DE60028129T2

DE60028129T2 - Fahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE60028129T2
Application number: DE60028129T
Authority: DE
Inventors: Toyotaka Mitsubishi Heavy Industrie Nagoya-shi Hirao; Mitsubishi Heavy Industries Ltd Kazuki Nishi-Kasugai-gun Niwa; Mitsubishi Heavy Industries Ltd Ryosaku Nishi-Kasugai-gun Akimoto; Gregory A. Beverly Hills Major; Xin Warren Zeng
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Motors Liquidation Co
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Motors Liquidation Co
Priority date: 1999-06-07
Filing date: 2000-06-06
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: CN1288828A; US20050257547A1; JP2001001749A; EP1059182B1; EP1059182A3; EP1059182A2; CN1147401C; DE60028129D1; US20030182955A1; KR100392622B1; KR20010007281A

Description

1. Gebiet der Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeug-Klimaanlage, die in Fahrzeuge wie etwa in Kraftfahrzeuge eingebaut ist, und insbesondere auf eine Fahrzeug-Klimaanlage, bei der eine Fahrzeug-Klimaanlage, die eine Wärmepumpe mit einem Heiz-Wärmetauscher mit dem Motorkühlwasser als Wärmequelle verwendet, vorgesehen ist.
2. Beschreibung des verwandten Gebiets
In letzter zeit gibt es einen steigenden Bedarf an der Einführung eines umweltfreundlichen Fahrzeugs und eines Fahrzeugs mit alternativer Energie, der von Forderungen zur Verbesserung der Luftumwelt und von Umweltproblemen begleitet ist. Wenn die Energiequelle durch Erdgas ersetzt wird, ist dies grundsätzlich nur eine Änderung des Brennstoffs, wobei keine Notwendigkeit besteht, die Grundstruktur einer Klimaanlagenvorrichtung (im Folgenden als Klimaanlage bezeichnet) zu ändern, da es weiter eine Brennkraftmaschine (im Folgenden als ein Motor bezeichnet) gibt.
Falls dagegen eine herkömmliche Klimaanlage so, wie sie ist, in einem Elektrofahrzeug oder in einem Hybridfahrzeug (das sowohl einen Elektromotor als auch einen Motor als Antriebsquelle verwendet), das einer der starken Kandidaten für das Fahrzeug mit alternativer Energie ist, verwendet wird, ist es notwendig, die Wärmequelle während des Heizbetriebs und die Kompressorantriebsquelle während des Kühlbetriebs zu überdenken.
Das heißt, es entsteht ein Problem, dass es bei Elektrofahrzeugen während des Heizbetriebs kein Motorkühlwasser gibt, das wie in den herkömmlichen Fahrzeugen als die Heizquelle dient, und dass es in Hybridfahrzeugen eine Elektromotor-Fahrbetriebsart gibt, in der der Motor angehalten ist und das Fahrzeug nur durch den Elektromotor angetrieben wird, so dass kein ausreichendes warmes Wasser erhalten werden kann.
Darüber hinaus kann sich die Antriebsquelle für den Kompressor während des Kühlbetriebs nicht wie bei herkömmlichen Fahrzeugen auf den Motor stützen, wobei eine andere Antriebsquelle vorgesehen sein muss. Zum Beispiel gibt es im Fall eines Hybridfahrzeugs eine Elektromotor-Fahrbetriebsart, in der das Fahrzeug nur durch den Elektromotor angetrieben wird, oder ist selbst dann, wenn das Fahrzeug durch den Motor angetrieben wird, der Motor zur Zeit des Anhaltens angehalten, so dass er nicht im Leerlauf läuft. Somit ist kein stabiler Betrieb der Klimaanlage möglich, wenn nur der Motor als die Antriebsquelle für den Kompressor verwendet wird.
Vor diesem Hintergrund als die Klimaanlage, die in Fahrzeugen wie etwa in den Elektrofahrzeugen und in den Hybridfahrzeugen eingebaut ist, eine Wärmepumpen-Klimaanlage angenommen, die in Haushalts-Kühl-/Heizklimaanlagen verwendet wird. 3 zeigt ein schematisches Strukturdiagramm einer herkömmlichen Fahrzeug-Klimaanlage, die eine Wärmepumpe verwendet. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Innenraum-Wärmetauscher, bezeichnet das Bezugszeichen 2 eine Kompressoreinheit, bezeichnet das Bezugszeichen 3 einen Außen-Wärmetauscher und bezeichnet das Bezugszeichen 4 ein Gebläse zum Einsaugen von Außenluft. In diesem Fall ist der Außen-Wärmetauscher 3 zusammen mit der Kompressoreinheit 2 und dergleichen im Innern eines Motorraums eingebaut. Durch Aktivieren des Gebläses 4 zum Einsaugen von Außenluft kann die Außenluft in den Motorraum eingesaugt werden.
Wie im Folgenden beschrieben wird, wird bei der oben beschriebenen herkömmlichen Konstruktion ein Kühlmittel umgewälzt, um das Kühlen und Heizen im Fahrgastraum zu bewirken.
Wie in der Figur durch den durchgezogenen Pfeil gezeigt ist, wird das Kühlmittel während des Heizbetriebs in Uhrzeigerrichtung umgewälzt. Das Kühlmittel, das durch den Kompressor in der Kompressoreinheit 2 in ein Hochtemperatur-Hochdruck-Gas geändert wird, wird an den Innenraum-Wärmetauscher 1 geschickt, um Wärme mit der Luft außerhalb des Fahrzeugs (mit der Außenluft) oder mit der Luft innerhalb des Fahrzeugs (mit der Innenluft) auszutauschen. Im Ergebnis wird die Außenluft oder die Innenluft (im Folgenden als Ansaugluft bezeichnet) zu Warmluft, indem Wärme aus dem Hochtemperatur-Hochdruck-Gaskühlmittel aufgenommen wird, während gleichzeitig das Hochtemperatur-Hochdruck-Gaskühlmittel Wärme verliert, wobei es zu einem Kondensat geändert wird und zu einem Hochtemperatur-Hochdruck-Flüssigkühlmittel wird.
Nachfolgend geht das Hochtemperatur-Hochdruck-Flüssigkühlmittel durch die Kompressoreinheit 2, wo es ausgedehnt wird, um zu einem Niederemperatur-Niederdruck-Flüssigkühlmittel zu werden, und wird an den Außen-Wärmetauscher 3 geschickt. In dem Außen-Wärmetauscher 3 entzieht das Niedertemperatur-Niederdruck-Flüssigkühlmittel der Außenluft Wärme und wird verdampft und vergast, um zu einem Niedertemperatur-Niederdruck-Gaskühlmittel zu werden. Dieses Niedertemperatur-Niederdruck-Gaskühlmittel wird erneut zu der Kompressoreinheit 2 geschickt und komprimiert, um zu einem Hochtemperatur-Hochdruck-Gas zu werden. Im Folgenden wird der oben beschriebene Prozess wiederholt.
Das heißt, während des Heizbetriebs arbeitet der Außen-Wärmetauscher 3 als ein Verdampfer, während der Innenraum-Wärmetauscher 1 als ein Verflüssiger arbeitet.
