendet werden. Hier kann ein chronisches Problem des Wärmepumpensystems, nämlich die geringe Kondensationsleistung bei der Luftkühlung, durch den variablen Wärmetauscher 140 gelöst werden, der zusammen mit dem Innenwärmetauscher 120 das Kältemittel verflüssigt. Der variable Wärmetauscher 140 kann in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a montiert werden.
  • 19 und 20 sind Ansichten, die jeweils ein Steuerungsverfahren für die Fahrzeugklimaanlage gemäß der zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer Fahrzeugklimaanlage kann Merkmale der wie oben beschriebenen Fahrzeugklimaanlage umfassen und umfasst das Bestimmen, ob die dritte Steuerklappe 530 geöffnet werden muss (S10); sowie das Öffnen der dritten Steuerklappe 530 (S20).
  • Erstens kann in dem in 19 gezeigten Fall bei dem Bestimmen bestimmt werden, dass die dritte Steuerklappe 530 geöffnet werden muss, wenn eine Lufterwärmungseinstellung bestätigt wird. Das heißt, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung einer Fahrzeugklimaanlage kann Luft, die durch den Innenwärmetauscher 120 strömt, selektiv dem variablen Wärmetauscher 140 zugeführt werden, um während der Lufterwärmung als wärmeabsorbierende Wärmequelle genutzt zu werden.
  • Darüber hinaus ist es in dem in 20 gezeigten Fall möglich, eine Möglichkeit zu bestimmen, bei der das Anhaften des variablen Wärmetauschers 140 auftritt, wodurch das Anhaften des variablen Wärmetauschers 140 durch die mittels eines Zuführteils 500 belieferte Wärmequelle verhindert wird. Im Einzelnen kann das Bestimmen der Möglichkeit, bei der die Haftung des variablen Wärmetauschers 140 auftritt, umfassen: Prüfen, ob eine Außentemperatur innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs liegt (S11); und Prüfen, ob eine gemessene Luftfeuchte gleich oder höher als eine bestimmte Luftfeuchte ist (S12). Der bestimmte Temperaturbereich kann eine vorgegebene Temperatur sein, zum Beispiel T1 = -5 °C und T2 = 5°C, und die bestimmte Luftfeuchte kann ebenfalls ein vorgegebener Luftfeuchtebereich sein.
  • Das heißt, dass in der Beschreibung ein Beispiel beschrieben wird, in dem es gemäß dem in 20 gezeigten Steuerungsverfahren für eine Fahrzeugklimaanlage der vorliegenden Erfindung, wenn bestimmt wird, dass das Anhaften des variablen Wärmetauschers auftreten kann, möglich ist, das Anhaften des variablen Wärmetauschers 140 zu verhindern, indem Luft verwendet wird, die durch den Innenwärmetauscher 120 strömt, indem die dritte Steuerklappe 530 geöffnet wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt und kann auf verschiedene Weise angewendet werden. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung von einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, auf verschiedene Weise modifiziert werden, ohne vom Geist der in den Ansprüchen beanspruchten vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Fahrzeugklimaanlage
    A1
    variables Wärmetauschermodul,
    A2
    Luftaufbereitungsmodul,
    110a
    erstes Luftaufbereitungsgehäuse,
    110b
    zweites Luftaufbereitungsgehäuse,
    110d
    Temperaturklappe,
    111
    vordere Entlüftungsöffnung,
    111d
    Klappe der vorderen Entlüftungsöffnung,
    112
    Enteisungsentlüftungsöffnung,
    112d
    Klappe der Enteisungsentlüftungsöffnung,
    113
    Bodenentlüftungsöffnung,
    113d
    Klappe der Bodenentlüftungsöffnung,
    114
    zweiter Außenlufteinlass,
    115
    Innenlufteinlass,
    116
    erster Außenlufteinlass,
    117
    Motorraumlufteinlass,
    120
    Innenwärmetauscher,
    130
    Verdampfer,
    140
    variabler Wärmetauscher,
    141
    AuslassrohrEinlassrohr,
    142
    Auslassrohr,
    143
    Sammelbehälter,
    144
    Ablenkblech,
    145
    Röhre,
    146
    Lamelle,
    A140
    Zuführbereich des Zuführteils,
    150
    zweiteExpansionseinrichtung,
    161
    Lüfteranordnung,
    162
    Gebläseteil,
    170
    Hilfsheizwärmetauscher,
    180
    Filter,
    191
    erste Steuerklappe,
    192
    zweite Steuerklappe,
    200
    Kompressor,
    300
    ersteExpansionseinrichtung,
    400
    wassergekühlter Verflüssiger,
    410
    Gas/Flüssig-Abscheider,
    500
    Zuführteil,
    510
    Verlängerungsteil,
    511
    geneigte Fläche,
    512
    Stützteil,
    513
    erstergeneigter Teil,
    514
    zweiter geneigter Teil,
    515
    Durchgangsloch,
    516
    Kommunikationsteil Teil,
    521
    erstes Befestigungsteil,
    522
    zweitesBefestigungsteil,
    530
    Ausleitungsteil,
    540
    dritte Steuerklappe,
    3000
    Kühler,
    4000
    Kühllüfter.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • KR 101251206 [0011]

Claims (20)

  1. Fahrzeugklimaanlage, bei der es sich um eine Klimaanlage handelt, die einen Innenwärmetauscher 120 für die Lufterwärmung, einen variablen Wärmetauscher 140 zum Verflüssigen eines Kältemittels während der Luftkühlung und zum Verdampfen des Kältemittels während der Lufterwärmung und einen Verdampfer 130 für die Luftkühlung, die darin eingebaut sind, in einem Kältemittelkreislauf aufweist, der aus einem Kompressor 200, einem Innenwärmetauscher 120, einer ersten Expansionseinrichtung 300, einem variablen Wärmetauscher 140, einer zweiten Expansionseinrichtung 150 und einem Verdampfer 130 konfiguriert ist, wobei die Klimaanlage ein Zuführteil 500 zum Zuführen von Luft, die durch den Verdampfer 130 gelangt, und von Kondenswasser, das im Verdampfer 130 erzeugt wird, an den variablen Wärmetauscher 140 aufweist.
