DE19900846B4

DE19900846B4 - Kraftfahrzeug-Entfeuchter mit Trocknungsmittel und regenerative Regelung des Trocknungsmittels

Info

Publication number: DE19900846B4
Application number: DE19900846A
Authority: DE
Inventors: Koji Kariya Takahashi; Yoshimitsu Kariya Inoue; Hajime Kariya Ito; Yuichi Kariya Shirota; Koichi Kariya Ban
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-01-13
Filing date: 1999-01-12
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2019-01-13
Also published as: JP2000108655A; DE19900846A1; US6205805B1

Abstract

Fahrzeug-Klimatisierungssystem mit einem Entfeuchter zum Entfeuchten von Innenluft in einem Passagierabteil eines Fahrzeugs, wobei das System umfasst:
ein Gehäuse (13, 16a, 15a, 107), welches in dem Fahrzeug angeordnet ist, wobei das Gehäuse einen Lufteinlass (11, 11a) enthält, durch welchen die Innenluft aus dem Passagierabteil strömt;
einen ersten Kanal (15, 108, 109), der in dem Gehäuse begrenzt ist, durch welchen zumindest die Innenluft zu dem Passagierabteil strömt;
einen zweiten Kanal (16, 160), der in dem Gehäuse begrenzt ist, durch welchen die Innenluft zu einem Äußeren bezüglich des Passagierabteils ausströmt;
eine Lufttrocknungseinheit (18), welche ein Trocknungsmittel (18a, 18a₁, 18a₂) enthält zum Adsorbieren von Wasser aus der Innenluft, die durch den ersten Kanal (15, 108, 109) aus dem Lufteinlass (11, 11a) strömt, wobei die Lufttrocknungseinheit (18) drehbar getragen wird, um das Trocknungsmittel (18a, 18a₁, 18a₂) der Luft in dem ersten Kanal (15) und dem zweiten Kanal (16) abwechselnd zu...

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Fahrzeug-Klimaanlagensysteme und insbesondere einen Entfeuchter für ein Fahrzeug-Klimaanlagensystem zum Entfeuchten der Belüftungsluft mittels eines Trocknungsmittels.
Bei Kraftfahrzeug-Klimaanlagensystemen wird ein Fahrgastraum typischerweise unter Verwendung von warmen Wasser eines Motors als Wärmequelle beheizt. In den letzten Jahren ist jedoch, da die Fahrzeugmotoren effizienter geworden sind, die sich ergebende Temperatur des Motorwassers herabgesetzt worden, wodurch das Heizvermögen der Klimaanlagensysteme häufig ungenügend wird.
Zur Überwindung der oben angegebenen mangelhaften Heizkapazität vergrößern viele herkömmliche Systeme den Prozentsatz der angesaugten Innenluft, um die Heizlast herabzusetzen. Insbesondere ist eine Hilfsklappe zum Mischen von Innenluft mit Außenluft einem Systemschaltkasten für Innenluft/Außenluft hinzugefügt worden oder eine Zwei-Schichten-Betriebsart für Innenluft/Außenluft hinzugefügt worden, bei der ausschließlich Außenluft einer Defroster-Auslaßseite zugeführt wird und ausschließlich Innenluft einer Fahrgastraum-Auslaßseite zugeführt wird.
Jedoch tritt bei dieser Zwei-Schichten-Betriebsart für Innenluft/Außenluft dann, wenn der Prozentsatz der Innenluft 50% überschreitet, ein Beschlagen der Fenster infolge der erhöhten Feuchtigkeit innerhalb des Fahrgastraums auf. Daher muß zur Herabsetzung der Heizlast durch Vergrößern des Prozentsatzes der im Umlauf geführten Innenluft und zur gleichzeitigen Verhinderung des Beschlagens der Fenster die Atmosphäre innerhalb des Fahrgastraums entfeuchtet werden.
In der offengelegten japanischen Patentanmeldung JP 09-156 349 A haben die Erfinder das Entfeuchten des Inneren des Fahrgastraums mittels eines Entfeuchters vorgeschlagen, der von einem Trocknungsmittel Gebrauch macht. Weil jedoch die Menge des je Einheit des Trocknungsmittels adsorbierten Wassers klein ist, ist eine große Gesamtmenge des Trocknungsmittels notwendig, um eine benötigte Entfeuchtungskapazität zu erreichen. Demzufolge treten zahlreiche Probleme auf, wie beispielsweise ein vergrößerter Einbauraum, der von dem System in seiner Gesamtheit infolge des Volumens des Trocknungsmittels benötigt wird, ein durch das Trocknungsmittel bewirkter vergrößerter Luftströmungswiderstand und eine vergrößerte Energie, die zum Regenerieren des Trocknungsmittels benötigt wird.
Auch wird im allgemeinen ein granulatförmiges Trocknungsmittel, wie beispielsweise Silicagel oder Zeolit, als das Trocknungsmittel verwendet. Somit tritt, da Wasser aus dem Fahrgastraum an dem Trocknungsmittel adsorbiert wird, eine Kondensation von Wasserdampf auf, und wird Kondensationswärme erzeugt. Demzufolge wird die Temperatur des Trocknungsmittels durch diese Kondensationswärme erhöht, und sinkt folglich die Entfeuchtungskapazität des Trocknungsmittels ab.
EP 0 191 007 A2 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Dehydration von Luft unter Verwendung eines Kühlkreislaufs mit einem Verdampfer, einem Kompressor und einem Kondensor. Das Gas wird auch mittels eines Trocknungsmittels getrocknet.
US 2 968 165 A beschreibt eine Klimaanlage, die auch zur Verringerung der Feuchte der Luft und vorzugsweise auch seiner Temperatur dient.
DE 196 51 279 A1 ist eine frühere Anmeldung der Anmelderin, und beschreibt eine Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einem Peltier-Element.
US 4 574 872 A beschreibt eine Wärmetauschvorrichtung mit ersten und zweiten Elementen, die durch eine Unterteilung voneinander getrennt sind. Dadurch befindet sich ein Element auf der Innenseite, und das andere Element auf der Außenseite.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Entfeuchtungskapazität eines auf einem Trocknungsmittel basierenden Entfeuchters zu ver bessern.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
Die vorliegende Erfindung löst die ober angegebene Aufgabe auf der Grundlage der Tatsache, daß die Wasseradsorptionseigenschaft des Trocknungsmittels durch die relative Feuchtigkeit der an diesem vorbeitretenden Luft stark beeinflußt ist und durch die Erhöhung der relativen Feuchtigkeit dieser Luft markant verbessert ist. Bei der vorliegenden Erfindung ist eine Luftkühleinheit, beispielsweise ein Wärmetauscher, stromaufwärts eines Trocknungseinheitgehäuses, das das Trocknungsmittel enthält, angeordnet, um von dem Inneren eines Raums, beispielsweise eines Kraftfahrzeug-Fahrgastraums, aus zugeführte Luft zu kühlen. Die Luft, die eine hohe relative Feuchtigkeit aufweist, nachdem sie mittels der Luftkühleinheit gekühlt worden ist, wird dann mittels der Trocknungsmitteleinheit entfeuchtet.
Folglich kann die Menge des je Einheit des Trocknungsmittels adsorbierten Wassers stark vergrößert werden. Demzufolge kann die Gesamtmenge des Trocknungsmittels, das zur Erreichung einer Entfeuchtungskapazität benötigt wird, stark verkleinert werden. Daher kann die Gesamtsystemgröße infolge der kleineren Menge des benötigten Trocknungsmittels verkleinert werden, wird der Luftströmungswiderstand, der durch das Trocknungsmittel verursacht ist, verringert, und wird die für das Regenerieren des Trocknungsmittels benötigte Energie verkleinert.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Trocknungsmittelkühler zum Kühlen des Trocknungsmittels vorgesehen, um einen Anstieg der Temperatur des Trocknungsmittels zu überwinden bzw. zu verhindern, der durch die Kondensationswärme des Wasserdampfs verursacht ist, die erzeugt wird, wenn das Trocknungsmittel Wasser aus der Luft adsorbiert. Demzufolge kann die Wasseradsorptionskapazität, d. h. die Entfeuchtungskapazität, des Trocknungsmittels vergrößert werden.
Unter einem weiteren Aspekt der Erfindung kühlt der Trocknungsmittelkühler die Trocknungsmitteleinheit mit Außenluft. Weil die Außenlufttemperatur häufig bei etwa 0°C während des Winters liegt, kann die Niedertemperatur-Außenluft dazu genutzt werden, das Kühlmittel wirksam zu kühlen, und kann daher die Bauweise des Entfeuchters vereinfacht sein.
Mit dieser Bauweise ist es bei einem Klimatisierungs-System für ein Fahrzeug mit einer Zwei-Schichten-Strömungs-Betriebsart für Innenluft/Außenluft möglich, die Heizlast herabzusetzen, indem der Anteil der im Umlauf geführten Innenluft vergrößert wird, um das Beschlagen der Windschutzscheibe zu verhindern, indem Innenluft und Außenluft entfeuchtet werden, wobei sie miteinander vermischt und durch den Defroster-Auslaß hindurch ausgeblasen werden.
