DE19732165A1 - Heißwasser-Heizvorrichtung - Google Patents
Heißwasser-HeizvorrichtungInfo
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Description
Diese Anmeldung steht in einer Beziehung zu den japanischen
Patentanmeldungen Hei 8-200 590 und 8-207 261, die durch Be
zugnahme hier aufgenommen werden.
Die Erfindung betrifft eine Heißwasser-Heizvorrichtung zur
Steuerung der Heißwasser-Strömungsmenge unter Verwendung
eines Strömungsmengen-Steuerventils und zur Regelung der Tem
peratur der Luft, die in einen Fahrgastraum eingeblasen wird
und die insbesondere zur Verwendung bei einer Heißwasser-Heiz
vorrichtung einer Fahrzeug-Klimaanlage geeignet ist.
Eine Vorrichtung zur Steuerung der Menge eines Heißwasser
stroms zu einem Heizzwecken dienenden Wärmetauscher und zur
Steuerung der Blaslufttemperatur bei einer Fahrzeugklimaan
lage, die eine Heißwasser-Heizvorrichtung aufweist, ist im
Stand der Technik bekannt. Weil eine mittels des Fahrzeugmo
tors angetriebene Wasserpumpe bei einer Fahrzeugklimaanlage
verwendet wird, um Heißwasser (Motorkühlwasser) in einem
Heißwasserkreis, der den obenbeschriebenen Wärmetauscher ent
hält, umlaufen zu lassen, schwankt die Drehzahl der Wasser
pumpe gleichzeitig mit Schwankungen der Motordrehzahl, und
schwankt der Heißwasserdruck zu dem Heizzwecken dienenden
Wärmetauscher stark.
Diese Schwankung des Heißwasserdruckes bewirkt, daß die Menge
des Heißwasserstroms zu dem Wärmetauscher schwankt und so zu
einem Faktor wird, der bewirkt, daß die Temperatur der Blas
luft des Wärmetauschers schwankt.
In der offengelegten japanischen Patentanmeldung Hei 8-67 128
haben die Erfindung eine Heißwasser-Heizvorrichtung zur Un
terdrückung der Schwankungen der Temperatur der Blasluft des
Wärmetauschers vorgeschlagen. Diese Vorrichtung besitzt einen
Heizzwecken dienenden Wärmetauscher zum Durchführen eines
Wärmeaustauschs zwischen Luft und heißem Wasser, das von
einem wassergekühlten Fahrzeugmotor zugeführt wird, ein Strö
mungsmengen-Steuerventil zur Steuerung der Menge des Heißwas
serstroms, der dem Heizzwecken dienenden Wärmetauscher von
dem Motor aus zugeführt wird, und einen Bypasskreis, damit
das Heißwasser dort hindurchströmen kann, während es den
Heizzwecken dienenden Wärmetauscher im Bypass umgeht.
Entsprechend ist ein druckbetätigtes Ventil zur Vergrößerung
des Öffnungsgrades des Bypasskreises entsprechend dem Druck
anstieg des Heißwassers, das von dem Motor aus in dem By
passkreis zugeführt wird, in dem Bypasskreis angeordnet, so
daß ein Anstieg des Differenzdrucks zwischen vor und hinter
dem Heizzwecken dienenden Wärmetauscher (d. h. eine Vergröße
rung der Menge des Heißwasserstroms zu dem Wärmetauscher)
mittels eines druckbetätigten Ventils unterdrückt wird und
die Schwankung der Temperatur der Blasluft des Wärmetauschers
ebenfalls unterdrückt wird.
Nachdem die Erfinder einen Prototyp einer (im Stand der Tech
nik nicht bekannten) Ventilvorrichtung auf der Grundlage der
obenbeschriebenen Vorrichtung gemäß Darstellung in Fig. 13
hergestellt hatten und Experimentaluntersuchungen durchge
führt haben, schwankte, wenn die Motordrehzahl von der Leer
laufdrehzahl (750 Upm) auf eine hohe Drehzahl von 6.000 Upm
verändert wurde, die Temperatur der Blasluft des Heizzwecken
dienenden Wärmetauschers gemäß Darstellung in Fig. 8A, 8C und
8E.
Hierbei ist ΔTa die Veränderung bzw. Schwankung der Tempera
tur der Blasluft des Wärmetauschers beim Übergang von der
Leerlaufdrehzahl (750 Upm) zu der hohen Drehzahl von 6.000
Upm; bei einem Öffnungsgrad Θ = 20°, 30° oder 40° des Strö
mungsmengen-Steuerventils erreicht der Schwankungsbereich ΔTa
der Temperatur der Blasluft 7°C bis 15°C an der Heißwasser-Ein
laßseite 1 und 3°C bis 24°C an der Heißwasser-Auslaßseite
2; und es wurde festgestellt, daß ein Problem auftritt, bei
dem sich die Steuerbarkeit der Temperatur der Blasluft des
Wärmetauschers verschlechtert.
Die Ursache des Auftretens der vorstehend angegebenen Schwan
kung der Temperatur der Blasluft des Wärmetauschers betref
fend haben die Erfinder im Wege einer experimentellen Unter
suchung festgestellt, daß die Gründe hierfür folgende sind.
Zunächst wird die Gesamtstruktur der Prototypvorrichtung, die
in Fig. 13 dargestellt ist, beschrieben; ein Strömungsmengen-Steu
erventil 4 besitzt einen Ventilkörper 13, der als drehba
rer Rotor gestaltet ist. Heißwasser von einem Motor strömt
von einem Heißwasser-Einlaßrohr 19 aus durch einen Steuerka
nal 170 hindurch, der an einem Ventilkörper 13 vorgesehen
ist, und fließt in der mittels des Bezugszeichens X bezeich
neten Richtung (d. h. in die Zeichnungsebene von Fig. 13) und
in einen Heizzwecken dienenden Wärmetauscher 3. Heißwasser,
das aus einem Auslaß dieses Heizzwecken dienenden Wärmetau
schers 3 ausströmt, wird von einem Heißwasser-Einlaßrohr 26
aus zu einem Gehäuse 14 geführt, und, nachdem es durch das
Innere dieses Gehäuses 14 hindurchgeströmt ist, wird das
Heißwasser von einem Heißwasser-Auslaßrohr 28 aus zum Motor
zurückgeführt.
Wenn die Motordrehzahl ansteigt und der Heißwasserdruck höher
wird, öffnet sich des weiteren ein in einem Bypasskreis 5
vorgesehenes druckbetätigtes Ventil 6, und strömt ein Teil
des Heißwassers von dem Heißwasser-Einlaßrohr 19 aus durch
den Steuerkanal 170 des Ventilkörpers 13, und kann es in
Richtung auf den Bypasskreis 5 entweichen, durch den hindurch
die Heißwasserstrommenge zu dem Heizzwecken dienenden Wärme
tauscher 3 gesteuert wird.
Des weiteren ist der Steuerkanal 170 des Ventilkörpers 13 mit
einlaßseitigen Öffnungsbereichen 171 und 171a, in die Heiß
wasser von dem Heißwasser-Einlaßrohr 19 aus einströmt, aus
laßseitigen Öffnungsbereichen 173 und 173a, damit das in die
einlaßseitigen Öffnungsbereiche 171 und 171a einströmende
Heißwasser in Richtung auf die Heißwasser-Auslaßseite des
Heizzwecken dienenden Wärmetauschers 3 ausströmt, und einem
bypass-seitigen Öffnungsbereich 172 ausgestattet, damit Heiß
wasser in Richtung auf die Seite einer Bypassöffnung 21 aus
strömt, und stehen die Zwischenräume zwischen diesen mehreren
Öffnungsbereichen miteinander über einen mittleren bzw. Zwi
schenkanal 174 in Verbindung, der radial durch den Ventilkör
per 13 hindurchgeführt ist.
Des weiteren ist der einlaßseitige Öffnungsbereich 171a als
kleines kreisförmiges Loch mit einem Durchmesser von 2 mm
oder äquivalent zur Ausbildung einer kleinen Heißwasser-Strö
mungsmenge gestaltet.
Als jedoch die Art der Heißwasserströmung in dem Steuerkanal
170 des Ventilkörpers 13 untersucht wurde, wurde verstanden,
daß das Phänomen, das nachfolgend beschrieben wird, aufgetre
ten ist. In einem Zustand, bei dem der Ventilkörper 13 des
Strömungsmengen-Steuerventils 4 in einer Stellung eines vor
bestimmten mittleren Öffnungsgrades (beispielsweise eines
Öffnungsgrades Θ = 30°) oder kleiner eingestellt ist, strömt
Heißwasser von dem Heißwasser-Einlaßrohr 19 aus in den Zwi
schenkanal 174 über den einlaßseitigen Öffnungsbereich 171a,
der als kleines kreisförmiges Loch mit einem Durchmesser von
2 mm oder äquivalent ausgebildet ist, des Ventilkörpers 13
ein und strömt weiter Heißwasser von diesem Zwischenkanal 174
aus durch den bypass-seitigen Öffnungsbereich 172 in Richtung
auf die Seite der Bypassöffnung 172, und hierbei strömt Heiß
wasser über die auslaßseitigen Öffnungsbereiche 173 und 173a
zu der Heißwasser-Einlaßseite des Heizzwecken dienenden Wär
metauschers 3 aus.
Hierbei wird die Komponente des statischen Drucks des Heiß
wassers durch einen Drosselungseffekt an dem einlaßseitigen
Öffnungsbereich 171a in hohem Maße verringert; weil jedoch
die Geschwindigkeit des von dem einlaßseitigen Öffnungsbe
reich 171a ausgespritzten Heißwassers hoch ist, nimmt die
Komponente des dynamischen Drucks dieses ausgespritzten Heiß
wassers (der dynamische Druck ist -proportional ρv², wobei ρ
die Dichte und v die Geschwindigkeit sind) einen hohen Wert
an, und besitzt sie eine ausreichende Energie.
Bei einer Bauweise des Steuerkanals 170 bei einer Vergleichs
vorrichtung trifft von dem einlaßseitigen Öffnungsbereich
171a ausgespritztes Heißwasser auf die Innenwandfläche des
Zwischenkanals 174 auf einer Diagonalen in einer Richtung,
die der Bypassöffnung 21 gegenüberliegt, wie mittels des
Pfeils B in Fig. 13 dargestellt ist, und wird so der Haupt
strom des von dem einlaßseitigen Öffnungsbereich 171a ausge
spritzten Heißwassers, nachdem er auf die Innenwandfläche des
Zwischenkanals 174 aufgetroffen ist, in eine Richtung, die
der Bypassöffnung 21 gegenüberliegt, gerichtet.
Als Folge hiervon wirkt der größere Teile der Energie des dy
namischen Drucks des von dem einlaßseitigen Öffnungsbereich
171a ausgespritzten Heißwassers nicht wirksam auf den Ventil
körper 30 des druckbetätigten Ventils 6, und kann somit, wenn
die Motordrehzahl angestiegen ist und die Menge des Heißwas
serstroms vom Motor vergrößert worden ist, die Anhebungs
bzw. Abhebungsgröße des Ventilkörpers 30 nicht zu einer Größe
vergrößert werden, deren Stellung der Vergrößerung der Heiß
wasser-Strömungsmenge entspricht. Infolgedessen kann die
Menge des bypass-seitigen Heißwasserstroms zu dem Bypasskreis
5 nicht auf eine Menge vergrößert werden, die dem Anstieg der
Motordrehzahl entspricht, und wird somit die Menge des Heiß
wasserstroms zu dem Heizzwecken dienenden Wärmetauscher 3 um
eine entsprechende Größe während des Betriebs mit hoher Dreh
zahl im Vergleich zu der Strömung während des Leerlaufs ver
größert, und steigt die Temperatur der Blasluft an.
Als die Erfinder das (im Stand der Technik nicht bekannte)
Prototypventil, das in Fig. 21 dargestellt ist, tatsächlich
gebaut hatten und eine experimentelle Untersuchung durchge
führt haben, wurde des weiteren festgestellt, daß dann, wenn
der Öffnungsgrad O- des Strömungsmengen-Steuerventils eine
mittlere Stellung des Öffnungsgrades (Öffnungsgrad Θ = 70°)
erreicht hat, ein Phänomen auftritt, bei dem die Temperatur
der Blasluft des Wärmetauschers plötzlich abfällt, und ein
Problem auftritt, bei dem sich die Steuerbarkeit der Tempera
tur der Blasluft des Wärmetauschers und damit der Innentempe
ratur des Fahrgastraums verschlechtert, wie in Fig. 22 darge
stellt ist.
In Hinblick auf die Ursache des Auftretens eines plötzlichen
Abfallens der Temperatur der Blasluft des Wärmetauschers ha
ben die Erfindung nach einer Erörterung im Wege einer experi
mentellen Untersuchung der Prototypvorrichtung festgestellt,
daß die Gründe die folgenden sind.
Wenn der Ventilkörper 13 des Strömungsmengen-Steuerventils 4
eine vorbestimmte mittlere Stellung des Öffnungsgrades er
reicht hat, strömt Heißwasser von dem Heißwasser-Einlaßrohr
19 aus durch den einlaßseitigen Öffnungsbereich 171 und den
bypass-seitigen Öffnungsbereich 172 des Steuerkanals 170 des
Ventilkörpers 13, und wird es im wesentlichen linear mit ho
her Strömungsgeschwindigkeit ausgespritzt zu der Seite des
Bypasskreises 5, wie in Fig. 21 dargestellt ist.
In Fig. 21 zeigt der Pfeil Y die Strömung des Heißwassers zu
der Seite des Bypasskreises 5, und der Öffnungsgrad Θ des
Ventilkörpers 13 in Fig. 21 mißt 60°. Weil der Ventilkörper
30 des Differenzdruckventils 6 in der Nähe des Ventilkörpers
13 angeordnet ist, wird der obenbeschriebene dynamische Druck
(dynamischer Strahldruck) des ausgespritzten Heißwassers di
rekt auf den Ventilkörper 30 des Differenzdruckventils 6 zur
Einwirkung gebracht.