Wie in der Figur durch den gestrichelten Pfeil gezeigt ist, wird das Kühlmittel während des Kühl-/Entfeuchtungsbetriebs entgegen der Uhrzeigerrichtung umgewälzt. Das Kühlmittel, das durch den Kompressor in der Kompressoreinheit 2 in ein Hochtemperatur-Hochdruck-Gas geändert wird, wird zu einem Außen-Wärmetauscher 3 geschickt, um Wärme mit der Außenluft auszutauschen. Im Ergebnis gibt das Kühlmittel Wärme an die Außenluft ab und wird zu einem Kondensat geändert, wobei es zu einem Hochtemperatur-Hochdruck-Flüssigkühlmittel wird. Das Kühlmittel, das wie oben beschrieben zu dem Hochtemperatur-Hochdruck-Flüssigkühlmittel wird, geht durch einen Drosselungswiderstand in der Kompressoreinheit 2, um zu einem Niedertemperatur-Niederdruck-Flüssigkühlmittel zu werden, und wird daraufhin zu dem Innenraum-Wärmetauscher 1 geschickt.
Nachfolgend nimmt das Niedertemperatur-Niederdruck-Flüssigkühlmittel in dem Innenraum-Wärmetauscher 1 Wärme aus der Fahrzeugfahrgastraumluft auf, um die Luft zu kühlen. Somit kann dem Fahrgastraum Kühlluft zugeführt werden, während das Kühlmittel selbst gleichzeitig verdampft und vergast wird, um zu einem Niedertemperatur-Niederdruck-Gaskühlmittel zu werden. Das Kühlmittel, das zu dem Niedertemperatur-Niederdruck-Gaskühlmittel wird, wird erneut zu dem Kompressor in der Kompressoreinheit 2 geschickt und komprimiert, um zu einem Hochtemperatur-Hochdruck-Gas zu werden. Im Folgenden wird der oben beschriebene Prozess wiederholt. Das heißt, während des Kühlbetriebs arbeitet der Innenraum-Wärmetauscher 1 als ein Verdampfer, während der Außen-Wärmetau scher 3 als ein Verflüssiger arbeitet.
Falls die oben beschriebene herkömmliche Fahrzeug-Klimaanlage, die eine Wärmepumpe verwendet, in ein Fahrzeug eingebaut ist, das wie etwa ein herkömmliches Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug eine Brennkraftmaschine verwendet, ist es erwünscht, während des Heizbetriebs die Abwärme von dem Motor effektiv zu nutzen.
Das heißt, in Betriebszuständen, unter denen mit dem Motor als die Antriebsquelle gefahren wird und somit das Hochtemperatur-Kühlwasser ausreichend als die Wärmequelle verwendet werden kann, kann dann, wenn ein als ein Heizkern bezeichneter Heiz-Wärmetauscher vorgesehen ist und das Hochtemperatur-Motorkühlwasser in ihn eingeleitet wird, die durch den Heizkern gehende Ansaugluft geheizt werden, um ein Heizen zu ermöglichen.
Als ein Beispiel einer herkömmlichen Technologie einer solchen Fahrzeug-Klimaanlage gibt es die Vorrichtung, wie sie in der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. Sho 61-94811, beschrieben ist. Wie in 4 gezeigt ist, wird die Temperatureinstellung bei dieser herkömmlichen Technologie durch Luftmischung bewirkt. Somit ist der Heizkern mit dem Motorkühlwasser als der Heizquelle mit einer Neigung vorgesehen, wobei als eine Einrichtung zum Steuern der Wärmeaustauschkapazität des Heizkerns eine Klappe vorgesehen ist, die die Menge der durchgehenden Luft in Übereinstimmung mit ihrer Öffnung einstellt. Ein ähnlicher Stand der Technik ist in DE 198 33 251 A offenbart.
Die Vorrichtung der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. Sho 61-94811, ist wirksam, wobei aber eine höhere Leistungsfähigkeit erforderlich ist.
In Anbetracht der obigen Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeug-Klimaanlage zu schaffen, die die Heizstartzeit zum Zeitpunkt des Heizbetriebs verkürzen kann und die die Heizkapazität verbessern kann und für die die Last auf das Luftverteilungsgebläse verringert ist.
Die Vorrichtung der japanischen Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. Sho 61-94811, ging daraus hervor, dass dem Umstand, dass der Strömungsweg, der nicht durch den Heizkern geht, zur Zeit des Kühlbetriebs so groß wie möglich gemacht werden soll, und der Luftmischleistung Priorität verliehen wurde. Folglich neigt die Strömung der Ansaugluft dazu, kompliziert zu werden. Falls der Heizkern z.B. in einer geneigten Bedingung eingebaut ist, ist die Durchströmungsstrecke verringert und somit der Druckabfall der durch den Heizkern gehenden Ansaugluft erhöht. Im Ergebnis gibt es ein Problem einer Zunahme der Last auf das Verteilungsgebläse. Da beim Betrieb des vollständigen Schließens des Heizkerneinlasses mit der Klappe der Bereich, durch den die Ansaugluft gehen kann, verringert ist, gibt es darüber hinaus eine Zunahme des Strömungswiderstands von dem Druckabfall wegen des Heizkerns selbst. Folglich gibt es daher ebenfalls eine Zunahme der Last auf das Verteilungsgebläse.
Falls die Last auf das Verteilungsgebläse auf diese Weise erhöht ist, gibt es das Problem, dass der Leistungsverbrauch des Elektromotors, der als die Gebläseantriebsquelle dient, erhöht ist und dass das Betriebsgeräusch der Klimaanlagen-Vorrichtung erhöht ist. Darüber hinaus ist die komplizierte Luftströmung wegen der Luftmischung eine Quelle einer Zunahme der Last auf das Verteilungsgebläse und des Klimaanlagengeräuschs. Insbesondere im Fall eines Hybridfahrzeugs mit einer Elektromotor-Antriebsbetriebsart wird das Klimatisierungsgeräusch merklich, da es kein Motorgeräusch gibt, während die mögliche Fahrstrecke verkürzt wird, da der Leistungsverbrauch erhöht ist.
EP 0 236 787 offenbart ein besonderes Klimaanlagensystem, in dem über einem Heizkern eine Klappe vorgesehen ist, um einen Kanal zu öffnen oder zu schließen, der zur Windschutzscheibe führt.
Unter normalen Bedingungen wird ein Teil der Luft am Heizkern vorbeigeführt und tritt direkt in den Kanal ein, wobei die Klappe in dem geöffneten Zustand ist. Umgekehrt wird die Klappe in den geschlossenen Zustand gebracht, wenn ein starkes Enteisen erforderlich ist, wobei alle Luft durch den Heizkern fließen muss, bevor ein Teil der Strömung zur Windschutzscheibe gerichtet wird, die stärker geheizt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Zur Behandlung der obigen Probleme werden in der vorliegenden Erfindung die folgenden Einrichtungen genutzt.
Die Fahrzeug-Klimaanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Wärmepumpe mit einer Kompressoreinheit, die mit einem Kompressor ausgerüstet ist, einen Drosselungswiderstand und ein Vierwegeventil, das über einen Kühlmittelweg mit einem Innenraum-Wärmetauscher für die Ausführung eines Wärmeaustausches zwischen einem Kühlmittel und Ansaugluft und mit einem Außen-Wärmetauscher für die Ausführung eines Wärmeaustausches zwischen einem Kühlmittel und Außenluft verbunden ist, die einen Kühlbetrieb und einen Heizbetrieb durch Umschalten der Strömungsrichtung des Kühlmittels ausführt und mit einem Luftverteilungsgebläse sowie mit einem Heiz-Wärmetauscher, der mit einem Motorkühlwassersystem verbunden ist, versehen ist, wobei eine Klimatisierungseinheit vorgesehen ist, wobei der Innenraum-Wärmetauscher und der Heiz-Wärmetauscher nacheinander ausgehend von einer Einlassseite in einem Gehäuse angeordnet sind, das als ein Strömungsweg für die Ansaugluft dient, und wobei ein Luftströmungsweg in einem Teil über dem Heiz-Wärmetauscher ausgebildet ist, indem er den Heiz-Wärmetauscher umgeht, und mit einer Öffnungs-/Schließvorrichtung versehen ist, um den Luftströmungsweg entweder zwischen einem vollständig geschlossenen oder einem vollständig geöffneten Zustand umzuschalten, wobei die Öffnungs-/Schließeinrichtung so angeordnet ist, dass sie den Heiz-Wärmetauscher nicht in beiden Zuständen schließt. Wenn die Klimaanlage eingebaut ist, befindet sich der Umgehungsluftdurchlass über dem Heiz-Wärmetauscher. Die Luftströmung durch die Umgehung folgt einer geradlinigen Strömung in Bezug auf den Ansaugluftweg.