Nachfolgend wird die Erfindung weiter ins Detail gehend und ausschließlich beispielhaft und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch eine erste bevorzugte Ausführungsform;
2 ein Blockdiagramm mit der Darstellung der elektronischen Regelung bei der ersten bevorzugten Ausführungsform;
3 ein Kennliniendiagramm der Wasseradsorption eines verwendeten Trocknungsmittels;
4 einen schematischen Schnitt durch eine zweite bevorzugte Ausführungsform der;
5 einen schematischen Schnitt durch eine dritte bevorzugte Ausfüh rungsform
6 einen schematischen Schnitt durch eine vierte bevorzugte Ausführungsform;
7A eine Vorderansicht und 7B eine Seitenansicht im Schnitt durch ein besonderes Beispiel von Ausblasöffnungen eines Verteilungskanals bei der vierten bevorzugten Ausführungsform;
8 im Schnitt eine Teilvorderansicht einer Trocknungsmitteleinheit mit der Darstellung einer fünften bevorzugten Ausführungsform;
9 eine perspektivische Teilansicht der Trocknungsmitteleinheit bei der fünften bevorzugten Ausführungsform und
10 eine perspektivische Teilansicht einer Trocknungsmittleinheit bei einer sechsten bevorzugten Ausführungsform.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt eine erste bevorzugte Ausführungsform eines Entfeuchters gestaltet als ein Entfeuchter zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug. Dieser Entfeuchter 10 ist in einem Kofferraum an der Rückseite eines Fahrzeugs eingebaut, unabhängig von dem Leitungssystem eines Fahrzeug-Klimatisierungssystems. Ein Innenluft-Einlaß 11 des Entfeuchters 10 ist mit dem rückwärtigen Teil des Fahrgastraums des Fahrzeugs über eine Öffnung in dem hinteren Durchtritts-Tableau (nicht dargestellt) an der Rückseite des Fahrgastraums verbunden.
Ein Gebläse 12 ist unterhalb dieses Einlasses 11 angeordnet. Dieses Gebläse 12 besitzt einen üblichen Mehrschaufel-Zentrifugallüfter 12a und ein Spiralgehäuse 12b, innerhalb dessen der Lüfter 12a drehbar eingebaut ist; der Lüfter 12a ist mittels eines Motors 12c angetrieben, wodurch das Gebläse 12 Luft in der radialen Richtung des Lüfters 12a nach außen bläst.
Ein Gehäuse 13 ist mit einer Luftzuführungsöffnung des Spiralgehäuses 12b verbunden. Ein Kanal innerhalb des Gehäuses 13 ist durch eine Trennwand 14 in einen ersten Kanal 15 für die Entfeuchtung und in einen zweiten Kanal 16 für die Regenerierung unterteilt. Das heißt, ein erster Kanal 15 für die Entfeuchtung ist an der unteren Seite in der vertikalen Richtung des Fahrzeugs ausgebildet, und ein zweiter Kanal 16 für die Regenerierung ist an der oberen Seite ausgebildet.
Ein erster Wärmetauscher 17 ist an dem Einlaß des ersten Kanals 15 für die Entfeuchtung angeordnet. Eine Trocknungsmitteleinheit 18, die ein Trocknungsmittel enthält, ist an der stromabwärtigen Seite dieses ersten Wärmetauschers 17 angeordnet, und der zweite Wärmetauscher 19 ist an der stromabwärtigen Seite der Trocknungsmitteleinheit 18 angeordnet. Hierbei dient der erste Wärmetauscher 17 dem Austausch von Wärme zwischen Innenluft in dem Kanal 15 und Niedertemperatur-Außenluft.
Der erste Wärmetauscher 17 ist mit einem Außenluft-Durchtritt 20 verbunden, und ein Ende 20a des Außenluft-Durchtritts 20 mündet außerhalb des Fahrgastraums und nimmt Niedertemperatur-Außenluft während der winterlichen Beheizung auf. Das andere Ende des Außenluft-Durchtritts 20 ist mit dem Niederdruckteil des Lüfters 12a über einen Hilfseinlaß 21 verbunden, der rund um das Äußere des Motors 12c des Gebläses 12 ausgebildet ist. Demzufolge strömt dann, wenn der Lüfter 12a angetrieben ist, Niedertemperatur-Außenluft durch den Außenluft-Durchtritt 20 und den ersten Wärmetauscher 17 hindurch zu dem Niederdruckteil des Lüfters 12a.
Weil der erste Wärmetauscher 17 einen Wärmeaustausch zwischen einem Außenluft-Durchtritt, durch den hindurch Außenluft strömt, und einem Innenluft-Durchtritt, durch den hindurch Innenluft, die mittels des Gebläses 12a zugeführt wird, strömt, durchführt, kann er Innenluft mit Niedertemperatur-Außenluft kühlen. Eine Vielzahl von Anbaustreben bzw. -stegen (nicht dargestellt) erstreckt sich von dem Motor 12c des Gebläses 12 aus in radialer Richtung, und der Motor 12c ist an dem Spiralgehäuseboden mittels der Anbaustreben bzw. -stege angebaut.
Die Trocknungsmitteleinheit 18 kann eine solche der in der offengelegten JP 09-156 349 beschriebenen Mittel sein. Mit anderen Worten besitzt die Trocknungsmitteleinheit vorzugsweise ein granulatförmiges Trocknungsmittel 18a, wie beispielsweise Silicagel oder Zeolit, das in einem porösen Beutel enthalten ist, und ist der poröse Beutel innerhalb eines scheibenförmig gestalteten Gehäusekörpers 18b aufgenommen bzw. gehalten. Die beiden axialen End- bzw. Stirnflächen des Gehäusekörpers 18b sind mit Ausnahme zum Abteilen von Teilen zum Halten des Beutels offen, wodurch der Luftströmungswiderstand der Trocknungsmitteleinheit 18 so klein wie möglich gemacht ist.
Die Trocknungsmitteleinheit 18 ist so angeordnet, daß sie sich nicht nur in den ersten Kanal 15 für die Entfeuchtung an der unteren Seite des Entfeuchters 10, sondern auch in den zweiten Kanal 16 für die Regenerierung an der oberen Seite erstreckt, und der Gehäusekörper 18b ist innerhalb des Gehäuses 13 drehbar eingebaut und mittels eines Antriebsmittels, beispielsweise eines Motors 22 (2), drehbar angetrieben.
Der zweite Wärmetauscher 19 benutzt die zum Regenerieren der Trocknungsmitteleinheit 18 verwendete Wärme, um die Temperatur innerhalb des Fahrgastraums zu erhöhen, und erwärmt Luft in dem ersten Kanal 15 für die Entfeuchtung an der unteren Seite des Entfeuchters 10 mit Hochtemperatur-Luft von dem zweiten Kanal 16 für die Regenerierung an der oberen Seite. Dieser zweite Wärmetauscher 19 kann die gleiche Bauweise aufweisen wie der erste Wärmetauscher 17. Eine Zuführungsöffnung 23 zum Zuführen von Luft in den Fahrgastraum ist in dem ersten Kanal 15 für die Entfeuchtung stromabwärts des zweiten Wärmetauschers 19 vorgesehen. Auch mündet ein Auslaß 24 zum Abführen von Regenerationsluft aus dem zweiten Wärmetauscher 19 außerhalb des Fahrgastraums.
In dem zweiten Kanal 16 ist ein elektrisches Heizelement 25 an der stromaufwärtigen Seite der Trocknungseinheit 18 angeordnet. Dieses elektrische Heizelement 25 erwärmt die Luft in dem zweiten Kanal 16 und besteht aus einem Widerstand (einer PTC-Heizvorrichtung) mit einem positiven Widerstand/Temperatur-Koeffizienten derart, daß sein elektrischer Widerstand an einem vorbestimmten Curie-Punkt scharf zunimmt.
2 ist ein Regelungs-Blockdiagramm. Eine Fahrzeug-Klimatisierungssystem-Regeleinheit 26 besteht aus einem Mikrocomputer und dergleichen und regelt die obengenannten elektrischen Vorrichtungen (12c, 22 und 25) nach einem voreingestellten Programm. Signale von Schaltern 27 an einer Betätigungstafel des Fahrzeug-Klimatisierungssystems und von Sensoren 28 zur Klimatisierungsregelung werden in die Regeleinheit 26 eingegeben.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der ersten bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Während des winterlichen Heizens initiiert dann, wenn die Regeleinheit 26 bestimmt, daß sich das Klimatisierungssystem in einem Zustand des maximalen Heizens befindet und daß sich das Klimatisierungssystem in einer Umwälzbetriebsart für die Innenluft befindet oder daß die Innenluft-Einlaßmenge größer als ein vorbestimmter Anteil (beispielsweise größer als 80%) ist, die Regeleinheit 26 die Arbeit des Entfeuchters 10. Das heißt, ein Strom wird durch den Motor 12c des Gebläses 12 hindurchgeführt, und der Gebläselüfter 12a arbeitet, während ein Strom gleichzeitig durch das elektrische Heizelement 25 hindurchgeführt wird, und das elektrische Heizelement 25 beginnt, Wärme zu erzeugen.