Infolgedessen wird die Anhebungs- bzw. Abhebungsgröße (Grad
der Öffnung) des Ventilkörpers 30 übermäßig groß, und nimmt
infolgedessen die Strömungsmenge des bybass-seitigen Heißwas
sers, das durch den Bypasskreis 5 strömt, zu. Entsprechend
dem Versuch und der Untersuchung der Erfinder ist zu beach
ten, daß das Phänomen, bei dem die Anhebungs- bzw. Abhebungs
größe des Ventilkörpers 30 infolge des dynamischen Drucks des
ausgespritzten Heißwassers übermäßig groß wird, unter den Be
dingungen deutlich auftritt, bei denen der Abstand zwischen
dem Ventilsitz 33 des Ventilkörpers 30 und der zentralen
Stellung des Ventilkörpers 13 60 mm oder weniger beträgt
(bei einer Art, bei der die beiden Ventile 4 und 6 benachbart
angeordnet sind).
Ein Verbindungsbereich O für das obenbeschriebene bypass-sei
tige Heißwasser und das zurückströmende Heißwasser
(Heißwasser von dem Heißwasser-Einlaßrohr 26), das aus dem
Auslaß des Heizzwecken dienende Wärmetauschers 3 ausgeströmt
ist, ist an einer stromabwärtigen Stelle des Ventilkörpers
des Differenzdruckventils 6 angeordnet; das zurückströmende
Heißwasser von dem Auslaß des Heizzwecken dienenden Wärmetau
schers 3 wird an diesem Verbindungsbereich O infolge der
Strömungsmengen-Zunahme des bybass-seitigen Heißwassers ge
prüft, und die Menge des Heißwasserstroms zu dem Heizzwecken
dienenden Wärmetauscher 3 wird verkleinert. Es ist selbstver
ständlich, daß infolgedessen die plötzliche Abnahme der Tem
peratur der Blasluft des Wärmetauschers gemäß Darstellung in
Fig. 21 stattfindet.
Angesichts der vorstehend angegebenen Probleme des Standes
der Technik ist es Aufgabe der vorliegende Erfindung, eine
Verkleinerung des Schwankungsbereichs der Temperatur der
Blasluft des Wärmetauschers zu realisieren.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die
Abnahme der Temperatur der Blasluft des Wärmetauschers bei
einer vorbestimmten Stellung für den Öffnungsgrad eines Strö
mungsmengen-Steuerventils zu unterdrücken bzw. zu überwinden.
Die vorstehend angegebenen Aufgaben werden unter einem ersten
Aspekt der Erfindung gelöst, indem ein Strömungsmengen-Steu
erventil, das den Heißwasserstrom zu einem Wärmetauscher und
einem Bypasskreis steuert, der eine Bypassumgehung des Wärme
tauschers durch das Heißwasser gestattet, zusammen mit einem
druckbetätigten Ventil in dem Bypasskreis vorgesehen wird,
das auf den Druckanstieg des Heißwassers eines Motors rea
giert. Einlaßseitige Öffnungsbereiche, auslaßseitige Öff
nungsbereiche und ein bypass-seitiger Öffnungsbereich sind in
einem Steuerkanal des Ventilkörpers des Strömungsmengen-Steu
erventils vorgesehen. Der Hauptstrom des dynamischen Drucks
des von den Bereichen abgegebenen bzw. ausgespritzten Heiß
wassers an einer Seite mit einem kleinen Öffnungsbereich
wirkt auf eine Seite des Ventilskörpers des druckbetätigten
Ventils. Infolgedessen kann der dynamische Druck des Heißwas
sers bei einem kleinen Bereich des Öffnungsgrades des Strö
mungsmengen-Steuerventils wirksam dazu verwendet werden, die
Ventilanhebe- bzw. Ventilabhebegröße des druckbetätigten Ven
tils zu vergrößern, wodurch der Schwankungsbereich der Tempe
ratur der Blasluft des Wärmetauschers verkleinert wird.
Die obenangegebenen Aufgaben werden unter einem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst, indem der Strom so
umgelenkt wird, daß der Heißwasserstrom mit seiner Komponente
eines hohen dynamischen Drucks aus dem Heißwasser-Einlaßrohr
nicht direkt auf den Ventilkörper des Differenzdruckventils
zur Einwirkung gebracht wird. Auf diese Weise kann verhindert
werden, daß das Anheben bzw. Abheben des Differenzdruckven
tils übermäßig groß wird, und kann ein Absinken der Tempera
tur der Blasluft des Wärmetauschers bei einer vorbestimmten
Stellung des Öffnungsgrades des Strömungsmengen-Steuerventils
wirksam unterdrückt bzw. überwunden werden.
Weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung er
geben sich im Laufe der nachfolgenden Beschreibung.
Weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind
aufgrund der nachfolgenden Detailbeschreibung bevorzugter
Ausführungsformen derselben bei gemeinsamer Betrachtung mit
den beigefügten Zeichnungen deutlicher ersichtlich, in denen
zeigen:
Fig. 1 ein Heißwasserkreisschema unter Darstellung einer
ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 2 eine teilweise geschnittene Draufsicht mit der Dar
stellung des integrierten Strömungsmengen-Steuer
ventils und Differenzdruckventils der ersten Aus
führungsform;
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III von Fig. 2;
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht des Ventilkörperbe
reichs des Strömungsmengen-Steuerventils der ersten
Ausführungsform;
Fig. 5 ein Kennliniendiagramm für den Öffnungsgrad des Ven
tilkörpers des Strömungsmengen-Steuerventils der
ersten Ausführungsform;
Fig. 6A-6I je eine Ansicht von unten auf die Öffnungskonfi
guration der unteren Flächenseite des Ventilkörpers
und eines Dichtungselements eines Strömungs
mengen-Steuerventils der ersten Ausführungsform; eine
schematische Ansicht der Umfangsfläche des Ventil
körpers der ersten Ausführungsform und eine
Schnittdarstellung des Ventilkörpers und des Dich
tungselements der ersten Ausführungsform;
Fig. 7 Strömungszustände des Heißwassers in dem Strömungs
mengen-Steuerventil der ersten Ausführungsform und
einer Prototypvorrichtung (Vergleichsbeispiel);
Fig. 8A-8F Diagramme mit der Darstellung der Beziehungen
zwischen der Temperatur der Blasluft des Wärmetau
schers, der Motordrehzahl und dem Öffnungsgrad des
Strömungsmengen-Steuerventil bei der ersten Ausfüh
rungsform und der Prototypvorrichtung;
Fig. 9 eine teilweise geschnittene Draufsicht mit der Dar
stellung des integrierten Strömungsmengen-Steuer
ventils und Differenzdruckventils einer zweiten be
vorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung;
Fig. 10 eine teilweise geschnittene Draufsicht mit der Dar
stellung des integrierten Strömungsmengen-Steuer
ventils und Differenzdruckventils einer dritten be
vorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung;
Fig. 11 eine teilweise geschnittene Draufsicht mit der Dar
stellung des integrierten Strömungsmengen-Steuer
ventils und Differenzdruckventils einer vierten be
vorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung;
Fig. 12 eine teilweise geschnittene Draufsicht mit der Dar
stellung des integrierten Strömungsmengen-Steuer
ventils und Differenzdruckventils einer fünften be
vorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung;
Fig. 13 eine teilweise geschnittene Draufsicht mit der Dar
stellung einer Vergleichsvorrichtung (Prototypvor
richtung) gemäß dieser Erfindung;
Fig. 14 eine teilweise geschnittene Draufsicht mit der Dar
stellung des integrierten Strömungsmengen-Steuer
ventils und Differenzdruckventils einer sechsten
bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung;
Fig. 15 Strömungszustände des Heißwassers in dem Strömungs
mengen-Steuerventil der sechsten Ausführungsform
und der Prototypvorrichtung (Vergleichsbeispiel);
Fig. 16 die Beziehung zwischen der Temperatur der Blasluft
des Wärmetauschers und dem Öffnungsgrad des Strö
mungsmengen-Steuerventils bei der sechsten Ausfüh
rungsform;
Fig. 17 eine Draufsicht auf einen Wärmetauscher in inte
grierter Ausbildung mit einem Strömungsmengen-Steu
erventil einer siebten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
Fig. 18 eine Seitenansicht zu Fig. 17;
Fig. 19 eine teilweise geschnittene Draufsicht mit der Dar
stellung des integrierten Strömungsmengen-Steuer
ventils und Differenzdruckventils einer achten be
vorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung;
Fig. 20A-20C vergrößerte Ansichten im Schnitt durch einen Be
reich von Fig. 19;
Fig. 21 eine teilweise geschnittene Draufsicht mit der Dar
stellung der Vergleichsvorrichtung (Prototypvor
richtung) und
Fig. 22 die Beziehung zwischen der Temperatur der Blasluft
des Wärmetauschers und dem Öffnungsgrad des Strö
mungsmengen-Steuerventils bei der Vergleichsvor
richtung von Fig. 21.
Fig. 1-6I zeigen eine erste bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung ausgebildet als Heißwasser-Heizvorrichtung einer
zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug bestimmten Klimaan
lage. Fig. 1 zeigt einen Heißwasserkreis, in dem das Bezugs
zeichen 1 einen wassergekühlten Motor zur Verwendung für das
Fahren des Fahrzeugs und das Bezugszeichen 2 eine Wasserpumpe
bezeichnen, die von dem Motor 1 angetrieben ist, wodurch be
wirkt wird, daß das Wasser im Umlauf zu einem Kühlwasserkreis
(Heißwasserkreis) des Motors 1 umgewälzt wird. Das Bezugszei
chen 3 bezeichnet einen Heizzwecken dienenden Wärmetauscher
(Heizkern) zum Aufheizen von Ventilationsluft im Wege des
Wärmeaustauschs mit Heißwasser, das von dem Motor 1 aus zuge
führt wird; und das Bezugszeichen 4 bezeichnet ein Dreiwege
Strömungsmengen-Steuerventil mit drei Heißwasseranschlüssen.
Das Bezugszeichen 5 bezeichnet einen Bypasskanal, der paral
lel zu dem Heizzwecken dienenden Wärmetauscher 3 vorgesehen
ist; und das Bezugszeichen 6 bezeichnet ein Differenzdruck
ventil, das sich öffnet, wenn die Differenz zwischen dem vor
deren und dem hinteren Druck einen zuvor festgelegten vorbe
stimmten Wert erreicht, wobei es in Hinblick darauf arbeitet,
zu bewirken, daß sich die Druckdifferenz zwischen vorn und
hinten an dem Heizzwecken dienenden Wärmetauscher 3 einem be
stimmten Level nähert, dies sogar dann, wenn die Drehzahl der
Wasserpumpe 2 infolge einer Drehzahlschwankung des Motors 1
schwankt.
Das Bezugszeichen 7 bezeichnet einen Temperatursensor, der
innerhalb eines Lüftungskanals (Heizvorrichtungsgehäuses) 8
einer zur Verwendung bei einem Fahrzeug bestimmten Klimaan
lage, in der der Wärmetauscher 3 angebaut ist, auf der luft
stromabwärtigen Seite des Wärmetauschers 3 und darüber hinaus
an einer Stelle unmittelbar vor der Abzweigung verschiedener
Luftauslässe (nicht dargestellt) zu dem Fahrgastraum angeord
net ist. Dieser Temperatursensor 7 ist ein Thermistor, der
die Temperatur der in den Fahrgastraum eingeblasenen Heißluft
feststellt.
Ein Kopfraum-Luftauslaß zum Ausblasen von Luft in Richtung
auf den Kopfbereich des Fahrers in dem Fahrgastraum, ein De
froster-Luftauslaß zum Ausblasen von Luft in Richtung auf die
Windschutzscheibe zum Entfernen eines Beschlages der Wind
schutzscheibe, ein Fußraum-Luftauslaß zum Ausblasen von Luft
in Richtung auf die Füße eines Fahrgastes und dergleichen
(alle nicht dargestellt) sind als die obenerwähnten Luftaus
lässe vorgesehen.
Das Bezugszeichen 9 bezeichnet eine Temperatureinstellein
richtung zum Einstellen einer Solltemperatur (die von einem
Fahrgast gewünschte Temperatur) für die Fahrgastraum-Tempera
tursteuerung und ist ein Schalter, ein veränderlicher Wider
stand oder dergleichen, der durch den Fahrgast manuell betä
tigbar ist. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine Sensorbank
zum Feststellen physikalischer Werte von Umgebungsfaktoren,
die die Fahrgastraum-Temperatursteuerung betreffen, wie bei
spielsweise die Außentemperatur, die Heißwasser-Temperatur
und die Menge des Sonnenlichts. Das Bezugszeichen 11 bezeich
net eine Klimatisierungs-Steuereinheit zum Ausgeben von Tem
peratursteuersignalen auf der Grundlage von Eingangssignalen
der Sensoren 7 und 10, der Temperatureinstelleinrichtung 9
usw. und ist ein Mikroprozessor oder dergleichen.
Das Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Servomotor, der mit
Hilfe von Temperatursteuersignalen aus der Klimatisier
ungs-Steuereinheit 11 gesteuert wird und der eine Vorrichtung zur
Ventilkörperbetätigung derart ist, daß ein Ventilkörper 13
des Strömungsmengen-Steuerventils 4 drehend betätigt wird.
Hierbei ist das Ventilkörper-Betätigungselement nicht aus
schließlich ein elektrisches Betätigungselement, das mittels
der Klimatisierungs-Steuereinheit gesteuert wird, beispiels
weise eine Servoeinheit 12, sondern kann das Betätigungsele
ment ein unter Verwendung eines Hebels, eines Seils bzw. Ka
bels oder dergleichen, wie im Stand der Technik bekannt, ma
nuell betätigter Mechanismus bzw. eine manuell betätigte Ein
richtung sein.
Bei dieser Ausführungsform ist der obengenannte Ventilkörper
13 aus einem Kunststoff in einer zylindrischen Konfiguration
ausgebildet bzw. hergestellt und innerhalb eines Ventilgehäu
ses 14, das ebenfalls aus Kunststoff in einer zylindrischen
Konfiguration ausgebildet bzw. hergestellt ist, drehbar ange
ordnet und aufgenommen. Folglich ist der Ventilkörper 13 als
drehbarer Rotor gestaltet.
Ein Heißwasser-Einlaßrohr 19, in das Heißwasser vom Motor 1
aus einströmt, ein Heißwasser-Auslaßrohr 20, das zuläßt, daß
von dem Heißwasser-Einlaßrohr 19 aus einströmendes Wasser in
Richtung zu dem Wärmetauscher 3 ausströmt, und ein
Bypass-Auslaßrohr 21, das gestattet, daß Wasser in Richtung auf
einen Bypasskreis 5 des Wärmetauschers 3 ausströmt, sind ein
stückig in dem obengenannten Ventilgehäuse 14 ausgebildet.
