DE19823457A1

DE19823457A1 - Klimaanlage mit einem Heizwärmetauscher mit integriertem elektrischen Heizelement

Info

Publication number: DE19823457A1
Application number: DE19823457A
Authority: DE
Inventors: Yashimitsu Inoue; Koji Takahashi; Shinji Aoki; Hajime Ito; Mitsugu Nakamura; Mikio Fukuoka; Michiyasu Yamamoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1997-05-27
Filing date: 1998-05-26
Publication date: 1998-12-03
Anticipated expiration: 2018-05-27
Also published as: GB9810320D0; GB2325732A; GB2325732B; DE19823457B4; US6078024A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, die einen Heizwärmetauscher und elektrische Heizele mente aufweist, die mit dem Heizwärmetauscher integriert sind. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Steuerein heit zum elektrischen Steuern der elektrischen Heizelemente.

In den zurückliegenden Jahren wuchs ein Bedarf, den Wirkungs grad des in einem Motorraum angeordneten Motors eines Fahrzeugs zu verbessern. Wenn der Wirkungsgrad des Motors verbessert wird, wird die Belastung des Motors verringert und Kühlwasser zum Kühlen des Motors kann nicht ausreichend erhitzt werden. In einer Klimaanlage vom Heißwasser-Typ, bei welcher in eine Fahr gastzelle geblasene Luft unter Verwendung des Motorkühlwassers erwärmt wird, besteht das Problem, daß die Heizkapazität für die Fahrgastzelle unzureichend ist.

Um dieses Problem zu überwinden, schlägt die JP-A-5-69732 einen Heizwärmetauscher vom Heißwasser-Typ vor, der mit einem elek trischen Heizelement integriert ist. Wenn bei dem Heizwärmetau scher die Temperatur von heißem Wasser, welches durch den Heizwärmetauscher strömt, niedriger ist als eine Solltempera tur, wird dem elektrischen Heizelement elektrische Energie bzw. elektrischer Strom zugeführt, um Luft unter Verwendung von Wärme zu heizen, die in dem elektrischen Heizelement erzeugt wird. Da in dem Heizwärmetauscher jedoch dem elektrischen Heiz element zugeführte elektrische Energie in Übereinstimmung mit der Wassertemperatur einfach geschaltet zugeführt wird, kann die Heizkapazität für die Fahrgastzelle in Übereinstimmung mit dem Fahrzustand eines Fahrzeugs und anderen Bedingungen im Fahrzeug nicht fein gesteuert werden. Da das elektrische Heiz element mit dem Heizwärmetauscher integriert ist, wird in dem Heizwärmeelement erzeugte Wärme zu dem Wasser übertragen, wel ches durch den Heizwärmetauscher strömt, wenn das Wasser eine niedrige Temperatur aufweist; in Richtung auf die Fahrgastzelle geblasene Luft kann deshalb durch die Wärme nicht wirksam erwärmt werden, die in dem elektrischen Heizelement erzeugt wird.

Angesichts der vorstehend genannten Probleme besteht eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Klimaanlage für ein Fahrzeug zu schaffen, welche die Heizkapazität von elektri schen Heizelementen in Übereinstimmung mit Fahrzeugbedingungen fein steuern kann, wie etwa in Übereinstimmung mit dem Fahr zustand des Fahrzeugs, und unter Verwendung eines Zustands in einer Fahrgastzelle.

Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Klimaanlage für ein Fahrzeug zu schaffen, in welcher in Richtung auf die Fahrgastzelle geblasene Luft eine gleichmäßige Temperaturverteilung durch Steuern der Heizkapazität der elek trischen Heizelemente aufweist.

Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Klimaanlage für ein Fahrzeug zu schaffen, in welcher die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite der Fahrgastzelle geblasen wird und die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die rechte Seite der Fahrgastzelle geblasen wird, unabhängig gesteuert werden können, indem die Heizkapazität der elektrischen Heizelemente gesteuert wird.

Eine vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Klimaanlage für ein Fahrzeug zu schaffen, in welcher die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Oberseite in eine Fahrgastzelle geblasen wird, und die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, unabhängig gesteuert werden können, indem die Heizkapazi tät der elektrischen Heizelemente gesteuert wird.

Eine fünfte Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Klimaanlage mit einem elektrischen Heizelement zu schaf fen, das mit einem Heizwärmetauscher integriert ist, wobei die Menge von Wärme, die von dem elektrischen Heizelement auf ein Fluid übertragen wird, das durch den Heizwärmetauscher strömt, wirksam reduziert werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1, des Anspruchs 14, des Anspruchs 20 bzw. des Anspruchs 28. Vor teilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter ansprüchen angegeben.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt demnach eine Klimaanlage einen Heizwärmetauscher zum Heizen von Luft unter Verwendung eines Fluids, das durch den Heizwärmetau scher als Heizquelle strömt, mehrere elektrische Heizelemente zum Heizen von Luft, die durch den Luftdurchlaß strömt, und eine Steuereinheit zum Steuern von elektrischer Energie, welche den elektrischen Heizelementen in Übereinstimmung mit der Tem peratur des Fluids zugeführt wird, das durch den Heizwärmetau scher strömt. Die Steuereinheit steuert die elektrischen Heiz elemente derart, daß sämtliche elektrischen Heizelemente ausge schaltet werden, wenn die Temperatur des Fluids höher als eine erste vorbestimmte Temperatur ist, und eine Anzahl der elektri schen Heizelemente, die eingeschaltet werden sollen, wird ver größert, wenn die Temperatur des Fluids ausgehend von der ersten vorbestimmten Temperatur abgesenkt wird. In Übereinstim mung mit der Temperatur des Fluids wird demnach die Heizkapazi tät der elektrischen Heizelemente fein gesteuert. Wenn die Tem peratur des Fluids höher ist als die erste vorbestimmte Tempe ratur, wird in Richtung auf die Fahrgastzelle geblasene Luft lediglich durch den Heizwärmetauscher ausreichend erwärmt und die elektrischen Heizelemente sind ausgeschaltet. Dadurch kann verhindert werden, daß elektrische Energie für die elektrischen Heizelemente verschwendet wird.

Bevorzugt sind die elektrischen Heizelemente parallel in Links- Rechts- bzw. Querrichtung eines Fahrzeugs so angeordnet, daß ein rechtes Heizelement auf der rechten Seite des Fahrzeugs angeordnet ist, und daß ein linkes Heizelement auf der linken Seite von diesem angeordnet ist, und die Steuereinheit wird so gesteuert, daß elektrische Energie lediglich zu dem rechten Heizelement zugeführt wird, wenn die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die rechte Seite der Fahrgastzelle geblasen wird, durch Steuern der Heizkapazität der elektrischen Heizele mente unabhängig gesteuert wird. Außerdem wird die Steuerein heit so gesteuert, daß elektrische Energie dem rechten Heizele ment und dem linken Heizelement symmetrisch in der Links- Rechts- bzw. Querrichtung des Fahrzeugs zugeführt wird, wenn die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite der Fahrgastzelle zugeführt wird, auf die Temperatur von der Luft eingestellt wird, die in Richtung auf die rechte Seite in die Fahrgastzelle geblasen wird. In Richtung auf die Fahrgast zelle geblasene Luft weist deshalb eine gleichmäßige Tempera turverteilung durch Steuern der Heizkapazität der elektrischen Heizelemente auf.

Die elektrischen Heizelemente sind bevorzugt in einer Auf-Ab- bzw. senkrechten Richtung des Fahrzeugs angeordnet, so daß ein oberes Heizelement an der Oberseite des Fahrzeugs angeordnet ist, und ein unteres Heizelement an seiner Unterseite angeord net ist, und die Steuereinheit wird so gesteuert, daß elektri sche Energie lediglich dem oberen Heizelement zugeführt wird, wenn die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Oberseite der Fahrgastzelle geblasen wird, bevorzugt erhöht wird bzw. werden soll, und die Steuereinheit wird so gesteuert, elektri sche Energie lediglich dem unteren Heizelement zuzuführen, wenn die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite der Fahrgastzelle geblasen wird, bevorzugt erhöht wird bzw. werden soll. Die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Ober seite der Fahrgastzelle geblasen wird, und die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite der Fahrgastzelle geblasen wird, kann durch Steuern der Heizkapazität der elek trischen Heizelemente unabhängig gesteuert werden.

In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert in einer Klimaanlage eine Steuereinheit elek trische Energie, die elektrischen Heizelementen in Übereinstim mung mit einer Heizlast zugeführt wird, die durch eine Heiz lastberechnungseinrichtung berechnet wird, derart, daß sämt liche elektrischen Heizelemente ausgeschaltet werden, wenn die Heizlast niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, und eine Anzahl der einzuschaltenden Heizelemente wird erhöht, wenn die Heizlast ausgehend von dem vorbestimmten Wert erhöht wird. In Übereinstimmung mit der Heizlast für die Fahrgastzelle wird damit die Heizkapazität der elektrischen Heizelemente fein gesteuert.

In Übereinstimmung mit einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird in einer Klimaanlage mit einem elektrischen Heizelement, das mit einem Heizwärmetauscher integriert ist, ein Fluid dem Heizwärmetauscher nicht zugeführt, oder die Menge des Fluids, das dem Heizwärmetauscher zugeführt wird, redu ziert, während das Gebläse läuft bzw. betätigt ist, wenn die Temperatur des Fluids niedriger als eine erste vorbestimmte Temperatur ist, während des Betriebs des elektrischen Heizele ments. Wenn die Temperatur des Fluids niedrig ist, wird von dem elektrischen Heizelement zu dem Fluid übertragene Wärme in dem Heizwärmetauscher stark reduziert. Infolge davon wird in Rich tung auf die Fahrgastzelle geblasene Luft wirksam erhitzt unter Verwendung von Wärme, die in dem elektrischen Heizelement erzeugt wird, um die Fahrgastzelle rasch zu erwärmen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispiel haft näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Heizwärmetauschers gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht eines elektrischen Heizelements, das mit dem Heizwärmetauscher in Fig. 1 integriert ist,

Fig. 3 eine Blockansicht einer elektrischen Steuereinheit der Klimaanlage gemäß der ersten Ausführungsform,

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Lüftungssystems einer Klimaanlage gemäß der ersten Ausführungsform,

Fig. 5 ein Flußdiagramm unter Darstellung der elektrischen Steuerung der elektrischen Steuereinheit in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform,

Fig. 6 eine Ansicht der Beziehung zwischen der Wassertemperatur Tw und der Anzahl von elektrischen Heizelementen, die in Über einstimmung mit der ersten Ausführungsform betätigt sind,