Auch wird der Motor 22 intermittierend angetrieben, und dreht er die Trocknungsmitteleinheit um einen vorbestimmten Winkel (beispielsweise um 180°), wodurch die Position der Trocknungsmittleinheit 18 in Hinblick auf die beiden Kanäle 15 und 16 in vorbestimmten Zeitintervallen umgekehrt wird. Hierbei kann alternativ der Motor 22 auch kontinuierlich angetrieben werden, und kann die Drehzahl des Motors 22 extrem niedrig gemacht werden, und wird die Trocknungsmitteleinheit 18 hierdurch kontinuierlich gedreht.
Als eine Folge der Arbeit des Gebläselüfters 12a wird Luft vom Inneren des Fahrgastraums aus mittels des Lüfters 12a über den Einlaß 11 eingeführt. Auch wird ein kleiner Strom Außenluft mittels des Lüfters 12a durch den Außenluft-Durchtritt 20, den ersten Wärmetauscher 17 und den Hilfseinlaß 21 hindurch eingeführt. Dieser kleine Strom von Außenluft wird dann mit der Innenluft gemischt, und die sich ergebende Luft wird parallel nach unten zu dem ersten Kanal 15 für die Entfeuchtung und zu dem zweiten Kanal 16 für die Regenerierung geblasen.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der obigen Ausführungsform unter Bezugnahme auf das nachfolgende Beispiel erläutert. Es wird zunächst angenommen, daß die gesamte Luftströmung des Lüfters 12a 65 m³/h beträgt, daß Außenluft mit mindestens 90°C zu dem Außenluft-Durchtritt 20 mit einer Luftströmung von 15 m³/h eingeführt wird; daß Innenluft mit einer Temperatur von 25°C und einer relativen Feuchtigkeit RH von 40% durch den Einlaß 11 hindurch mit einer Luftströmung von 50 m³/h eingeführt wird; daß Luft durch die erste Kanalseite hindurch mit einer Luftströmung von 50 m³/h geblasen wird und daß Luft durch die zweite Kanalseite hindurch mit einer Luftströmung von 15 m³/h geblasen wird.
Bei dem obenangegebenen Fall wird die Innenluft in dem ersten Wärmetauscher 17 mittels Außenluft mit –20°C gekühlt, und steigt ihre relative Feuchtigkeit RH auf 90% an. Weil die relative Feuchtigkeit RH der Luft auf 90% ansteigt, bevor die Luft in die Trocknungsmitteleinheit 18 einströmt, wird die Entfeuchtungskapazität des Trocknungsmittels 18a wirksam vergrößert.
In 3 ist die Einlaßluft-Temperatur der Trocknungseinheit 18 auf der horizontalen Achse aufgetragen, ist die Menge der Absorption von Wasser mittels des Trocknungsmittels 18a (g/10 Min.) auf der linken Seite der vertikalen Achse aufgetragen, und ist die relative Feuchtigkeit RH (%) der Einlaßluft der Trocknungsmitteleinheit 18 auf der rechten Seite der vertikalen Achse aufgetragen. In der Figur geben die gestrichelten Linien die relative Feuchtigkeit RH der Einlaßluft an, und geben die ausgezogenen Linien die absolute Feuchtigkeit (kg/kg) der Einlaßluft an.
Aus 3 ist ersichtlich, daß dann, wenn die Einlaßluft mit einer Temperatur von 25°C und einer relativen Feuchtigkeit RH von 40% zu der Trocknungseinheit 18 hin eingeführt wird, die Menge der Adsorption des Wassers mittels des Trocknungsmittels 18a bei etwa 40 g/10 Min. liegt. Bei der obenbeschriebenen bevorzugten Ausführungsform steigt, wenn Luft mit einer Temperatur von 12°C und einer relativen Feuchtigkeit RH von 90% zu der Trocknungsmitteleinheit 18 hin eingeführt wird, die Menge der Adsorption des Wassers mittels des Trocknungsmittels 18a auf etwa 60 g/10 Min., und kann somit die Wasseradsorptionskapazität, d. h. die Entfeuchtungskapazität, um einen Faktor von etwa 1,5 vergrößert werden. Der Pfeil A in 3 gibt die Vergrößerungswirkung der Entfeuchtungskapazität der Kühlwirkung des ersten Wärmetauschers 17 an.
Die Luft, die durch den Regenerierungszwecken dienenden zweiten Kanal 16 mit 15 m³/h strömt, wird andererseits durch das elektrische Heizelement 25 erhitzt, und ihre Temperatur steigt auf rund 100°C. Als eine Folge dieses Temperaturanstiegs sinkt die relative Feuchtigkeit RH der Luft an der Seite des zweiten Kanals 16 ab. Diese erhitzte Luft strömt in den Teil der Trocknungsmitteleinheit 18, der in dem zweiten Kanal 16 angeordnet ist.
Wenn das Trocknungsmittel 18a regeneriert wird, wird der Zustand der Wasseradsorption in dem Trocknungsmittel 18a freigegeben, und wird Wasser von dem Trocknungsmittel 18a in einem dampfförmigen Zustand abgegeben. Je höher die Temperatur der erhitzten Luft ist, die in das Trocknungsmittel 18a einströmt, und je niedriger die relative Feuchtigkeit RH der erhitzten Luft ist, desto größer wird ihre Kapazität zur Regenerierung des Trocknungsmittels 18a. Daher wird es infolge der Wärme, die mittels des elektrischen Heizelementes 25 erzeugt wird, bevorzugt, die Luftströmung auf einem niedrigen Level zu halten und die Temperatur, auf die die Luft erhitzt wird, zu erhöhen, statt den Luftstrom zu vergrößern, um die Regenerierungskapazität der erhitzten Luft zu vergrößern.
Weil aus der Luft auf der Seite des zweiten Kanals Wärme mittels der Trocknungsmitteleinheit 18 absorbiert worden ist, wenn sie durch die Trocknungsmitteleinheit 18 hindurchtritt, fällt ihre Temperatur von etwa 100°C auf etwa 50°C, und infolge der Abgabe von Wasserdampf von dem Trocknungsmittel 18a steigt ihre relative Feuchtigkeit RH auf etwa 40% an.
Andererseits absorbiert die Luft auf der Seite des ersten Kanals Wärme von der Trocknungsmitteleinheit 18, und steigt ihre Temperatur auf etwa 40°C, wodurch sie zu warmer Luft mit niedriger Feuchtigkeit wird, wenn sie durch die Trocknungsmitteleinheit 18 hindurchtritt. Hiernach findet in dem zweiten Wärmetauscher 19 ein Wärmeaustausch zwischen der Luft mit niedriger Feuchtigkeit auf der Seite des ersten Luftkanals und der Regenerierungsluft mit hoher Temperatur auf der Seite des zweiten Kanals statt, und steigt die Temperatur der Luft auf der Seite des ersten Kanals auf 42°C (beispielsweise 40°C → 42°C) an, bevor sie durch die Zuführungsöffnung 23 in den Fahrgastraum ausgeblasen. Somit ist es, weil warme Luft mit geringer Feuchtigkeit in den Fahrgastraum eingeblasen wird, möglich, das Beschlagen der Windschutzscheibe zu verhindern und die Temperatur innerhalb des Fahrgastraums zu erhöhen.
Auch ist es infolge der Wärmerückgewinnungswirkung des zweiten Wärmetauschers 19 möglich, Wärme für die Regenerierung des Trocknungsmittels 18a wirksam zu nutzen, um einen Beitrag zu der Temperaturerhöhung innerhalb des Fahrgastraums zu leisten. Nach dem Hindurchtritt durch den zweiten Wärmetauscher 19 fällt die Temperatur der Luft in dem zweiten Kanal 16 auf 44°C ab, bevor sie außenseitig des Fahrzeugs abgegeben wird.
Eine in 4 dargestellte zweite bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten bevorzugten Ausführungsform dadurch, daß eine Peltier-Einrichtung 30 anstelle des ersten Wärmetauschers 17 auf der Seite des ersten Kanals als die Kühleinheit verwendet wird, die stromaufwärts der Trocknungsmitteleinheit 18 angeordnet ist. Die Peltier-Einrichtung 30 ist ein Thermoelement mit der bekannten Eigenschaft, daß dann, wenn ein Strom durch es hindurchtritt, eine Seite von ihm Wärme absorbiert und die andere Seite Wärme abstrahlt. Entsprechend sind bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform Wärmeabsorptionsrippen 30a an einer Seite der Peltier-Einrichtung 30 in dem ersten Kanal 15 stromaufwärts der Trocknungsmitteleinheit 18 vorgesehen, und sind Wärmeabstrahlungsrippen 30b an der anderen Seite der Peltier-Einrichtung 30 in dem Außenluft-Durchtritt 20 angeordnet.