Ein Steuerkanal 170 zum Einstellen der Öffnungsfläche der
mehreren vorstehend erwähnten Rohre 19, 20 und 21 mit einer
vorbestimmten Korrelation ist in dem zylindrischen Ventilkör
per 13 ausgebildet. Des weiteren steht ein Schaft 13a (s.
Fig. 3), der weiter unten noch beschrieben wird, zum Drehen
des Ventilkörpers 13 außerhalb des Gehäuses 14 vor, und ist
dieser Schaft mit der elektrischen Betätigungseinrichtung
oder mit einer von Hand betätigten Einrichtung verbunden, die
von einem Hebel, einem Kabel bzw. Seil oder dergleichen Ge
brauch macht, um den Ventilkörper 13 unter Verwendung dieser
Vorrichtungen bzw. Hilfsmittel zu drehen.
Des weiteren wird zu einer Zeit geringer Kapazität, bei der
die Heißwasser-Strömungsmenge auf eine kleine Strömungsmenge
mittels des Strömungsmengen-Steuerventils 4 gesteuert wird
(beispielsweise bei einem Ventilöffnungsgrad von 30° oder we
niger, wobei der Ventilöffnungsgrad gemäß dieser Ausführungs
form maximal bei höchstens 95° liegt), ein Zustand der dop
pelten Drosselung, bei der sowohl der Öffnungsbereich des
Heißwasser-Einlaßrohres 19 als auch der Öffnungsbereich des
Heißwasser-Auslaßrohres 20 gedrosselt sind (die Zeit geringer
Kapazität, die in Fig. 1 dargestellt ist, zeigt schematisch
einen Zustand der doppelten Drosselung), angenommen, und dar
über hinaus steht der Bereich zwischen dem Heißwasser-Einlaß
rohr 19 und dem Heißwasser-Auslaßrohr 20 (Bereich a in Fig.
1) mit dem Bypasskreis 5 bei einem ausreichend großen Öff
nungsbereich mittels des Bypass-Auslaßventils 21 in einem im
wesentlichen vollständig geöffnet Zustand in Verbindung, und
so kann die Druckdifferenz vor und hinter dem Heizzwecken
dienenden Wärmetauscher 3 ausreichend klein gemacht werden.
In der obenerwähnten Fig. 1 ist das Differenzdruckventil 6
als ein gegenüber dem Strömungsmengen-Steuerventil 4 diskre
ter Körper dargestellt, um das Verständnis des Heißwasser
kreises zu erleichtern; in der Praxis sind jedoch der
Bypasskanal 5 und das Differenzdruckventil 6 einstückig mit dem
Strömungsmengen-Steuerventil 4 ausgebildet. Das heißt, daß
Strömungsmengen-Steuerventil 4, der Bypasskanal 5 und das
Differenzdruckventil 6 sind innerhalb des gemeinsamen Gehäu
ses 14 einstückig aufgenommen. Diese einstückige Struktur
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 konkret
beschrieben.
Gemäß Fig. 2 und 3 ist der Ventilkörper des Strömungs
mengen-Steuerventils 4 aus Kunststoffmaterial in einer zylindrischen
Konfiguration ausgebildet, und ist auch das Ventilgehäuse 14
aus Kunststoff ausgebildet. Das Ventilgehäuse 14 besitzt
einen ersten Gehäusebereich 14a, und dieser erste Gehäusebe
reich 14a ist so ausgebildet, daß er sich in Richtung durch
die Zeichnungsebene von Fig. 2 hindurch im wesentlichen rohr
förmig erstreckt. Der zylindrische Ventilkörper 13 ist dreh
bar angeordnet und innerhalb dieses ersten Gehäusebereichs
14a aufgenommen.
Des weiteren ist ein zweiter Gehäusebereich 14b in der Nähe
des ersten Gehäusebereichs 14a in dem Ventilgehäuse 14 ein
stückig ausgebildet. Entsprechend ist eine Abdeckplatte 14c
aus Kunststoff mit Hilfe von Schrauben (nicht dargestellt)
oder dergleichen an einem oberen, endseitig offenen Bereich
des ersten und des zweiten Gehäusebereichs 14a und 14b ent
fernbar angebracht, und ist der obere, endseitig offene Be
reich des ersten und des zweiten Gehäusebereichs 14a und 14b
mittels dieser Abdeckplatte 14c abgedichtet.
Innerhalb des obenbeschriebenen Ventilgehäuses 14 sind ein
erstes Heißwasser-Einlaßrohr 19, in das Heißwasser vom Motor
1 aus einströmt, ein erstes Heißwasser-Auslaßrohr 20, das von
dem Heißwasser-Einlaßrohr 19 aus einströmendes Heißwasser in
Richtung auf den Wärmetauscher 3 ausströmen läßt, und eine
Bypasszwecken dienende Öffnung 21, die Heißwasser in Richtung
auf den Bypasskreis 5 des Wärmetauschers 3 ausströmen läßt,
in dem ersten Gehäusebereich 14a einstückig ausgebildet.
Bei dieser Ausführungsform sind das erste Heißwasser-Einlaß
rohr 19 und die Bypasszwecken dienende Öffnung 21 in einer im
wesentlichen rechtwinkligen Beziehung an der Umfangsfläche
des ersten Gehäusebereichs 14a angeordnet, während gleichzei
tig das erste Heißwasser-Auslaßrohr 20 an einer axialen
Stirnfläche (an der Seite der in Fig. 3 unten liegenden Flä
che) des ersten Gehäusebereichs 14a angeordnet ist.
Des weiteren sind ein zweites Heißwasser-Einlaßrohr 26, in
das zurückströmendes Heißwasser, das vom Wärmetauscher 3 ab
gegeben wird, einströmt, und ein zweites Heißwasser-Auslaß
rohr 28, das Heißwasser zum Motor 1 zurückführt, einstückig
in dem zweiten Gehäusebereich 14b ausgebildet. Folglich ist
der Bypasskreis 5 des Wärmetauschers 3 innerhalb des zweiten
Gehäusebereichs 14b ausgebildet.
Das Differenzdruckventil 6 besitzt einen Ventilkörper 30 zum
Öffnen und Schließen der Bypasszwecken dienenden Öffnung 21,
und die Federkraft einer Schraubenfeder (Federeinrichtung) 32
wirkt in Schließrichtung (in Fig. 2 nach unten) an diesem
Ventilkörper 30. Der obere Endbereich dieser Schraubenfeder
32 ist mittels einer Sitz- bzw. Lagerungsplatte 27 abge
stützt, und diese Sitz- bzw. Lagerungsplatte 27 ist gegen die
Innenwand des zweiten Gehäusebereichs 14b mittels der Feder
kraft der Feder 32 zusammengedrückt. Ein rohrförmiger Bereich
27a ist in einem zentralen Bereich dieser Sitz- bzw. Lage
rungsplatte 27 ausgebildet, und der obere Endbereich eines
Schaftbereichs 31, der mit dem Ventilkörper 30 einstückig
ausgebildet ist, steht verschiebbar mit diesem rohrförmigen
Bereich 27a in Berührung und führt die nach oben und nach un
ten gerichtete Bewegung des Ventilkörpers 30.
Wenn der Differenzdruck vor und hinter dem Ventilkörper 30,
d. h. der Heißwasser-Differenzdruck der Bypasszwecken dienen
den Öffnung 21 und des zweiten Heißwasser-Einlaßrohrs 26,
einen vorbestimmten Wert erreicht, widersetzt sich der Ven
tilkörper 30 der Federkraft der Feder 32, wird er gemäß Fig.
2 angehoben und vom Ventilsitz 33 freigegeben, so daß der
Ventilkörper 30 geöffnet wird.
Wie oben beschrieben sind die beiden Ventilkörper 4 und 6 in
nerhalb des gemeinsamen Gehäuses 14 benachbart angeordnet,
und bei dieser Ausführungsform mißt der Abstand zwischen dem
Zentrum des zylindrischen Ventilkörpers 13 und dem Ventilsitz
33, auf dem der Ventilkörper 30 aufsitzt, wenn er geschlossen
ist, 40 mm.
Der Schaft 13a zum Drehen des Ventilkörpers 13 ist an dem
axialen Endbereich des zylindrischen Ventilkörpers 13 ein
stückig ausgebildet. Der Schaft 13a durchdringt die Abdeck
platte 14c und steht aus dem Ventilgehäuse 14 vor. Der zen
trale Drehbereich eines fächerförmigen Zahnrades 13b ist ein
stückig mit dem Endbereich des Schafts 13a, der nach außen
vorsteht, verbunden, und ein Untersetzungszahnrad (nicht dar
gestellt), das mittels des Servo 12 drehend angetrieben wird,
kämmt mit der Zahnfläche 13c des äußeren Umfangsbereichs des
fächerförmigen Zahnrads 13b, so daß die Drehbewegung des
Servo 12 über das fächerförmige Zahnrad 13b an den Schaft 13a
übertragen wird.
Die Bezugszeichen 40, 41 und 42 bezeichnen Dichtungselemente
aus einem elastischen Material wie beispielsweise Gummi mit
einer Gesamtkonfiguration, die eine gemäß Darstellung in Fig.
4 rechteckige Gestalt aufweist, und mit Lochbereichen 40a,
41a und 42a an ihren Zentralbereichen. Von diesen Dichtungs
elementen sind die Abdichtungselemente 40 und 42 zwischen der
äußeren Umfangsfläche des Ventilkörpers 13 und der inneren
Umfangsfläche des ersten Gehäusebereichs 14a des Ventilgehäu
ses 14 angeordnet, und das Dichtungselement 21 ist zwischen
den gegenseitigen axialen Stirnflächen des Ventilkörpers 13
und des ersten Gehäusebereichs 14a angeordnet.
Diese Dichtungselemente 40, 41 und 42 verhindern das direkte
Strömen von Heißwasser zwischen den Rohren 19 und 20 und der
Bypasszwecken dienenden Öffnung 21, ohne durch den Steuerka
nal 170 des Ventilkörpers 13 hindurchzutreten, und diese
Dichtungselemente 40-42 bilden zusammen mit den Lochbereichen
41a-42a und dem Steuerkanal 170 des Ventilkörpers 13 eine
Heißwasserkanal-Einschnürung.
Bei dieser Ausführungsform ist die Struktur eine solche, daß
Öffnungsflächen A1, A2 und A3 der zugehörigen Rohre 19 und 20
und der Bypasszwecken dienende Öffnung 21 eine vorbestimmte
Korrelation gemäß Darstellung in Fig. 5 entsprechend dem
Steuerkanal 170 in Übereinstimmung mit dem Öffnungsgrad
(Ventildrehwinkel) des vorstehend genannten Ventilkörpers 13
einhalten. Hierbei ist A1 die Öffnungsfläche des ersten Heiß
wasser-Einlaßrohres 19, A2 die Öffnungsbereich des ersten
Heißwasser-Auslaßrohres 20 und A3 die Öffnungsfläche der By
passzwecken dienenden Öffnung 21.
Um die in Fig. 5 dargestellte Korrelation zu realisieren,
sind die besonderen Konfigurationen des Steuerkanals 170 des
Ventilkörpers 13 und der Lochbereiche 40a, 41a und 42a der
Dichtungselemente 40, 41 und 42 gemäß Darstellung in Fig.
6A-6I vorgesehen.
Fig. 6A-6I zeigen Öffnungskonfigurationen des Lochbereichs
41a des Dichtungselementes 41 und des Steuerkanals 170 gese
hen aus der Richtung des Pfeils VI in Fig. 3, eine abgewic
kelte Konfiguration der Umfangsfläche des Ventilkörpers 13
und eine Querschnittskonfiguration an einer axialen Zentral
stelle des Ventilkörpers 13. Dementsprechend zeigen Fig. 6A-6I
die Veränderung des Verbindungszustandes des Steuerkanals
170 und der jeweiligen Lochbereiche 40a, 41a und 42a in einem
Fall, bei der Ventilkörper-Öffnungsgrad in neun Stufen von
bis zur vollständigen Öffnung bei 95° verändert wird.
Gemäß Darstellung in Fig. 6A-6I und in Fig. 2 sind einlaßsei
tige Öffnungsbereiche 171 und 171a und ein bypass-seitiger
Öffnungsbereich 172 des Steuerkanals 170 an der Umfangsfläche
des Ventilkörpers 13 vorgesehen, und werden die Öffnungsflä
chen A1 und A3 des Heißwasser-Einlaßrohres 19 und der Bypass
zwecken dienenden Öffnung 21 mittels der einlaßseitigen
Öffnungsbereiche 171 und 171a und des bypass-seitigen Öffnungs
bereichs 172 eingestellt.
Die einlaßseitigen Öffnungsbereiche 171 und 171A bewirken,
daß die Verbindungskonfiguration mit dem kreisförmigen Loch
bereich 40a (s. Fig. 4) des Dichtungselements 40 verändert
wird; der einlaßseitige Öffnungsbereich 171 besitzt eine ge
mäß Darstellung in Fig. 1 vogelschnabelförmige Konfiguration,
und wenn der Ventilöffnungsgrad etwa 30° überschreitet, steht
der Spitzenbereich eines schnabelförmigen, schlanken Öff
nungsbereichs 171c mit dem Lochbereich 40a in Verbindung.
Des weiteren ist der schnabelförmige, einlaßseitige Öffnungs
bereich 171 an einer im wesentlichen um 180° gegenüber dem
bypass-seitigen Öffnungsbereich 172 gegenüberliegenden Seite
gemäß Darstellung in Fig. 2 und Fig. 6A-6I angeordnet.
Im Gegensatz hierzu ist der einlaßseitige Öffnungsbereich
171a ein kleines kreisförmiges Loch mit einem Durchmesser 2
mm oder äquivalent, das mit dem Lochbereich 40a auch dann in
Verbindung steht, wenn der Ventilkörper-Öffnungsgrad 0 ist
(wenn der Heizbetrieb gestoppt ist). Dieser einlaßseitige
Öffnungsbereich 171a unterbricht die Verbindung mit dem Loch
bereich 40a, wenn der Ventilkörper-Öffnungsgrad 40° über
schreitet.