In diesem Fall ist der Heiz-Wärmetauscher vorzugsweise aufrecht in das Gehäuse eingebaut und ist der Kompressor vorzugsweise ein Typ mit variabler Kapazität.
Da die Konstruktion bei einer solchen Fahrzeug-Klimaanlage derart ist, dass die durch den Heiz-Wärmetauscher ausgebildete Luftströmung mittels der Öffnungs-/Schließvorrichtung zwischen vollständig geschlossen und vollständig geöffnet umgeschaltet wird, kann der Durchlass für die Ansaugluft mittels der Öffnungs-/Schließvorrichtung abgeschaltet werden, so dass die Fläche null wird. Im Ergebnis kann der Druckabfall des Strömungswegs verringert werden und kann die Last auf das Verteilungsgebläse verringert werden. Da die Strömung der Ansaugluft gleichförmig ist, kann darüber hinaus durch Steuern des Luftvolumens von dem Ansauggebläse die Auslasstemperatur leicht eingestellt werden.
Falls der Heiz-Wärmetauscher aufrecht eingebaut ist, ist darüber hinaus die Länge des Durchlasses durch den Heiz-Wärmetauscher verringert, so dass der Druck abfall des Heiz-Wärmetauschers selbst verringert sein kann.
Darüber hinaus wird unter Verwendung des Kompressors vom Typ mit variabler Kapazität die Temperatursteuerung unter Verwendung der Luftmischung unnötig.
Die Fahrzeug-Klimaanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ferner ein Umgehungsventil, das in dem Motorkühlwassersystem vorgesehen ist, um einen Motorkühlwasser-Umgehungsströmungsweg bilden zu können, der den Heiz-Wärmetauscher umgeht.
Das Umgehungsventil ist in diesem Fall vorzugsweise ein Strömungssteuerventil.
Falls die Heizung bei einer solchen Fahrzeug-Klimaanlage nicht erforderlich ist, wird die volle Menge des Motorkühlwassers in den Umgehungsströmungsweg eingeleitet, so dass das Motorkühlwasser dem Heiz-Wärmetauscher nicht zugeführt wird. Folglich kann die Situation, in der die Ansaugluft, die vom Durchgang durch den Innenraum-Wärmetauscher zu kalter Luft geworden ist, durch den Heiz-Wärmetauscher geheizt wird, so dass die Temperatur ansteigt, vermieden werden.
Darüber hinaus kann dadurch, dass das Umgehungsventil zu einem Strömungssteuerventil gemacht wird, die Strömungsmenge des Motorkühlwassers, das dem Heiz-Wärmetauscher zugeführt wird, und des Motorkühlwassers, das in den Umgehungsdurchlass eingeleitet wird, gesteuert werden, was eine Einstellung der Auslasstemperatur ermöglicht.
Die Fahrzeug-Klimaanlage gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ferner eine Kühlwasserpumpe, die in dem Motorkühlwassersystem vorgesehen ist, die arbeitet, wenn der Motor angehalten ist.
Bei einer solchen Fahrzeug-Klimaanlage kann mittels der Kühlwasserpumpe, die arbeitet, wenn der Motor angehalten ist, dem Heiz-Wärmetauscher selbst dann Motorkühlwasser zugeführt werden, wenn der Motor angehalten ist. Somit kann die Wärme, die das Motorkühlwasser hält, selbst dann effektiv verwendet werden, wenn der Motor angehalten ist. Diese Verwendung der Abwärme in dem Motorkühlwasser ist besonders effektiv für Hybridfahrzeuge, bei denen der Motor häufig angehalten ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein schematisches Strömungsdiagramm, das eine Konstruktion einer Fahrzeug-Klimaanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Draufsicht, die eine Anordnung eines Hybridfahrzeugs zeigt, in das die in 1 gezeigte Fahrzeug-Klimaanlage, die eine Wärmepumpe verwendet, eingebaut ist.
3 ist ein schematisches Strömungsdiagramm, das eine Umrisskonstruktion einer Fahrzeug-Klimaanlage, die eine Wärmepumpe verwendet, zeigt, die ein herkömmliches Beispiel ist.
4 ist ein Diagramm, das eine herkömmliche Technologie für eine Fahrzeug-Klimaanlage zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Anhand der beigefügten Zeichnung folgt eine Beschreibung eines Hybridfahrzeugs, in das eine Fahrzeug-Klimaanlage als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingebaut ist.
In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein Hybridfahrzeug, das mit einer Antriebseinheit 12 im vorderen Teil der Fahrzeugkarosserie, in dem ein Elektromotor für den Antrieb der Vorderräder untergebracht ist, und mit einem Motor 13 in einem Motorraum im hinteren Teil der Fahrzeugkarosserie für den Antrieb der Hinterräder ausgerüstet ist. Das Hybridfahrzeug 10 wird zur Zeit des Antriebs mit niedriger Geschwindigkeit als Vorderradantriebsfahrzeug betrieben, wobei der Elektromotor 11 als eine Antriebsquelle verwendet wird, während es durch Umschalten der Antriebsquelle zu dem Motor 13 zur Zeit des Antriebs mit hoher Geschwindigkeit, die eine bestimmte Geschwindigkeit übersteigt, als Hinterradantriebsfahrzeug betrieben wird. Da der Elektromotor 11 im vorderen Teil der Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist, ist der Motor 13 in Anbetracht der Freiheit des Einbauraums und der Verringerung des Luftwiderstands (Cd-Wert) im hinteren Teil der Fahrzeugkarosserie angeordnet.
Außerdem gibt es einen Fall, in dem der Motor 13 und der Elektromotor 11 gleichzeitig als die Antriebsquelle aktiviert sind, um als ein Allradantriebsfahrzeug betrieben zu werden.
In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 14 eine Batterie, die eine Leistungsquelle für den Elektromotor 11 ist, und bezeichnet das Bezugszeichen 15 eine Elektromotor-Generatoreinheit zum Umsetzen der Antriebskraft des Motors 13 in elektrische Leistung und zum Speichern der elektrischen Leistung in der Batterie 14. In die Elektromotor-Generatoreinheit 15 ist ein Elektromotor zur Erzeugung elektrischer Leistung (nicht gezeigt) eingebaut, wodurch die elektrische Leistung durch Übertragen der Antriebskraft von dem Motor 13 auf den Elektromotor zur Erzeugung elektrischer Leistung erzeugt wird. Darüber hinaus hat die Elektromotor-Generatoreinheit 15 eine Funktion zum Umsetzen in der Batterie 14 gespeicherter elektrischer Leistung in die Antriebskraft, indem der Elektromotor zur Erzeugung elektrischer Leistung mit der elektrischen Leistung angetrieben wird.