Fig. 7A, 7B, 7C schematische Ansichten der Beziehung zwischen der Anzahl von elektrischen Heizelementen, die betätigt werden sollen, und einer Anordnungsposition derselben in Übereinstim mung mit der ersten Ausführungsform,

Fig. 8 ein Flußdiagramm einer elektrischen Steuerung einer elektrischen Steuereinheit in Übereinstimmung mit einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 9 eine Kurvendarstellung der Beziehung zwischen einer Heizlast HL und der Anzahl von elektrischen Heizelementen, die in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform betätigt werden sollen,

Fig. 10A, 10B, 10C schematische Ansichten der Beziehung zwi schen einer Anzahl von elektrischen Heizelementen, die betätigt werden sollen, und einer Anordnungsposition derselben bei einer unabhängigen Steuerung für die linke und rechte Seite (der Fahrgastzelle) in Übereinstimmung mit einer dritten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 11A, 11B, 11C schematische Ansichten der Beziehung zwi schen der Anzahl der elektrischen Heizelemente, die betätigt werden sollen, und ihrer Anordnungsposition bei einer für die linke und rechte Seite (der Fahrgastzelle) unabhängigen Steue rung in Übereinstimmung mit einer vierten bevorzugten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 12 eine Vorderansicht eines Heizwärmetauschers gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 13A, 13B, 13C schematische Ansichten der Beziehung zwi schen der Anzahl von elektrischen Heizelementen, die betätigt werden sollen, und ihrer Anordnungsposition bei einer unabhän gigen Steuerung für die Oberseite und Unterseite (der Fahrgast zelle) in Übereinstimmung mit der fünften Ausführungsform,

Fig. 14A, 14B, 14C schematische Ansichten der Beziehung zwi schen der Anzahl von elektrischen Heizelementen, die betätigt werden sollen, und ihrer Anordnungsposition bei einer für die Oberseite und Unterseite (der Fahrgastzelle) unabhängigen Steuerung in Übereinstimmung mit einer sechsten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 15A, 15B, 15C schematische Ansichten der Beziehung zwi schen der Anzahl von elektrischen Heizelementen, die betätigt werden sollen, und ihrer Anordnungsposition bei einer für die Oberseite und Unterseite (der Fahrgastzelle) unabhängigen Steuerung in Übereinstimmung mit einer siebten bevorzugten Aus führungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 16 eine Blockansicht eines Wasserkreislaufs eines Heizwär metauschers und einer elektrischen Steuereinheit für die Klima anlage gemäß einer achten bevorzugten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung,

Fig. 17 eine schematische Ansicht eines Lüftungssystems der Klimaanlage gemäß der achten Ausführungsform,

Fig. 18 ein Flußdiagramm der elektrischen Steuerung der elek trischen Steuereinheit in Übereinstimmung mit der achten Aus führungsform, und

Fig. 19A bis 19D Kurvendarstellungen der Beziehung zwischen einer abgelaufenen Zeit nach Einschalten des Klimaanlagenschal ters des Öffnungsgrads eines Heißwasserventils und einer Was sertemperatur Tw (°C) gemäß der achten Ausführungsform.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung wird nunmehr erläutert.

Bei der ersten Ausführungsform sind drei elektrische Heizele mente (EHM) integral mit einem Heizwärmetauscher gebildet. Wie in Fig. 1 und 2 gezeigt, umfaßt ein Heizwärmetauscher H einen ersten Tank 1 auf der Heißwassereinlaßseite, einen zweiten Tank 2 auf der Heißwasserauslaßseite und einen Kernabschnitt 3, der zwischen den ersten und zweiten Tanks 1, 2 angeordnet ist. Ein Einlaßrohr 4, durch welches heißes Wasser (d. h. Motorkühlwas ser) von einem Motor 20 (siehe Fig. 3) eines Fahrzeugs in den ersten Tank 1 strömt, ist auf einer Seite des ersten Tanks 1 vorgesehen, und ein Auslaßrohr 5, durch welches das heiße Was ser, das mit der Luft wärmeausgetauscht hat, zu dem Motor 20 rückkehrt, ist auf einer Seite des zweiten Tanks 2 vorgesehen, wie in Fig. 1 gezeigt. Bei der ersten Ausführungsform ist der erste Tank 1 auf der Unterseite des Wärmeheiztauschers H vorge sehen, und der zweite Tank 2 ist auf seiner Oberseite vorgese hen. Der erste Tank 1 kann jedoch auch auf der Oberseite des Heizwärmetauschers H vorgesehen sein, und der zweite Tank 2 kann jedoch auch auf seiner Unterseite vorgesehen sein.

Der erste Tank 1 umfaßt einen ersten Tankabschnitt 1a und einen ersten Blechabschnitt 1b zum Verschließen des offenen Endes des ersten Tankabschnitts 1a. Der zweite Tank 2 umfaßt einen zwei ten Tankabschnitt 2a und einen zweiten Blechabschnitt 2b zum Verschließen des offenen Endes des zweiten Tankabschnitts 2a. Jeder der ersten und zweiten Tanks 1, 2 erstreckt sich in der Quer- bzw. Links-Rechts-Richtung des Fahrzeugs, wie in Fig. 1 gezeigt. Mehrere Rohreinführlöcher, von denen jedes im Quer schnitt in flacher Rohrform gebildet ist, sind in jedem Blechabschnitt 1b, 2b in Reihe vorgesehen.

Der Kernabschnitt 3 umfaßt mehrere flache Rohre 6, die in der Querrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind. Jede flache Ober fläche der flachen Rohre 6 ist parallel zur Strömungsrichtung (d. h. der Längsrichtung bzw. Vor/Rückwärtsrichtung des Fahr zeugs) der Luft vorgesehen, die durch den Kernabschnitt 3 tritt bzw. strömt. Heißes Wasser strömt durch die flachen Rohre 6 in einer Richtung, ausgehend von der Unterseite zur Oberseite in Fig. 1. Eine gewellte Kühlrippe 7 ist in Wellenform gebildet und jeweils zwischen benachbarten flachen Rohren 6 angeordnet. Jede gewellte Kühlrippe 7 weist mehrere Kühlschlitze auf, die relativ zur Strömungsrichtung von Luft angeordnet sind, die durch den Kernabschnitt 3 tritt, und zwar um einen vorbestimm ten Winkel. Durch Ausbildung der Kühlschlitze in jeder gewell ten Kühlrippe 7 wird das Wärmetauschleistungsvermögen des Kern abschnitts 3 verbessert. Beide Enden der flachen Rohre 6 sind in die Rohreinführlöcher der Blechabschnitte 1b, 2b derart ein gesetzt, daß die flachen Rohre 6 luftdicht mit den Blechab schnitten 1b, 2b verbunden sind. Seitenplatten 8a, 8b sind je weils auf linken und rechten Seiten der am weitesten rechts an geordneten gewellten Kühlrippe 7 und der am weitesten links angeordneten gewellten Kühlrippe 7 des Kernabschnitts 3 ange ordnet, um mit der am weitesten rechts liegenden gewellten Kühlrippe 7, der am weitesten links liegenden gewellten Kühl rippe 7, und den Blechabschnitten 1b, 2b verbunden zu werden.

Elektrische Heizelemente 91, 92, 93 sind in dem Kernabschnitt 3 anstelle eines Teiles der flachen Rohre 6 angeordnet. Wie in Fig. 1 gezeigt, sind gemäß der ersten Ausführungsform drei elektrische Heizelemente 91, 92, 93 symmetrisch in der Quer richtung des Fahrzeugs angeordnet. Das heißt, der Abstand zwi schen den elektrischen Heizelementen 91, 92 ist gleich demjeni gen zwischen den elektrischen Heizelementen 92, 93 in der Links-Rechts-Richtung des Fahrzeugs. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind Halteplatten 10, 11, die sich in der Längsrichtung des flachen Rohrs 6 erstrecken, mit benachbarten Kühlrippen 7 ver bunden, und zwar dort wo die elektrischen Heizelemente 91, 92, 93 vorgesehen sind, und sie sind außerdem so angeordnet, daß sie einen vorbestimmten Abstand L einschließen. Der Abstand L entspricht jeweils der Dicke des elektrischen Heizelements 91, 92, 93, und jedes elektrische Heizelement 91, 92, 93 ist zwi schen die Halteplatten 10, 11 eingesetzt.

Bei der ersten Ausführungsform ist der Heizwärmetauscher H mit Ausnahme der elektrischen Heizelemente 91, 92, 93 aus Aluminium (einschließlich Aluminiumlegierung) hergestellt. Die elektri schen Heizelemente 91, 92, 93 weisen denselben Aufbau wie in Fig. 2 gezeigt, auf. Jedes der elektrischen Heizelemente 91, 92, 93 umfaßt ein plattenartiges Wärmeerzeugungselement 9a, dünne plattenartige Elektrodenplatten 9b, 9c, die auf den Ober- und Unterseiten des Wärmeerzeugungselements 9a angeordnet sind. Das heißt, das Wärmeerzeugungselement 9a ist zwischen beide Elektrodenplatten 9b, 9c eingesetzt bzw. eingeführt, um eine Dreischichtenstruktur zu bilden. Ein Abdeckelement 9d, das aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt ist, ist auf die Elektrodenplatten 9b, 9c abdeckend um diese angebracht.

Insbesondere ist das Abdeckelement 9b aus einem elektrisch iso lierenden Kunstharz mit hoher Wärmebeständigkeit, wie etwa Polyimidharz, hergestellt.

Bei dem Wärmeerzeugungselement 9a handelt es sich um ein PTC- Heizelement mit positiven Widerstandstemperatureigenschaften, demnach sein Widerstandselement kurzzeitig bei einer vorbe stimmten Temperatur, d. h. beim Curie-Punkt (beispielsweise 150°C) zunimmt. Beide der Elektrodenplatten 9b, 9c des Wärme erzeugungselements 9a sind aus einem elektrisch leitenden Metall, wie etwa Aluminium, Kupfer und Edelstahl, hergestellt. Jede Abmessung bzw. Größe der elektrischen Platten 9b, 9c in der Längsrichtung (d. h. die Abmessung in der vertikalen Rich tung bzw. Auf-Abwärtsrichtung in Fig. 1) ist ungefähr gleich derjenigen der Halteplatten 10, 11. Durch Pressen beider Elek trodenplatten 9b, 9c an das Wärmeerzeugungselement 9a sind die Elektrodenplatten 9b, 9c elektrisch mit dem Wärmeerzeugungsele ment 9a verbunden. Das Abdeckelement 9d ist durch die Halte platten 10, 11 derart gepreßt bzw gedrückt, daß jedes elektri sche Heizelement 91, 92, 93 zwischen den Halteplatten 10, 11 (fest) angebracht ist. In Fig. 2 handelt es sich bei der oberen Elektrodenplatte 9b um eine positive Elektrode und bei der unteren Elektrodenplatte 9c um eine negative Elektrode. (Nicht gezeigte) Anschlußabschnitte zum jeweiligen elektrischen Anschließen der Elektrodenplatten 9b, 9c an externe elektrische Steuerschaltungen sind integral mit den Elektrodenplatten 9b, 9c gebildet.