Des weiteren ist die Konfiguration des bypass-seitigen Öff
nungsbereichs 172 rechteckig mit einer bogenförmigen Seite,
während die Konfiguration des Lochbereichs 42a des Dichtungs
elementes 42, mit dem dieser bypass-seitige Öffnungsbereich
172 in Verbindung steht, ein Kreis, von dem ein Teil in der
Form einer Konkavität ausgebildet ist. Diese Konkavität zwi
schen dem Lochbereich 42a dient zur Verhinderung einer Ver
bindung des einlaßseitigen Öffnungsbereichs 171a und des
Lochbereichs 42a, wenn der Ventilkörper-Öffnungsgrad den Öff
nungsgrad (95°) der Stellung der maximalen Heizkapazität oder
die Nähe desselben erreicht hat.
Des weiteren sind die beiden Öffnungsbereiche 173 und 173a
(s. Fig. 6A-6I und Fig. 2) als auslaßseitige Öffnungsbereiche
des Steuerkanals 170 von der axialen Stirnfläche des Ventil
körpers 13 angeordnet, und wird die Öffnungsfläche A2 des
Heißwasser-Auslaßrohres 20 mittels dieser auslaßseitigen Öff
nungsbereiche 173 und 173a eingestellt.
Diese auslaßseitigen Öffnungsbereiche 173 und 173a bewirken,
daß die Verbindungskonfiguration mit dem Lochbereich 41a des
Dichtungselementes 41 verändert wird, und besitzen gemäß Dar
stellung in Fig. 4 und Fig. 6A-I eine schlanke Konfiguration
für die Hindurchführung des Drehzentrums des Ventilkörpers
13; an der Stelle seines Drehzentrums besitzt der Ventilkör
per 13 eine noch schmalere Konfiguration.
Die auslaßseitigen Öffnungsbereiche 173 und 173a des Ventil
körpers 13 sind so angeordnet, daß der vorstehend genannte
Lochbereich 41a in der maximalen Kühlstellung des Ventilkör
pers 13 (Ventilöffnungsgrad = 0°) zwischen ihnen angeordnet
ist. Entsprechend ist ein kleiner Öffnungsbereich 173′, der
mit einem Lochbereich 24a in Verbindung steht, ausschließlich
in dem einen auslaßseitigen Öffnungsbereich 173 von den bei
den auslaßseitigen Öffnungsbereichen 173 und 173A ausgebil
det, wenn sich der Ventilkörper 13 in der Drehstellung einer
Steuerzone für eine kleine Strömungsmenge befindet (in einer
Stellung für den Öffnungsgrad von beispielsweise 40° oder we
niger).
Der Steuerkanal 170 besitzt einen mittleren Kanal 174, der
sich radial durch den inneren Bereich des Ventilkörpers 13
hindurch erstreckt, und die einlaßseitigen Öffnungsbereiche
171 und 171a stehen mit dem bypass-seitigen Öffnungsbereich
172 und den auslaßseitigen Öffnungsbereichen 173 und 173a
über diesen mittleren Kanal 174 in Verbindung.
Bei dieser Ausführungsform ist eine besondere Art der einlaß
seitigen Öffnungsbereiche 171 und 171a vorgesehen, wie nach
folgend beschrieben wird. Das heißt, zum ersten ist der ein
laßseitige Öffnungsbereich 171a an einziges rundes Loch, das
entfernt vom schnabelförmigen, einlaßseitigen Öffnungsbereich
171 ausgebildet ist; und bei einem Ventilöffnungsgrad
(Bereich eines kleinen Öffnungsgrades von Θ = 40° oder weni
ger), bei dem dieser einlaßseitige Öffnungsbereich 171a mit
dem Lochbereich 40a des Heißwasser-einlaßseitigen Dichtungs
elementes 40 in Verbindung steht, wie in Fig. 6A-6I darge
stellt ist, ist der einlaßseitige Öffnungsbereich 171a so
ausgerichtet, daß er dem bypass-seitigen Öffnungsbereich 172
und der Seite der Bypaßöffnung 21 zugewandt ist. Des weiteren
ist ein Zustand, bei dem der Ventilöffnungsgrad Θ = 20° ist,
in Fig. 2 dargestellt.
Zum zweiten ist die bogenförmige Führungskonkavität 171b (s.
Fig. 2) mit einer vertieften Tiefe in dem schnabelförmigen,
einlaßseitigen Öffnungsbereich 171 an der Verbindung zwischen
dem schnabelförmigen schlanken Öffnungsbereich 171c und dem
bypass-seitigen Öffnungsbereich 172 ausgebildet, der eine
rechteckige Gestalt mit einer bogenförmigen Seite aufweist,
so daß, wenn Heißwasser in den schnabelförmigen, schlanken
Öffnungsbereich 171 einströmt, der dem Zwischenkanal 174 zu
gewandt ist, der Hauptstrom dieses Heißwassers zu der Seite
der Bypassöffnung 21 durch die vorstehend erwähnte Führungs
konkavität 171b gerichtet wird.
Des weiteren ist, wie aufgrund der obigen Beschreibung einzu
sehen ist, ein Drosselungsbereich für das Heißwasser von dem
Heißwasser-Einlaßrohr 19 mittels der einlaßseitigen Öffnungs
bereiche 171 und 171a des Ventilkörpers 13 und des Lochbe
reichs 40a des Dichtungselementes 40 gebildet, ist ein Dros
selungsbereich für das Heißwasser zu dem Heißwasser-Auslaß
rohr 20 mittels der auslaßseitigen Öffnungsbereiche 173 und
173a des Ventilkörpers 13 und des Lochbereichs 41a des Dich
tungselements 41 gebildet, und ist ein Drosselungsbereich zu
der Bypasszwecken dienenden Öffnung 21 mittels des
bypass-seitigen Öffnungsbereichs 172 des Ventilkörpers 13 und des
Lochbereichs 42 des Dichtungselementes 42 gebildet. In Fig. 4
und 5 bezeichnen die Bezugszeichen A1 bis A3 die Öffnungsflä
chen dieser jeweiligen Drosselungsbereiche.
Des weiteren besitzt gemäß Fig. 2 und 3 der Heizzwecken die
nende Wärmetauscher 3 einen einlaßseitigen Behälter 3a für
Heißwasser an seinem unteren Bereich und einen auslaßseitigen
Behälter 3b für Heißwasser an seinem oberen Bereich; entspre
chend ist ein Kernbereich 3c, der aus einer Vielzahl von fla
chen Röhrchen und gewellten Rippen besteht, die parallel an
geordnet sind, zwischen dem oberen und dem unteren Behälter
3a bzw. 3b ausgebildet. Hierbei ist der Kernbereich 3c in
Hinblick auf eine Einwegströmung (vollständiger Durchtritt)
ausgebildet, bei der Heißwasser nur in einer einzigen Rich
tung von dem einlaßseitigen Behälter 3a zu dem auslaßseitigen
Behälter 3b strömt.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der vorliegenden Ausfüh
rungsform mit der obenbeschriebenen Bauweise beschrieben. Zu
einer Zeit maximaler Heizkapazität ist der Ventilkörper des
Strömungsmengen-Steuerventils 4 mittels des Servo 12 oder
mittels einer manuell betätigten Einrichtung zu einer Stel
lung maximalen Öffnungsgrades (beispielsweise einer Stellung,
bei der der Ventilöffnungsgrad 95° mißt) gedreht.
Infolgedessen überlappt der einlaßseitige Öffnungsbereich 171
des Steuerkanals 170 des Ventilkörpers 13 den Lochbereich 40a
des Dichtungselements 40 des Heißwasser-Einlaßrohres 19 mit
maximaler Fläche, und überlappen gleichzeitig die auslaßsei
tigen Öffnungsbereiche 173 und 173a des Steuerkanals 170 den
Lochbereich 41a des Dichtungselements 41 des Heißwasser-Aus
laßrohres 20 mit maximaler Fläche, und sind die beiden Rohre
19 und 20 vollständig geöffnet. Hierbei steht der bypass-sei
tige Öffnungsbereich 172 des Steuerkanals 170 nicht mit dem
Lochbereich 42a des Dichtungselementes 42 der Bypasszwecken
dienenden Öffnung 21 in Verbindung, und nimmt die Bypasszwec
ken dienende Öffnung 21 einen vollständig geschlossenen Zu
stand ein.
Als Folge hiervon strömt Heißwasser vom Motor 1 in den
Wärmetauscher 3 mit maximaler Strömungsmenge, und strömt kein
Heißwasser zu dem Bypaßkreis 5. Infolgedessen kann der Wärme
tauscher mit maximaler Heizkapazität arbeiten.
Während des maximalen Kühlens (wenn die zur Verwendung bei
einem Kraftfahrzeug bestimmte Klimaanlage nicht mit einer
Kühlfunktion ausgestattet ist, während des ausschließlichen
Blasens von Luft, wobei der Heizbetrieb angehalten ist) ist
der Ventilkörper 13 des Strömungsmengen-Steuerventils 4 mit
tels des Servo 12 oder einer manuell betätigten Einrichtung
zu einer Stellung mit Null-Öffnungsgraden (insbesondere einer
Stellung, bei der der Ventilöffnungsgrad von Fig. 5 und 6 0°
ist) gedreht. In dieser Stellung der Null-Öffnungsgrade über
lappt ein größerer Bereich des bypass-seitigen Öffnungsbe
reichs 172 des Steuerkanals 170 des Ventilkörpers 13 den
Lochbereich 42a des Dichtungselements 42 der Bypasszwecken
dienenden Öffnung 21, und ist diese Bypasszwecken dienende
Öffnung 21 geöffnet. Des weiteren ist das Heißwasser-Auslaß
rohr 20 vollständig geschlossen, ohne daß die auslaßseitigen
Öffnungsbereiche 173 und 173a des Steuerkanals 170 mit dem
Lochbereich 41a des Dichtungselements 41 des Heißwasser-Aus
laßrohres 20 verbunden sind.
Gemäß Darstellung im obersten Bereich von Fig. 6A-6I über
lappt an den einlaßseitigen Öffnungsbereichen 171 und 171a
des Steuerkanals 170 ausschließlich der einlaßseitige Öff
nungsbereich 171a den Lochbereich 40a des Dichtungselementes
40 des Heißwasser-Einlaßrohres 19, und steht der genannte
Öffnungsbereich mit dem genannten Lochbereich in Verbindung.
Infolgedessen ist eine minimale Öffnungsfläche äquivalent zu
einem runden Loch mit einem Durchmesser von 2 mm mittels des
einlaßseitigen Öffnungsbereich 171a ausgebildet.
Weil die Strömung von Heißwasser von dem Heißwasser-Einlaß
rohr 19 zu der Bypasszwecken dienenden Öffnung 21 infolge der
obenbeschriebenen Ventilkörperstellung fortgesetzt werden
kann, kann das Auftreten eines Geräuschs aufgrund eines Was
serschlagphänomens infolge einer plötzlichen Unterbrechung
der Strömung des Heißwassers verhindert werden, und kann
gleichzeitig das Auftreten eines Strömungsgeräuschs durch die
Gewährleistung des Äquivalents zu einem runden Loch mit einem
Durchmesser von 2 mm oder größer verhindert werden. Des wei
teren kann, weil Gießkörner in dem Heißwasserkreis normaler
weise kleines Material mit einem Durchmesser von 1 mm oder
weniger sind, eine Verstopfung des Strömungsmengen-Steuerven
tilkanals infolge von äußerem Material, wie beispielsweise
Gießkörnern, in geeigneter Weise durch die Ausbildung einer
minimalen Öffnung mit der oben beschriebenen Größe verhindert
werden.
Zu einer Zeit geringer Kapazität ist der Ventilkörper 13 zu
der Stellung mit einem Ventilöffnungsgrad von 30° oder weni
ger gemäß Fig. 5 gedreht, und somit überlappen der einlaßsei
tige Öffnungsbereich 171a des Steuerventils 170 und der
kleine Öffnungsbereich 173′ des auslaßseitigen Öffnungsbe
reichs 173 die beiden Lochbereiche 40a und 41a des Heißwas
ser-Einlaßrohres 19 und des Heißwasser-Auslaßrohres 20 mit
einer kleinen Fläche, und ist ein Zustand doppelter Drosse
lung (der Zustand der doppelten Drosselung während kleiner
Kapazität ist in Fig. 1 schematisch dargestellt), wobei
sowohl die Öffnungsfläche AI des Heißwasser-Einlaßrohres 19
als auch die Öffnungsfläche A2 des Heißwasser-Auslaßrohres 20
gedrosselt sind, erreicht, und ist darüber hinaus der Zwi
schenbereich (Fläche a in Fig. 1) des Drosselungsbereichs des
Heißwasser-Einlaßrohres 19 und des Heißwasser-Auslaßrohres 20
mit dem Bypasskreis 5 bei einer geeignet großen Öffnungsfläche
A3 mittels der Bypasszwecken dienenden Öffnung 21 in voll
ständig offenem Zustand verbunden, und kann so der Druck die
ses mittleren Bereichs a abgesenkt werden.
Als Folge hiervon kann der Differenzdruck vor und hinter dem
Heizzwecken dienenden Wärmetauscher 3 ausreichend klein ge
macht werden, und kann so die Veränderung der Heiß
wasser-Strömungsmenge (schließlich die Veränderung der Temperatur
der in den Fahrgastraum eingeblasenen Luft) entsprechend der
Veränderung des Ventilöffnungsgrades (des Drehwinkels des
Ventilkörpers) glatt gemacht werden, ohne insbesondere eine
kleine Öffnungsfläche erforderlich zu machen. Das heißt, der
steuerungsbedingte Anstieg der Blaslufttemperatur kann ver
ringert werden.
Infolge dieser Verringerung des steuerungsbedingten Anstiegs
kann die Temperatur der in den Fahrgastraum eingeblasenen
Luft präzise gesteuert werden, und wird gleichzeitig die Not
wendigkeit, eine kleine Öffnungsfläche des Heißwasser-Einlaß
rohres 19 und des Heißwasser-Auslaßrohres 20 besonders auszu
bilden, überwunden, und kann so die Verstopfung des Kanals
des Strömungsmengen-Steuerungsventils infolge von äußerem Ma
terial, wie beispielsweise Gußkörnern, in geeigneter Weise
verhindert werden.