Wenn ein Strom durch die Peltier-Einrichtung 30 von einer Fahrzeugbatterie 31 aus mittels eines Schalters 32 hindurchgeführt wird, absorbieren die Wärmeabsorptionsrippen 30a auf einer Seite der Peltier-Einrichtung 30 Wärme. Folglich wird die Luft in dem ersten Kanal 15 gekühlt. Die absorbierte Wärme wird dann von den Wärmeabstrahlungsrippen 30b in die Außenluft mit niedriger Temperatur abgestrahlt. Das Schalten des Schalters 32 wird mittels der Regeleinheit 26 wie bei der ersten Ausführungsform geregelt. Unter allen übrigen Aspekten ist die zweite bevorzugte Ausführungsform die gleiche wie die erste bevorzugte Ausführungsform.
Eine in 5 dargestellte dritte bevorzugte Ausführungsform weist eine Heizleitung 33 als die Kühleinheit auf der Seite des ersten Kanals auf. Die Heizleitung 33 ist eine bekannte Wärmetransporteinrichtung des Wärmesiphontyps, bei der ein Arbeitsfluid (Kühl- bzw. Kältemittel), das innerhalb der Leitung abgedichtet aufgenommen ist, Wärme absorbiert und in einem Verdampfungsteil 33a an einem Ende der Leitung verdampft und Wärme freisetzt und in einem Kondensierungsteil 33b an dem anderen Ende der Leitung kondensiert. Durch die Wiederholung dieses Verdampfens und Kondensierens wird Wärme von dem Verdampfungsteil 33a zu dem Kondensierungsteil 33b geführt.
Entsprechend ist der Verdampfungsteil 33a stromaufwärts der Trocknungsmitteleinheit 18 in dem ersten Kanal 15 angeordnet, und ist der Kondensierungsteil 33b in dem Außenluft-Durchtritt 20 angeordnet. Der Verdampfungsteil 33a und der Kondensierungsteil 33b sind mit Rippen ausgestattet, um die Wärmeübertragungsflächen jedes Teils zu vergrößern.
Wenn die Heizleitung 33 in dem Fahrzeug angebracht ist, ist es notwendig, daß der Kondensierungsteil 33b oberhalb des Verdampfungsteils 33a angeordnet ist, so daß in der Heizleitung 33 das kondensierte flüssige Kühl- bzw. Kältemittel in dem Kondensierungsteil 33b zu dem Verdampfungsteil 33a infolge der Unterschiedlichkeit des spezifischen Gewichts zwischen dem flüssigen Kühl- bzw. Kältemittel und dem verdampften Kühl- bzw. Kältemittel zugeführt wird. Die anderen Aspekte der dritten bevorzugten Ausführungsform sind die gleichen wie bei der ersten und der zweiten bevorzugten Ausführungsform.
6 zeigt eine vierte bevorzugte Ausführungsform, bei einem Fahrzeug-Klimatisierungssystem-Entfeuchter. Der Entfeuchter 10 ist einstückig mit der Einlaßseite eines Leitungssystems einer vorderen Klimatisierungseinheit 100 verbunden, die hinter dem Armaturenbrett an der Vorderseite des Fahrgastraums eines Fahrzeugs eingebaut ist.
In dem Entfeuchter 10 ist ein erster Kanal 15 für das Entfeuchten mittels eines Gehäuses 15a ausgebildet, und ist ein zweiter Kanal 16 für das Regenerieren mittels eines Gehäuses 16a ausgebildet, wobei die beiden Kanäle 15, 16 parallel zueinander ausgebildet sind. Das stromaufwärtige Ende des ersten Kanals 15 besitzt einen Einlaß 11a zum Einführen von Luft von dem Fahrgastraum aus (Innenluft) zur Umlaufführung an dem Armaturenbrett in dem Fahrgastraum. Das stromabwärtige Ende des ersten Kanals 15 ist mit einem Einlaß 101 für entfeuchtete Innenluft der vorderen Klimatisierungseinheit 100 verbunden.
Das stromabwärtige Ende des zweiten Kanals 16 besitzt ebenfalls einen Innenluft-Einlaß 11 an dem Armaturenbrett in dem Fahrgastraum. Ein Regenerierungsgebläse 12 ist unmittelbar hinter dem Einlaß 11 angeordnet. Das Gebläse 12 weist einen üblichen Mehrschaufel-Zentrifugallüfter (Sirocco-Lüfter) 12a und ein Spiralgehäuse 12b auf, innerhalb dessen der Lüfter 12a drehbar eingebaut ist. Der Lüfter 12a wird mittels eines Motors 12c angetrieben, wobei das Gebläse 12 Innenluft in der radialen Richtung des Lüfters 12a nach außen bläst.
In dem zweiten Kanal 16 für die Regenerierung ist ein elektrisches Heizelement 25 in einer Position unmittelbar hinter dem Luftauslaß des Spiralgehäuses 12b oder stromabwärts und vor einer Trocknungsmitteleinheit 18 oder stromaufwärts derselben angeordnet. Das elektrische Heizelement 25 heizt die Luft in dem zweiten Kanal 16 auf und weist einen Widerstand (eine PTC-Heizvorrichtung) mit einem positiven Widerstand/Temperatur-Koeffizienten derart auf, daß sein elektrischer Widerstand bei einem vorbestimmten Curie-Punkt stark ansteigt.
Die Trocknungsmitteleinheit 18 weist wie bei der obenbeschriebenen ersten bis dritten Ausführungsform einen porösen Beutel auf, der ein granulatförmiges Trocknungsmittel 18a₁ , 18a₂ , beispielsweise Silicagel oder Zeolit, enthält. Der Beutel ist innerhalb eines scheibenförmigen Gehäusekörpers 18b aufgenommen bzw. gehalten. Beide End- bzw. Stirnflächen des Gehäusekörpers 18b in der axialen Richtung sind vollständig offen mit Ausnahme zum Abteilen von Teilen zum Halten des Beutels, wodurch der Luftströmungswiderstand der Trocknungsmitteleinheit 18 so klein wie möglich gemacht ist.
Die Trocknungsmitteleinheit 18 erstreckt sich von dem ersten Kanal 15 für die Entfeuchtung, der sich an der unteren Seite des Entfeuchters 10 befindet, in den zweiten Kanal 16 für die Regenerierung hinein, der sich an der oberen Seite des Entfeuchters 10 befindet. Der Gehäusekörper 18b ist innerhalb von zwei Gehäusen 15a, 16a, um einen zentralen Teil 18c drehbar angebracht und mittels eines Motors 22 umlaufend angetrieben, wie in 2 dargestellt ist. In der Figur bezeichnet 18a₁ das Trocknungsmittel auf der Entfeuchtungsseite, das in dem ersten Kanal 15 für die Entfeuchtung angeordnet ist, und bezeichnet 18a₂ das Trocknungsmittel auf der Regenerierungsseite, das in dem zweiten Kanal 16 für die Regenerierung angeordnet ist.
Die Trocknungsmitteleinheit 18 wird mittels des Motors 22 in vorbestimmten Zeitintervallen um jeweils 180° gedreht, wodurch das Trocknungsmittel 18a₁ auf der Entfeuchtungsseite und das Trocknungsmittel 18a₂ auf der Regenerierungsseite abwechselnd umgekehrt werden.
Ein Außenluft-Einlaß 102 der Klimatisierungseinheit 100 dient zum Einführen von Luft von außerhalb des Fahrgastraums. Der Außenluft-Einlaß 102 ist mit zwei Außenluft-Durchtritten 104, 105 verbunden, die entgegengesetzt mittels einer Außenluft-Umschaltklappe 103 geöffnet und geschlossen werden. Außenluft, die in den Außenluft-Durchtritt 105 eingeführt wird, wird mittels eines Wärmetauschers 19 zur Rückgewinnung von Regenerierungswärme erhitzt, bevor sie der stromabwärtige Seite der Trocknungsmitteleinheit 18 in dem Kanal 15 zugeführt wird.
Das heißt, der Wärmetauscher 19 entspricht dem zweiten Wärmetauscher 19 von 1, 4 und 5 und ist bei dieser bevorzugten Ausführungsform an der stromabwärtigen Seite der Trocknungsmitteleinheit 18 in dem zweiten Kanal 16 angeordnet, um einen Wärmeaustausch zwischen mittels des elektrischen Heizelementes 25 erhitzter Luft mit hoher Temperatur und Außenluft mit niedriger Temperatur durchzuführen, um Wärme von der Regenerierungsseite aus zurückzugewinnen und hierdurch die Temperatur in dem Fahrgastraum zu erhöhen.
Die stromabwärtige Seite des Wärmetauschers 19 in dem zweiten Kanal 16 ist mittels eines Verbindungskanals 160 mit einer Kondenswasser-Abgabeleitung 106 der Klimatisierungseinheit 100 verbunden. Luft, die in dem Wärmetauscher 19 einen Wärmeaustausch erfahren hat und deren Temperatur folglich abgesunken ist, wird außerhalb des Fahrzeugs durch den Verbindungskanal 160 und die Kondenswasserabgabeleitung 106 hindurch abgegeben.