Wie in Fig. 3 gezeigt, sind die externen elektrischen Steuer schaltungen jeweils elektrisch an die Anschlußabschnitte ange schlossen, die integral mit den Elektrodenplatten 9b, 9c der elektrischen Heizelemente 91, 92, 93 verbunden sind. Elektri sche Energie von einer Batterie 28 in dem Fahrzeug wird dem elektrischen Heizelementen 91, 92, 93 durch die externen elek trischen Steuerschaltungen zugeführt. Die drei elektrischen Heizelemente 91, 92, 93 sind jeweils elektrisch parallel an die Batterie 28 angeschlossen.

Den elektrischen Heizelementen 91, 92, 93 zugeführte elektri sche Energie wird so gesteuert, wie in Fig. 3 gezeigt. Kühlwas ser (heißes Wasser, warmes Wasser) zirkuliert zwischen dem Motor 20 des Fahrzeugs und dem Heizwärmetauscher H durch einen Heißwasserkreislauf bzw. eine Heißwasserleitung 21. Der Heiß- wasserkreislauf 21 umfaßt ein Heißwasserventil 21a zum Einstel len des Stroms bzw. Durchflusses des heißen Wassers, welches dem Heizwärmetauscher H zugeführt wird, und eine Wasserpumpe 21b zum Umwälzen des heißen Wassers.

Die Temperatur des heißen Wassers in dem Motor 20 des Fahrzeugs wird durch einen Wassertemperatursensor 22 ermittelt, und die durch den Wassertemperatursensor 22 ermittelte Wassertemperatur wird in eine elektronische Steuereinheit (nachfolgend als "ECU" bezeichnet) 23 eingegeben. Die ECU 23 umfaßt einen Mikrocompu ter und steuert elektrischen Strom, der den elektrischen Heiz elementen 91, 92, 93 in Übereinstimmung mit einem voreinge stellten Programm zugeführt werden soll. Signale von der ECU 23 werden an drei Relais 24, 25, 26 ausgegeben und den elektri schen Heizelementen 91, 92, 93 zugeführte elektrische Energie bzw. elektrischer Strom wird durch die Relais 24, 25, 26 geschaltet bzw. umgeschaltet.

Elektrische Energie bzw. elektrischer Strom von der Batterie 28 des Fahrzeugs wird der ECU 23 durch einen Zündschalter 27 zuge führt, welcher den Betrieb der ECU 23 schaltet. Die Batterie 28 wird durch eine Lichtmaschine 29 geladen und die Ausgangsspan nung der Lichtmaschine 29 wird durch einen Regler 30 einge stellt.

Signale von einem Außenlufttemperatursensor 31 und einem Maxi malheizbetriebsartschalter 32 werden in die ECU 23 eingegeben. Wenn die Maximalheizbetriebsart in der Klimaanlage eingestellt ist, ist der Maximalheizbetriebsartschalter 32 eingeschaltet. Das heißt, der Maximalheizbetriebsartschalter wird in Überein stimmung mit einem Zustand betätigt, ob oder ob nicht die Maxi malheizbetriebsart in der Klimaanlage eingestellt ist. Wenn eine Luftmischklappe in der Klimaanlage verwendet wird, um die Temperatur von Luft zu steuern, die in Richtung auf die Fahr gastzelle geblasen wird, wie in Fig 4 gezeigt, werden die Luft menge, die durch den Heizwärmetauscher H strömt, und die Luft menge, die durch einen Umgehungsdurchlaß 33 des Heizwärmetau schers H strömt, durch eine Luftmischklappe 34 eingestellt. Wenn die Luftmischklappe 34 in die in Fig. 4 strichliert gezeigte Position 34a betätigt ist, um den Umgehungsdurchlaß 33 vollständig zu schließen, und den Heizwärmetauscher H vollstän dig zu öffnen, ist der Maximalheizschalter 32 EIN-geschaltet.

Wie in Fig. 4 gezeigt, umfaßt die Klimaanlage ein Klimatisie rungsgehäuse 35 zum Bilden eines Luftdurchlasses, ein Gebläse 36 zum Blasen von Luft in Richtung auf den Heizwärmetauscher H in dem Klimatisierungsgehäuse 35 und einen Kühlwärmetauscher (d. h. Verdampfer) 37 zum Kühlen von Luft, die dort hindurch tritt. Das Klimatisierungsgehäuse 35 umfaßt einen Gesichtsluft auslaß 40 zum Blasen von Luft in Richtung auf die Oberseite eines Fahrgasts in der Fahrgastzelle, einen Fußluftauslaß 41 zum Blasen von Luft in Richtung auf den Fußbereich des Fahr gasts in der Fahrgastzelle, einen Entfrosterluftauslaß 42 zum Blasen von Luft in Richtung auf die Innenseite einer Wind schutzscheibe des Fahrzeugs. Der Gesichtsluftauslaß 40, der Fußluftauslaß 41 und der Entfrosterluftauslaß 42 werden durch Luftauslaßbetriebsartklappen 43 bis 45 jeweils geöffnet und geschlossen.

Der Heizwärmetauscher H ist in dem Klimatisierungsgehäuse 35 angeordnet, um Positionen in der Auf-Abwärtsrichtung und der Links-Rechts- bzw. Querrichtung in Fig. 1 zu entsprechen. Die drei elektrischen Heizelemente 91, 92, 93 sind deshalb in dem Klimatisierungsgehäuse 35 parallel zur Querrichtung in Fig. 4 angeordnet. Das zentrale elektrische Heizelement 32 ist in einer zentralen Position zwischen den zwei elektrischen Heiz elementen 91, 93 in Querrichtung in Fig. 4 angeordnet. Das heißt, innerhalb des Klimatisierungsgehäuses 35 sind die drei elektrischen Heizelemente 91 bis 93 symmetrisch in der Quer richtung in Fig. 5 angeordnet. Bei Lasten 38a, 38b handelt es sich um elektrische Lasten, welche die Batterie 28 durch Betä tigungsschalter 39a, 39b betätigten.

Wenn ein Heizbetrieb für die Fahrgastzelle durchgeführt wird, wird das in Fig. 4 gezeigte Gebläse 36 betätigt, und Luft strömt zwischen den flachen Rohren 6 und den gewellten Kühlrip pen 7 hindurch. Andererseits wird die Wasserpumpe 21b des Motors 20 derart betätigt, daß heißes Wasser vom Motor 20 in den ersten Tank 1 aus dem Einlaßrohr 4 strömt. Das heiße Wasser in dem ersten Tank 1 wird in die flachen Rohre 6 verteilt. Durch den Kernabschnitt 3 tretende Luft wird deshalb durch das heiße Wasser erhitzt, das durch die flachen Rohre 6 strömt. Das heiße Wasser, welches durch die flachen Rohre 6 geströmt ist, strömt in den zweiten Tank 2 hinein und strömt in Richtung zur Außenseite, ausgehend von dem Auslaßrohr 5, um zum Motor 20 zurückzukehren.

Wenn im Heizbetrieb in den elektrischen Heizelementen 91 bis 93 erzeugte Wärme erforderlich ist, werden die Relais 24 bis 26 eingeschaltet, und elektrische Energie wird von der Batterie 28 den elektrischen Heizelementen 91 bis 93 zugeführt. Elektrische Energie wird damit dem Wärmeerzeugungselement 9a durch die Elektrodenplatten 9b, 9c in jedem elektrischen Heizelement 91 bis 93 zugeführt. In dem Wärmeerzeugungselement 9a erzeugte Wärme wird zu den gewellten Kühlrippen 7 übertragen, die zu beiden Seiten jedes elektrischen Heizelements 91 bis 93 vorge sehen sind, und zwar durch die Elektrodenplatten 9b, 9c, das Abdeckelement 9d und die Halteplatten 10, 11. Wenn heißes Was ser, das durch den Heizwärmetauscher H strömt, der eine nied rige Temperatur aufweist, kann in Richtung auf die Fahrgast zelle geblasene Luft unter Verwendung der elektrischen Heizele mente 91 bis 93 rasch erwärmt bzw. erhitzt werden.

Da das Wärmeerzeugungselement 9a in jedem elektrischen Heizele ment 91 bis 93 ein PTC-Element mit positiven Widerstandstempe ratureigenschaften ist, demnach der Widerstandswert am Curie- Punkt plötzlich zunimmt, kann vom Wärmeerzeugungselement 9a erzeugte Wärme am Curie-Punkt durch dieses selbst gesteuert werden.

Gemäß der ersten Ausführungsform wird die Anzahl von elektri schen Heizelementen 91 bis 93, denen elektrische Energie zuge führt wird, in Übereinstimmung mit der Temperatur von heißem Wasser des Motors 20 gesteuert. Das heißt, die Anzahl von elek trischen Heizelementen 91 bis 93, die betätigt werden sollen (d. h. eingeschaltet werden sollen), wird auf Grundlage der Tem peratur des heißen Wassers eingestellt.

Als nächstes wird die elektrische Steuerung der elektrischen Heizelemente 91, 92, 93 unter bezug auf Fig. 5 erläutert. Wenn der Zündschalter 27 und der Klimatisierungsbetriebsschalter (nicht gezeigt) eingeschaltet sind, startet eine in Fig. 5 gezeigte Steuerroutine. Beim Schritt S100 werden Signale von Sensoren und Schaltern und dergleichen eingegeben. Beim Schritt S101 wird ermittelt, ob oder ob nicht eine Außenlufttemperatur Ta, ermittelt durch den Außenlufttemperatursensor 31, niedriger als eine Solltemperatur (beispielsweise 10°C) ist. Das heißt, beim Schritt S101 wird ermittelt, ob oder ob nicht der Heizvor gang in der Fahrgastzelle erforderlich ist. Die Solltemperatur ist üblicherweise auf eine niedrige Temperatur (beispielsweise 10°C) eingestellt. Wenn die Außenlufttemperatur niedriger als 10°C ist, wird ermittelt, ob oder ob nicht eine Wassertempera tur Tw, ermittelt durch den Wassertemperatursensor 22, niedri ger als eine Solltemperatur ist (beispielsweise 75°C).

