DE112015000983T5

DE112015000983T5 - Automobilklimaanlage

Info

Publication number: DE112015000983T5
Application number: DE112015000983.3T
Authority: DE
Inventors: Masao Watanabe; Hiroshi Yamakawa
Original assignee: Sanden Holdings Corp; Keihin Corp
Current assignee: Mahle International GmbH; Sanden Corp
Priority date: 2014-02-26
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2016-12-29
Anticipated expiration: 2035-02-07
Also published as: JP6357321B2; WO2015129433A1; JP2015160460A; CN106029410B; CN106029410A; DE112015000983B4; US20160361965A1

Abstract

Bei einer Automobilklimaanlage sind zwei Heizvorrichtungen für eine Luftheizung (ein Kondensator (13) und ein Heizkern (14)) in Reihe nahe aneinander angeordnet. Ein Gehäuse (2) einer HVAC-Einheit (1) definiert darin einen Luftförderkanal. Zwei Einsetz-/Ausstoßschlitze (31 und 32) sind in voneinander verschiedenen Flächen des Gehäuses (2) ausgebildet. Der Kondensator (13) für einen Wärmepumpenzyklus ist in dem Gehäuse (2) montiert, indem er durch den Einsetz-/Ausstoßschlitz (31) eingesetzt ist, der in der unteren Fläche des Gehäuses (2) ausgebildet ist. Der Heizkern (14) ist in dem Gehäuse (2) montiert, indem er durch den Einsetz-/Ausstoßschlitz (32) eingesetzt ist, der in einer Seitenfläche des Gehäuses (2) ausgebildet ist. Anstelle des Heizkerns (14) kann eine elektrische Heizvorrichtung (PTC-Heizvorrichtung (15)) in dem Gehäuse (2) montiert sein.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Automobilklimaanlage mit zwei Heizvorrichtungen (Heizeinrichtungen), die in Reihe in einem Luftförderkanal vorgesehen sind, der in einem Gehäuse ausgebildet ist.
STAND DER TECHNIK
Eine Automobilklimaanlage eines Wärmepumpensystems, die bei einem durch eine Kraftmaschine angetriebenen Automobil, einem Elektrofahrzeug und einem Hybridfahrzeug verwendet werden kann, hat einen Luftkühlungs-Wärmetauscher (Verdampfer) und einen Luftheizungs-Wärmetauscher (Kondensator). Die Automobilklimaanlage des Wärmepumpensystems nutzt den Kondensator als eine Heizvorrichtung während eines Luftheizungsbetriebs. Dies kann jedoch einen Fehler der Klimaanlage derart hervorrufen, dass eine ausreichende Luftheizfunktion bei extrem niedriger Temperatur nicht bereitgestellt wird. Um dies zu bewältigen, ist es wünschenswert, dass die Klimaanlage als eine Hilfsheizvorrichtung zusätzlich einen Heizkern verwenden sollte, der ein Wärmetauscher ist, der als ein Heizmedium das Kraftmaschinenkühlwasser nutzt, wenn sie bei einem durch eine Kraftmaschine angetriebenen Automobil verwendet wird, oder eine elektrische Heizvorrichtung, wenn sie in einem Elektrofahrzeug verwendet wird.
Jedoch vergrößert die Bereitstellung der beiden Heizvorrichtungen für die Luftheizung dementsprechend die Größe der Klimaanlage. Somit müssen diese Heizvorrichtungen so nahe aneinander wie möglich angeordnet werden. Üblicherweise wird eine Heizvorrichtung wie zum Beispiel ein Heizkern in dem Gehäuse montiert, indem sie durch einen Einsetz-/Ausstoßschlitz eingesetzt wird, der in einer Außenfläche des Gehäuses ausgebildet ist, wie dies in der Patentdruckschrift 1 offenbart ist.
LISTE DER DRUCKSCHRIFTEN
PATENTDRUCKSCHRIFT

Patentdruckschrift 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2002 219929

KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSEN SIND
Hierbei ist es denkbar, dass zwei Heizvorrichtungen in Reihe nahe aneinander in einem Gehäuse durch das folgende Verfahren angeordnet werden können. Zwei Einsetz-/Ausstoßschlitze werden Seite an Seite in einer Außenfläche des Gehäuses ausgebildet, und die beiden Heizvorrichtungen werden in derselben Außenfläche in derselben Richtung eingesetzt. Falls sie jedoch durch das vorstehend beschriebene Verfahren montiert werden, müssten die Heizvorrichtungen voneinander beabstandet angeordnet werden, um eine Überlagerung zwischen Flanschabschnitten der beiden Heizvorrichtungen zu vermeiden. Dies vergrößert dementsprechend die Länge der Klimaanlage in der Luftförderkanalrichtung (Vorn-/Hinten-Richtung des Fahrzeugs), was zu einer Vergrößerung der Größe der Klimaanlage führt.
Wenn eine elektrische Heizvorrichtung als eine Hilfsheizvorrichtung verwendet wird, hat die elektrische Heizvorrichtung üblicherweise ein Heizelement, das in dem Gehäuse unterzubringen ist, und eine Steuereinheit, die zur Außenseite des Gehäuses vorstehen soll und in der Luftförderkanalrichtung größer ist als das Heizelement. Falls die Heizvorrichtungen durch das vorstehend beschriebene Verfahren montiert werden, müssten sie somit voneinander beabstandet angeordnet werden, um eine Überlagerung zwischen der Steuereinheit und der anderen Heizvorrichtung zu vermeiden, was ebenfalls zu einer Vergrößerung der Größe der Klimaanlage führt.
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehend geschilderten Umstände geschaffen, und es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Automobilklimaanlage vorzusehen, die ermöglicht, dass zwei Heizvorrichtungen in Reihe nahe aneinander angeordnet sind.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Die Automobilklimaanlage gemäß der vorliegenden Erfindung hat zwei Heizvorrichtungen, die in Reihe in einem Luftförderkanal vorgesehen sind, der in einem Gehäuse ausgebildet ist, und die beiden Heizvorrichtungen sind in dem Gehäuse montiert, indem sie dort durch entsprechend durch zwei Einsetz-/Ausstoßschlitze eingesetzt sind, die in Außenflächen des Gehäuses ausgebildet sind. Die beiden Einsetz-/Ausstoßschlitze sind in voneinander verschiedenen Flächen des Gehäuses ausgebildet, und die beiden Heizvorrichtungen sind in dem Gehäuse montiert, indem sie dort in voneinander verschiedenen Richtungen eingesetzt sind.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die beiden Heizvorrichtungen in dem Gehäuse montiert, indem sie dort in voneinander verschiedenen Richtungen eingesetzt sind. Diese Konfiguration ermöglicht, dass eine Überlagerung zwischen zur Außenseite des Gehäuses freiliegenden Abschnitten der beiden Heizvorrichtungen vermieden wird. Dementsprechend ermöglicht die Konfiguration, dass die beiden Heizvorrichtungen nahe aneinander in der Luftförderkanalrichtung (Vorn-/Hinten-Richtung des Fahrzeugs) angeordnet werden, wodurch eine Wirkung bereitgestellt wird, dass eine Vergrößerung der Größe der Klimaanlage verhindert wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Konfiguration einer Heizkern-Klimaanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine schematische Konfiguration einer PTC-Heizvorrichtungs-Klimaanlage.
3 zeigt eine Seitenansicht einer Heizkern-Klimaanlage.
4 zeigt eine Seitenansicht der PTC-Heizvorrichtungs-Klimaanlage.
5 zeigt eine Querschnittsansicht der Heizkern-Klimaanlage.
6 zeigt eine Querschnittsansicht der PTC-Heizvorrichtungs-Klimaanlage.
7 zeigt eine perspektivische Ansicht, die darstellt, wie die Heizkern-Klimaanlage zusammengesetzt wird.
8 zeigt eine perspektivische Ansicht, die darstellt, wie die PTC-Heizvorrichtungs-Klimaanlage zusammengesetzt wird.
9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Rahmens zum Montieren einer PTC-Heizvorrichtung.
10 zeigt eine Vorderansicht des Rahmens.
11 zeigt eine Draufsicht des Rahmens.