Auch wird ein Teil der Außenluft, die in den Außenluft-Durchtritt 105 eintritt, mittels eines Verbindungskanals 161 zu einem Verteilungskanal 162 geführt. Der Verteilungskanal 162 besitzt eine Vielzahl von Außenluft-Ausblasöffnungen 163, die der stromaufwärtigen Seite des entfeuchtungsseitigen Trocknungsmittels 18a₁ zugewandt angeordnet sind, das in dem ersten Kanal 15 angeordnet ist. Der Verteilungskanal 162 und die Außenluft-Ausblasöff nungen 163 blasen Außenluft auf das entfeuchtungsseitige Trocknungsmittel 18a₁ .
Weil im Winter Außenluft mit niedriger Temperatur auf das entfeuchtungsseitige Trocknungsmittel 18a₁ in dem ersten Kanal 15 von den Außenluft-Ausblasöffnungen 163 aus geblasen wird, um das entfeuchtungsseitige Trocknungsmittel 18a₁ zu kühlen, ist der Temperaturanstieg des entfeuchtungsseitigen Trocknungsmittels 18a₁ , verursacht durch die Kondensationswärme während der Wasseradsorption, minimiert, und ist der Verlust bzw. Abfall der Wasseradsorptionskapazität, verursacht durch diesen Temperaturanstieg, unterdrückt bzw. überwunden.
Nachfolgend wird die vordere Klimatisierungseinheit 100 kurz beschrieben. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform weist die Klimatisierungseinheit 100 eine Zwei-Schichten-Strömungs-Betriebsart für Innenluft/Außenluft auf. Das Innere eines Gehäuses 107 der Klimatisierungseinheit 100 bildet einen ersten Luftkanal 108 für Innenluft an ihrer unteren Seite und einen zweiten Luftkanal 109 für Außenluft an ihrer oberen Seite. Diese beiden Luftkanäle 108, 109 sind mittels eines Trennwandelementes 110 voneinander getrennt.
Ein Klimatisierungsgebläse 111, das in dem stromaufwärtigen Ende des Gehäuses 107 angebracht ist, weist ein erstes Lüfterrad 112 zum Blasen von Luft in den ersten Luftkanal 108 und ein zweites Lüfterrad 113 zum Blasen von Luft in den zweiten Luftkanal 109 auf. Die beiden Lüfterräder 112, 113 sind voneinander unabhängig, jedoch beide mittels eines gemeinsamen Motors 115 angetrieben. Die beiden Lüfterräder 112, 113 bestehen wie das Lüfterrad 12a des Gebläses 12 aus üblichen Mehrschaufel-Zentrifugallüfterrädern, beispielsweise Scirocco-Lüftern.
Innenluft von einem Innenluft-Einlaß 116 oder Außenluft von einem Außenluft-Einlaß 117 wird der Einlaßöffnung 112a des ersten Lüfterrades 112 auf der unteren Seite zugeführt. Der Innenluft-Einlaß 116 und der Außenluft-Einlaß 117 werden mittels einer ersten Schaltklappe 118 für Innenluft/Außenluft umgeschaltet. Außenluft strömt dem Außenluft-Einlaß 117 von dem obengenannten Außenluft-Durchtritt 104 aus durch einen Verbindungsdurchtritt 119 hindurch zu.
Innenluft von einem Innenluft-Einlaß 120, Außenluft von einem Außenluft- Einlaß 104a, der in dem Außenluft-Durchtritt 104 vorgesehen ist, oder entfeuchtete Innenluft von dem Einlaß 101 für entfeuchtete Innenluft tritt durch die Einlaßöffnung 113a des zweiten Lüfterrades 113 hindurch. Der Innenluft-Einlaß 120 und der Außenluft-Einlaß 104a werden mittels einer zweiten Schaltklappe 121 für Innenluft/Außenluft umgeschaltet. Die Positionen der Klappen 103, 118 und 121 in 6 zeigen den Zwei-Schichten-Strömungs-Betriebsart-Zustand.
Im Inneren des Gehäuses 107 ist ein Kühlzwecken dienender Wärmetauscher 122 an der stromaufwärtigen Seite angeordnet, und ist ein Heizzwecken dienender Wärmetauscher 123 an der stromabwärtigen Seite angeordnet. Diese beiden Wärmetauscher 122, 123 erstrecken sich quer sowohl zu dem ersten Luftkanal 108 für Innenluft als auch zu dem zweiten Luftkanal 109 für Außenluft. Der Wärmetauscher 122 ist ein Verdampfer eines Kühl- bzw. Kältezyklusses, und der Wärmetauscher 123 ist ein Heizkern des Warmwassertyps, der Heißwasser von einem wassergekühlten Fahrzeugmotor als eine Wärmequelle benutzt.
Ein Fußraum-Auslaß 124 ist an dem stromabwärtigen Ende des ersten Luftkanals 108 für Innenluft angeordnet, und Luft kann auf die Füße eines Fahrgastes in dem Fahrgastraum durch diesen Fußraum-Auslaß 124 hindurch ausgeblasen werden. Ein Defroster-Auslaß 125 ist an dem stromabwärtigen Ende des zweiten Luftkanals 109 für Außenluft angeordnet, und Luft kann auf das Innere einer Windschutzscheibe durch diesen Defroster-Auslaß 125 hindurch ausgeblasen werden.
In der Praxis ist ein Verbinder (nicht dargestellt) zum Verbinden der beiden Luftkanäle 108, 109 vorgesehen, damit Luft von dem ersten und dem zweiten Luftkanal 108, 109 durch den Fußraum-Auslaß 124 oder den Defroster-Auslaß 125 hindurch bei einer Betriebsart für ausschließlich Außenluft oder einer Betriebsart für ausschließlich Innenluft ausgeblasen werden kann, die beide zusätzlich zu der Zwei-Schichten-Strömungs-Betriebsart für Innenluft/Außenluft verfügbar sein können. In gleicher Weise ist in der Praxis ebenfalls ein Kopfraum-Auslaß (nicht dargestellt) zum Blasen von Luft von den beiden Luftkanälen 108, 109 aus in Richtung zu dem Kopf eines Fahrgastes in dem Fahrgastraum vorgesehen.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der vierten bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Während des Heizens im Winter werden, wenn die Klimatisierungseinheit 100 in dem Zustand des maximalen Heizens arbeitet, die Klappen 103, 118 und 121 zum Einführen von Innenluft und Außenluft zu den Positionen bewegt, die mittels ausgezogener Linien in 6 dargestellt sind, und wird die Zwei-Schichten-Strömungs-Betriebsart für Innenluft/Außenluft hierdurch eingestellt. Das heißt, das erste Lüfterrad 112 des Klimatisierungsgebläses 111 nimmt Innenluft von dem Innenluft-Einlaß 116 aus auf und bläst diese Luft in den ersten Luftkanal 108. Die Innenluft wird dann mittels des Heizzwecken dienenden Wärmetauschers 123 aufgeheizt und durch den Fußraum-Auslaß 124 in Richtung auf den Fahrgast-Fußbereich ausgeblasen.
Das zweite Lüfterrad 113 des Klimatisierungsgebläses 111 nimmt eine Mischung von mittels der Trocknungsmitteleinheit 18 entfeuchteter Innenluft von dem Einlaß 101 für entfeuchtete Innenluft, von in den ersten Kanal 15 durch den Außenluft-Einlaß 102, den Außenluft-Durchtritt 105, den Verbindungskanal 161, den Verteilungskanal 162 und die Außenluft-Ausblasöffnungen 163 hindurch eingeführter Außenluft und von in den ersten Luftkanal 15 durch den Wärmetauscher 19 hindurch eingeführter Außenluft auf.
Diese mittels des zweiten Lüfterrades 113 zugeführte Mischung von Innenluft und Außenluft wird mittels des Wärmetauschers 123 in dem zweiten Luftkanal 109 erhitzt und wird zu warmer Luft mit geringer Feuchtigkeit. Diese warme Luft mit geringer Feuchtigkeit wird dann durch den Defroster-Auslaß 125 hindurch in Richtung zu der Fahrzeug-Windschutzscheibe geblasen und verhindert das Beschlagen der Windschutzscheibe.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise des Entfeuchters 10 im Detail beschrieben. Wenn sich die Klimatisierungseinheit 100 in dem Zustand des maximalen Heizens befindet, liefert eine Klimatisierungs-Regeleinheit (nicht dargestellt) Strom an das Gebläse 12 für die Regenerierung und an das elektrische Heizelement 25, und beginnen das Gebläse 12 für die Regenerierung und das elektrische Heizelement 25 zu arbeiten.