Wenn die Wassertemperatur Tw niedriger als 75°C ist, wird ermittelt, ob oder ob nicht der Maximalheizschalter 32 einge schaltet ist, und zwar beim nächsten Schritt S103. Das heißt, beim Schritt S103 wird ermittelt, ob oder ob nicht die Luft mischklappe 34 im Maximalheizzustand angeordnet ist (d. h. in der mit strichlierten Linien bezeichneten Position 34a). Wenn der Maximalheizschalter 32 eingeschaltet ist, wird die Anzahl von elektrischen Heizelementen (EHM), denen elektrische Energie zugeführt wird, in Übereinstimmung mit der Wassertemperatur Tw beim Schritt S104 ermittelt. Das heißt, beim Schritt S104 wird die Anzahl der elektrischen Heizelemente, die betätigt werden sollen, ermittelt. Gemäß der ersten Ausführungsform ist das in Fig. 6 gezeigte Programm in einem ROM des Mikrocomputers vorab abgespeichert. Wenn, wie in Fig. 6 gezeigt, die Wassertempera tur Tw niedriger als 35°C (Tw < 35°C) ist, wird elektrische Energie den drei elektrischen Heizelementen (EHM) zugeführt. Wenn die Wassertemperatur Tw sich im Bereich von 35°C ≦ Tw < 55°C befindet, wird elektrische Energie zwei elektrischen Heiz elementen zugeführt. Wenn die Wassertemperatur Tw sich im Bereich von 55°C ≦ Tw ≦ 75°C befindet, wird elektrische Energie einem einzigen elektrischen Heizelement zugeführt. Als nächstes wird beim Schritt S105 ein Steuersignal entsprechend der Anzahl der elektrischen Heizelemente, die betätigt werden sollen, an die Relais 24 bis 26 ausgegeben, und elektrische Energie wird durch Schalten der Relais 24 bis 26 einer vorbestimmten Anzahl der elektrischen Heizelemente 91 bis 93 zugeführt. Da, wie vor stehend erläutert, die Anzahl von elektrischen Heizelementen, die betätigt werden sollen, in Übereinstimmung mit der Wasser temperatur Tw fein gesteuert wird, kann verhindert werden, daß den elektrischen Heizelementen 91 bis 93 zugeführte elektrische Energie verschwendet wird.

Wenn andererseits die Außenlufttemperatur Ta nicht niedriger als 10°C beim Schritt S101 ist, ist die Heißwassertemperatur Tw nicht niedriger als 75°C beim Schritt S102, oder der Maximal heizzustand ist nicht eingestellt (d. h. die Luftmischklappe 34 ist nicht in der Maximalheizposition 34a angeordnet), wird elektrische Energie, die den drei elektrischen Heizelementen 91 bis 93 zugeführt wird, unterbrochen, um zu verhindern, daß elektrische Energie verschwendet wird.

Bei der ersten Ausführungsform kann ein Ladezustand (d. h. ein Ladepegel) der Batterie 28 durch eine Batterieermittlungsein heit, wie etwa einem Batteriespannungsermittlungssensor, ermit telt werden, und die Betätigungsanzahl der elektrischen Heiz elemente kann in Übereinstimmung mit dem Ladezustand der Batte rie 28 ermittelt werden. In einem Bereich der Betätigungsanzahl der elektrischen Heizelemente 91 bis 93 wird die Anzahl der elektrischen Heizelemente, die betätigt werden sollen, außerdem in Übereinstimmung mit der Wassertemperatur Tw ermittelt. Eine übermäßige Entladung der Batterie 28 wird demnach verhindert, wenn elektrische Energie den elektrischen Heizelementen 91 bis 93 zugeführt wird.

Fig. 7A, 7B, 7C zeigen elektrische Energiepositionen der elek trischen Heizelemente 91 bis 93. In Fig. 7A, 7B, 7C bezeichnet eine durchgezogene Linie ein elektrisches Heizelement 91, 92, 93, welchem elektrische Energie zugeführt wird, und eine strichpunktierte Linie bezeichnet ein elektrisches Heizelement 91, 92, 93, welchem elektrische Energie nicht zugeführt wird. Fig. 7A zeigt einen Zustand, bei welchem elektrische Energie den drei elektrischen Heizelementen 91 bis 93 zugeführt wird, Fig. 7B zeigt einen Zustand, bei welchem elektrische Energie den linken und rechten zwei elektrischen Heizelementen 91, 93 zugeführt wird, und Fig. 7C zeigt einen Zustand, bei welchem elektrische Energie lediglich einem zentralen elektrischen Heizelement 92 zugeführt wird. Durch Schalten bzw. Umschalten der elektrischen Heizelemente 91 bis 93, wie vorstehend erläu tert, kann elektrische Energie den elektrischen Heizelementen 91 bis 93 symmetrisch auf den linken und rechten Seiten des Heizwärmetauschers H zugeführt werden. In jedem der in Fig. 7A, 7B, 7C gezeigten Fälle wird Luft, die von dem Heizwärmetauscher H ausgehend geblasen wird, symmetrisch in der Querrichtung des Fahrzeugs erwärmt. Infolge davon weist Luft, die in Richtung auf die rechten und linken Seiten (d. h. auf die Fahrersitzseite und die Beifahrersitzseite neben dem Fahrersitz) in der Fahr gastzelle geblasen wird, eine gleichmäßige Temperaturverteilung auf.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung wird nunmehr erläutert.

Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform ist der Aufbau der Klimaanlage ähnlich demjenigen bei der ersten Ausführungsform. Die Erläuterung derselben Teile wie bei der ersten Ausführungs form erübrigt sich damit, und es werden lediglich diejenigen Teile erläutert, die sich von der ersten Ausführungsform unter scheiden. Das heißt, bei der vorstehend erläuterten ersten Aus führungsform wird die Anzahl der elektrischen Heizelemente 91 bis 93, die betätigt werden sollen, in Übereinstimmung mit der Wassertemperatur Tw ermittelt. Bei der zweiten Ausführungsform wird hingegen eine Heizlast HL berechnet, und die Anzahl der elektrischen Heizelemente 91 bis 93, die betätigt werden sol len, wird in Übereinstimmung mit der berechneten Heizlast HL ermittelt, wie in Fig. 8 gezeigt.

Wie in Fig. 8 gezeigt, wird beim Schritt S107 die Heizlast HL auf Grundlage einer Klimatisierungssolltemperatur berechnet, die durch einen Fahrgast in der Fahrgastzelle eingestellt wird, auf Grundlage der Außenlufttemperatur Ta, ermittelt durch den Außenlufttemperatursensor 22 und auf Grundlage der Innenluft temperatur Tr (d. h. der Temperatur innerhalb der Fahrgast zelle), ermittelt durch einen (nicht gezeigten) Innenlufttempe ratursensor. Die Heizlast HL entspricht der Wärmemenge, die erforderlich ist, die Fahrgastzelle bis auf die Solltemperatur Tset zu erwärmen. Je höher die Solltemperatur Tset ist, desto höher wird die Heizlast HL. Je niedriger die Außenlufttempera tur oder die Innenlufttemperatur ist, desto höher wird die Heizlast HL.

Als nächstes wird beim Schritt S108 die Anzahl von elektrischen Heizelementen 91 bis 93 in Übereinstimmung mit einem voreinge stellten Programm ermittelt, wie in Fig. 9 gezeigt. Das heißt, wenn die Heizlast HL niedriger als eine erste Heizlast HL₁ ist (d. h., HL < HL₁), wird die Anzahl der elektrischen Heizelemente 91 bis 93, die betätigt werden sollen, auf null eingestellt. Wenn die Heizlast HL sich in einem Bereich zwischen der ersten Heizlast HL₁ und einer zweiten Heizlast HL₂ befindet (d. h., HL₁ ≦ HL < HL₂), wird die Anzahl der elektrischen Heizelemente 91 bis 93, die betätigt werden sollen, auf 1 eingestellt. Wenn die Heizlast HL sich in einem Bereich zwischen der zweiten Heizlast HL₂ und einer dritten Heizlast HL₃ befindet (d. h., HL₂ ≦ HL < HL₃), wird die Anzahl der elektrischen Heizelemente 91 bis 93, die betätigt werden sollen, auf 2 eingestellt. Wenn die Heiz last HL nicht niedriger als die dritte Heizlast HL₃ ist (d. h., HL < HL₃), wird die Anzahl der elektrischen Heizelemente 91 bis 93, die betätigt werden sollen, auf 3 eingestellt.

Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform kann bei der zweiten Ausführungsform die Anzahl der elektrischen Heizelemente 91 bis 93 bevorzugt in Übereinstimmung mit dem Batterieladezustand ermittelt werden, um eine übermäßige Entladung der Batterie zu verhindern.

Eine dritte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun mehr unter bezug auf Fig. 10A bis 10C erläutert.

Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform sind bei der dritten Ausführungsform drei elektrische Heizelemente 91 bis 93 mit dem Heizwärmetauscher H integriert, wie in Fig. 1 gezeigt, und die elektrischen Heizelemente 91 bis 93 sind in der Querrichtung bzw. Links-Rechts-Richtung des Fahrzeugs angeordnet. Durch elektrisches Schalten bzw. Umschalten der elektrischen Heizele mente 91 bis 93 kann damit die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die rechte Seite (d. h. die Fahrersitzseite) in der Fahrgastzelle geblasen wird, und die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite (d. h., die Vordersitzseite neben dem Fahrersitz) in der Fahrgastzelle geblasen wird, unab hängig gesteuert werden.

Bei einer Klimaanlage, bei welcher die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die rechte Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, und die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, unabhängig gesteuert werden können, sind zwei Temperatureinstelleinheiten zum unabhängigen Einstellen der Temperatur für die rechten und linken Seiten in der Fahrgastzelle vorgesehen, ein Trennelement zum Unterteilen des Luftdurchlasses im Klimatisierungsgehäuse 35 in einen rechten Durchlaß und einen linken Durchlaß, und zwei Temperatureinstellelemente zum unabhängigen Steuern der Temperatur von Luft, die durch den rechten Luftdurchlaß strömt, und der Temperatur von Luft, die durch den linken Luftdurchlaß strömt. Bei der Klimaanlage werden die zwei Temperatureinstell elemente unabhängig in Übereinstimmung mit Solltemperaturen der zwei Temperatureinstelleinheiten eingestellt, wodurch die Tem peratur von Luft, die in Richtung auf die rechte Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, und die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite der Fahrgastzelle geblasen wird, unabhängig gesteuert werden können. Wenn bei dieser Art einer Klimaanlage eine Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite der Fahrgastzelle geblasen wird, gleich eine Zieltemperatur von Luft ist, die in Richtung auf die rechte Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, wird elektri sche Energie zu den linken und rechten Heizelementen 91, 93 zugeführt, wie in Fig. 10A gezeigt, wodurch eine Temperaturdif ferenz durch die erzeugte Wärme der elektrischen Heizelemente 91, 93 nicht verursacht ist.