Bei mittlerer Kapazität ist der Ventilkörper 13 entlang des
Drehbereichs des Ventilöffnungsbereichs von 30° bis 60° gemäß
Fig. 5 gedreht, und in diesem Ventilkörperöffnungsbereich
vergrößern sich die Öffnungsfläche AI des einlaßseitigen
Heißwasser-Drosselungsbereichs und die Öffnungsfläche A2 des
auslaßseitigen Heißwasser-Drosselungsbereichs auf eine im we
sentlichen äquivalente Größe, und gleichzeitig nimmt die Öff
nungsfläche A3 des bypass-seitigen Drosselungsbereichs all
mählich ab. Infolgedessen wird die Menge des Heißwasserstroms
zu dem Heizzwecken dienenden Wärmetauscher 3 vergrößert, und
wird die Blaslufttemperatur allmählich erhöht.
Sogar bei einer Ventilkörper-Drehstellung wie dieser kann der
steuerungsbedingte Anstieg in gleicher Weise verringert wer
den, und kann die Temperatur der in den Fahrgastraum einge
blasenen Luft mittels der obenbeschriebenen doppelten Drosse
lung genau gesteuert werden. Weil die Gefahr einer Verstop
fung des Kanals infolge von äußerem Material, wie beispiels
weise Gießkörnern, durch die Vergrößerung der Öffnungsfläche
des Drosselungsbereichs überwunden wird, werden des weiteren
die Öffnungsfläche A1 des Drosselungsbereichs an der Seite
des Heißwasser-Einlaßrohres 19 und die Öffnungsfläche A2 des
Drosselungsbereichs an der Seite des Heißwasser-Auslaßrohres 20
in diesem Zustand auf äquivalente Werte eingestellt.
Zu der Zeit des Übergangs von mittlerer Kapazität und zu
großer Kapazität werden die beiden vorstehend angegebenen
Öffnungsflächen A1 und A2 weiter vergrößert, und nimmt
gleichzeitig die Öffnungsfläche A3 des bypass-seitigen Dros
selungsbereichs infolgedessen ab, daß der Ventilkörper 13 aus
einer den Ventilöffnungsgrad von 60° von Fig. 5 überschrei
tenden Drehstellung zu einer Drehstellung von weniger als 95°
verdreht ist. Infolgedessen ist bewirkt, daß die Menge des
Heißwasserstroms zu dem Heizzwecken dienenden Wärmetauscher 3
weiter vergrößert wird und die Blaslufttemperatur erhöht
wird.
In diesem Zusammenhang kann beachtet werden, daß sich die
Drehzahl des Motors 1, der die Heißwasser-Versorgungsquelle
der zur Verwendung bei einem Kraftfahrzeug bestimmten Klima
anlage bildet, entsprechend der Veränderung des Fahrzustandes
des Fahrzeugs in hohem Maße verändert und sich somit der
Heißwasser-Versorgungsdruck des Motors 1 in hohem Maße ent
sprechend der Veränderung des Fahrzustandes verändert und
dies ein bedeutender Störfaktor bei der Heißwasser-Strömungs
steuerung mittels des Strömungsmengen-Steuerventils 4 und da
mit bei der Temperatursteuerung der Blasluft wird.
In dieser Hinsicht wird die Veränderung der Menge des Heiß
wasserstroms zu dem Heizzwecken dienenden Wärmetauscher 3 in
folge der Veränderung des Heißwasser-Zuführungsdrucks vom Mo
tor 1 mittels des Differenzdruckventils 6, das im Bypaßkreis
5 vorgesehen ist, verringert. Das heißt, in dem Differenz
druckventil 6 bewegt sich, wenn der Heißwasser-Versorgungs
druck vom Motor 1 ansteigt und der Differenzdruck vor und
hinter dem Ventilkörper 30 höher als ein vorbestimmter Druck,
der durch die Feder 32 bestimmt ist, wird, der Ventilkörper
30 in Fig. 1 nach unten zum Öffnen, und verändert sich der
Freiraum zwischen dem Ventilkörper 30 und dem Ventilsitz 33
entsprechend dem vorgenannten Differenzdruck; somit arbeitet
das Differenzdruckventil 6 in Hinblick auf eine Aufrechter
haltung der Druckdifferenz zwischen dem Auslaß und dem Einlaß
36 bzw. 37 desselben mit einem konstanten Wert, und infolge
dessen wird die Schwankung der Blaslufttemperatur des Heiz
zwecken dienenden Wärmetauschers 3 infolge der Schwankung der
Drehzahl des Motors 1 unterdrückt bzw. überwunden.
Des weiteren wird zusätzlich zu der Arbeitsweise und den Wir
kungen infolge des obenbeschriebenen Differenzdruckventils 6
die Schwankung der Temperatur der Blasluft des Wärmetauschers
bei dieser Ausführungsform noch wirksamer unterdrückt, sogar
am Ventilkörper 13 des Strömungsmengen-Steuerventils 4, durch
das Vorsehen einer besonderen Art der einlaßseitigen Öff
nungsbereiche 171 und 171a des Steuerkanals 170.
Das heißt, zunächst ist bei einem Ventilöffnungsgrad (Bereich
des kleinen Öffnungsgrades Θ = 40° oder weniger), bei dem
der einlaßseitige Öffnungsbereich 171a mit dem Lochbereich
40a des einlaßseitigen Heißwasser-Dichtungselements 40 ver
bunden ist, wie in Fig. 6A-6I dargestellt ist, der einlaßsei
tige Öffnungsbereich 171a der Seite der Bypassöffnung 21 zu
gewandt. Als Folge hiervon wird in dem vorstehend angegebenen
Bereich eines kleinen Öffnungsgrades Heißwasser von dem ein
laßseitigen Öffnungsbereich 171a in dem mittleren Kanal 174,
wie mittels des Pfeils C dargestellt ist, in Richtung auf die
Seite der Bypassöffnung 21 ausgespritzt, und so wirkt der
Hauptstrom des dynamischen Drucks des Heißwassers, das von
dem einlaßseitigen Öffnungsbereich ausgespritzt wird, auf die
Seite des Ventilkörpers 30 des Differenzdruckventils 6.
Infolgedessen kann in dem Bereich kleinen Öffnungsgrades des
Strömungsmengen-Steuerventils 4 die obenbeschriebene dynami
sche Druckenergie wirksam dazu verwendet werden, daß der Öff
nungsgrad (Abhebungsgröße) des Ventilkörpers 30 des Diffe
renzdruckventils 6 vergrößert wird. Deshalb wird die Menge
des Heißwasserstroms zu dem Heizzwecken dienenden Wärmetau
scher 3 unterdrückt, und kann die Temperaturschwankung der
Blasluft des Heizzwecken dienenden Wärmetauschers 3 ver
kleinert werden, indem bewirkt wird, daß die Menge des by
pass-seitigen Heißwasserstroms vergrößert wird, dies selbst
dann, wenn die Menge des Heißwasserstroms vom Motor 1 vergrö
ßert wird.
Zum zweiten ist eine bogenförmige Führungskonkavität 171b (s.
Fig. 2) vertiefter Tiefe in dem schnabelförmigen einlaßseiti
gen Öffnungsbereich 171 an der Stelle der Verbindung zwischen
dem schnabelförmigen, schlanken Öffnungsbereich 171c und ei
nem großen Öffnungsbereich 171d ausgebildet, und somit kann,
wenn das in den schnabelförmigen, schlanken Öffnungsbereich
171c einströmende Heißwasser dem mittleren Kanal 174 zuge
wandt ist, der Hauptstrom dieses Heißwassers in Richtung auf
die Seite der Bypaßöffnung 21 mittels der vorstehend erwähn
ten Führungskonkavität 171b gerichtet werden. Bei einem Ven
tilöffnungsgrad Θ = 30° oder 40° des Strömungsmengen-Steuer
ventils 4 in Fig. 7, was weiter unten noch beschrieben wird,
zeigt ein Pfeil D die Richtung des mittels dieser Führungs
konkavität 171b geführten Heißwasserstroms.
Folglich kann der Hauptstrom auch des dynamischen Drucks des
in den schnabelförmigen, schlanken Öffnungsbereich 171c ein
strömenden Heißwassers an der Seite des Ventilkörpers 30 des
Differenzdruckventils 6 wirken, und kann infolgedessen ebenso
der Öffnungsgrad (Größe des Abhebens) des Ventilkörpers 30
des Differenzdruckventils 6 vergrößert werden, und kann die
Schwankung der Blaslufttemperatur des Heizzwecken dienenden
Wärmetauschers 3 weiter verringert werden.
Darüber hinaus wird es bevorzugt, daß der Hauptstrom des dy
namischen Drucks des Heißwassers, das von dem einlaßseitigen
Öffnungsbereich 171a, der von dem obenbeschriebenen kleinen
kreisförmigen Loch gebildet ist, und dem schnabelförmigen,
schlanken Öffnungsbereich 171c ausgespritzt wird, durch den
bypass-seitigen Öffnungsbereich 172 und die Bypaßöffnung 21
hindurchgeführt wird und direkt auf die Seite des Ventilkör
pers 30 des Differenzdruckventils 6 wirkt; jedoch kann der
vorstehend erwähnte Hauptstrom des dynamischen Drucks des
ausgespritzten Heißwassers, nachdem es inzwischen abgelenkt
worden ist (nachdem es durch die Innenwand des mittleren Ka
nals 174 und das bypass-seitige Dichtungselement 42 abgelenkt
worden ist), indirekt an der Seite des Ventilkörpers 30 des
Differenzdruckventils 6 wirken.
Das heißt, wenn die Art des vorstehend erwähnten Hauptstroms
des dynamischen Drucks des ausgespritzten Heißwassers darin
besteht, durch den bypass-seitigen Öffnungsbereich 172 und
die Bypassöffnung 21 hindurchzulaufen und auf den Ventilkör
per 30 des Differenzdruckventils 6 zu wirken, besteht kein
Hindernis, selbst dann nicht, wenn die Menge und der dynami
sche Druck des Heißwassers infolge der Ablenkung an einer
Zwischenstelle etwas abnehmen.
Fig. 7 zeigt einen Vergleich der Art des Heißwasserstroms
zwischen der obenbeschriebenen Prototypvorrichtung (Ver
gleichsvorrichtung dieser Erfindung), die in Fig. 13 dar
gestellt ist, und einer Vorrichtung, die mit einer besonderen
Art der einlaßseitigen Öffnungsbereiche 171 und 171a des
Steuerkanals 170 entsprechend der ersten Ausführungsform aus
gebildet ist. Bei dieser Prototypvorrichtung wird, wenn von
dem einlaßseitigen Öffnungsbereich 171a des Steuerkanals 170
des Ventilkörpers 13 ausgespritztes Heißwasser in den Zwi
schenkanal 174 in einem kleinen Öffnungsbereich (bei dem Bei
spiel der Zeichnung dann, wenn der Ventilkörper-Öffnungsgrad
Θ = 20° oder 30° ist) des Strömungsmengen-Steuerventils 4
ausgespritzt wird, dieses Heißwasser in Richtung auf die der
Bypassöffnung 21 gegenüberliegende Seite gemäß Darstellung
mittels des Pfeils B ausgespritzt. Wenn der Ventilkörper-Öff
nungsgrad Θ = 30° oder 40° ist, wird Heißwasser von dem
schnabelförmigen, schlanken Öffnungsbereich 171c des einlaß
seitigen Öffnungsbereichs 171 in Richtung auf die Innenwand
des Zwischenkanals 174 gemäß Darstellung mittels des Pfeils E
ausgespritzt, und können so diese dynamischen Drücke des aus
gespritzten Heißwassers wirksam verwendet werden, um den Öff
nungsgrad (die Größe des Abhebens) des Ventilkörpers 30 des
Differenzdruckventils 6 zu vergrößern.
Im Gegensatz hierzu wird, weil die erste Ausführungsform die
erste und die zweite Eigenschaft aufweist, der dynamische
Druck des Heizwassers, das von dem kreisförmigen einlaßseiti
gen Öffnungsbereich 171a und dem schnabelförmigen schlanken
Öffnungsbereich 171c ausgespritzt wird, wirksam verwendet,
wird der Öffnungsgrad (die Größe des Anhebens) des Ventilkör
pers 30 des Differenzdruckventils 6 vergrößert, und kann die
Schwankung der Temperatur der Blasluft des Wärmetauschers
verringert werden.
Fig. 8A-8F zeigen Versuchsdaten mit der Darstellung der Be
ziehung zwischen der Temperatur der Blasluft des Wärmetau
schers und der Motordrehzahl bei der ersten Ausführungsform
dieser Erfindung und der Prototypvorrichtung von Fig. 13, und
die Schwankung der Temperatur der Blasluft des Wärmetauschers
infolge der Motordrehzahl in Bereichen geringen Öffnungsgra
des, nämlich mit einem Öffnungsgrad ωον Θ = 20°, 30° und 40°,
des Ventilkörpers 13 des Strömungsmengen-Steuerventils 4.
Die Versuchbedingungen waren die, daß die Einlaß-Temperatur
des Wärmetauschers 3 bei 10°C und die Temperatur des Heißwas
ser-Einlasses zu dem Wärmetauscher 3 bei 85°C lag; des weite
ren wurde die obenbeschriebene Vorrichtung mit Einwegströmung
(vollständiger Durchtritt) als Wärmetauscher 3 verwendet, und
hat der Abstand zwischen dem Ventilsitz 33 und dem Ventilkör
per 30 des Differenzdruckventils 6 und der Zentralstellung
des Ventilkörpers 13 des Strömungsmengen-Steuerventils 4 40
mm gemessen.
In Fig. 8A-8F ist (1) ein Durchschnittswert der Blaslufttem
peratur an vier Stellen an dem einlaßseitigen Heißwasser-Be
reich des Wärmetauschers 3, und ist (2) ein Durchschnittswert
der Blaslufttemperatur an vier Stellen des auslaßseitigen
Heißwasser-Bereichs des Wärmetauschers 3.
Bei der Prototypvorrichtung von Fig. 13 erreichte der Schwan
kungsbereich ΔTa der Temperatur der Blasluft des Wärmetau
schers 7°C bis 15°C auf der Heißwasser-Einlaßseite und 3°C
bis 24°C auf der Heißwasser-Auslaßseite in Hinblick auf die
Schwankung der Motordrehzahl (Schwankung von 750 Upm) während
des Leerlaufs bis 6.000 Upm, was Ursache für eine Verschlech
terung der Steuerbarkeit der Temperatur der Blasluft des Wär
metauschers ist.