Das Bezugszeichen 50 bezeichnet ein I/C-EGR-System (Zwischenkühler-EGR-System), das in dem Motor 13 vorgesehen ist.
Das Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Kühler zum Kühlen des Motors 13 und das Bezugszeichen 17 bezeichnet einen Kühler für Leistungselemente, der zusammen mit dem Kühler 16 zum Kühlen des Motors 13 vorgesehen ist. Der Kühler 16 für die Leistungselemente dient zum Kühlen des Antriebselektromotors 11 und der Elektromotor-Generatoreinheit 15. Der Kühler 16 zum Kühlen des Motors und der Kühler 17 für die Leistungselemente sind mit einem Kühler-Kühlgebläse 18 ausgerüstet, das von der Außenfläche der Fahrzeugkarosserie eingesaugte Außenluft zum Kühlen durch die Kühler leitet und dadurch im Innenumfang des Motorraums Wärme an die Luft freisetzt.
Darüber hinaus ist ein Batterie-Wärmetauscher 19 zum Übertragen von Wärme von dem Motor 13 auf die Batterie 14 vorgesehen.
Das Nachfolgende ist eine Beschreibung einer Klimaanlage, die in das Hybridfahrzeug 10 eingebaut ist.
Bei der in 1 und 2 gezeigten ersten Ausführungsform bezeichnet das Bezugszeichen 20 eine Kompressoreinheit mit einer variablen Kühlmittelzufuhrka pazität, bezeichnet das Bezugszeichen 21 einen Außen-Wärmetauscher, bezeichnet das Bezugszeichen 22 ein Gebläse zum Einsaugen von Außenluft und bezeichnet das Bezugszeichen 23 eine Klimatisierungseinheit, die als ein HPVM (Wärmepumpen-Ventilationsmodul) bezeichnet wird und die Ausrüstung wie etwa ein Lüftergebläse 24, das als ein Verteilungsgebläse vorgesehen ist, einen Innenraum-Wärmetauscher 25 und einen Heizkern 26, der als Heiz-Wärmetauscher dient, enthält, die aufeinander folgend in der Strömungsrichtung in einem Gehäuse 23a, das als ein Strömungsweg für die Ansaugluft dient, angeordnet sind.
Der Außen-Wärmetauscher 21 ist an der rechten Seitenfläche des Motorraums angeordnet, wobei er im hinteren Teil der Fahrzeugkarosserie liegt, um zwischen Außenluft, die von einer Öffnung an der Seitenfläche der Fahrzeugkarosserie durch den Betrieb des Gebläses 22 zum Einsaugen von Außenluft eingesaugt wird, und Kühlmittel, das innerhalb des Wärmetauschers strömt, zwangsläufig Wärme auszutauschen. Die Klimatisierungseinheit 23 ist in der Mitte des hinteren Teils der Fahrzeugkarosserie angeordnet, wobei eine Vorderfläche der Einheit 21 mit einem Kanal 27 verbunden ist, der entlang einer Mitte eines unteren Teils der Fahrzeugkarosserie zur Vorderseite der Fahrzeugkarosserie verläuft. Der Kanal 27 ist rohrförmig ausgebildet und ist im mittleren Abschnitt bzw. am vorderen Ende des Kanals 27 mit Luftauslassabschnitten 28 und 29 versehen. In diesem Fall dient der Luftauslassabschnitt 28 für die Rücksitze, während der Luftauslassabschnitt 29 für die Vordersitze dient, wobei diese aber bedarfsgemäß erhöht oder verringert sein können.
Die Klimatisierungseinheit 23 ist ein Modul zum Ausführen von Kühlung, Heizung und Entfeuchtung, um eine Klimatisierung zu bewirken, indem veranlasst wird, dass Außenluft, die von außerhalb der Fahrzeugkarosserie eingesaugt wird, oder Innenluft, die aus dem Fahrzeugfahrgastraum beim Betrieb des Lüftergebläses 24 eingesaugt wird, durch den Innenraum-Wärmetauscher 25 und durch den Heizkern 26 geht.
Der Innenraum-Wärmetauscher 25 ist durch einen Kühlmittelweg 30 mit der Kompressoreinheit 20 und mit dem Außen-Wärmetauscher 21 verbunden, um die Klimaanlage, die eine Wärmepumpe verwendet, zu bilden. Die Kompressoreinheit 20 umfasst einen Kompressor 31 mit variabler Kapazität, einen Akkumulator 32, ein Vierwegeventil 33 und einen Drosselungswiderstand 34 wie etwa ein Expansi onsventil und betreibt den Kompressor 31 mit variabler Kapazität zum Umwälzen des Kühlmittels, dessen Menge gemäß der Klimatisierungslast gesteuert wird, um dadurch den Wärmepumpenbetrieb auszuführen. In diesem Fall wird die Temperatureinstellung der Auslassluft durch Steuern der Kühlmittelzufuhrmenge mit dem Kompressor 31 mit variabler Kapazität bewirkt.
Darüber hinaus ist in der oben erwähnten Klimatisierungseinheit 23 ein Luftströmungsweg 35 vorgesehen, der in einem Teil über dem Heizkern 26 ausgebildet ist, der aufrecht in das Gehäuse 23a eingebaut ist, während eine Klappe 36 vorgesehen ist, die als Öffnungs-/Schließvorrichtung zum wahlweisen Umschalten des Luftströmungswegs 35 zwischen entweder vollständig geschlossen oder vollständig geöffnet dient. Die Klappe 36 ist mit einem Scharnier 36a in der Weise an der oberen Wand innen in dem Gehäuse 23a befestigt, dass sie in Bezug darauf schwingen kann.
Folglich geht die durch das Lüftergebläse 24 eingesaugte Ansaugluft, wenn die Klappe 36 vollständig geschlossen ist, vollständig durch den Innenraum-Wärmetauscher 25 und durch den Heizkern 26, damit klimatisiert wird. Da der Heizkern 26 in diesem Fall aufrecht ist, ist die Durchströmungsstrecke des Ansaugluftströmungswegs kleiner, als wenn er geneigt wäre, so dass der Druckabfall wegen des Durchgangs durch den Heizkern um diesen Betrag verringert sein kann.
Darüber hinaus wird die in die Klappe 36 eingesaugte Ansaugluft, wenn die Klappe 36 vollständig geöffnet ist, in zwei verzweigt, wobei sie durch den Luftströmungsweg 35 und durch den Weg durch den Heizkern 26 strömt. Zu dieser Zeit hat der Luftströmungsweg auf der Seite des Heizkerns 26 im Vergleich zu der Seite des Luftströmungswegs 35 einen wesentlichen Druckabfall, so dass die tatsächlich durch den Heizkern 26 strömende Ansaugluft eine verringerte Menge ist. Folglich ist die Gesamtströmungswegfläche im Vergleich dazu, dass der Heizkern 26 durch eine Klappe oder dergleichen bedeckt ist, größer, so dass der Druckabfall um diesen Betrag verringert ist.
Der Heizkern 26 ist mit dem Motorkühlwassersystem 37 des Motors 13 verbunden und ihm wird Hochtemperatur-Motorkühlwasser zugeführt, so dass er eine Heizfunktion zum Heizen der durchgehenden Ansaugluft besitzt. Das Motorkühlwassersystem 37 des Motors 13 ist ein Kreislauf, in dem das Motorkühlwasser, das innerhalb des Motors mittels einer Pumpe (in der Figur nicht gezeigt) umgewälzt wird, die dadurch betrieben wird, dass sie einen Teil der Ausgabe von dem Motor 13 als eine Antriebskraft nimmt, und das somit eine hohe Temperatur erhält, an den Kühler 16 geschickt und durch Abgabe von Wärme an die Außenluft gekühlt wird.