Wenn die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite der Fahrgastzelle geblasen wird, höher ist als die Ziel temperatur von Luft, die in Richtung auf die rechte Seite der Fahrgastzelle geblasen wird, wird elektrische Energie lediglich dem linken Heizelement 93 zugeführt, wie in Fig. 10B gezeigt, wodurch die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite der Fahrgastzelle geblasen wird, höher eingestellt ist als die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die rechte Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird.

Wenn die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, niedriger ist als die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die rechte Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, wird elektrische Energie lediglich dem rechten elektrischen Heizelement 91 zugeführt, wie in Fig. 10C gezeigt, wodurch die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, geringer eingestellt ist als die Temperatur von Luft, die zur rechten Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird.

Wie vorstehend erläutert, werden bei der dritten Ausführungs form die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite der Fahrgastzelle geblasen wird, und die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die rechte Seite der Fahrgastzelle geblasen wird, unabhängig in Übereinstimmung mit der Solltempe ratur auf den linken und rechten Seiten in der Fahrgastzelle gesteuert. Die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, und die Tempe ratur von Luft, die in Richtung auf die rechte Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, können jedoch nicht unabhängig in Übereinstimmung mit weiteren Bedingungen gesteuert werden, wie etwa der Differenz von Sonnenlicht, das auf die linken und rechten Seiten in der Fahrgastzelle einstrahlt.

Eine vierte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung wird nunmehr unter bezug auf Fig. 11A bis 11C erläutert.

Die vierte Ausführungsform stellt eine Modifikation der dritten Ausführungsform dar. Wenn bei der vierten Ausführungsform eine Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, gleich eine Zieltemperatur von Luft ist, die in Richtung auf die rechte Seite in der Fahrgast zelle geblasen wird, wird elektrische Energie den drei elektri schen Heizelementen 91 bis 93 zugeführt, wie in Fig. 11A gezeigt, weshalb eine Temperaturdifferenz nicht durch die erzeugte Wärme der elektrischen Heizelemente 91 bis 93 verur sacht ist.

Wenn die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, höher als die Ziel temperatur von Luft ist, die in Richtung auf die rechte Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, wird elektrische Energie den linken und zentralen elektrischen Heizelementen 92, 93 zugeführt, wie in Fig. 11B gezeigt, weshalb die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, höher eingestellt ist als die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die rechte Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird.

Wenn die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, niedriger als die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die rechte Seite der Fahrgastzelle geblasen wird, wird elektrische Energie den rechten und zentralen elektrischen Heizelementen 91, 92 zuge führt, wie in Fig. 11C gezeigt, weshalb die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite der Fahrgastzelle geblasen wird, niedriger eingestellt ist als die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die rechte Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird. Selbst bei elektrischem Umschalten der elektri schen Heizelemente 91 bis 93, wie in Fig. 11A bis 11C gezeigt, können gemäß der vierten Ausführungsform die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, und die Temperatur, die in Richtung auf die rechte Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, ähnlich wie bei der dritten Ausführungsform unabhängig gesteuert werden.

Eine fünfte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung wird nunmehr unter bezug auf Fig. 12, 13A bis 13C erläu tert.

Gemäß der fünften Ausführungsform sind die drei elektrischen Heizelemente 91 bis 93 mit einem Heizwärmetauscher H inte griert, und der Heizwärmetauscher H' ist in der Klimaanlage des Fahrzeugs derart angeordnet, daß drei elektrischen Heizelemente 91 bis 93 in einer vertikalen Richtung bzw. Auf-Abwärtsrichtung des Fahrzeugs parallel angeordnet sind, wie in Fig. 12 gezeigt. Bei der Klimaanlage werden deshalb durch elektrisches Schalten bzw. Umschalten der elektrischen Heizelemente 91 bis 93 die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Oberseite der Fahrgastzelle geblasen wird, und die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite der Fahrgastzelle geblasen wird, unabhängig steuert. In der Zwei-Niveau-Betriebsart, bei welcher klimatisierte Luft in Richtung sowohl auf die Oberseite wie die Unterseite der Fahrgastzelle geblasen wird, können deshalb die Temperatur von Luft, die aus dem Gesichtsluftauslaß 40 geblasen wird (siehe Fig. 4), und die Temperatur von Luft, die aus dem Fußluftauslaß 41 geblasen wird (siehe Fig. 4), unabhängig gesteuert werden.

Um die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Oberseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, und die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite der Fahrgastzelle geblasen wird, unabhängig zu steuern, ist ein (nicht gezeigter) Kühlluftumgehungsdurchlaß zum direkten Einleiten von kühler Luft vorgesehen, die durch den Kühlwärmetauscher 37 zu dem Gesichtsluftauslaß 40 geströmt ist, und die Menge von kühler Luft, die durch den Kühlluftumgehungsdurchlaß strömt, wird durch eine Kühlluftumgehungsklappe eingestellt. Wenn bei diesem Typ einer Klimaanlage eine Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die Oberseite der Fahrgastzelle geblasen wird, gleich einer Zieltemperatur von Luft ist, die in Richtung auf die Unterseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, wird den oberen und unteren elektrischen Heizelementen 91, 93 elektri sche Energie zugeführt, wie in Fig. 13A gezeigt, wodurch eine Temperaturdifferenz durch die erzeugte Wärme der elektrischen Heizelemente 91, 93 nicht veranlaßt ist.

Wenn die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die Ober seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, höher ist als die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, wird elektrische Energie lediglich dem oberen Heizelement 91 zugeführt, wie in Fig. 13B gezeigt, wodurch die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Oberseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, höher einge stellt ist, als die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite in der Fahrgastzelle geblasen wird.

Wenn die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die Ober seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, niedriger ist als die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, wird elektrische Energie lediglich dem unteren elektrischen Heizelement 93 zugeführt, wie in Fig. 13C gezeigt, weshalb die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Oberseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, niedriger eingestellt ist als die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite in der Fahrgastzelle gebla sen wird.

Eine sechste bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung wird nunmehr unter bezug auf Fig. 14A bis 14C erläutert.

Bei der sechsten Ausführungsform handelt es sich um eine Modi fikation der fünften Ausführungsform. Wenn bei der sechsten Ausführungsform die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die Oberseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, gleich der Zieltemperatur von Luft ist, die in Richtung auf die Unter seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, wird elektrische Energie den drei elektrischen Heizelementen 91 bis 93 zuge führt, wie in Fig. 14A gezeigt, weshalb eine Temperaturdiffe renz zwischen den oberen und unteren Seiten der Fahrgastzelle durch die erzeugte Wärme der elektrischen Heizelemente 91, 93 nicht verursacht ist.

Wenn die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die Ober seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, höher ist als die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, wird elektrische Energie den oberen und zentralen elektrischen Heizelementen 91, 92 zuge führt, wie in Fig. 14B gezeigt, weshalb die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Oberseite in der Fahrgastzelle zugeführt wird, höher eingestellt ist als die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite der Fahrgastzelle geblasen wird.

Wenn die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die Ober seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, niedriger ist als die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, wird elektrische Energie den unteren und zentralen elektrischen Heizelementen 92, 93 zuge führt, wie in Fig. 14C gezeigt, weshalb die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Oberseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, niedriger eingestellt ist als die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite in der Fahrgastzelle geblasen wird.

Eine siebte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung wird nunmehr unter bezug auf Fig. 15 erläutert.

Bei der siebten Ausführungsform handelt es sich um eine Modifi kation der fünften Ausführungsform. Gemäß der siebten Ausfüh rungsform sind vier elektrische Heizelemente 91 bis 94 mit einem Heizwärmetauscher H'' integriert, und die vier elektri schen Heizelemente 91 bis 94 sind in einer vertikalen Richtung bzw. Auf-Abwärtsrichtung des Fahrzeugs parallel angeordnet. Wenn in diesem Fall die Zieltemperatur von Luft, die in Rich tung auf die Oberseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, gleich der Zieltemperatur von Luft ist, die in Richtung auf die Unterseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, wird elektrische Energie den vier elektrischen Heizelementen 91 bis 94 zuge führt, wie in Fig. 15A gezeigt, weshalb eine Temperaturdiffe renz durch die erzeugte Wärme der elektrischen Heizelemente 91 bis 94 nicht veranlaßt ist.

Wenn die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die Ober seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, höher ist als die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, wird elektrische Energie den oberen elektrischen Heizelementen 91, 92 zugeführt, wie in Fig. 15B gezeigt, weshalb die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Oberseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, höher eingestellt ist als die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite in der Fahrgastzelle geblasen wird.

Wenn die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die Ober seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, niedriger ist als die Zieltemperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, wird elektrische Energie den unteren elektrischen Heizelementen 93, 94 zugeführt, wie in Fig. 15C gezeigt, weshalb die Temperatur von Luft, die in Rich tung auf die Oberseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, niedriger eingestellt ist als die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite in der Fahrgastzelle geblasen wird.

Eine achte bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung wird nunmehr unter bezug auf Fig. 16 bis 18 und 19A bis 19D erläutert.

Bei der achten Ausführungsform ist der Aufbau der Klimaanlage ähnlich demjenigen der ersten Ausführungsform. Wie in Fig. 16 gezeigt, ist eine Wasserpumpe 112, angetrieben durch einen Motor 110 des Fahrzeugs, in einem Wasserkreislauf bzw. einer Wasserleitung 111 vorgesehen, und heißes Wasser zirkuliert in dem Wasserkreislauf 111 durch Betätigen der Wasserpumpe 112. In dem Motor 110 erhitztes heißes Wasser strömt in einen Heizwär metauscher 100H durch ein Heißwasserventil 113. Das Heißwasser ventil 113 umfaßt ein elektrisches Betätigungsglied 113a, wie etwa einen Servomotor, und einen Ventilkörper 13b, der durch das elektrische Betätigungsglied 113a angetrieben wird, um den Öffnungsgrad eines Wasserdurchlasses einzustellen. Elektrische Heizelemente 91 bis 93 sind außerdem mit dem Heizwärmetauscher 100H in ähnlicher Weise wie bei der ersten Ausführungsform integriert. Der Heizwärmetauscher 100H ist in einem Klimatisie rungsgehäuse 116 enthalten und erhitzt Luft, die dorthin durch strömt unter Verwendung von heißem Wasser oder den elektrischen Heizelementen 91 bis 93 als Heizquelle. Der Heizwärmetauscher 100H mit den elektrischen Heizelementen 91 bis 93 weist einen ähnlichen Aufbau auf wie derjenige der ersten Ausführungsform, so daß sich seine Erläuterung erübrigt.