Auch regelt ein Ausgangssignal eines Taktgebers innerhalb der Klimatisierungs-Regeleinheit die Arbeitsweise des Antriebsmittels (des Motors 22 von 2) der Trocknungsmitteleinheit. Insbesondere wird das Antriebsmittel zu vorbestimmten Zeitintervallen mit Energie versorgt, und dreht es die Trocknungsmitteleinheit 18 jedes Mal um einen festgelegten Winkel (beispielsweise um 180°), wodurch die Winkelposition der Trocknungsmitteleinheit 18 gegenüber den Kanälen 15, 16 umgekehrt wird. In alternativer Weise kann der Motor 22 kontinuierlich betrieben werden, und kann die Drehzahl des Motors 22 auf eine extrem niedrige Drehzahl verzögert werden, um die Trocknungsmitteleinheit 18 kontinuierlich zu drehen.
Als eine Folge der Arbeit des zweiten Lüfterrades 113 des Klimatisierungsgebläses 111 wird Innenluft aus dem Fahrgastraum zu dem ersten Kanal 15 durch die Einlaßöffnung 11a des Entfeuchters 10 hindurch eingeführt, und tritt diese Luft durch das entfeuchtungsseitige Trocknungsmittel 18a₁ der Trocknungsmitteleinheit 18 hindurch. Folglich kondensiert Wasserdampf aus der Innenluft, und wird dieser Dampf in der flüssigen Phase auf dem entfeuchtungsseitigen Trocknungsmittel 18a₁ adsorbiert, und wird somit die Innenluft entfeuchtet. Diese entfeuchtete Innenluft wird dann mittels des zweiten Lüfterrades 113 durch den Einlaß 101 für entfeuchtete Innenluft hindurch aufgenommen.
Hierbei tritt unter der Saugkraft des zweiten Lüfterrades 113 Außenluft von dem Außenluft-Einlaß 102 aus in den Außenluft-Durchtritt 105 ein. Ein Teil dieser Außenluft tritt durch den Verbindungskanal 161, den Verteilungskanal 162 und die Außenluft-Ausblasöffnungen 163 hindurch und wird auf das entfeuchtungsseitige Trocknungsmittel 18a₁ in dem ersten Kanal 15 geblasen. Infolge des Heizens während des Winters liegt die Lufttemperatur typischerweise bei etwa 0°C. Daher kann das entfeuchtungsseitige Trocknungsmittel 18a₁ durch diese Außenluft mit niedriger Temperatur gut gekühlt werden.
Die sich ergebende Kondensationswärme, die während der Adsorption von Wasser auf dem entfeuchtungsseitigen Trocknungsmittel 18a₁ auftritt, kann durch die Außenluft mit niedriger Temperatur absorbiert werden, die auf das Trocknungsmittel geblasen wird, und ein Temperaturanstieg des entfeuchtungsseitigen Trocknungsmittels 18a₁ , verursacht durch die Kondensationswärme, kann somit unterdrückt bzw. überwunden werden. Als eine Folge kann ein Verlust bzw. Absinken der Wasseradsorptionskapazität, verursacht durch den Anstieg der Temperatur des entfeuchtungsseitigen Trocknungsmittels 18a₁ , minimiert werden, und kann die Wasseradsorptionskapazität des entfeuchtungsseitigen Trocknungsmittels 18a₁ auf einem wünschenswerten Level aufrechterhalten werden.
Des weiteren absorbiert die Außenluft, die von den Außenluft-Ausblasöffnungen 163 aus ausgeblasen wird, Wärme von dem entfeuchtungsseitigen Trocknungsmittel 18a₁ , und folglich steigt ihre Temperatur an, bevor sie mit der entfeuchteten Innenluft in dem ersten Kanal 15 zur Entfeuchtung vermischt wird und bevor sie in den Fahrgastraum ausgeblasen werden. Im Vergleich mit einem Fall, bei dem Außenluft mit niedriger Temperatur in den Fahrgastraum in unverändertem Zustand eingeblasen wird, kann die Temperatur des Luftzugs erhöht werden, um die Temperatur innerhalb des Fahrgastraums zu erhöhen.
Insbesondere dann, wenn wie bei dieser Ausführungsform eine Zwei-Schichten-Strömungs-Betriebsart für Innenluft/Außenluft verwendet wird und entfeuchtete Innenluft in dem ersten Kanal 15 auf der Entfeuchtungsseite und Außenluft vermischt und durch den Defroster-Auslaß 125 hindurch auf die Innenseite der Windschutzscheibe geblasen werden, kann die Temperatur des Defrosterzuges erhöht werden, und kann hierdurch die Scheibentemperatur erhöht werden. Somit ist es möglich, den Widerstand gegen ein Beschlagen der Windschutzscheibe zu vergrößern.
Andererseits wird infolge des Betriebs des Regenerierungsgebläses 12 Innenluft von dem Fahrgastraum aus zu dem zweiten Kanal 16 für die Regenerierung eingeführt und mittels des elektrischen Heizelementes 25 erhitzt. Diese erhitzte Luft wird gegen das regenerierungsseitige Trocknungsmittel 18a₂ der Trocknungsmitteleinheit 18 geblasen, um das regenerierungsseitige Trocknungsmittel 18a₂ zu regenerieren. Hierbei bedeutet Regenerierung des Trocknungsmittels 18a₂ , daß Wasser von dem Trocknungsmittel 18a₂ in einem dampfförmigen Zustand abgegeben wird, wenn das Mittel erhitzt wird.
7A und 7B zeigen ein besonderes Beispiel des Verteilungskanals 162 und der Außenluft-Ausblasöffnungen 163 bei der vierten bevorzugten Ausführungsform. Die strichpunktierte Linie A in 7A zeigt die Trennungslinie zwischen dem ersten Kanal 15 auf der Entfeuchtungsseite und dem zweiten Kanal 16 auf der Regenerierungsseite. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich der erste Kanal 15 für die Entfeuchtung über einem Winkelbereich von 230° in der Drehrichtung B der Trocknungsmitteleinheit 18, und ist der zweite Kanal 16 über dem verbleibenden Winkelbereich von 130° gebildet.
Die Außenluft-Ausblasöffnungen 163 des Verteilungskanals 162 sind in ra dialer Richtung an mehreren Stellen (bei diesem Beispiel an neun Stellen) ausgebildet, wie mittels der schraffierten Teile von 7A dargestellt ist. Der Verteilungskanal 162 ist so ausgebildet, daß er zunächst die Außenluft von dem Umfang der Trocknungsmitteleinheit 18 zu deren Zentrum führt, wie mittels des Pfeils C in 7A dargestellt ist, und dann die Außenluft in radialer Richtung von dem Zentrum der Trocknungsmitteleinheit 18 aus in Richtung zu ihrem Umfang zurückführt, wie mittels des Pfeils D dargestellt ist. In 7B bezeichnet der Pfeil E die Strömung der Außenluft, die von den Außenluft-Ausblasöffnungen 163 aus ausgeblasen wird, und bezeichnet der Pfeil F die Strömung der Innenluft, die durch die Trocknungsmitteleinheit 18 hindurchtritt.
Das entfeuchtungsseitige Trocknungsmittel 18a₁ behält, nachdem es von dem zweiten Kanal 16 aus auf der Regenerierungsseite in den ersten Kanal 15 auf der Entfeuchtungsseite eingeblasen worden ist, seine erhöhte Temperatur bei, nachdem es gerade mittels der heißen Luft für die Regenerierung erhitzt worden ist. Jedoch wird bei dem in 7A und 7B dargestellten Beispiel die Außenluft mit niedriger Temperatur zuerst von einer Außenluft-Ausblasöffnung 163 gemäß Darstellung mittels des Pfeils C auf das entfeuchtungsseitige Trocknungsmittel 18a₁ aufgeblasen, unmittelbar nachdem das Mittel in den ersten Kanal 15 geführt worden ist. Des weiteren ist die Öffnungsfläche der Außenluft-Ausblasöffnung 163 in der Position des Pfeils C mehrfach so groß wie die Außenluft-Ausblasöffnungen 163 in den anderen Positionen. Folglich ist die Menge der von der Außenluft-Ausblasöffnung 163 in der Position des Pfeils C ausgeblasene Luft groß.
Demzufolge kann das entfeuchtungsseitige Trocknungsmittel 18a₁ , das eine hohe Temperatur aufweist, unmittelbar nachdem es in den ersten Kanal 15 für die Entfeuchtung eingeführt worden ist, schnell gekühlt werden.
8 und 9 zeigen eine fünfte bevorzugte Ausführungsform. Bei der vierten bevorzugten Ausführungsform war das Außenluft-Gebläse einschließlich des Verteilungskanals 162 und der Außenluft-Ausblasöffnungen 163 in dem ersten Kanal 15 vorgesehen, und wurde die Trocknungsmitteleinheit 18 mit Hilfe von Außenluft gekühlt, die auf es aufgeblasen wurde. Bei der fünften bevorzugten Ausführungsform ist ein Wärmetauscher zum Austausch von Wärme zwischen dem entfeuchtungsseitigen Trocknungsmittel 18a₁ und Außenluft integriert mit der Trocknungsmitteleinheit 18 ausgebildet.