Obgleich dies in der Figur nicht gezeigt ist, ist hier bei einem normalen Motorkühlwassersystem 37 ein Thermostatventil vorgesehen. Das Thermostatventil bleibt geschlossen, bis das Motorkühlwasser eine hohe Temperatur über einem vorgegebenen Wert erreicht, und verhindert somit die Umwälzung zu dem Kühler 16, so dass das Motorkühlwasser in kurzer Zeit erwärmt wird.
Es folgt eine Beschreibung des Klimatisierungsbetriebs mittels der oben erwähnten Klimaanlage, die getrennt für den Kühlungs-/Entfeuchtungsbetrieb und für den Heizbetrieb betrachtet wird.
Zunächst wird der Heizbetrieb beschrieben. Der normale Heizbetrieb nutzt eine Betriebsart, in der die Klappe 36 vollständig geschlossen ist und das Motorkühlwasser in dem Heizkern 26 strömt. In diesem Fall wird die Innenluft oder die Außenluft (die im Folgenden als die Ansaugluft bezeichnet wird), die durch den Betrieb des Lüftergebläses 24 in das Gehäuse 23a eingesaugt wird, durch den Innenraum-Wärmetauscher 25 geleitet und daraufhin durch den Heizkern 26 geleitet, damit sie durch die Wärme des Motors-Kühlwasser geheizt wird. Im Ergebnis wird die erwärmte Ansaugluft in den Kanal 27 eingeleitet und aus den jeweiligen Auslassabschnitten 28, 29 ausgelassen. Somit kann unter Verwendung dieser Ansaugluft ein Heizen des Fahrzeugfahrgastraums bewirkt werden. Wenn es unter Fahrbedingungen, unter denen der Motor 13 antreibt, eine normale Heizlast gibt, kann diese mit einem solchen Heizbetrieb angemessen erfüllt werden.
Falls hier je nach den Anforderungen mit der Wärmepumpen-Klimatisierungsvorrichtung ein wie später beschriebener Kühl-/Entfeuchtungsbetrieb ausgeführt wird, kann die entfeuchtete Ansaugluft, die durch den Innenraum-Wärmetauscher 25 gegangen ist, ebenfalls geheizt werden, um eine Heizung zu geben.
Übrigens gibt es kein besonderes Problem, wenn beim Heizbetrieb mit dem oben beschriebenen Heizkern 26 die Außenluft nicht außerordentlich kalt ist oder der Motor 13 so arbeitet, dass ausreichend Hochtemperatur-Motorkühlwasser zugeführt wird. Wenn diese Bedingungen dagegen nicht erfüllt sind, wenn z.B. die Motorkühlwassertemperatur niedrig ist oder wenn die Heizlast hoch ist, tritt eine unzureichende Heizkapazität auf, so dass es eine Zeit braucht, dass der Heizbetrieb startet. Wenn die Heizanforderungen auf diese Weise einen bestimmten Pegel übersteigen, wird der Kompressor 3i mit variabler Kapazität innerhalb der Kompressoreinheit 20 angetrieben, so dass der Heizbetrieb durch die Klimaanlage, die eine Wärmepumpe verwendet, gleichzeitig mit dem durch den Heizkern ausgeführt wird.
Der Pegel für die Heizanforderung kann z.B. durch Erfassen der Auslasstemperatur beurteilt werden.
Es folgt eine Beschreibung des Heizbetriebs der Klimaanlage, die eine Wärmepumpe verwendet. Zu dieser Zeit erfolgt die Kühlmittelströmung in Uhrzeigerrichtung in 1 (durch den durchgezogenen Pfeil gezeigt).
Der Kompressor 31 mit variabler Kapazität saugt das Niedertemperatur-Niederdruck-Gaskühlmittel ein und komprimiert es und gibt eine der Kühllast entsprechende Menge des Kühlmittels als ein Hochtemperatur-Hochdruck-Gaskühlmittel an das Vierwegeventil 33 aus. Da das Vierwegeventil 33 zu dieser Zeit so eingestellt ist, dass es das Kühlmittel zu dem Innenraum-Wärmetauscher 25 schickt, wird das Hochtemperatur-Hochdruck-Gaskühlmittel über den Kühlmittelweg 30 zu dem Innenraum-Wärmetauscher 25 geschickt und durch das Lüftergebläse 24 Wärme mit der eingesaugten Ansaugluft ausgetauscht, um die Luft zu erwärmen. Das heißt, die Wärme des Hochtemperatur-Hochdruck-Gaskühlmittels wird von der Ansaugluft aufgenommen und das Hochtemperatur-Hochdruck-Gaskühlmittel in ein Kondensat geändert und zu einem Hochtemperatur-Hochdruck-Flüssigkühlmittel. Gleichzeitig wird die durch den Innenraum-Wärmetauscher 25 gehende Ansaugluft durch diese Wärme geheizt und als Warmluft dem Fahrzeugfahrgastraum zugeführt. In diesem Fall arbeitet der Innenraum-Wärmetauscher 25 als ein Verflüssigen.
Das Kühlmittel, das den Innenraum-Wärmetauscher 25 als das Hochtemperatur-Hochdruck-Flüssigkühlmittel verlässt, wird durch den Drosselungswiderstand 34 in der Kompressoreinheit 20 entspannt und ausgedehnt, um zu einem Niedertemperatur-Niederdruck-Flüssigkühlmittel zu werden, und daraufhin zu dem Außen-Wärmetauscher 21 geschickt, der entlang der Seitenfläche der Fahrzeugkarosserie eingebaut ist. Die Außenluft, die durch das Gebläse 22 zum Einsaugen von Außenluft eingesaugt wird, geht durch den Außen-Wärmetauscher 21, wobei der Außen-Wärmetauscher 21 Wärme mit der Außenluft austauscht, um die Wärme aufzunehmen. Somit wird das Niedertemperatur-Niederdruck-Flüssigkühlmittel durch die Außenluft, die eine verhältnismäßig höhere Temperatur hat, erwärmt, wobei sie verdampft und vergast wird, um zu einem Niedertemperatur-Niederdruck-Gaskühlmittel zu werden. In diesem Fall arbeitet der Außen-Wärmetauscher 21 als ein Verdampfer.
Daraufhin wird das Kühlmittel, das zu dem Niedertemperatur-Niederdruck-Gas geworden ist, zu dem Vierwegeventil 33 geschickt und zu dem Akkumulator 33 geleitet, wo die flüssige Komponente entfernt wird, wonach das Gas erneut in den Kompressor 21 eingesaugt und komprimiert wird. Im Folgenden wird derselbe Kältezyklus wiederholt, um eine Heizung des Fahrzeugfahrgastraums zu bewirken.
Andererseits geht die Ansaugluft, die durch den Innenraum-Wärmetauscher 25 gegangen ist, um zu Warmluft zu werden, vollständig durch den Heizkern 26, da die Klappe 36 vollständig geschlossen ist, wobei sie erneut geheizt wird. Folglich wird diese, im Vergleich zur Heizung mit dem Heizkern 26 allein, in zwei Phasen, durch den Innenraum-Wärmetauscher 25 und durch den Heizkern 26, geheizt. Somit ist die Wärmemenge, die die Ansaugluft heizt, erhöht. Darüber hinaus wird die Heizung wegen des Heizkerns 26 an der Hochtemperatur-Ansaugluft ausgeführt. Somit ist die Heizleistung erhöht, so dass die Temperatur zu Beginn des Heizbetriebs schnell erhöht werden kann. Darüber hinaus kann selbst in dem Fall, dass die Temperatur der Ansaugluft niedrig ist, die erwärmte Warmluft ausgelassen werden, bis die gewünschte Temperatur, die das Heizen ermöglicht, erreicht ist.