Als nächstes wird die elektrische Steuerung der drei elektri schen Heizelemente 91 bis 93 erläutert. Eine elektronische Steuereinheit (ECU) 127 umfaßt einen Mikrocomputer und steuert die elektrischen Heizelemente 91 bis 93 auf Grundlage eines voreingestellten Programms. Signale von der ECU 127 werden an ein Relais 128 ausgegeben. In Fig. 16 ist lediglich ein einzi ges Relais 128 gezeigt. Tatsächlich sind jedoch drei Relais vorgesehen, die den drei elektrischen Heizelementen 91 bis 93 zugeordnet sind. Ein Zündschalter 129 zum Schalten bzw. Ein schalten des Betriebs des Motors 110 ist vorgesehen, und elek trische Energie bzw. elektrischer Strom von einer Batterie 130 des Fahrzeugs wird der ECU 127 durch den Zündschalter 129 zuge führt. Eine Lichtmaschine 131 ist mit der Batterie 130 verbun den, und die Batterie 130 wird durch die Lichtmaschine 131 geladen. Signale von einem Wassertemperatursensor 132 zum Ermitteln der Temperatur von heißem Wasser im Motor 110, von einem Außenlufttemperatursensor 133 zum Ermitteln der Außen lufttemperatur Ta, von einem Batteriespannungssensor 134 zum Ermitteln der Spannung, die in der Batterie 130 geladen ist, von einem Maximalheizschalter 135 zum Einstellen der Maximal heizbetriebsart und von einem Klimatisierungsbetriebsartschal ter 136 werden in die ECU 127 eingegeben.

Wie in Fig. 17 gezeigt, umfaßt die Klimaanlage ein Klimatisie rungsgehäuse 116 zum Bilden eines Luftdurchlasses, einen Innen/Außenluftumschaltkasten 139 zum Einleiten von Innenluft und Außenluft, ein Gebläse 117 zum Blasen von Luft, die von dem Innen/Außenluftumschaltkasten 139 eingeleitet wird, in das Kli matisierungsgehäuse 116, einen Kühlwärmetauscher 140 (d. h. ein Verdampfer) zum Kühlen von Luft, die dort hindurchtritt, und einen Heizwärmetauscher 100H, der auf der luftstromabwärtigen Seite des Kühlwärmetauschers 140 angeordnet ist. Der Heizwärme tauscher 100H ist angeordnet bzw. vorgesehen, um einen Umge hungsdurchlaß 137 zu bilden, und die Luftmenge, die durch den Umgehungsdurchlaß 137 strömt, und die Luftmenge, die durch den Heizwärmetauscher 100H strömt, werden durch eine Luftmisch klappe 138 eingestellt. Das Klimatisierungsgehäuse 116 umfaßt eine Entfrosteröffnung 144 zum Blasen von Luft in Richtung auf die Innenseite einer Windschutzscheibe, eine Gesichtsöffnung 45 zum Blasen von Luft in Richtung auf die Oberseite in der Fahr gastzelle, und eine Fußöffnung 46 zum Blasen von Luft in Rich tung auf die Unterseite in der Fahrgastzelle. Die Entfroster öffnung 11, die Gesichtsöffnung 45 und die Fußöffnung 46 werden durch Luftauslaßbetriebsartwahlklappen 141 bis 143 gesteuert.

Wenn bei der achten Ausführungsform die Temperatur des heißen Wassers niedriger als eine vorbestimmte Temperatur in einer Heizbetriebsart ist, wird das Relais 128 derart eingeschaltet, daß elektrische Energie von der Batterie 130 den elektrischen Heizelementen 91 bis 93 zugeführt wird. Die elektrischen Heiz elemente 91 bis 93 erzeugen deshalb Wärme, und die erzeugte Wärme wird zu gewellten Kühlrippen übertragen, die zu beiden Seiten von jedem der elektrischen Heizelemente 91 bis 93 ange ordnet sind, um Luft durch die gewellten Kühlrippen zu leiten. Selbst dann, wenn die Temperatur des heißen Wassers niedrig ist, kann deshalb Luft, die in Richtung auf die Fahrgastzelle geblasen wird, in der Heizbetriebsart rasch erwärmt werden. In den elektrischen Heizelementen 91 bis 93 erzeugte Wärme kann jedoch zu Wasser in flachen Rohren durch die gewellten Kühlrip pen und die flachen Rohre übertragen werden, wenn die Tempera tur des Wassers, das durch die flachen Rohre strömt, niedrig ist. Wenn die Wärmemenge, die von den elektrischen Heizelemen ten 91 bis 93 zum Wasser bzw. in dieses übertragen wird, erhöht wird, wird in den elektrischen Heizelementen 91 bis 93 erzeugte Wärme zum Heizen der Luft nicht wirksam verwendet, die in Rich tung auf die Fahrgastzelle geblasen wird, weshalb das Heizlei stungsvermögen der elektrischen Heizelemente 91 bis 93 zum raschen Erwärmen der Fahrgastzelle abgesenkt ist.

Um das Heizleistungsvermögen der elektrischen Heizelemente 91 bis 93 zu verbessern, wird gemäß der achten Ausführungsform die Klimaanlage auf Grundlage einer in Fig. 18 gezeigten Steuerrou tine betätigt bzw. betrieben.

Die in Fig. 18 gezeigte Steuerroutine wird gestartet, wenn der Zündschalter 129 des Motors 110 und der Klimatisierungs betriebsschalter 137 eingeschaltet werden. Signale von den Sen soren und Schaltern werden in Schritt S200 eingegeben. Als nächstes wird beim Schritt S110 ermittelt, ob oder ob nicht die Maximalheizbetriebsart eingestellt ist, und zwar auf Grundlage eines Signals von dem Maximalheizschalter 135. Wenn die Maxi malheizbetriebsart beim Schritt S210 eingestellt ist, wird ermittelt, ob oder ob nicht ein Batterieladepegel in Überein stimmung mit einem Signal von einem Batteriespannungssensor 134 ausreichend ist, und zwar beim Schritt S220. Wenn ermittelt wird, daß der Batterieladepegel beim Schritt S220 ausreichend ist, wird ermittelt, ob oder ob nicht die Außentemperatur Ta, ermittelt durch den Außentemperatursensor 133, gleich oder kleiner als 10°C ist. Das heißt, beim Schritt S230 wird ermit telt, ob oder ob nicht die Heizbetriebsart in der Fahrgastzelle erforderlich ist. Die Temperatur ist üblicherweise auf eine niedrige Temperatur, wie etwa 10°C, deshalb eingestellt. Wenn die Außentemperatur Ta niedriger als 10°C ist, wird ermittelt oder nicht, ob die Wassertemperatur Tw gleich oder kleiner als eine erste Solltemperatur (beispielsweise 80°C) ist, und zwar auf Grundlage eines Signals vom Wassertemperatursensor 132 beim Schritt S240. Wenn die Wassertemperatur Tw nicht höher als 80°C ist, wird das Relais 128 eingeschaltet, und elektrische Energie wird den elektrischen Heizelementen 91 bis 93 zugeführt.

Als nächstes wird beim Schritt S260 erneut ermittelt, ob oder ob nicht die Wassertemperatur Tw gleich oder kleiner als eine zweite Solltemperatur (beispielsweise 35°C) ist. Die zweite Solltemperatur (beispielsweise 35°C) ist die niedrigste Tempe ratur zum Heizen von Luft unter Verwendung des Wassers. Bei der achten Ausführungsform wird die zweite Solltemperatur deshalb beispielsweise auf 35°C eingestellt. Wenn die Wassertemperatur Tw gleich oder kleiner als die zweite Solltemperatur (beispielsweise 35°C) ist, wird das Gebläse 117 betätigt und das Heißwasserventil 113 wird beim Schritt S270 geschlossen.

Wenn bei der achten Ausführungsform die Wassertemperatur Tw während des Betriebs der elektrischen Heizelemente 91 bis 93 niedrig ist, wird das Heißwasserventil 113 geschlossen, um zu verhindern, daß Wasser mit niedriger Temperatur in den Heizwär metauscher H strömt. Damit kann vermieden werden, daß in den elektrischen Heizelementen 91 bis 93 erzeugte Wärme zum Wasser übertragen wird, das eine niedrigere Temperatur hat, und durch die flachen Rohre strömt, die eine hohe Wärmeübertragungslei stung aufweisen.

Fig. 19A zeigt die Beziehungen zwischen der abgelaufenen Zeit nach Einschalten bzw. Drehen des Klimatisierungsbetriebsschal ters 136 und dem Energieverbrauch (W) der elektrischen Heizele mente 91 bis 93. Fig. 19B zeigt die Beziehung zwischen der abgelaufenen Zeit und der Spannung (V), die an einen Antriebs motor für das Gebläse 117 angelegt wird, Fig. 19C zeigt die Beziehung zwischen der abgelaufenen Zeit und dem Öffnungsgrad des Heißwasserventils 113, und Fig. 19D zeigt die Beziehung zwischen der abgelaufenen Zeit und der Wassertemperatur Tw (°C). Wenn, wie in Fig. 19A bis 19D gezeigt, die Wassertempera tur Tw niedriger als eine zweite Solltemperatur (beispielsweise 35°C) ist, wird das Heißwasserventil 13 vollständig geschlossen und die an den Antriebsmotor des Gebläses 17 angelegte Spannung wird erniedrigt, wenn die Wassertemperatur Tw verringert wird. Dadurch wird das Volumen der Luft, die durch das Gebläse 17 geblasen wird, ebenfalls verringert, wenn die Wassertemperatur Tw erniedrigt wird. Unter Steuerung des Volumens von Luft, die durch das Gebläse 17 geblasen wird, kann ein Heizverhältnis (stove ratio) (d. h. Heizkapazität/Luftvolumen) selbst zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach Starten des Motors erhöht bzw. ver größert werden. Ausgehend vom Startzeitpunkt der Heizbetriebs art kann damit das Empfinden eines Fahrgasts (bezüglich der Umgebungstemperatur) in der Fahrgastzelle verbessert werden.

Das heißt, wenn die Wassertemperatur Tw zum Zeitpunkt unmittel bar nach Starten des Motors niedrig ist, wird die Luft, die in Richtung auf die Fahrgastzelle geblasen wird, lediglich durch die Wärme (beispielsweise bei einem Energieverbrauch von 1 kW) erwärmt, die durch die elektrischen Heizelemente 91 bis 93 erzeugt wird. Durch Einstellen des Luftvolumens auf einen nied rigen Pegel (beispielsweise dem Pegel Lo oder Me) kann deshalb zu diesem Zeitpunkt die Temperatur der Luft, die in Richtung zur Fahrgastzelle geblasen wird, erhöht werden. Wenn anderer seits ermittelt wird, daß die Maximalheizbetriebsart beim Schritt S210 nicht eingestellt ist, oder daß die Außenlufttem peratur Ta beim Schritt S230 höher als 10°C ist, werden die elektrischen Heizelemente 91 bis 93 beim Schritt S280 ausge schaltet. Wenn ermittelt wird, daß der Batterieladepegel beim Schritt S220 unzureichend ist, werden die elektrischen Heizele mente 91 bis 93 abgeschaltet, um eine übermäßige Entladung der Batterie 130 zu verhindern.