Im Gegensatz hierzu könnte bei der ersten Ausführungsform
dieser Erfindung der Schwankungsbereich ΔTa der Temperatur
der Blasluft des Wärmetauschers in Hinblick auf die Schwan
kung der Motordrehzahl (Schwankung von 750 Upm während des
Leerlaufs bis 6.000 Upm) auf 3°C oder weniger sowohl auf der
Heißwasser-Einlaßseite als auch der Heißwasser-Auslaßseite
unterdrückt werden, und könnte die Steuerbarkeit der Tempera
tur der Blasluft des Wärmetauschers in sehr hohem Maße ver
bessert werden.
Fig. 9 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform, bei der
die Konfiguration der Druckaufnahmefläche 30a des Kopfbe
reichs des Ventilkörpers 30 des Differenzdruckventils 6 in
konkaver Konfiguration ausgebildet ist, um die Aufnahme des
dynamischen Drucks des bypass-seitigen Heißwassers von der
Bypassöffnung 21 aus zu erleichtern.
Auf diese Weise wird die Aufnahme des Einflusses des dynami
schen Drucks des bypass-seitigen Heißwassers erleichtert, in
dem die Druckaufnahmefläche 30a des Kopfbereichs des Ventil
körpers 30 in einer konkaven Konfiguration ausgebildet wird,
und kann die Größe der Anhebung des Ventilkörpers 30 vergrö
ßert werden.
Fig. 10 zeigt eine dritte bevorzugte Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung. Bei der ersten und der zweiten Ausfüh
rungsform war die Abheberichtung (Verschieberichtung) des
Ventilkörpers des Differenzdruckventils 6 rechtwinklig zu der
Axiallinie des Heißwasser-Einlaßrohres und des Heißwasser-Aus
laßrohres 19 und 28 angeordnet und war darüber hinaus vor
gesehen, daß sie eine durch das Zentrum des Ventilkörpers 13
des Strömungsmengen-Steuerventils 4 gehende Richtung war,
während bei der dritten Ausführungsform die Abheberichtung
des Ventilkörpers 30 des Differenzdruckventils 6 entlang der
Durchströmungsrichtung des einlaßseitigen Öffnungsbereichs
171a liegt.
Bei weiter ins Detail gehender Beschreibung ist der wirksame
Arbeitswinkel des kreisförmigen, einlaßseitigen Öffnungsbe
reichs 171a des Ventilkörpers 30 bei dem Beispiel von Fig. 6
ein Bereich kleinen Öffnungsgrades, nämlich eines Ventilöff
nungsgrades Θ = 0° bis 40°, und ist entsprechend die Anhebe
richtung des Ventilkörpers 30 des Differenzdruckventils 6 so
vorgesehen bzw. ausgebildet, daß sie entlang der Durchtritts
richtung C (s. Fig. 10) des einlaßseitigen Öffnungsbereichs
171a in diesem Bereich kleinen Öffnungsgrades liegt.
Auf diese Weise kann der dynamische Druck des bypass-seitigen
Heißwassers von der Bypassöffnung 21 wirksamer verwendet wer
den, indem die Abheberichtung des Ventilkörpers 30 des Diffe
renzdruckventils 6 eingestellt wird, und kann die Abhebegröße
des Ventilkörpers 30 vergrößert werden.
Fig. 11 zeigt eine vierte bevorzugte Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung. Bei der ersten bis dritten Ausführungs
form war der einlaßseitige Öffnungsbereich 171a des Ventil
körpers 13 des Strömungsmengen-Steuerventils 4 ein kreisför
miges Loch gleichmäßigen Durchmessers entlang der gesamten
Axiallänge von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen
Seite; bei der vierten Ausführungsform ist der einlaßseitige
Öffnungsbereich 171a jedoch ein signalhornförmiges, kreisför
miges Loch mit einem Durchmesser, der sich von der
stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen allmählich vergrößert.
Fig. 12 zeigt eine fünfte bevorzugte Ausführungsform. Bei der
obenbeschriebenen vierten Ausführungsform war der einlaßsei
tige Öffnungsbereich 171a des Ventilkörpers 13 ein signal
hornförmiges, kreisförmiges Loch mit einem Durchmesser, der
sich von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite
allmählich vergrößerte; bei der fünften Ausführungsform ist
jedoch der einlaßseitige Öffnungsbereich 171a ein löffel
bzw. kellenförmiges, kreisförmiges Loch mit einem Durchmes
ser, der von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen
Seite hin allmählich kleiner wird.
Fig. 14 zeigt eine sechste bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, bei der der Steuerkanal 170 so ausge
bildet ist, daß er durch das Innere des kreisförmigen Ventil
körpers 13 hindurchgeht und daß infolgedessen die einlaßsei
tigen Öffnungsbereiche 171 und 171a mit dem bypass-seitigen
Öffnungsbereich 172 und den auslaßseitigen Öffnungsbereichen
173 und 173a verbunden sind. Entsprechend fließt, wenn der
Ventilkörper 13 den obenerwähnten mittleren Öffnungsgrad von
30° oder mehr einnimmt, nachdem der Strom des heißen Wassers
von dem Heißwasser-Einlaßrohr 19 in den Steuerkanal 170 abge
lenkt worden ist, dieses Heißwasser zu der Seite der Bypass
öffnung 21 hin aus.
Insbesondere infolgedessen strömt das Heißwasser von dem
Heißwasser-Einlaßrohr 19 durch den schnabelförmigen einlaß
seitigen Öffnungsbereich 171 und in den Steuerkanal 170, und
trifft es auf die Innenwand 174 des Steuerkanals 170, wo der
Strom des Heißwassers unter einem spitzen Winkel in Richtung
auf den bypass-seitigen Öffnungsbereich 172 umgelenkt wird,
wie mittels des Pfeils C in Fig. 14 dargestellt ist. Das
heißt, das Heißwasser bildet einen Strom, der zwischen dem
einlaßseitigen Öffnungsbereich 171 und dem bypass-seitigen
Öffnungsbereich 172 umgelenkt wird.
Des weiteren ist bei dieser Ausführungsform das Heißwasser-Aus
laßrohr 20 rechtwinklig zu dem Heißwasser-Einlaßrohr 19
des Strömungsmengen-Steuerventils 4 gemäß Darstellung in Fig.
3 angeordnet, und sind gleichzeitig gemäß Darstellung in Fig.
14 die auslaßseitigen Öffnungsbereiche 173 und 173a recht
winklig zu den einlaßseitigen Öffnungsbereichen 171 und 171a
des Steuerkanals 170 angeordnet, und wird das Heißwasser von
dem Heißwasser-Einlaßrohr 19, nachdem es durch den schnabel
förmigen, einlaßseitigen Öffnungsbereich 171 hindurch und in
den Steuerkanal 170 eingetreten ist und auf die Innenwand 174
des Steuerkanals 170 aufgetroffen ist, zu einer in der Zeich
nungsebene von Fig. 14 liegenden Richtung umgelenkt.
Entsprechend strömt das Heißwasser von den auslaßseitigen
Öffnungsbereichen 173 und 173a zu der Seite des heißwasser
seitigen Auslaßrohres 20 aus. Folglich wird der dynamische
Druck des Heißwassers, das durch die einlaßseitigen Öffnungs
bereiche 171 und 171a strömt und in den Steuerkanal 170 ein
strömt, nicht direkt auf den Kanal an der Seite des Heißwas
ser-Auslaßrohres 20 ausgeübt. Daher kann die Vergrößerung der
Menge des Heißwasserstroms zu dem Heizzwecken dienenden Wär
metauscher 3 infolge des an dem Kanal an der Seite des Heiß
wasser-Auslaßrohres 20 direkt ausgeübten dynamischen Druck
dieses Heißwassers von der Einlaßseite unterdrückt werden.
Folglich kann auch der Anstieg des dynamischen Drucks des
obenbeschriebenen einlaßseitigen Heißwassers und der Anstieg
der Temperatur der Blasluft des Heizzwecken dienenden Wärme
tauscher 3 infolge des Anstiegs der Drehzahl des Motors 1
ebenfalls unterdrückt werden.
Fig. 15 zeigt einen Vergleich der Art des Heißwasserstroms
zwischen der Prototypvorrichtung (Vergleichsvorrichtung), die
in Fig. 21 dargestellt ist, und der Art des Heißwasserstroms
von dem Heißwasser-Einlaßrohr 19 in Richtung auf den Bypaß
kreis gemäß der ersten Ausführungsform; bei dem Prototyp von
Fig. 15 strömt während eines mittleren Öffnungsgrades des
Ventilkörpers (bei dem Beispiel der Zeichnung mit Θ = 60°)
des Strömungsmengen-Steuerventils 4 Heißwasser von dem Heiß
wasser-Einlaßrohrs 19 durch den einlaßseitigen Öffnungsbe
reich 171 und den bypass-seitigen Öffnungsbereich 172 des
Steuerkanals 170 des Ventilkörpers 13, und wird dieses Heiß
wasser mit einer schnellen Strömungsgeschwindigkeit im we
sentlichen direkt zu der Seite des Bypasskreises 5 abgeführt.
Weil der dynamische Druck (dynamischer Druck des Strahls) des
ausgespritzten Heißwassers direkt auf den Ventilkörper 30 des
Differenzdruckventils 6 zur Einwirkung kommt, wird dement
sprechend die Abhebegröße (Öffnungsgrad) des Ventilkörpers 30
übermäßig groß und wird demzufolge, wenn das obenerwähnte by
pass-seitige Heißwasser und das zurückgeführte Heißwasser
(Wasser von dem Heißwasser-Einlaßrohr 38), das von dem Auslaß
des Heizzwecken dienenden Wärmetauschers 3 ausströmt, an der
stromabwärtigen Seite des Ventilkörpers 30 des Differenz
druckventils 6 vereinigt werden, der Rückstrom von Wasser von
dem Auslaß des Heizzwecken dienenden Wärmetauschers 3 infolge
der Vergrößerung der Strömungsmenge des bypass-seitigen Heiß
wassers überprüft, und wird die Menge des Heißwasserstroms zu
dem Heizzwecken dienenden Wärmetauscher verringert.
Dies dient als Ursache für das Auftreten einer Verringerung,
wobei die Temperatur der Blasluft des Wärmetauschers in der
Nähe des Öffnungsgrades Θ = 70° des Ventilkörpers gemäß Dar
stellung in Fig. 22 steil abfällt.
Im Gegensatz hierzu trifft bei der ersten Ausführungsform ge
mäß Darstellung in dem unteren Teil von Fig. 15 und in Fig.
14 zu einer Zeit mittleren Öffnungsgrades (bei dem Beispiel
von Fig. 15 bei einem Ventilkörper-Öffnungsgrad Θ = etwa
60°; in Fig. 14 bei Θ = etwa 40°) des Strömungsmengen-Steuerventils 4
Heißwasser von dem Heißwasser-Einlaßrohr 19, wenn
es in den Steuerkanal 170 von dem einlaßseitigen Öffnungsbe
reich 171 des Ventilkörpers 13 aus einströmt, mit der Innen
wand 174 des Steuerkanals 170 zusammen, und wird der Strom
dieses Heißwassers unter einem spitzen Winkel gemäß Darstel
lung mittels des Pfeils C in Fig. 14 umgelenkt.
Wenn der Strom in dieser Weise umgelenkt worden ist, strömt
dieses Heißwasser entsprechend durch den Steuerkanal 170 und
aus dem Bypass-Öffnungsbereich 172 zu der Seite der Bypass
öffnung 20 aus.
Infolgedessen kommt selbst dann, wenn der Ventilkörper 30 des
Differenzdruckventils 6 in der Nähe (bei dieser Ausführungs
form gemäß Fig. 14 mit einem Abstand L = 40 mm) des Ventil
körpers 13 des Strömungsmengen-Steuerventils 4 angeordnet
ist, der Heißwasserstrom mit einer hohen dynamischen Druck
komponente von dem Heißwasser-Einlaßrohr 19 nicht direkt auf
den Ventilkörper 30 des Differenzdruckventils 6 zur Einwir
kung, wird der dynamische Druck des Heißwassers von dem Heiß
wasser-Einlaßrohr 19 verringert, und strömt, nachdem die
Strömungsgeschwindigkeiten des Heißwasserstroms einen Mittel
wert angenommen haben, das Heißwasser durch den Bereich des
Ventilkörpers 30 des Differenzdruckventils 6. Als Folge hier
von kann verhindert werden, daß die Größe des Abhebens des
Differenzdruckventils 6 übermäßig groß wird, und kann somit
ein Abfall der Temperatur der Blasluft des Wärmetauschers bei
einer Stellung mittleren Öffnungsgrades des Strömungs
mengen-Steuerventils 4 wirksam unterdrückt werden.
Fig. 16 zeigt die Beziehung zwischen der Temperatur der Blas
luft des Wärmetauschers und dem Öffnungsgrad Θ des Ventil
körpers 13 des Strömungsmengen-Steuerventils 4 bei der ersten
Ausführungsform dieser Erfindung. Die Versuchsbedingungen wa
ren eine Motordrehzahl von 750 Upm und eine Einlaßluft-Tempe
ratur des Wärmetauschers 3 von 10°C; des weiteren wurde die
obenbeschriebene Vorrichtung mit einer Einwegströmung
(vollständiger Durchtritt) als Wärmetauscher 3 verwendet, und
war der Abstand L zwischen dem Ventilsitz 33 des Ventilkör
pers 30 des Differenzdruckventils 6 und der zentralen Stel
lung des Ventilkörpers 13 des Strömungsmengen-Steuerventils 4
40 mm.
In Fig. 16 gibt die Linie 1 einen Durchschnittswert der Blas
luft-Temperatur an vier Stellen an dem Heißwasser-Einlaßsei
tenbereich des Wärmetauschers 3 an, und gibt die Linie 2
einen Durchschnittswert der Blasluft-Temperatur an vier Stel
len an dem Heißwasser-Auslaßseiten-Bereich des Wärmetauschers
3 an. Die Linie 3 ist die Heißwasser-Einlaßtemperatur zu dem
Wärmetauscher 3, und die Linie 4 ist die Heißwasser-Auslaß
temperatur von dem Wärmetauscher 3.
Weil die Temperatur der Blasluft des Wärmetauschers gemäß
Darstellung mittels der eben angegebenen Linien 1 und 2 mit
der Vergrößerung des Öffnungsgrades Θ des Ventilkörpers 13
des Strömungsmengen-Steuerventils 4 in charakteristischer
Weise ansteigt und in der Nähe des Öffnungsgrades Θ = 70°
des Strömungsmengen-Steuerventils wie in dem Fall der Proto
typvorrichtung nicht steil abfällt, kann die Temperatur des
Fahrgastraums in günstiger Weise gesteuert werden.