Falls zu dieser Zeit durch das Lüftergebläse 24 eine Luftmengensteuerung ausgeführt wird, kann die Auslasstemperatur leicht gesteuert werden. Das heißt, wenn die Klappe 36 vollständig geschlossen ist, ändern sich die Bedingungen auf der Strömungswegseite nicht. Somit wird dann, wenn die Heizbedingungen des Innenraum-Wärmetauschers 25 und des Heizkerns 26 konstant sind, durch Erhöhen der Menge der Ansaugluft die Auslasstemperatur verringert, während umgekehrt durch Verringern der Luftmenge die Auslasstemperatur erhöht wird.
Da der Heizkern 26 aufrecht ist, ist hier der Druckabfall beim Durchgang durch den Heizkern 26 minimiert, so dass die Last auf das Lüftergebläse 24 verringert ist.
Falls andererseits die Temperatur des Motorkühlwassers niedrig ist, wird der Heizbetrieb im Wesentlichen nur durch die Klimaanlage, die eine Wärmepumpe verwendet, ausgeführt. Somit wird zunächst die Klappe 36 vollständig geöffnet, so dass die Heizung hauptsächlich durch die durch den Luftströmungsweg 35 gehende Warmluft erfolgt. Der Heizbetrieb mittels der Klimaanlage, die eine Wärmepumpe verwendet, wird fortgesetzt, bis die Temperatur des dem Heizkern 26 zugeführten Motor-Kühlmittels einen vorgegebenen Wert übersteigt. Da es beim Betrieb mit der vollständig geöffneten Klappe 36 eine Warmluftströmung gibt, die durch den Luftströmungsweg 35 und durch den Heizkern 26 geht, ist die Fläche des Strömungswegs groß, so dass der Widerstandswert niedrig ist. Folglich ist der Druckabfall verringert und ist die Last auf das Lüftergebläse 24 ebenfalls verringert. Darüber hinaus wird die Strömung der Ansaugluft (Warmluft) zu einer gleichförmigen Strömung, die angenähert eine geradlinige Strömung ist. Somit ist die Last auf das Lüftergebläse 24 von diesem Standpunkt aus ebenfalls verringert, so dass das Geräusch, das den Klimatisierungsbetrieb begleitet, verringert sein kann.
Zur Zeit der Ausführung des Heizbetriebs nur mit der oben erwähnten Klimaanlage, die eine Wärmepumpe verwendet, kann durch vollständiges Schließen der Klappe 36 das Motorkühlwasser innerhalb des Heizkerns 26 geheizt werden. Somit kann die Temperatur des Motorkühlwassers, das die Auslasstemperatur verringert, schnell auf einen vorgegebenen Wert angehoben werden, so dass der Heizbetrieb mit der oben erwähnten Zweiphasenheizung in kurzer Zeit ausgeführt werden kann.
Das Nachfolgende ist eine Beschreibung des Kühlbetriebs. Zu dieser Zeit ist die Klappe 36 in der vollständig geöffneten Stellung, wobei die Strömung des Kühlmittels entgegen der Uhrzeigerrichtung in 1 (durch den gestrichelten Pfeil gezeigt) erfolgt.
Der Kompressor 31 mit variabler Kapazität saugt das Niedertemperatur-Niederdruck-Gaskühlmittel ein und komprimiert es und gibt das Kühlmittel mit der entsprechend der Kühllast geänderten Zufuhrmenge als ein Hochtemperatur-Hochdruck-Gaskühlmittel an das Vierwegeventil 33 ab. Da das Vierwegeventil 33 zu dieser Zeit so eingestellt ist, dass es das Kühlmittel zu dem Außen-Wärmetauscher 21 schickt, wird das Hochtemperatur-Hochdruck-Gaskühlmittel über den Kühlmittelweg 30 zu dem Außen-Wärmetauscher 21 geschickt, wobei mit der Außenluft, die durch das Gebläse 22 zum Einsaugen von Außenluft eingesaugt wird, Wärme ausgetauscht wird. Im Ergebnis wird die Wärme des Hochtemperatur-Hochdruck-Gaskühlmittels durch die Außenluft aufgenommen, die eine verhältnismäßig niedrigere Temperatur hat, wobei das Hochtemperatur-Hochdruck-Gaskühlmittel zu einem Kondensat geändert wird und zu einem Hochtemperatur-Hochdruck-Flüssigkühlmittel wird. In diesem Fall arbeitet der Außen-Wärmetauscher 21 als ein Verflüssiger.
Im Folgenden wird das Hochtemperatur-Hochdruck-Flüssigkühlmittel zu dem Drosselungswiderstand 34 geschickt und beim Durchgang durch den Drosselungswiderstand 34 entspannt und ausgedehnt, um zu einem Niedertemperatur-Niederdruck-Flüssigkühlmittel zu werden. Daraufhin wird das Niedertemperatur-Niederdruck-Flüssigkühlmittel zu dem Innenraum-Wärmetauscher 25 geschickt, wobei es Wärme mit der durch das Lüftergebläse 24 eingesaugten Ansaugluft austauscht und Wärme von der Ansaugluft aufnimmt, um eine Kühlung zu bewirken. Im Ergebnis wird das Niedertemperatur-Niederdruck-Flüssigkühlmittel verdampft und vergast, um zu einem Niedertemperatur-Niederdruck-Gaskühlmittel zu werden. Gleichzeitig wird die Ansaugluft zu Kühlluft und geht durch den Luftströmungsweg 35 und durch den Heizkern 26, um dem Fahrzeugfahrgastraum zugeführt zu werden. Zu dieser Zeit ist die Fläche des Strömungswegs, durch den die kalte Luft strömt, um den Teil erhöht, der durch den Heizkern 26 gehen kann. Somit ist der Druckabfall verringert, so dass die Last auf das Lüftergebläse 24 verringert ist. Darüber hinaus ist das den Klimatisierungsbetrieb begleitende Geräusch ebenfalls verringert. In diesem Fall wirkt der Innenraum-Wärmetauscher 25 als ein Verdampfer.
Darüber hinaus wird das Niedertemperatur-Niederdruck-Gaskühlmittel, das den Innenraum-Wärmetauscher 25 verlässt, durch das Vierwegeventil 33 zu dem Akkumulator 32 geschickt und die flüssige Komponente in dem Kühlmittel entfernt. Daraufhin wird das Niedertemperatur-Niederdruck-Gaskühlmittel von dem Akkumulator 32 erneut in den Kompressor 31 eingesaugt und komprimiert, wonach derselbe Kältezyklus wiederholt wird, um eine Kühlung des Fahrzeugfahrgastraums zu bewirken.
Das Nächste ist eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform einer Fahrzeug-Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung anhand von 1. Bei dieser Ausführungsform ist in dem Motorkühlsystem 37 ein Umgehungsventil 38 vorgesehen, so dass ein Umgehungsströmungsweg ausgebildet sein kann, der den Heizkern 26 umgeht. Das Umgehungsventil 38 ist zwischen einem Primärseiten-Strömungsweg 37a, der Motorkühlwasser von dem Motor 13 in den Heizkern 26 einführt, und einem Sekundärseiten-Strömungsweg 37b, der das Motorkühlwasser von dem Heizkern 26 zu dem Motor 13 zurückgibt, verbunden, um wahlweise einen Umgehungsströmungsweg bilden zu können, der zu dem Motor 13 zurückkehrt, ohne durch den Heizkern 26 zu gehen. Das heißt, durch Öffnen und Schließen des Umgehungsventils 38 kann entweder ein normaler Motorkühlwasser-Strömungsweg von dem Motor 13, der durch den Heizkern 26 geht und zu dem Motor 13 zurückkehrt, oder ein Motorkühlwasser-Umgehungsströmungsweg von dem Motor 13, der über das Umgehungsventil 38 zu dem Motor 13 zurückkehrt, ausgewählt werden.