Das heißt, gemäß Darstellung in 8 ist ein rohrförmiger Verteilungskanal 162 in einem festgelegten Zustand am Zentrum der scheibenförmig gestalteten Trocknungsmitteleinheit 18 angeordnet. Die Trocknungsmitteleinheit 18 ist um das Äußere dieses rohrförmigen Verteilungskanals 162 drehbar angeordnet. Ein Ausschnitt 163a zum Zuführen von Außenluft ist in den Verteilungskanal 162 entlang eines halbkreisförmigen Bereichs ausgebildet, der der Erstreckung des ersten Kanals 15 entspricht.
In der Trocknungsmitteleinheit 18 sind mehrere radiale Röhrchen 18e mit gleichmäßiger Beabstandung und um den Umfang der Trocknungsmitteleinheit herum angeordnet. Wenn die mehreren Röhrchen 18e innerhalb der Erstreckung des ersten Kanals 15 für die Entfeuchtung angeordnet sind, sind die inneren Enden der Röhrchen 18e mit dem Ausschnitt 163a des Verteilungskanals 162 verbunden, und strömt Außenluft in die Röhrchen 18e gemäß Darstellung mittels des Pfeils G in 8.
Nachfolgend wird ein Wärmeaustauschgebilde einschließlich der obengenannten Röhrchen 18e unter Bezugnahme auf 9 beschrieben. Die Röhrchen 18e sind im Querschnitt flache Röhrchen, die unter Verwendung eines Metalls mit einer guten thermischen Leitfähigkeit, wie beispielsweise Aluminium, ausgebildet sind; und gewellte Rippen 18f, die unter Verwendung eines Metalls, wie beispielsweise Aluminium, ausgebildet sind, sind zwischen den Röhrchen 18e und mit diesen verbunden (durch Verlöten oder dergleichen) angeordnet. Das Trocknungsmittel 18a₁ und 18a₂ ist zwischen den Röhrchen 18e und den gewellten Rippen 18f untergebracht.
Weil die inneren Enden dieser Röhrchen 18e der Trocknungsmitteleinheit 18, die innerhalb der Erstreckung des ersten Kanals 15 angeordnet sind, mit dem Ausschnitt 163a des Verteilungskanals 162 verbunden sind, strömt Außenluft, die in den Verteilungskanal 162 eingeführt wird, in die Röhrchen 18e gemäß Darstellung mittels der Pfeile G in 8 und 9. Folglich wird Wärme zwischen der Außenluft mit niedriger Temperatur und dem entfeuchtungsseitigen Trocknungsmittel 18a₁ über die gewellten Rippen 18f, die mit den Röhrchen 18e verbunden sind, ausgetauscht, und wird das entfeuchtungsseitige Trocknungsmittel 18a₁ hierdurch gekühlt.
10 zeigt eine sechste bevorzugte Ausführungsform Während bei der fünften bevorzugten Ausführungsform der Wärmetauscher als eine Kombination der Röhrchen 18e und der gewellten Rippen 18f vorgesehen war, besitzt der Wärmetauscher bei der sechsten bevorzugten Ausführungsform eine andere Form. Das heißt, Konkavitäten 18h und Öffnungen 18j sind in Platten 18g preßgeformt, die aus einem Metall mit einer guten thermischen Leitfähigkeit, beispielsweise aus Aluminium, hergestellt ist, und ein Paar Metallplatten 18g sind einander so zugewandt, daß jeweilige Konkavitäten 18h und Öffnungen 18j in jeder Platte einander gegenüberliegen.
Die Konkavitäten 18h, 18h der Platten 18g, 18g bilden Außenluft-Durchtritte 18i in Äquivalenz zu den Röhrchen 18e der fünften bevorzugten Ausführungsform, und Wärme wird zwischen Außenluft mit niedriger Temperatur in den Außenluft-Duchtritten 18i und dem entfeuchtungsseitigen Trocknungsmittel 18a₁ . ausgetauscht. Somit wird das entfeuchtungsseitige Trocknungsmittel 18a₁ gekühlt.
Da die Plattenöffnungen 18j, 18j einander zugewandt sind, sind Innenluftzug-Durchtritte in den Metallplatten 18g ausgebildet, wodurch es möglich gemacht ist, daß Innenluft durch die Trocknungsmitteleinheit 18 hindurch über die Öffnungen 18j, 18j hindurchtritt.
Es wird nicht auf die obenbeschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt; und zahlreiche Veränderungen sind möglich. Beispielsweise:

[1] Obwohl bei der obenbeschriebenen ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsform der Entfeuchter 10 unabhängig von den Leitungen des Klimatisierungssystems gestaltet ist, kann wie bei der vierten bis sechsten bevorzugten Ausführungsform der Entfeuchter 10 einstückig bzw. integriert in dem Leitungssystem des Klimatisierungssystems eingebaut sein.

Während umgekehrt bei der vierten bevorzugten Ausführungsform der Entfeuchter 10 an dem Leitungssystem des Klimatisierungssystems eingebaut sein kann, kann in alternativer Form der Entfeuchter 10 unabhängig von dem Leitungssystem des Klimatisierungssystems in einer Position wie hinter dem Fahrgastraum ausgebildet sein.

[2] Obwohl bei jeder der obenbeschriebenen ersten bis sechsten bevorzugten Ausführungsform die Trocknungsmitteleinheit 18 eine solche eines Rotationstyps ist, um die Regenerierung des Trocknungsmittels 18a durchzuführen, kann in alternativer Gestaltung das Trocknungsmittel 18a in zwei Pakete bzw. Packungen aufgeteilt sein, und kann die Entfeuchtung mittels eines Pakets des Trocknungsmittels 18a durchgeführt werden, während die Regenerierung des anderen Pakets des Trocknungsmittels 18a durchgeführt wird, und können die Entfeuchtung und Regenerierung der beiden Pakete des Trocknungsmittels 18a durch Umschalten der Belüftungskanäle gewechselt werden.
[3] Obwohl bei der obenbeschriebenen ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsform die Aufgabe des Außenluft-Gebläses des Außenluft-Durchtritts 20 zusätzlich mittels des Gebläses 12 zum Blasen von Innenluft durchgeführt wird, kann in alternativer Gestaltung das Außenluft-Gebläse separat von dem Gebläse 12 vorgesehen sein. In diesem Fall wird Außenluft, die Wärme von der Innenluft absorbiert hat, durch den Auslaß des Außenluft-Durchtritts 20 hindurch zum Äußeren des Fahrgastraums hin abgegeben.
[4] Durch Kombinieren bzw. Zusammenfassen der Kühleinheit (17, 30, 33) zum Kühlen der Innenluft, die in die Trocknungsmitteleinheit 18 einströmt, die bei der ersten bis dritten bevorzugten Ausführungsform beschrieben ist, und der Kühleinheit (162, 163, 163a, 18e–18j) zum Kühlen der Trocknungsmitteleinheit 18, die bei der vierten bis sechsten bevorzugten Ausführungsform beschrieben ist, können die Wirkungen der beiden Kühleinheiten gleichzeitig erreicht werden, und wird hierdurch die Entfeuchtungskapazität der Trocknungsmitteleinheit 18 weiter verbessert.

Claims

Fahrzeug-Klimatisierungssystem mit einem Entfeuchter zum Entfeuchten von Innenluft in einem Passagierabteil eines Fahrzeugs, wobei das System umfasst: ein Gehäuse (13, 16a, 15a, 107), welches in dem Fahrzeug angeordnet ist, wobei das Gehäuse einen Lufteinlass (11, 11a) enthält, durch welchen die Innenluft aus dem Passagierabteil strömt; einen ersten Kanal (15, 108, 109), der in dem Gehäuse begrenzt ist, durch welchen zumindest die Innenluft zu dem Passagierabteil strömt; einen zweiten Kanal (16, 160), der in dem Gehäuse begrenzt ist, durch welchen die Innenluft zu einem Äußeren bezüglich des Passagierabteils ausströmt; eine Lufttrocknungseinheit (18), welche ein Trocknungsmittel (18a, 18a₁ , 18a₂ ) enthält zum Adsorbieren von Wasser aus der Innenluft, die durch den ersten Kanal (15, 108, 109) aus dem Lufteinlass (11, 11a) strömt, wobei die Lufttrocknungseinheit (18) drehbar getragen wird, um das Trocknungsmittel (18a, 18a₁ , 18a₂ ) der Luft in dem ersten Kanal (15) und dem zweiten Kanal (16) abwechselnd zu exponieren; eine Trocknungsmittel-Kühleinheit (17, 30, 33, 162, 163, 163a, 18e), die mit der Lufttrocknungseinheit (18) verbunden in dem ersten Kanal (15, 108, 109) zum Entfernen von Wasser angeordnet ist, welches durch das Trocknungsmittel adsorbiert wurde, um dadurch das Trocknungsmittel zu kühlen, wobei die Trocknungsmittelkühleinheit mit einer Außenluftatmosphäre verbunden ist, und die Lufttrocknungseinheit mit Außenluft kühlt; eine Heizeinheit (25), die im zweiten Kanal (16) an einer stromaufwärtigen Seite einer Lufttrocknungseinheit (18) zum Heizen der in dem zweiten Kanal strömenden Luft angeordnet ist, um das Lufttrocknungsmittel in dem zweiten Kanal (16) zu heizen und zu regenerieren; eine Wärme-Rückgewinnungseinheit, die in dem ersten Kanal (15) und dem zweiten Kanal (16) angeordnet ist, um Wärme aus der in dem zweiten Kanal (16) strömenden Luft auf die in dem ersten Kanal (15, 108, 109) strömende Luft zu übertragen; und ein Gebläse (12, 111) zum Ausblasen der Innenluft durch den ersten Kanal (15, 108, 109), und ebenso zum Ausblasen der Außenluft durch die Trocknungsmittel-Kühleinheit (17, 30, 33, 162, 163, 163a, 18e).