Bei der sechsten Ausführungsform waren das Strömungs
mengen-Steuerventil 4, das Differenzdruckventil 6 und das Servo 12
dieser Ausführungsform gegenüber dem Wärmetauscher 3 separat
ausgebildet; jedoch sind bei der siebten Ausführungsform das
Strömungsmengen-Steuerventil 4, das Differenzdruckventil 6
und das Servo 12 einstückig mit dem Wärmetauscher ausgebil
det. Durch die einstückige Ausbildung dieser Elemente 3, 4, 6
und 12 kann somit diese einstückige Struktur in dem Belüf
tungskanal (Heizeinrichtungsgehäuse) 8 in einem einzigen
Schritt eingebaut werden, kann die Einfachheit des Zusammen
baus verbessert werden, und kann gleichzeitig eine Kompakt
heit der Konfiguration des Wärmetauscherbereichs realisiert
werden.
In Fig. 17 und 18 sind sowohl das Differenzdruckventil 6 als
auch das Strömungsmengen-Steuerventil 4 so dargestellt, daß
sie dieselben wie bei der sechsten Ausführungsform sind; und
auf ihre Beschreibung wird daher hier verzichtet; jedoch kann
ebenso gut die Bauweise jeder anderen hier beschriebenen Aus
führungsform vorgesehen werden. Der Kernbereich 3c des Heiz
zwecken dienenden Wärmetauschers 3 ist ein Wärmetauscher mit
einer Einwegströmung (vollständiger Durchtritt), bei dem
Heißwasser nur in einer Richtung (der Richtung des Pfeils D)
von dem einlaßseitigen Behälter 3a zu dem auslaßseitigen Be
hälter 3b strömt, und der Kernbereich 3c besitzt eine Viel
zahl paralleler flacher Röhrchen 3d und gewellter Rippen 3e.
Entsprechend ist ein Ende des auslaßseitigen Behälters 3b des
Heizzwecken dienenden Wärmetauschers 3 mit dem zweiten Heiß
wasser-Einlaßrohr 26, das einstückig mit dem zweiten Gehäuse
bereich 14b des Ventilgehäuses 14 des Strömungsmengen-Steuer
ventils 4 ausgebildet ist, mittels einer Heißwasserleitung 50
verbunden. Des weiteren ist das Heißwasser-Auslaßrohr 20, das
einstückig mit dem ersten Gehäusebereich 14a des Ventilgehäu
ses 14 ausgebildet ist, direkt mit dem einen Ende des einlaß
seitigen Behälters 3a des Heizzwecken dienenden Wärmetau
schers 3 verbunden.
Des weiteren ist in Fig. 18 die Darstellung des Servo 12 weg
gelassen. Die Drehung des Servo 12 wird mittels der Unterset
zungszahnrad-Einrichtung 12a, die in Fig. 17 dargestellt ist,
an das fächerförmige Zahnrad 13b übertragen, das mit dem
Schaft 13a des Ventilkörpers 13 des Strömungsmengen-Steuer
ventils 4 verbunden ist.
Infolge der obenbeschriebenen Bauweise sind bei der siebten
Ausführungsform das Differenzdruckventil 6, das Servo 12 usw.
einstückig mit dem Strömungsmengen-Steuerventil 12 ausgebil
det, und darüber hinaus können diese Teile einstückig mit dem
Wärmetauscher 3 ausgebildet sein.
Fig. 19 und 20A-20C zeigen eine achte bevorzugte Ausführungs
form dieser Erfindung. In Unterschiedlichkeit zu der ersten
und der zweiten Ausführungsform ist das erste Heißwasser-Aus
laßrohr 20 in dem ersten Gehäusebereich 14a des Ventilgehäu
ses 14 des Strömungsmengen-Steuerventils 4 an einer Stelle
vorgesehen, die der Umfangsfläche des zylindrischen Ventil
körpers 13 entspricht. Gleichzeitig ist der auslaßseitige
Öffnungsbereich 173 an dem zylindrischen Ventilkörper 13 an
der Umfangsfläche des Ventilkörpers 13 vorgesehen.
Zusätzlich liegt bei dieser Ausführungsform der kreisförmige
einlaßseitige Öffnungsbereich 171a der Innenwand 174 des
Steuerkanals 170 des Ventilkörpers 13 gegenüber. Daher er
fährt das Heißwasser von dem kreisförmigen, einlaßseitigen
Öffnungsbereich 171a eine Umlenkung der Richtung, nachdem es
mit der Innenwand 174 des Steuerkanals 170 zusammengetroffen
ist, wie mittels des Pfeils D in Fig 19 dargestellt ist.
Infolgedessen trifft Heißwasser von einem der beiden einlaß
seitigen Öffnungsbereiche 171 oder 171a auf die Innenwand 174
des Steuerkanals 1701822 00070 552 001000280000000200012000285910171100040 0002019732165 00004 01703<, und wird es zu einem in seiner Richtung
abgelenkten Strom. Infolgedessen kommt der dynamische Druck
des einlaßseitigen Heißwassers nicht direkt auf den Kanal an
der Seite des Heißwasser-Auslaßrohres 20 bei vollständig of
fenem Öffnungsgrad des Ventilkörpers 13 zur Einwirkung,
selbst bei einer Bauweise nicht, bei der das erste Heißwas
ser-Auslaßrohr 20 an einer Stelle angeordnet ist, die der Um
fangsfläche des zylindrischen Ventilkörpers 13 entspricht.
Folglich kann die Schwankung der Temperatur der Blasluft des
Wärmetauschers infolge des dynamischen Drucks des einlaßsei
tigen Heißwassers unterdrückt bzw. überwunden werden.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht ausschließlich zur
Verwendung bei einer Heißwasser-Heizvorrichtung für Zwecke
bei einem Kraftfahrzeug bestimmt, sondern kann sie selbstver
ständlich auch bei einer Heißwasser-Heizvorrichtung für an
dere Verwendungszwecke Anwendung finden, wie beispielsweise
zur Verwendung im Haushalt, und zwar soweit sie eine Heißwas
ser-Heizvorrichtung ist, bei der der Heißwasserdruck, der auf
den Heizzwecken dienenden Wärmetauscher 3 zur Einwirkung ge
bracht wird, schwankt.
Obwohl die vorliegende Erfindung vollständig in Verbindung
mit den bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf
die beigefügten Zeichnungen beschrieben worden ist, ist zu
beachten, daß zahlreiche Veränderungen und Modifikationen für
den Fachmann ersichtlich sein werden. Solche Veränderungen
und Modifikationen sind als unter den Umfang der vorliegenden
Erfindung gemäß deren Definitionen in den beigefügten Ansprü
chen fallend zu verstehen.
Claims (19)
1. Heißwasser-Heizvorrichtung umfassend:
einen Wärmetauscher (3) für einen Wärmeaustausch zwischen Luft und Heißwasser, das von einer Heißwasser-Zuführungs quelle (1) aus über einen Heißwasserkreis zugeführt wird, um die Luft zu erwärmen;
einen Bypasskreis (5), der es gestattet, daß Heißwasser in den Heißwasserkreis strömt, während es den Wärmetauscher (3) im Bypass umgeht;
ein Strömungsmengen-Steuerventil (4), das in dem Heißwasser kreis angeordnet ist, zum Aufteilen von Heißwasser, das in dessen Heißwasser-Einlaß (19) von der Heißwasser-Versorgungs quelle (1) aus eingeströmt, an einen Heißwasser-Auslaß (20), der mit dem Wärmetauscher (3) verbunden ist, und an eine By passöffnung (21), die mit dem Bypasskreis (5) verbunden ist, unter Verwendung eines Steuerkanals (170) in einem ersten Ventilkörper (13) des Strömungsmengen-Steuerventils (4); und ein druckbetätigtes Ventil (6), das in dem Bypasskreis ange ordnet ist und einen zweiten Ventilkörper (30) aufweist, zum Vergrößern des Grades der Öffnung des Bypasskreises (5) ent sprechend dem Druckanstieg des Heißwassers, das von der Heiß wasser-Versorgungsquelle (1) aus zugeführt wird;
wobei der Abstand (L) zwischen dem Ventilsitz (33), auf dem während des vollständigen Schließzustandes des zweiten Ven tilkörpers (30) dieser aufsitzt, und einer zentralen Stellung des ersten Ventilkörpers (13) nicht größer als 60 mm ist; und nachdem der Strom des Heißwassers, das von dem Heißwasser-Ein laß (19) aus einströmt, in dem Steuerkanal (170) umgelenkt worden ist, das Heißwasser in Richtung auf die Bypassöffnung (21) von dem Steuerkanal (170) aus ausströmt.
einen Wärmetauscher (3) für einen Wärmeaustausch zwischen Luft und Heißwasser, das von einer Heißwasser-Zuführungs quelle (1) aus über einen Heißwasserkreis zugeführt wird, um die Luft zu erwärmen;
einen Bypasskreis (5), der es gestattet, daß Heißwasser in den Heißwasserkreis strömt, während es den Wärmetauscher (3) im Bypass umgeht;
ein Strömungsmengen-Steuerventil (4), das in dem Heißwasser kreis angeordnet ist, zum Aufteilen von Heißwasser, das in dessen Heißwasser-Einlaß (19) von der Heißwasser-Versorgungs quelle (1) aus eingeströmt, an einen Heißwasser-Auslaß (20), der mit dem Wärmetauscher (3) verbunden ist, und an eine By passöffnung (21), die mit dem Bypasskreis (5) verbunden ist, unter Verwendung eines Steuerkanals (170) in einem ersten Ventilkörper (13) des Strömungsmengen-Steuerventils (4); und ein druckbetätigtes Ventil (6), das in dem Bypasskreis ange ordnet ist und einen zweiten Ventilkörper (30) aufweist, zum Vergrößern des Grades der Öffnung des Bypasskreises (5) ent sprechend dem Druckanstieg des Heißwassers, das von der Heiß wasser-Versorgungsquelle (1) aus zugeführt wird;
wobei der Abstand (L) zwischen dem Ventilsitz (33), auf dem während des vollständigen Schließzustandes des zweiten Ven tilkörpers (30) dieser aufsitzt, und einer zentralen Stellung des ersten Ventilkörpers (13) nicht größer als 60 mm ist; und nachdem der Strom des Heißwassers, das von dem Heißwasser-Ein laß (19) aus einströmt, in dem Steuerkanal (170) umgelenkt worden ist, das Heißwasser in Richtung auf die Bypassöffnung (21) von dem Steuerkanal (170) aus ausströmt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei dann, wenn der Grad
der Öffnung des ersten Ventilkörpers (13) ein mittlerer Öff
nungsgrad von nicht weniger als einem Drittel des vollständi
gen Öffnungsgrades ist, der Strom des Heißwassers in Richtung
auf die Bypassöffnung (21), nachdem er abgelenkt worden ist,
ausströmt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei:
der Steuerkanal (170) des Ventilkörpers (13) einen einlaßsei tigen Öffnungsbereich (171 und 171a), in den Heißwasser von dem Heißwasser-Einlaß (19) einströmt, einen bypass-seitigen Öffnungsbereich (172), der das Ausströmen von Heißwasser zu der Bypassöffnung (21) hin gestattet, und einen auslaßseiti gen Öffnungsbereich (173 und 173a), der das Ausströmen von Heißwasser zu dem Auslaß (20) hin gestattet, aufweist; und das Heißwasser von dem Heißwasser-Einlaß (19) einen abgelenk ten Strom zwischen dem einlaßseitigen Öffnungsbereich (171 und 171a) und dem bypass-seitigen Öffnungsbereich (172) bil det.
der Steuerkanal (170) des Ventilkörpers (13) einen einlaßsei tigen Öffnungsbereich (171 und 171a), in den Heißwasser von dem Heißwasser-Einlaß (19) einströmt, einen bypass-seitigen Öffnungsbereich (172), der das Ausströmen von Heißwasser zu der Bypassöffnung (21) hin gestattet, und einen auslaßseiti gen Öffnungsbereich (173 und 173a), der das Ausströmen von Heißwasser zu dem Auslaß (20) hin gestattet, aufweist; und das Heißwasser von dem Heißwasser-Einlaß (19) einen abgelenk ten Strom zwischen dem einlaßseitigen Öffnungsbereich (171 und 171a) und dem bypass-seitigen Öffnungsbereich (172) bil det.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei:
der erste Ventilkörper (13) ein drehbarer zylindrischer Rotor ist;
der einlaßseitige Öffnungsbereich (171 und 171a) und der by pass-seitige Öffnungsbereich (172) an der Umfangsfläche des ersten Ventilkörpers (13) angeordnet sind; und
der Steuerkanal (170) durch das Innere des ersten Ventilkör pers (13) führt und den einlaßseitigen Öffnungsbereich (171 und 171a) mit dem bypass-seitigen Öffnungsbereich (172) und dem auslaßseitigen Öffnungsbereich (173 und 173a) verbindet.
der erste Ventilkörper (13) ein drehbarer zylindrischer Rotor ist;
der einlaßseitige Öffnungsbereich (171 und 171a) und der by pass-seitige Öffnungsbereich (172) an der Umfangsfläche des ersten Ventilkörpers (13) angeordnet sind; und
der Steuerkanal (170) durch das Innere des ersten Ventilkör pers (13) führt und den einlaßseitigen Öffnungsbereich (171 und 171a) mit dem bypass-seitigen Öffnungsbereich (172) und dem auslaßseitigen Öffnungsbereich (173 und 173a) verbindet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei:
der auslaßseitige Öffnungsbereich (173 und 173a) an einer axialen Stirnfläche des ersten Ventilkörpers (13) angeordnet ist;
der Heißwasser-Einlaß (19) und die Bypassöffnung (21) ent sprechend dem einlaßseitigen Öffnungsbereich (171 und 171a) und dem bypass-seitigen Öffnungsbereich (172) an der Umfangs fläche eines Gehäuses (14 und 14a), die der drehbaren Auf nahme des ersten Ventilkörpers (13) dienen, vorgesehen sind; und
der Heißwasser-Auslaß (20) entsprechend dem auslaßseitigen Öffnungsbereich (173 und 173a) an einer axialen Stirnfläche des Gehäuses (14 und 14a) vorgesehen ist.
der auslaßseitige Öffnungsbereich (173 und 173a) an einer axialen Stirnfläche des ersten Ventilkörpers (13) angeordnet ist;
der Heißwasser-Einlaß (19) und die Bypassöffnung (21) ent sprechend dem einlaßseitigen Öffnungsbereich (171 und 171a) und dem bypass-seitigen Öffnungsbereich (172) an der Umfangs fläche eines Gehäuses (14 und 14a), die der drehbaren Auf nahme des ersten Ventilkörpers (13) dienen, vorgesehen sind; und
der Heißwasser-Auslaß (20) entsprechend dem auslaßseitigen Öffnungsbereich (173 und 173a) an einer axialen Stirnfläche des Gehäuses (14 und 14a) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, wo
bei das Strömungsmengen-Steuerventil (4), der Bypaßkreis (5)
und das druckbetätigte Ventil (6) einstückig innerhalb eines
gemeinsamen Gehäuses (14, 14a und 14b) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wo
bei die Heißwasser-Versorgungsquelle ein in einem Fahrzeug
angeordneter, wassergekühlter Motor ist.