Für dieses Umgehungsventil 38 kann z.B. ein vollständig geschlossener/vollständig geöffneter Typ wie etwa ein Magnetventil verwendet werden. Zum Beispiel ist ein Strömungssteuerventil, das die Strömungsmenge des Motorkühlwassers steuern kann, wie etwa eine Absperrklappe bevorzugt.
Dadurch, dass ein solches Umgehungsventil 38 vorgesehen ist, kann zur Zeit des Kühlbetriebs die vollständige Menge des Motorkühlwassers umgeschaltet werden, so dass es in den Umgehungsströmungsweg strömt. Somit kann die Situation, in der die Ansaugluft, die vom Durchgang durch den Innenraum-Wärmetauscher 25 zu kalter Luft geworden ist, durch die Wärme des Motorkühlwassers, das dem Heizkern 26 zugeführt wird, geheizt wird, vermieden werden. Das heißt, die Situation, in der die Ansaugluft, die durch den Innenraum-Wärmetauscher 25 gekühlt worden ist, durch den Heizungs-Heizkern 26 erwärmt wird, so dass die Temperatur ansteigt, kann vermieden werden, so dass es keinen Verlust an Kühlkapazität gibt.
Darüber hinaus kann dann, wenn für das Umgehungsventil 38 ein Strömungssteuerventil genutzt wird, die Strömungsmenge des Motorkühlwassers, das den Heizkern 26 umgeht, innerhalb eines Bereichs von 0–100% geeignet eingestellt werden. Somit kann die Ansaugluft, die durch den Innenraum-Wärmetauscher 25 gekühlt worden ist, oder die Ansaugluft, die einfach durch den Innenraum-Wär metauscher 25 gegangen ist, durch den Heizkern 26 geeignet erwärmt werden, was es ermöglicht, die Auslasstemperatur einzustellen. Das heißt, diese kann so eingestellt werden, dass dann, wenn die Strömungsmenge des Motorkühlwassers, das zu dem Heizkern 26 strömt, erhöht ist, die Heizungsmenge erhöht ist, wobei diese Erhöhung so ist, dass die Auslasstemperatur erhöht ist. Umgekehrt ist dann, wenn die Strömungsmenge des zu dem Heizkern 26 strömenden Motorkühlwassers verringert ist, die Auslasstemperatur verringert.
Bei der hier beschriebenen zweiten Ausführungsform kann diese außer der einzelnen Anwendung mit der oben erwähnten ersten Ausführungsform kombiniert werden. Insbesondere kann diese Ausführungsform während des Kühlbetriebs, da der Heizkern 26, um den Druckabfall zu verringern, zu einem zusätzlichen Ansaugluftströmungsweg zu dem Luftströmungsweg 35 gemacht wird, die Verringerung der Kühlkapazität wegen Heizens der kalten Luft, die durch den Innenraum-Wärmetauscher 25 übermäßig gekühlt worden ist, verhindern.
Falls für das Umgehungsventil 38 zum Einstellen der Temperatur der durch den Heizkern 26 gehenden Ansaugluft ein Strömungssteuerventil genutzt wird, ist es außer durch Temperatureinstellung der durch den Innenraum-Wärmetauscher 25 gehenden Ansaugluft durch Steuern der Zufuhrmenge des Kühlmittels mit dem Kompressor 31 mit variabler Kapazität möglich, die Temperatur der Auslassluft mit einer gleichförmigen Strömung von Ansaugluft fein einzustellen.
Das Nächste ist eine Beschreibung einer dritten Ausführungsform einer Fahrzeug-Klimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung anhand von 1.
Bei dieser Ausführungsform ist in dem Motorkühlwassersystem 37 eine Kühlwasserpumpe 39 vorgesehen. Die Kühlwasserpumpe 39 besitzt einen Elektromotor (in der Figur nicht gezeigt), der z.B. durch eine Batterie 14 als eine Antriebsquelle betrieben wird. Wenn der Motor 13 betrieben wird, ist die Leistungsversorgung zu dem Elektromotor angehalten. Darüber hinaus wird dann, wenn der Motor angehalten wird, insbesondere zur Zeit des Heizbetriebs, die Leistungsversorgung zu dem Elektromotor gestartet, wie es für den Betrieb der Kühlwasserpumpe 39 erforderlich ist, so dass durch die Kühlwasserpumpe 39 das Motorkühlwasser zu dem Heizkern 26 umgewälzt wird.
Wenn der Motor 13 arbeitet, wird zum Umwälzen des Motorkühlwassers eine normale Pumpe (nicht gezeigt) betrieben, die in dem Motor untergebracht ist.
Wenn eine solche Kühlwasserpumpe 39 vorgesehen ist, kann dem Heizkern 26 Hochtemperatur-Motorkühlwasser zugeführt werden und in dem Heizbetrieb verwendet werden, auch nachdem der Motor 13 angehalten worden ist. Das heißt, da im Fall des oben erwähnten Hybridfahrzeugs mit dem Motor 13 eine Fahrt mit normaler hoher Geschwindigkeit ausgeführt wird, bleibt das Motorkühlwasser, nachdem der Motor mehr als einen bestimmten Betrag weitergefahren ist, auch nach Schalten in die Elektromotor-Fahrbetriebsart für eine beträchtliche Zeitspanne auf einer hohen Temperatur.
Folglich kann dann, wenn die Wärme dieses Motorkühlwassers dem Heizkern 26 zugeführt und effektiv genutzt wird, eine Heizung erhalten werden, ohne die Klimaanlage, die eine Wärmepumpe verwendet, zu betreiben, so dass der Leistungsverbrauch der Batterie 14 eingeschränkt werden kann.
Darüber hinaus kann dann, wenn, wie es für die erste Ausführungsform beschrieben wurde, der Heizkern 26 und die Klimaanlage, die eine Wärmepumpe verwendet, zusammen verwendet werden, die Heizkapazität der Fahrzeug-Klimaanlage die Zeitgrenze, die dadurch bedingt ist, dass das Motorkühlwasser auf einer niedrigen Temperatur ist, verbessern.
Es braucht nicht erwähnt zu werden, dass die dritte Ausführungsform ebenfalls geeignet mit der oben erwähnten ersten Ausführungsform und zweiten Ausführungsform kombiniert und ausgeführt werden kann.
Darüber hinaus wird bei der oben beschriebenen Fahrzeug-Klimaanlage in der Klimaanlage, die eine Wärmepumpe verwendet, ein Kompressor mit variabler Kapazität verwendet. Allerdings ist es auch möglich, einen Kompressor mit konstantem Volumen zu verwenden und den Betrieb durch eine Ein/Aus-Steuerung mit einer Kupplung zu bewirken.
In der obigen Beschreibung ist das Fahrzeug, in das die Fahrzeug-Klimaanlage eingebaut ist, ein Hybridfahrzeug. Allerdings braucht nicht erwähnt zu werden, dass diese auf ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine wie bei herkömmlichen Fahrzeugen anwendbar sein kann.