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 1, wobei das Gebläse (12, 111) auch die Innenluft durch den zweiten Kanal (16) ausbläst.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: eine Klimatisierungseinheit (100), die auf einer stromabwärtigen Seite des ersten Kanals (15, 108, 109) angeordnet ist, und einen Kälteerzeugungskreis-Verdampfer (122) und einen Heizkern (123) zum Einstellen einer Lufttemperatur enthält, welche zu dem Passagierabteil abgegeben wird, wobei das Gebläse (12, 111) die Luft auch durch die Klimatisierungseinheit (100) bläst.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Trocknungseinheit (18) stromabwärts des Lufteinlasses angeordnet ist, die Kühleinheit (17, 30, 33) stromaufwärts der Trocknungseinheit (18) angeordnet ist, zum Kühlen und zum Vergrößern der relativen Feuchtigkeit der Eintrittsluft, bevor die Eintrittsluft mittels der Trocknungseinheit (18) entfeuchtet wird, um die Wasseradsorptionseigenschaft des Trocknungsmittels (18a, 18a₁ , 18a₂ ) zu vergrößern.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 4, wobei die Kühleinheit (17, 30, 33) einen Wärmetauscher (17), der stromaufwärts der Trocknungseinheit (18) angeordnet ist, zum Austausch von Wärme zwischen der Eintrittsluft und Außenluft mit niedriger Temperatur umfasst.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 4, wobei die Kühleinheit (17, 30, 33) ein Thermoelement (30) umfasst, das stromaufwärts der Trocknungseinheit (18) angeordnet ist und eine Wärmeabsorptionsseite in Verbindung mit der Eintrittsluft und eine Wärmefreigabeseite aufweist, die in einer Niedertemperatur-Außenluft-Atmosphäre angeordnet ist.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 4, wobei die Kühleinheit (17, 30, 33) eine Heizleitung (33) mit einem Verdampfungsteil (33a) für ein Arbeitsfluid, der stromabwärts der Trocknungseinheit angeordnet ist, und mit einem Kondensierungsteil (33b) für das Arbeitsfluid umfasst, der in einer Niedertemperatur-Außenluft-Atmosphäre angeordnet ist.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 1, wobei die Kühleinheit (17, 30, 33) in dem Gehäuse (13) angeordnet ist, zum Kühlen der durch mindestens einen der Kanäle mittels des Gebläses (12) hindurch geblasenen Innenluft und damit zum Erhöhen der Feuchtigkeit derselben.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 8, wobei die Kühleinheit einen Wärmetauscher (17), der stromaufwärts der Trocknungseinheit (18) angeordnet ist, zum Austausch von Wärme zwischen der Innenluft und Außenluft mit niedriger Temperatur umfasst.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 8, wobei die Kühleinheit ein Thermoelement (30) umfasst, das stromaufwärts der Trocknungseinheit (18) angeordnet ist und eine Wärmeabsorptionsseite in Verbindung mit der Innenluft und eine Wärmefreigabeseite aufweist, die in einer Niedertemperatur-Außenluft-Atmosphäre angeordnet ist.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 8, wobei die Kühleinheit eine Heizleitung (33) umfasst, die stromaufwärts der Trocknungseinheit (18) angeordnet ist und einen Verdampfungsteil (33a) für ein Arbeitsfluid in Verbindung mit der Innenluft und einen Kondensierungsteil (33b) für das Ar beitsfluid aufweist, der in einer Niedertemperatur-Außenluft-Atmosphäre angeordnet ist.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 8, wobei die Trocknungsmittel-Kühleinheit (162, 163, 163a, 18e–18j) zum Kühlen des Trocknungsmittels (18a, 18a₁ , 18a₂ ) in der Trocknungseinheit (18) ausgelegt ist.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 4 oder 8, das zum Beheizen eines Fahrzeug-Fahrgastraums dient, wobei die Wärme-Wiedergewinnungseinheit ein Wärmetauscher (19, 122, 123) zum Erhitzen der Eintrittsluft ist, das Gehäuse (13) mit einer Vielzahl von Luftkanälen (108, 109) versehen ist, durch die hindurch die erhitzte Eintrittsluft strömt, um den Fahrgastraum zu beheizen, wobei die Eintrittsluft Luft ist, die vom Inneren des Fahrgastraums aus eingeführt wird und die, nachdem sie mittels der Trocknungsmitteleinheit (18) entfeuchtet worden ist, in den Fahrgastraum durch die Luftkanäle (108, 109) hindurch eingeblasen wird.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 8, wobei das Gehäuse (12) auch Außenluft durch die Kühleinheit (17, 30, 33) hindurch bläst.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 1, wobei die Trocknungsmittel-Kühleinheit (162, 163, 163a, 18e–18j) mit einer Außenluft-Atmosphäre in Verbindung steht und die Luft-Trocknungseinheit (18) mit Außenluft kühlt.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 1, wobei die Trocknungsmittel-Kühleinheit ein Außenluft-Gebläse (162, 163, 163a) zum Blasen von Außenluft in Verbindung mit der Luft-Trocknungseinheit (18) aufweist.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 15, wobei die Trocknungsmittel-Kühleinheit einen Wärmetauscher (18e–18j) in Fluidverbindung mit der Luft-Trocknungseinheit (18) zum Austausch von Wärme mit dem Trocknungsgerät (18a, 18a₁ , 18a₂ ) aufweist.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 17, wobei der Wärmetauscher (18e–18j) einstückig mit der Luft-Trocknungseinheit (18) vorgesehen ist.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 15, weiter umfassend: einen entfeuchtungsseitigen Kanal (15) zum Aufnehmen der Innenluft und zur Führung derselben durch die Luft-Trocknungseinheit (18) hindurch, wobei Außenluft, die mittels der Luft-Trocknungseinheit (18) gekühlt worden ist, in dem entfeuchtungsseitigen Kanal (15) mit der Innenluft vermischt und in den Raum eingeführt wird.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 15, weiter umfassend: einen Wärmetauscher (119, 122, 123) zum Erhitzen von Klimatisierungsluft; und Klimatisierungs-Luftkanäle (108, 109) zum Einblasen von mittels des Wärmetauschers (19, 122, 123) erhitzter Luft in den Fahrzeug-Fahrgastraum; wobei Innenluft aus dem Inneren des Fahrzeug-Fahrgastraums, die mittels der Luft-Trocknungseinheit (18) entfeuchtet worden ist, in den Fahrzeugraum durch die Luftkanäle (108, 109) hindurch eingeblasen wird.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 8, 19 oder 20, wobei der Trocknungsmittel-Kühler (162, 163, 163a, 18e–18j) in Fluidverbindung mit der Trocknungseinheit (18) und mit einer Außenatmosphäre zum Kühlen des Trocknungsmittels (18a, 18a₁ , 18a₂ ) mit Außenluft steht, und wobei wobei das Gebläse (111) mit einer Einlassseite mit einem Auslassende des entfeuchtungsseitigen Kanals (15) verbunden ist, so dass das Gebläse (111) die Innenluft durch die Luftkanäle (108, 109) hindurch in den Fahrzeugraum einbläst, nachdem Innenluft entfeuchtet worden ist.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 21, weiter umfassend: einen Fußraum-Auslass (124), der an einem Ausgang der Klimatisie rungskanäle (108, 109) vorgesehen ist und Luft zu einer Fahrgast-Fußraumstelle führt; einen Defroster-Auslass (125), der an einem Ausgang der Klimatisierungs-Luftkanäle (108, 109) vorgesehen ist zur Führung von Luft zu einer Windschutzscheibe, geeignet zur Ausführung einer Blas-Betriebsart, bei der sowohl der Fußraum-Auslass (124) als auch der Defroster-Auslass (125) gleichzeitig offen sind, eine Zwei-Schichten-Strömungs-Betriebsart für Innenluft/Außenluft, bei der Innenluft aus dem Fahrzeugraum zu dem Fußraum-Auslass (124) strömt und Außenluft zu dem Defroster-Auslass (125) strömt, vorgesehen ist, und entfeuchtete Innenluft aus dem entfeuchtungsseitigen Kanal mit Außenluft gemischt und durch den Defroster-Auslass (125) hindurch ausgeblasen wird.
Fahrzeug-Klimatisierungssystem nach Anspruch 21, wobei der Wärmetauscher (18e–18j) und die Trocknungseinheit (18) eine einzige integrierte Komponente umfassen bzw. darstellen.