  2. Klimaanlage nach Anspruch 1, wobei in der Fahrzeugklimaanlage 1000 ein bestimmter Bereich des variablen Wärmetauschers 140 in einer Höhenrichtung unterhalb des Verdampfers 130 positioniert ist.
  3. Klimaanlage nach Anspruch 2, wobei in der Fahrzeugklimaanlage 1000 Kondenswasser und Luft mittels des Zuführteils 500 an eine Seite des variablen Wärmetauschers 140 zugeführt werden, wo das Kältemittel ausgeleitet wird.
  4. Klimaanlage nach Anspruch 1, wobei die Fahrzeugklimaanlage 1000 ein variables Wärmetauschermodul A1 und ein Luftaufbereitungsmodul A2 aufweist, die aneinander montiert und befestigt sind, das variable Wärmetauschermodul A1 ein erstes Luftaufbereitungsgehäuse 110a, den variablen Wärmetauscher 140, der in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a positioniert ist, und eine Lüfteranordnung 161, die in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a montiert ist, um Wind zu liefern, aufweist, und das Luftaufbereitungsmodul A2 ein zweites Luftaufbereitungsgehäuse 110b, das mit einem Fahrzeuginnenraum kommuniziert und in das Wind zum Aufbereiten der Innenluft strömt, ein Gebläseteil 162, das in dem zweiten Luftaufbereitungsgehäuse 110b positioniert ist, um Wind zu liefern, den Verdampfer 130 und den Innenwärmetauscher 120 aufweist.
  5. Klimaanlage nach Anspruch 4, wobei in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a ein Ausleitungsteil 530, durch das Kondenswasser ausgeleitet wird, an einer Unterseite des variablen Wärmetauschers 140 positioniert ist.
  6. Klimaanlage nach Anspruch 4, wobei in der Fahrzeugklimaanlage 1000 ein Bereich, in dem das Gebläseteil 162 des Luftaufbereitungsmoduls A2 positioniert ist, und das variable Wärmetauschermodul A1 in einem Motorraum so montiert sind, dass sie in einer Fahrzeugbreitenrichtung parallel zueinander sind.
  7. Klimaanlage nach Anspruch 4, wobei das Zuführteil 500 aufweist ein Verlängerungsteil 510, das sich von dem zweiten Luftaufbereitungsgehäuse 110b erstreckt und an das Kondenswasser und Luft geliefert werden, und ein erstes Befestigungsteil 521 und ein zweites Befestigungsteil 522, die jeweils in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a und dem Verlängerungsteil 510 positioniert sind, um aneinander befestigt zu werden.
  8. Klimaanlage nach Anspruch 7, wobei das Verlängerungsteil 520 aufweist eine geneigte Fläche 511, die sich von dem zweiten Luftaufbereitungsgehäuse 110b unterhalb des Verdampfers 130 erstreckt, während sie in einer Fahrzeughöhenrichtung nach unten geneigt ist, ein Stützteil 512, das von der geneigten Fläche 511 vorsteht, um eine Unterseite des Verdampfers 130 zu stützen, und ein erstes geneigtes Teil 513 und ein zweites geneigtes Teil 514, die das Stützteil 512 und die geneigte Fläche 511 schräg miteinander verbinden, jeweils auf beiden Seiten des Stützteils 512 in der Fahrzeugbreitenrichtung.
  9. Klimaanlage nach Anspruch 7, wobei in dem Zuführteil 500 das erste Befestigungsteil 521 einen bestimmten Durchgangsbereich aufweist und das zweite Befestigungsteil 522 von dem Verlängerungsteil 510 vorsteht, um durch das erste Befestigungsteil 521 in das variable Wärmetauschermodul A1 eingeführt und befestigt zu werden.