8. Heißwasser-Heizvorrichtung umfassend:
einen Wärmetauscher (3) für einen Wärmeaustausch zwischen Luft und Heißwasser, das von einer Heißwasser-Zuführungs quelle (1) aus über einen Heißwasserkreis zugeführt wird, um die Luft zu erwärmen;
einen Bypasskreis (5), der es gestattet, daß Heißwasser in den Heißwasserkreis strömt, während es den Wärmetauscher (3) im Bypass umgeht;
ein Strömungsmengen-Steuerventil (4), das in dem Heißwasser kreis angeordnet ist, zum Aufteilen von Heißwasser, das in dessen Heißwasser-Einlaß (19) von der Heißwasser-Versorgungs quelle (1) aus eingeströmt, an einen Heißwasser-Auslaß (20), der mit dem Wärmetauscher (3) verbunden ist, und an eine By passöffnung (21), die mit dem Bypasskreis (5) verbunden ist, unter Verwendung eines Steuerkanals (170) in einem ersten Ventilkörper (13) des Strömungsmengen-Steuerventils (4); und ein druckbetätigtes Ventil (6), das in dem Bypasskreis ange ordnet ist und einen zweiten Ventilkörper (30) aufweist, zum Vergrößern des Grades der Öffnung des Bypasskreises (5) ent sprechend dem Druckanstieg des Heißwassers, das von der Heiß wasser-Versorgungsquelle (1) aus zugeführt wird;
wobei der Steuerkanal (170) des Ventilkörpers (13) einen ein laßseitigen Öffnungsbereich (171 und 171a), in den Heißwasser von dem Heißwasser-Einlaß (19) einströmt, einen bypass-seiti gen Öffnungsbereich (172), der das Ausströmen von Heißwasser zu der Bypassöffnung (21) hin gestattet, und einen auslaßsei tigen Öffnungsbereich (173 und 173a), der das Ausströmen von Heißwasser zu dem Auslaß (20) hin gestattet, aufweist;
der einlaßseitige Öffnungsbereich einen Bereich (171a und 171c) mit einer Seite mit kleiner Öffnung, die mit dem Heiß wasser-Einlaß (19) verbunden ist, wenn der Öffnungsgrad des ersten Ventilkörpers (13) klein ist, und einen Bereich (171d) mit einer Seite mit großer Öffnung aufweist, die mit dem Heißwasser-Einlaß (19) in Verbindung steht, wenn der Grad der Öffnung des ersten Ventilkörpers (13) groß ist; und
die Ausspritzrichtung des Heißwassers aus dem Bereich (171a und 171c) der Seite mit der kleinen Öffnung so ausgebildet ist, daß der Hauptstrom des dynamischen Drucks des von dem Bereich (171a und 171c) mit der Seite mit der kleinen Öffnung ausgespritzten Heißwassers auf den zweiten Ventilkörper (30) einwirkt.
einen Wärmetauscher (3) für einen Wärmeaustausch zwischen Luft und Heißwasser, das von einer Heißwasser-Zuführungs quelle (1) aus über einen Heißwasserkreis zugeführt wird, um die Luft zu erwärmen;
einen Bypasskreis (5), der es gestattet, daß Heißwasser in den Heißwasserkreis strömt, während es den Wärmetauscher (3) im Bypass umgeht;
ein Strömungsmengen-Steuerventil (4), das in dem Heißwasser kreis angeordnet ist, zum Aufteilen von Heißwasser, das in dessen Heißwasser-Einlaß (19) von der Heißwasser-Versorgungs quelle (1) aus eingeströmt, an einen Heißwasser-Auslaß (20), der mit dem Wärmetauscher (3) verbunden ist, und an eine By passöffnung (21), die mit dem Bypasskreis (5) verbunden ist, unter Verwendung eines Steuerkanals (170) in einem ersten Ventilkörper (13) des Strömungsmengen-Steuerventils (4); und ein druckbetätigtes Ventil (6), das in dem Bypasskreis ange ordnet ist und einen zweiten Ventilkörper (30) aufweist, zum Vergrößern des Grades der Öffnung des Bypasskreises (5) ent sprechend dem Druckanstieg des Heißwassers, das von der Heiß wasser-Versorgungsquelle (1) aus zugeführt wird;
wobei der Steuerkanal (170) des Ventilkörpers (13) einen ein laßseitigen Öffnungsbereich (171 und 171a), in den Heißwasser von dem Heißwasser-Einlaß (19) einströmt, einen bypass-seiti gen Öffnungsbereich (172), der das Ausströmen von Heißwasser zu der Bypassöffnung (21) hin gestattet, und einen auslaßsei tigen Öffnungsbereich (173 und 173a), der das Ausströmen von Heißwasser zu dem Auslaß (20) hin gestattet, aufweist;
der einlaßseitige Öffnungsbereich einen Bereich (171a und 171c) mit einer Seite mit kleiner Öffnung, die mit dem Heiß wasser-Einlaß (19) verbunden ist, wenn der Öffnungsgrad des ersten Ventilkörpers (13) klein ist, und einen Bereich (171d) mit einer Seite mit großer Öffnung aufweist, die mit dem Heißwasser-Einlaß (19) in Verbindung steht, wenn der Grad der Öffnung des ersten Ventilkörpers (13) groß ist; und
die Ausspritzrichtung des Heißwassers aus dem Bereich (171a und 171c) der Seite mit der kleinen Öffnung so ausgebildet ist, daß der Hauptstrom des dynamischen Drucks des von dem Bereich (171a und 171c) mit der Seite mit der kleinen Öffnung ausgespritzten Heißwassers auf den zweiten Ventilkörper (30) einwirkt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Hauptstrom des
dynamischen Drucks des Heißwassers, das von dem Bereich (171a
und 171c) mit der Seite mit der kleinen Öffnung ausgespritzt
wird, durch den bypass-seitigen Öffnungsbereich (172) und die
Bypassöffnung (21) hindurchströmt und direkt auf den zweiten
Ventilkörper (30) einwirkt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Hauptstrom des
dynamischen Drucks des Heißwassers, das von dem Bereich (171a
und 171c) mit der Seite mit der kleinen Öffnung ausgespritzt
wird, nachdem es inzwischen abgelenkt worden ist, indirekt
auf den zweiten Ventilkörper (30) einwirkt.
11. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 10, wo
bei:
ein einlaßseitiger Öffnungsbereich (71a), der aus einem klei nen, kreisförmigen Loch besteht, an dem ersten Ventilkörper (13) derart vorgesehen ist, daß er dem bypass-seitigen Öff nungsbereich (172) und der Bypassöffnung (21) zugewandt ist; und
der Bereich mit der Seite mit kleinen Öffnung durch den ein laßseitigen Öffnungsbereich (171a) gebildet ist.
ein einlaßseitiger Öffnungsbereich (71a), der aus einem klei nen, kreisförmigen Loch besteht, an dem ersten Ventilkörper (13) derart vorgesehen ist, daß er dem bypass-seitigen Öff nungsbereich (172) und der Bypassöffnung (21) zugewandt ist; und
der Bereich mit der Seite mit kleinen Öffnung durch den ein laßseitigen Öffnungsbereich (171a) gebildet ist.
12. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 10, wo
bei:
ein einlaßseitiger Öffnungsbereich (171) mit einer vogel schnabelförmigen Konfiguration an dem ersten Ventilkörper (13) vorgesehen ist;
der vogelschnabelförmige, einlaßseitige Öffnungsbereich (171) einen schlanken Öffnungsbereich (171c), der den Bereich mit der Seite mit der kleinen Öffnung bildet, und einen großen Öffnungsbereich (171d), der den Bereich mit der Seite mit der großen Öffnung bildet, aufweist;
ein konkaver Führungsbereich (171b) an einer Stelle angeord net ist, die den schnabelförmigen, schlanken Öffnungsbereich (171c) und den Bereich (171d) mit der großen Öffnung der mit einander verbindet; und
der Hauptstrom des Heißwassers aus dem schnabelförmigen, schlanken Öffnungsbereich (171c) zu dem bypass-seitigen Öff nungsbereich (172) und der Bypassöffnung (21) mittels des konkaven Führungsbereichs (171b) gerichtet ist.
ein einlaßseitiger Öffnungsbereich (171) mit einer vogel schnabelförmigen Konfiguration an dem ersten Ventilkörper (13) vorgesehen ist;
der vogelschnabelförmige, einlaßseitige Öffnungsbereich (171) einen schlanken Öffnungsbereich (171c), der den Bereich mit der Seite mit der kleinen Öffnung bildet, und einen großen Öffnungsbereich (171d), der den Bereich mit der Seite mit der großen Öffnung bildet, aufweist;
ein konkaver Führungsbereich (171b) an einer Stelle angeord net ist, die den schnabelförmigen, schlanken Öffnungsbereich (171c) und den Bereich (171d) mit der großen Öffnung der mit einander verbindet; und
der Hauptstrom des Heißwassers aus dem schnabelförmigen, schlanken Öffnungsbereich (171c) zu dem bypass-seitigen Öff nungsbereich (172) und der Bypassöffnung (21) mittels des konkaven Führungsbereichs (171b) gerichtet ist.
13. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 12, wo
bei eine Druckaufnahmefläche (13a) des Kopfbereichs zur Auf
nahme des dynamischen Drucks des Heißwassers eine konkave
Konfiguration an dem zweiten Ventilkörper (30) aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Abheberichtung
des zweiten Ventilkörpers (30) mit der Spritzrichtung des
Heißwassers aus dem einlaßseitigen Öffnungsbereich (171a),
der aus einem kleinen, kreisförmigen Loch besteht, zusammen
fällt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 und 14, wobei
der einlaßseitige Öffnungsbereich (171a), der aus dem klei
nen, kreisförmigen Loch besteht, eine Konfiguration mit einem
sich allmählich, monoton verändernden Durchmesser entlang der
Strömungsrichtung des Heißwassers von der stromaufwärtigen
Seite in Richtung auf die stromabwärtige Seite aufweist.
16. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 15, wo
bei:
der erste Ventilkörper (13) ein drehbarer zylindrischer Rotor ist;
der einlaßseitige Öffnungsbereich (171 und 171a) und der by pass-seitige Öffnungsbereich (172) an der Umfangsfläche des ersten Ventilkörpers (13) angeordnet sind; und
der Steuerkanal (170) einen Zwischenkanal (174) aufweist, der sich durch das Innere des ersten Ventilkörpers (13) hindurch erstreckt, wobei der einlaßseitige Öffnungsbereich (171 und 171a) mit dem bypass-seitigen Öffnungsbereich (172) und dem auslaßseitigen Öffnungsbereich (173 und 173a) mittels des Zwischenkanals (174) verbunden sind.
der erste Ventilkörper (13) ein drehbarer zylindrischer Rotor ist;
der einlaßseitige Öffnungsbereich (171 und 171a) und der by pass-seitige Öffnungsbereich (172) an der Umfangsfläche des ersten Ventilkörpers (13) angeordnet sind; und
der Steuerkanal (170) einen Zwischenkanal (174) aufweist, der sich durch das Innere des ersten Ventilkörpers (13) hindurch erstreckt, wobei der einlaßseitige Öffnungsbereich (171 und 171a) mit dem bypass-seitigen Öffnungsbereich (172) und dem auslaßseitigen Öffnungsbereich (173 und 173a) mittels des Zwischenkanals (174) verbunden sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei:
der auslaßseitige Öffnungsbereich (173 und 173a) an einer axialen Stirnfläche des ersten Ventilkörpers (13) angeordnet ist;
der Heißwasser-Einlaß (19) und die Bypassöffnung (21) ent sprechend dem einlaßseitigen Öffnungsbereich (171 und 171a) und dem bypass-seitigen Öffnungsbereich (172) an der Umfangs fläche eines Gehäuses (14 und 14a), das der drehbaren Auf nahme des ersten Ventilkörpers (13) dienen, vorgesehen sind; und
der Heißwasser-Auslaß (20) entsprechend dem auslaßseitigen Öffnungsbereich (173 und 173a) an einer axialen Stirnfläche des Gehäuses (14 und 14a) vorgesehen ist.
der auslaßseitige Öffnungsbereich (173 und 173a) an einer axialen Stirnfläche des ersten Ventilkörpers (13) angeordnet ist;
der Heißwasser-Einlaß (19) und die Bypassöffnung (21) ent sprechend dem einlaßseitigen Öffnungsbereich (171 und 171a) und dem bypass-seitigen Öffnungsbereich (172) an der Umfangs fläche eines Gehäuses (14 und 14a), das der drehbaren Auf nahme des ersten Ventilkörpers (13) dienen, vorgesehen sind; und
der Heißwasser-Auslaß (20) entsprechend dem auslaßseitigen Öffnungsbereich (173 und 173a) an einer axialen Stirnfläche des Gehäuses (14 und 14a) vorgesehen ist.
18. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 17,
wobei das Strömungsmengen-Steuerventil (4), der Bypaßkreis
(5) und das druckbetätigte Ventil (6) innerhalb eines gemein
samen Gehäuses (14, 14a und 14b) einstückig ausgebildet sind.
19. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 18,
wobei die Heißwasser-Versorgungsquelle ein in einem Fahrzeug
angeordneter, wassergekühlter Motor ist.
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