Mit der wie oben beschriebenen Fahrzeug-Klimaanlage der vorliegenden Erfindung können die folgenden Wirkungen erhalten werden.

(1) Da eine Klimatisierungseinheit geschaffen wird, bei der der Innenraum-Wärmetauscher und der Heiz-Wärmetauscher nacheinander ausgehend von einer Einlassseite in dem Gehäuse angeordnet sind, das als ein Strömungsweg für die Ansaugluft dient, und da der Luftströmungsweg in dem Teil über dem Heiz-Wärmetauscher ausgebildet und mit einer Öffnungs/Schließvorrichtung versehen ist, um den Luftströmungsweg zwischen dem vollständig geschlossenen und der vollständig geöffneten Zustand umzuschalten, kann während des Heizbetriebs der Luftströmungsweg, der in dem Teil über dem Heiz-Wärmetauscher vorgesehen ist, geschlossen und so eingestellt werden, dass die vollständige Menge an Ansaugluft durch den Heiz-Wärmetauscher geht. Folglich kann im Fall einer großen Heizlast mit der Klimaanlage, die eine Wärmepumpe verwendet, in dem Heizbetriebszustand die Ansaugluft durch den Innenraum-Wärmetauscher und durch den Heiz-Wärmetauscher aufeinander folgend in zwei Phasen erwärmt werden. Somit kann die Heizkapazität verbessert werden und die Heizstartzeit verkürzt werden. Falls die Luftmenge zu dieser Zeit durch das Verteilungsgebläse gesteuert wird, kann die Auslasstemperatur leicht eingestellt werden.
(2) Da der Heiz-Wärmetauscher aufrecht eingebaut ist, ist die Durchgangsstrecke, wenn die Öffnungs-/Schließvorrichtung vollständig geschlossen ist, kürzer, als wenn er geneigt eingebaut ist, so dass der Druckabfall wegen des Durchströmens der Ansaugluft verringert werden kann. Darüber hinaus werden dann, wenn die Öffnungs-/Schließvorrichtung vollständig geöffnet ist, der Luftströmungsweg und der Heiz-Wärmetauscher zu dem Durchströmweg für die Ansaugluft, weshalb die Durchströmfläche erhöht ist, so dass der Druckabfall verringert ist. Folglich kann die Last auf das Verteilungsgebläse verringert sein, was eine Verringerung des Leistungsverbrauchs der Antriebsvorrichtung und des Geräuschs während des Klimatisierungsbetriebs ermöglicht.
(3) Eine Verringerung des Leistungsverbrauchs des Verteilungsgebläses und des Klimatisierungsgeräuschs ist besonders bei Hybridfahrzeugen erwünscht. Das heißt, eine Verringerung des Leistungsverbrauchs verringert den Verbrauch der Batterie, so dass die Fahrstrecke unter Verwendung des Elektromotors erhöht ist. Darüber hinaus verbessert eine Verringerung des Klimatisierungsbetriebsgeräuschs den Komfort zur Zeit der Elektromotorfahrt.
(4) Da in dem Motorkühlwassersystem ein Umgehungsventil vorgesehen ist und ein Umgehungsweg ausgebildet ist, der Motorkühlwasser durchlässt, das den Heiz-Wärmetauscher umgeht, kann in dem Fall, dass keine Heizung erforderlich ist, die volle Menge des Motorkühlwassers in den Umgehungsströmungsweg eingeleitet werden, wodurch die Zufuhr von Motorkühlwasser in den Heiz-Wärmetauscher (Heizkern) verhindert wird. Folglich wird die Ansaugluft, die durch den Durchgang durch den Innenraum-Wärmetauscher gekühlt worden ist, nicht durch den Heiz-Wärmetauscher erwärmt, so dass die Temperatur nicht erhöht wird und es somit keinen Abfall der Kühlkapazität gibt.
(5) Da für das Umgehungsventil ein Strömungssteuerventil genutzt wird, kann die Strömungsmenge des Motorkühlwassers, das dem Heiz-Wärmetauscher zugeführt wird, und des Motorkühlwassers, das in den Umgehungsweg eingeleitet wird, gesteuert werden, was eine Temperatureinstellung während der Heizung ermöglicht.
(6) Da in dem Motorkühlwassersystem die Kühlwasserpumpe vorgesehen ist, die betrieben werden kann; wenn der Motor angehalten ist, kann das Motorkühlwasser dem Heiz-Wärmetauscher auch dann zugeführt werden, wenn der Motor angehalten ist. Folglich kann die Wärme des Motorkühlwassers auch dann effektiv verwendet werden, wenn der Motor angehalten ist, was eine Verbesserung der Heizkapazität der Fahrzeug-Klimaanlage ermöglicht.

Claims

Fahrzeug-Klimaanlage, die eine Wärmepumpe, eine Kompressoreinheit (20), die mit einem Kompressor (31) ausgerüstet ist, einen Drosselungswiderstand (34) und ein Vierwegeventil (33), das über einen Kühlmittelweg mit einem Innenraum-Wärmetauscher (25) für die Ausführung eines Wärmeaustausches zwischen einem Kühlmittel und Ansaugluft und mit einem Außen-Wärmetauscher (21) für die Ausführung eines Wärmeaustausches zwischen einem Kühlmittel und Außenluft verbunden ist, umfasst, die einen Kühlbetrieb und einen Heizbetrieb durch Umschalten der Strömungsrichtung des Kühlmittels ausführt und mit einem Luftverteilungsgebläse sowie mit einem Heiz-Wärmetauscher (26), der mit einem Motorkühlwassersystem (37) verbunden ist, versehen ist, wobei eine Klimatisierungseinheit (23) vorgesehen ist, wobei der Innenraum-Wärmetauscher und der Heiz-Wärmetauscher nacheinander ausgehend von einer Einlassseite in einem Gehäuse (23a) angeordnet sind, das als ein Strömungsweg für die Ansaugluft dient, und wobei ein Luftströmungsweg (35) in einem Teil über dem Heiz-Wärmetauscher ausgebildet und mit einer Öffnungs-/Schließeinrichtung (36) versehen ist, um den Luftströmungsweg entweder zwischen einem vollständig geschlossenen oder einem vollständig geöffneten Zustand umzuschalten, wobei die Öffnungs-/Schließeinrichtung so angeordnet ist, dass sie den Heiz-Wärmetauscher nicht in beiden Zuständen schließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftströmungsweg (35), der über dem Heiz-Wärmetauscher gebildet ist, den Heiz-Wärmetauscher umgeht und der Strömungsweg für die Ansaugluft einer geradlinigen Strömung in Bezug auf den Umgehungsluftströmungsweg (35) folgt.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1, bei dem der Heiz-Wärmetauscher aufrecht durch den durch das Gehäuse definierten Strömungsweg installiert ist.
Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der der Kompressor vom Typ mit variabler Kapazität ist.
Fahrzeugklimaanlagensystem, das eine Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1 umfasst, wobei in dem Motorkühlwassersystem (37) ein Umgehungsventil (38) vorgesehen ist, um einen Motorkühlwasser-Umgehungsströmungsweg bilden zu können, der den Heiz-Wärmetauscher umgeht.
Fahrzeugklimaanlagensystem nach Anspruch 4, bei dem das Umgehungsventil ein Strömungssteuerventil ist.
Fahrzeugklimaanlagensystem, das eine Fahrzeugklimaanlage nach Anspruch 1 umfasst, wobei in dem Motorkühlwassersystem eine Kühlwasserpumpe (39) vorgesehen ist, die arbeitet, wenn der Motor angehalten ist.