DE19732165A1 - Heißwasser-Heizvorrichtung - Google Patents

Heißwasser-Heizvorrichtung

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    • B60H1/00885Controlling the flow of heating or cooling liquid, e.g. valves or pumps

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.
Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung
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.
Beschreibung des Standes der Technik
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.
Zusammenfassung der Erfindung
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.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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.
Detailbeschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungs­ beispiele
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.
(Zweite Ausführungsform)
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.
(Dritte Ausführungsform)
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.
(Vierte Ausführungsform)
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.
(Fünfte Ausführungsform)
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.
(Sechste Ausführungsform)
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.
(Siebte Ausführungsform)
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.
(Achte Ausführungsform)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10057410C1 (de) * 2000-11-20 2002-04-25 Albert Bauer Zentrale Kühl- und/oder Heizvorrichtung für zumindest ein Gebäude
DE102006011835B4 (de) * 2006-03-15 2017-08-24 Mahle International Gmbh Ventileinrichtung

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4306036B2 (ja) * 1998-10-05 2009-07-29 株式会社デンソー 車両用空調装置
AU2013200596B2 (en) 2012-03-22 2013-11-28 Rheem Australia Pty Limited A Circulating Hot Water System and or Appliance
US9016313B2 (en) 2013-09-06 2015-04-28 Moti Shai Regulation system
US10538214B2 (en) * 2017-11-15 2020-01-21 Denso International America, Inc. Controlled in-tank flow guide for heat exchanger
US10837676B2 (en) 2018-04-23 2020-11-17 Rheem Manufacturing Company Electric water heater having a bypass
KR102530943B1 (ko) * 2018-07-25 2023-05-11 현대자동차주식회사 차량의 열관리 시스템
IT202000005959A1 (it) * 2020-03-20 2021-09-20 Denso Thermal Systems Spa Sistema di climatizzazione per un veicolo a motore.
JP7380650B2 (ja) * 2021-05-19 2023-11-15 トヨタ自動車株式会社 車載温調システム

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB637051A (en) * 1948-02-12 1950-05-10 Theodore Nicholas Flight Temperature control system
US2749050A (en) * 1952-09-18 1956-06-05 Thompson Prod Inc Heating system for automotive vehicles
US3523644A (en) * 1968-07-09 1970-08-11 Chrysler Corp Rapid heat apparatus
US3966119A (en) * 1972-09-06 1976-06-29 Avm Corporation Valve assembly with plural flow path control
US4195777A (en) * 1977-02-03 1980-04-01 Nippondenso Co., Ltd. Hot water heating system
JP3341523B2 (ja) * 1994-06-17 2002-11-05 株式会社デンソー 流量制御弁及びそれを用いた温水式暖房装置
JP3322016B2 (ja) * 1994-08-29 2002-09-09 株式会社デンソー 自動車用温水式暖房装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10057410C1 (de) * 2000-11-20 2002-04-25 Albert Bauer Zentrale Kühl- und/oder Heizvorrichtung für zumindest ein Gebäude
DE102006011835B4 (de) * 2006-03-15 2017-08-24 Mahle International Gmbh Ventileinrichtung

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US5975421A (en) 1999-11-02
GB2315855A (en) 1998-02-11

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