Wenn die elektrischen Heizelemente 91 bis 93 beim Schritt S280 ausgeschaltet sind bzw. werden, wird das Gebläse 117 in üblicher Weise gesteuert, und das Heißwasserventil 113 wird beim Schritt S290 geöffnet. Das heißt, bei der üblichen Steue rung des Gebläses 117 wird das Gebläse 117 gestoppt, wenn die Wassertemperatur Tw niedriger ist als die zweite Solltemperatur (beispielsweise 35°C), und das Gebläse 117 wird mit einem nied rigen Luftvolumenpegel angetrieben, wenn die Wassertemperatur Tw die zweite Solltemperatur (beispielsweise 35°C) erreicht. Das durch das Gebläse 117 geblasene Luftvolumen wird allmählich erhöht, bis die Wassertemperatur Tw auf eine vorbestimmte Tem peratur (beispielsweise 60°C) erhöht ist, woraufhin das Volumen von Luft, die in Richtung auf die Fahrgastzelle geblasen wird, in Übereinstimmung mit einer Ziellufttemperatur (TAO) geändert wird.

Wenn die Wassertemperatur Tw höher als die zweite Solltempera tur (beispielsweise 35°C) beim Schritt S260 ist, wird das Gebläse 117 ebenfalls in üblicher Weise beim Schritt S290 gesteuert. Da in diesem Fall die Wassertemperatur höher als 35°C ist, wird das Gebläse 117 auf bzw. bei einem niedrigen Pegel ohne Stoppen des Gebläses 117 betrieben.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevor zugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen vollständig erläutert wurde, wird bemerkt, daß sich dem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik zahlreiche Änderun gen und Modifikationen ohne weiteres erschließen.

Wenn beispielsweise bei der vorstehend erläuterten achten Aus führungsform die elektrischen Heizelemente 91 bis 93 einge schaltet werden und die Wassertemperatur niedriger als die zweite Solltemperatur (beispielsweise 35°C) ist, wird das Heiß wasserventil 113 geschlossen, um den Wasserstrom zum Heizwärme tauscher 100H zu unterbrechen. In diesem Fall kann jedoch das Heißwasserventil 113 geringfügig geöffnet sein, um die Menge von Luft zu reduzieren, die durch den Heizwärmetauscher 100H strömt.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen ist ein Maxi malheizschalter 32, 135 vorgesehen. In dem Fall, daß die Tempe ratur von Luft, die in Richtung auf die Fahrgastzelle geblasen wird, automatisch gesteuert wird, kann der Maximalheizschalter jedoch weggelassen werden, weil die Position eines Temperatur einstellelements (beispielsweise der Luftmischklappe) in der ECU 23, 127 automatisch berechnet wird.

Bei den vorstehend erläuterten dritten und vierten Ausführungs formen werden die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, und die Tempe ratur von Luft, die in Richtung auf die rechte Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, unter Verwendung der drei elektri schen Heizelemente 91 bis 93 automatisch gesteuert; die unab hängige Temperatursteuerung für die linke und rechte Seite (von der Fahrgastzelle) kann jedoch unter Verwendung der vier elek trischen Heizelemente durchgeführt werden.

Bei jeder vorstehend erläuterten Ausführungsform sind die elek trischen Heizelemente mit dem Heizwärmetauscher H, H', H'', 100H integriert; die elektrischen Heizelemente können jedoch unab hängig in dem Klimatisierungsgehäuse 35, 116 auf der luftstrom abwärtigen Seite des Heizwärmetauschers H, H', H'', 100H ange ordnet sein. Bei jeder vorstehend erläuterten Ausführungsform wird das heiße Wasser, das in dem Heizwärmetauscher H, H', H'', 100H zirkuliert, als Heiz- bzw. Heizquelle verwendet. Als Heiz quelle kann jedoch Öl, wie etwa Motoröl, verwendet werden.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen sind drei bzw. vier elektrische Heizelemente mit dem Heizwärmetauscher H, H', H'', 100H integriert. Die Anzahl der elektrischen Heizelemente, die mit dem Heizwärmetauscher H, H', H'', 100H integriert ist, kann jedoch willkürlich bzw. den jeweiligen Erfordernissen ent sprechend geändert werden.

Die vorstehend erläuterten Änderungen und Modifikationen liegen im Umfang der vorliegenden Erfindung, die in den anliegenden Ansprüchen festgelegt ist.

Claims

1. Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einer Fahrgastzelle, wobei die Klimaanlage aufweist:
ein Gehäuse (35, 116) zum Bilden eines Luftdurchlasses, durch welchen Luft in Richtung auf die Fahrgastzelle geblasen wird,
einen Heizwärmetauscher (H, H', H'', 100H), der in dem Gehäuse angeordnet ist, um Luft unter Verwendung eines Fluids, das durch den Heizwärmetauscher strömt, als Heiz quelle zu nutzen,
mehrere elektrische Heizelemente (91 bis 94), die in dem Gehäuse zum Erwärmen von Luft angeordnet sind, die durch den Luftdurchlaß strömt, und
eine Steuereinheit zum Steuern von elektrischer Energie, die den elektrischen Heizelementen in Übereinstimmung mit der Temperatur des Fluids zugeführt wird, das dem Heizwär metauscher zugeführt wird, derart, daß sämtliche elektri schen Heizelemente ausgeschaltet werden, wenn die Tempera tur des Fluids höher als eine erste vorbestimmte Tempera tur ist, und eine Anzahl der elektrischen Heizelemente, die eingeschaltet werden sollen, erhöht wird, wenn die Temperatur des Fluids ausgehend von der ersten vorbestimm ten Temperatur erniedrigt bzw. abgesenkt ist.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, wobei:
das Fluid Kühlwasser zum Kühlen eines Motors des Fahrzeugs ist,
der Heizwärmetauscher einen Kernabschnitt mit mehreren Rohren (6) aufweist, durch welche das Kühlwasser strömt, und mehrere gewellte Kühlrippen (7), die jeweils zwischen benachbarten Rohren angeordnet sind, und
die elektrischen Heizelemente mit dem Kernabschnitt des Heizwärmetauschers integriert sind.

3. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei:
die elektrischen Heizelemente symmetrisch in dem Luft durchlaß angeordnet sind, und
die Steuereinheit dem elektrischen Heizelement zugeführte elektrische Energie symmetrisch relativ zu dem Luftdurch laß elektrisch schaltet bzw. umschaltet.

4. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, außerdem aufweisend:
Eine Außenlufttemperaturermittlungseinrichtung (31, 133) zum Ermitteln der Temperatur außerhalb der Fahrgastzelle, wobei die Steuereinheit die elektrische Energie unter bricht, die den elektrischen Heizelementen zugeführt wird, wenn die Temperatur, die durch die Außenlufttemperatur ermittlungseinrichtung ermittelt wird, höher als eine vor bestimmte Temperatur ist.

5. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, außerdem aufweisend:
Eine Temperatureinstelleinheit (34, 138) zum Einstellen der Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Fahrgast zelle geblasen wird, und
eine Maximalheizbetriebsartermittlungseinrichtung (32, 135) zum Ermitteln, daß die Maximalheizbetriebsart durch die Temperatureinstelleinheit eingestellt ist,
wobei die Steuereinheit die elektrische Energie unter bricht, welche den elektrischen Heizelementen zugeführt wird, wenn die Maximalheizbetriebsartermittlungseinrich tung die Maximalheizbetriebsart nicht ermittelt.

6. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei:
Die elektrischen Heizelemente parallel in Querrichtung bzw. Links-Rechts-Richtung des Fahrzeugs angeordnet sind, so daß ein rechtes Heizelement auf der rechten Seite des Fahrzeugs angeordnet ist, und ein linkes Heizelement auf seiner linken Seite angeordnet ist, und
die Steuereinheit gesteuert ist, die elektrische Energie ausschließlich dem rechten Heizelement zuzuführen, wenn die Temperatur von Luft, die in Richtung zur rechten Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, bevorzugt erhöht ist bzw. wird.

7. Klimaanlage nach Anspruch 6, wobei die Steuereinheit gesteuert ist, elektrische Energie ausschließlich dem lin ken Heizelement zuzuführen, wenn die Temperatur von Luft, die in Richtung zur linken Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, bevorzugt erhöht ist.

8. Klimaanlage nach Anspruch 7, wobei die Steuereinheit gesteuert ist, elektrische Energie dem rechten Heizelement und dem linken Heizelement symmetrisch in der Querrichtung des Fahrzeugs zuzuführen, wenn die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite der Fahrgastzelle geblasen wird, gleich der Temperatur der Luft eingestellt ist, die in Richtung auf die rechte Seite in der Fahrgast zelle geblasen wird.

9. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei:
Die elektrischen Heizelemente parallel in vertikaler Rich tung bzw. Auf-Abwärtsrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind, so daß ein oberes Heizelement an der Oberseite des Fahrzeugs angeordnet ist und ein unteres Heizelement an seiner Unterseite angeordnet ist, und
die Steuereinheit gesteuert ist, elektrische Energie aus schließlich dem oberen Heizelement zuzuführen, wenn die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Oberseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, bevorzugt erhöht ist bzw. wird.

10. Klimaanlage nach Anspruch 9, wobei die Steuereinheit gesteuert ist, elektrische Energie ausschließlich dem unteren Heizelement zuzuführen, wenn die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Unterseite in der Fahrgast zelle geblasen wird, bevorzugt erhöht ist.

11. Klimaanlage nach Anspruch 10, wobei die Steuereinheit gesteuert ist, elektrische Energie dem oberen Heizelement und dem unteren Heizelement symmetrisch in der Vertikal richtung des Fahrzeugs zuzuführen, wenn die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Oberseite in der Fahrgast zelle geblasen wird, gleich der Temperatur von Luft einge stellt ist, die in Richtung auf die Unterseite in der Fahrgastzelle geblasen wird.

12. Klimaanlage nach Anspruch 2, außerdem aufweisend:
Ein Gebläse (36, 117), das in dem Gehäuse angeordnet ist, um Luft in Richtung auf die Fahrgastzelle zu blasen, wobei das Fluid dem Heizwärmetauscher nicht zugeführt wird, während das Gebläse betrieben ist, wenn die Tempera tur des Fluids niedriger als eine zweite vorbestimmte Tem peratur ist, die niedriger als die erste vorbestimmte Tem peratur ist.