  10. Klimaanlage nach Anspruch 9, wobei die Vielzahl von ersten Befestigungsteilen 521 und die Vielzahl von zweiten Befestigungsteilen 522 in der Fahrzeugbreitenrichtung jeweils voneinander beabstandet sind.
  11. Klimaanlage nach Anspruch 5, wobei in dem variablen Wärmetauschermodul A1 ein erster Außenlufteinlass 116, durch den Außenluft in das erste Luftaufbereitungsgehäuse 110a eingeleitet wird, ein Motorraumlufteinlass 117, der mit einem Motorraum kommuniziert, und eine erste Steuerklappe 191, die das Öffnen und Schließen des ersten Außenlufteinlasses 116 und des Motorraumlufteinlasses 117 steuert, positioniert sind.
  12. Klimaanlage nach Anspruch 5, wobei in dem Luftaufbereitungsmodul A2 ein zweiter Außenlufteinlass 114, durch den Außenluft in das zweite Luftaufbereitungsgehäuse 110b eingeleitet wird, ein Innenlufteinlass 115, durch den die Innenluft eingeleitet wird, und eine zweite Steuerklappe 192, die das Öffnen und Schließen des zweiten Außenlufteinlasses 114 und des Innenlufteinlasses 115 steuert, positioniert sind.
  13. Klimaanlage nach Anspruch 12, wobei das Luftaufbereitungsmodul A2 ferner einen Filter 180 aufweist, der in einer Luftströmungsrichtung stromabwärts der zweiten Steuerklappe 192 positioniert ist.
  14. Klimaanlage nach Anspruch 5, wobei das Luftaufbereitungsmodul A2 ferner einen Hilfsheizwärmetauscher 170 aufweist, der in einer Luftströmungsrichtung stromabwärts des Innenwärmetauschers 120 positioniert ist.
  15. Klimaanlage nach Anspruch 1, wobei das Zuführteil 500 selektiv Luft, die durch den Innenwärmetauscher 120 gelangt, dem variablen Wärmetauscher 140 zuführt.
  16. Klimaanlage nach Anspruch 15, wobei in der Fahrzeugklimaanlage 1000 Luft, die durch den Innenwärmetauscher 120 gelangt, mittels des Zuführteils 500 zugeführt wird, um als wärmeabsorbierende Wärmequelle während der Lufterwärmung oder wenn der variable Wärmetauscher 140 daran anhaftet, verwendet zu werden.
  17. Klimaanlage nach Anspruch 15, wobei die Fahrzeugklimaanlage 1000 ein variables Wärmetauschermodul A1 und ein Luftaufbereitungsmodul A2 aufweist, die aneinander montiert und befestigt sind, das variable Wärmetauschermodul A1 ein erstes Luftaufbereitungsgehäuse 110a, den variablen Wärmetauscher 140, der in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a positioniert ist, und eine Lüfteranordnung 161, die in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a montiert ist, um Wind zu liefern, aufweist, und das Luftaufbereitungsmodul A2 ein zweites Luftaufbereitungsgehäuse 110b, das mit einem Fahrzeuginnenraum kommuniziert und in das Wind zum Aufbereiten der Innenluft strömt, ein Gebläseteil 162, das in dem zweiten Luftaufbereitungsgehäuse 110b positioniert ist, um Wind zu liefern, den Verdampfer 130 und den Innenwärmetauscher 120 aufweist, und das Zuführteil 500 ein Durchgangsloch 515, das ein bestimmter Durchgangsbereich des zweiten Luftaufbereitungsgehäuses 110b ist, eine dritte Steuerklappe 530, die das Öffnen und Schließen des Durchgangslochs 515 steuert, ein Kommunikationsteil 516, das mit dem Durchgangsloch 515 kommuniziert und Luft liefert, die durch den Innenwärmetauscher 120 gelangt, und ein erstes und ein zweites Befestigungsteil 521 und 522, die jeweils in dem ersten Luftaufbereitungsgehäuse 110a und dem Kommunikationsteil 516 positioniert sind, um aneinander befestigt zu werden, aufweist.
  18. Steuerungsverfahren für die Fahrzeugklimaanlage 1000 nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen, ob die dritte Steuerklappe 530 geöffnet werden muss (S10); und Öffnen der dritten Steuerklappe 530 (S20).
  19. Klimaanlage nach Anspruch 18, wobei bei dem Bestimmen (S10) bestimmt wird, dass die dritte Steuerklappe 530 geöffnet werden muss, wenn eine Lufterwärmungseinstellung bestätigt wird.
  20. Klimaanlage nach Anspruch 18, wobei bei dem Bestimmen (S10) bestimmt wird, ob die dritte Steuerklappe 530 geöffnet werden muss, durch Umfassen von Überprüfen, ob eine Außentemperatur innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs liegt (S11); und Überprüfen, ob eine gemessene Luftfeuchte gleich oder höher als eine bestimmte Luftfeuchte ist (S12).
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