13. Klimaanlage nach Anspruch 2, außerdem aufweisend:
Ein Gebläse (36, 117), das in dem Gehäuse angeordnet ist, um Luft in Richtung auf die Fahrgastzelle zu blasen, wobei das Gebläse betätigt ist und eine Menge des Fluids, welches dem Heizwärmetauscher zugeführt wird, reduziert ist, wenn die Temperatur des Fluids niedriger als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist, die niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur ist.

14. Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einer Fahrgastzelle, wobei die Klimaanlage aufweist:
Ein Gehäuse (35, 116) zum Bilden eines Luftdurchlasses, durch welche Luft in Richtung auf die Fahrgastzelle gebla sen wird,
einen Heizwärmetauscher (H, H', H'', 100H), der in dem Gehäuse angeordnet ist, um Luft unter Verwendung eines Fluids, das durch den Heizwärmetauscher strömt, als Heiz quelle zu nutzen, mehrere elektrische Heizelemente (91-94), die in dem Gehäuse angeordnet sind, um Luft zu erwärmen, die durch den Luftdurchlaß strömt,
eine Heizlastberechnungseinrichtung zum Berechnen einer Heizlast für die Fahrgastzelle, und
eine Steuereinheit zum Steuern von elektrischer Energie, die den elektrischen Heizelementen zugeführt wird, in Übereinstimmung mit der Heizlast, die durch die Heizlast berechnungseinrichtung berechnet ist, derart, daß sämt liche elektrischen Heizelemente ausgeschaltet sind, wenn die Heizlast niedriger als ein vorbestimmter Wert ist, und eine Anzahl der elektrischen Heizelemente, die eingeschal tet werden sollen, vergrößert wird, wenn die Heizlast aus gehend von dem vorbestimmten Wert vergrößert wird.

15. Klimaanlage nach Anspruch 14, wobei:
das Fluid Kühlwasser zum Kühlen eines Motors des Fahrzeugs ist,
der Heizwärmetauscher einen Kernabschnitt mit mehreren Rohren (6) aufweist, durch welche das Kühlwasser strömt, und mehrere gewellte Kühlrippen (7), die jeweils zwischen benachbarten Rohren angeordnet sind, und
die elektrischen Heizelemente mit dem Kernabschnitt des Heizwärmetauschers integriert sind.

16. Klimaanlage nach Anspruch 15, außerdem aufweisend:
Eine Außenlufttemperaturermittlungseinrichtung (31, 133) zum Ermitteln der Temperatur außerhalb der Fahrgastzelle, wobei die Steuereinheit die elektrische Energie unter bricht, die den elektrischen Heizelementen zugeführt wird, wenn die Temperatur, die durch die Außenlufttemperatur ermittlungseinrichtung ermittelt wird, höher als eine vor bestimmte Temperatur ist.

17. Klimaanlage nach Anspruch 15 oder 16, außerdem aufweisend:
Eine Temperatureinstelleinheit (34, 138) zum Einstellen der Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Fahrgast zelle geblasen wird, und
eine Maximalheizbetriebsartermittlungseinrichtung (32, 135) zum Ermitteln, daß die Maximalheizbetriebsart durch die Temperatureinstelleinheit eingestellt ist,
wobei die Steuereinheit die elektrische Energie unter bricht, welche den elektrischen Heizelementen zugeführt wird, wenn die Maximalheizbetriebsartermittlungseinrich tung die Maximalheizbetriebsart nicht ermittelt.

18. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei:
Die elektrischen Heizelemente parallel in Querrichtung bzw. Links-Rechts-Richtung des Fahrzeugs angeordnet sind, so daß ein rechtes Heizelement auf der rechten Seite des Fahrzeugs angeordnet ist, und ein linkes Heizelement auf seiner linken Seite angeordnet ist,
die Steuereinheit gesteuert ist, elektrische Energie aus schließlich dem rechten Heizelement zuzuführen, wenn die Temperatur von Luft, die in Richtung zur rechten Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, bevorzugt erhöht ist bzw. wird, die Steuereinheit gesteuert ist, elektrische Energie ausschließlich dem linken Heizelement zuzuführen, wenn die Temperatur von Luft, die in Richtung zur linken Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, bevorzugt erhöht ist und
die Steuereinheit gesteuert ist, elektrische Energie dem rechten Heizelement und dem linken Heizelement symmetrisch in der Querrichtung des Fahrzeugs zuzuführen, wenn die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die linke Seite der Fahrgastzelle geblasen wird, gleich der Temperatur der Luft eingestellt ist, die in Richtung auf die rechte Seite in der Fahrgastzelle geblasen wird.

19. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei:
Die elektrischen Heizelemente parallel in vertikaler Rich tung bzw. Auf-Abwärtsrichtung des Fahrzeugs angeordnet sind, so daß ein oberes Heizelement an der Oberseite des Fahrzeugs angeordnet ist und ein unteres Heizelement an seiner Unterseite angeordnet ist,
die Steuereinheit gesteuert ist, elektrische Energie aus schließlich dem oberen Heizelement zuzuführen, wenn die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Oberseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, bevorzugt erhöht ist bzw. wird, die Steuereinheit gesteuert ist, elektrische Energie ausschließlich dem unteren Heizelement zuzuführen, wenn die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Unter seite in der Fahrgastzelle geblasen wird, bevorzugt erhöht ist und die Steuereinheit gesteuert ist, elektrische Ener gie dem oberen Heizelement und dem unteren Heizelement symmetrisch in der Vertikalrichtung des Fahrzeugs zuzufüh ren, wenn die Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Oberseite in der Fahrgastzelle geblasen wird, gleich der Temperatur von Luft eingestellt ist, die in Richtung auf die Unterseite in der Fahrgastzelle geblasen wird.

20. Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einer Fahrgastzelle, wobei die Klimaanlage aufweist:
Ein Gehäuse (116) zum Bilden eines Luftdurchlasses, durch welchen Luft in Richtung auf die Fahrgastzelle geblasen wird,
einen Heizwärmetauscher (100H) mit mehreren Rohren, durch welche ein Fluid strömt, wobei der Heizwärmetauscher in dem Gehäuse angeordnet ist, um Luft unter Verwendung des Fluids, das durch die Rohre fließt, als Heizquelle zu nut zen,
ein elektrisches Heizelement (91-93), das mit dem Heizwär metauscher integriert ist, um Luft zu erwärmen, die durch den Luftdurchlaß strömt, und
ein Gebläse (117) zum Blasen von Luft in Richtung auf den Heizwärmetauscher,
wobei das Fluid dem Heizwärmetauscher zugeführt wird, wäh rend das Gebläse betrieben ist, wenn eine Temperatur des Fluids niedriger als eine erste vorbestimmte Temperatur während des Betriebs des elektrischen Heizelements ist.

21. Klimaanlage nach Anspruch 20, außerdem aufweisend:
Ein Ventil (113) zum Steuern der Menge des Fluids, das dem Heizwärmetauscher zugeführt wird.

22. Klimaanlage nach Anspruch 20 oder 21, außerdem aufweisend:
Eine Luftvolumensteuereinheit (127) zum Steuern des Volu mens von Luft, welches durch das Gebläse geblasen wird, wobei das Volumen von Luft, die durch das Gebläse geblasen wird, reduziert wird, wenn die Temperatur des Fluids ver ringert wird, wenn die Temperatur des Fluids niedriger als die erste vorbestimmte Temperatur ist.

23. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 20 bis 22, außerdem aufweisend:
Eine Fluidtemperaturermittlungseinrichtung (132) zum Ermitteln der Temperatur von Fluid, das dem Heizwärmetau scher zugeführt wird, wobei das elektrische Heizelement ausgeschaltet wird, wenn die Temperatur des Fluids höher als eine zweite vorbestimmte Temperatur ist, die höher ist als die erste vorbestimmte Temperatur.

24. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 20 bis 23, außerdem aufweisend:
Eine Außenlufttemperaturermittlungseinrichtung (133) zum Ermitteln der Temperatur außerhalb der Fahrgastzelle, wobei das elektrische Heizelement ausgeschaltet wird, wenn die Temperatur, die durch die Außenlufttemperaturermitt lungseinrichtung ermittelt wird, höher als eine vorbe stimmte Temperatur ist.

25. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 20 bis 24, außerdem aufweisend:
Eine Temperatureinstelleinheit (138) zum Einstellen der Temperatur von Luft, die in Richtung auf die Fahrgastzelle geblasen wird, und
eine Maximalheizbetriebsartermittlungseinrichtung (135) zum Ermitteln, daß die Maximalheizbetriebsart durch die Temperatureinstelleinheit eingestellt ist,
wobei das elektrische Heizelement ausgeschaltet ist, wenn die Maximalheizbetriebsartermittlungseinrichtung die Maxi malheizbetriebsart nicht ermittelt.

26. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 20 bis 25, außerdem aufweisend:
Eine Batterie (130), die an dem Fahrzeug angebracht ist, um dem elektrischen Heizelement elektrische Energie zuzu führen, und
eine Batterieladepegelermittlungseinrichtung zum Ermitt eln des Ladepegels der Batterie,
wobei das elektrische Heizelement ausgeschaltet wird, wenn die Batterieladepegelermittlungseinrichtung ermittelt, daß der Ladepegel der Batterie unzureichend ist.

27. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 20 bis 26, wobei das Fluid Kühlwasser zum Kühlen eines Motors des Fahrzeugs ist.

28. Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einer Fahrgastzelle, wobei die Klimaanlage aufweist:
ein Gehäuse (116) zum Bilden eines Luftdurchlasses, durch welchen Luft in Richtung auf die Fahrgastzelle geblasen wird,
einen Heizwärmetauscher (100H) mit mehreren Rohren, durch welche ein Fluid strömt, wobei der Heizwärmetauscher in dem Gehäuse angeordnet ist, um Luft unter Verwendung des Fluids, das durch die Rohre fließt, als Heizquelle zu nut zen,
ein elektrisches Heizelement (91-93), das mit dem Heizwär metauscher integriert ist, um Luft zu erwärmen, die durch den Luftdurchlaß strömt, wobei das elektrische Heizelement betätigt bzw. betrieben ist, wenn die Temperatur des Fluids niedriger ist als eine erste Temperatur, und ein Gebläse (117) zum Blasen von Luft in Richtung auf den Heizwärmetauscher,
wobei das Gebläse betätigt ist und die Menge des Fluids, das dem Heizwärmetauscher zugeführt wird, reduziert wird, wenn die Temperatur des Fluids niedriger ist als eine zweite vorbestimmte Temperatur, die niedriger ist als die erste vorbestimmte Temperatur während des Betriebs des elektrischen Heizelements.