12 zeigt eine Querschnittsansicht einer PTC-Heizvorrichtungs-Klimaanlage gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
13 zeigt eine schematische Ansicht eines Wärmepumpenzyklus' während eines Klimaanlagenbetriebs.
14 zeigt eine schematische Ansicht des Wärmepumpenzyklus' während eines Klimaanlagenbetriebs.
MODI ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Einzelnen beschrieben. Eine Automobilklimaanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel, die bei einem Automobil vorgesehen ist (wie zum Beispiel ein durch eine Kraftmaschine angetriebenes Automobil, ein Elektrofahrzeug und ein Hybridfahrzeug), hat eine Heizlüftungs- und Klimaanlageneinheit 1 (HVAC-Einheit) (1 bis 6) und einen Wärmepumpenzyklus 20 (13 und 14). Die HVAC-Einheit 1 ist in dem Inneren des Automobils angeordnet und dazu konfiguriert, die Temperatur einer Luft einzustellen, die von dem Inneren des Automobils (Innenluft) oder von der Außenseite des Automobils (Außenluft) eingelassen wird, und dann die Luft zu dem Inneren des Automobils herauszublasen. Der Wärmepumpenzyklus 20 ist außerhalb des Automobils angeordnet und dazu konfiguriert, einen Wärmetausch zwischen der in die HVAC-Einheit 1 eingelassenen Luft und einem Fluorkohlenstoff-Kühlmittel zu bewirken.
Die 1 und 2 zeigen jeweils eine schematische Ansicht der HVAC-Einheit 1. Die 1 zeigt eine Heizkernbauart, während die 2 eine PTC-Heizvorrichtungsbauart zeigt. Die 3 und 4 zeigen jeweils eine Seitenansicht der HVAC-Einheit 1. Die 3 zeigt die Heizkernbauart, während die 4 die PTC-Heizvorrichtungsbauart zeigt. Die 5 und 6 zeigen jeweils eine Querschnittsansicht der HVAC-Einheit 1.
Die 5 zeigt die Heizkernbauart, während die 6 die PTC-Heizvorrichtungsbauart zeigt.
Die Automobilklimaanlage gemäß diesem Ausführungsbeispiel verwendet als eine Heizvorrichtung für die Luftheizung einen Kondensator 13 für einen Wärmepumpenzyklus, und sie verwendet als eine Hilfsheizeinrichtung einen Heizkern 14 oder eine PTC-Heizvorrichtung 15. Es ist somit zu beachten, dass die Begriffe ”Heizkernbauart” und ”PTC-Heizvorrichtungsbauart”, die hierbei verwendet werden, sich auf Systeme beziehen, die als die Hilfsheizvorrichtung den Heizkern 14 bzw. die PTC-Heizvorrichtung 15 verwenden.
Nachfolgend wird die Konfiguration der HVAC-Einheit 1 hauptsächlich unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Die HVAC-Einheit 1 hat ein Gehäuse 2, das darin einen Luftförderkanal 3 definiert.
An dem Eingang des Luftförderkanals 3 sind ein Innenlufteinlassanschluss 4, ein Außenlufteinlassanschluss 5, eine Innenluft-/Außenluft-Schaltklappe 6, ein Filter 7 und ein Gebläse 8 vorgesehen. Die Innenluft-/Außenluft-Schaltklappe 6 ermöglicht ein wahlweises Schalten zwischen den Einlassanschlüssen 4 und 5. Das Gebläse 8 zieht die Luft (Innen- oder Außenluft) durch einen der Einlassanschlüsse 4 und 5 ein und fördert die Luft zu dem Luftförderkanal 3.
In dem Luftförderkanal 3 ist ein Verdampfer 9 stromabwärts von dem Gebläse 8 vorgesehen. Der Verdampfer 9 ist ein Luftkühlungs-Wärmetauscher für einen Wärmepumpenzyklus.
Eine Trennwand 10 trennt den Abschnitt stromabwärts von dem Verdampfer 9 des Luftförderkanals 3 in einen Luftheizungs-Wärmetauscherkanal 11 und einen Umgehungskanal 12. In dem Luftheizungs-Wärmetauscherkanal 11 sind Heizvorrichtungen, nämlich der Kondensator 13 und entweder der Heizkern 14 oder die PTC-Heizvorrichtung 15 in Reihe vorgesehen. Insbesondere ist der Heizkern 14 oder die PTC-Heizvorrichtung 15 stromaufwärts von dem Kondensator 13 vorgesehen, der ein Luftheizungs-Wärmetauscher für den Wärmepumpenzyklus ist. Somit ermöglicht der Umgehungskanal 12 das Umgehen von diesen beiden Heizvorrichtungen (der Kondensator 13 und entweder der Heizkern 14 oder die PTC-Heizvorrichtung 15).
Der Heizkern 14, der eine Hilfsheizvorrichtung ist, die für durch Kraftmaschinen angetriebene Automobile geeignet ist, ist dazu konfiguriert, die Luft unter Verwendung des Kraftmaschinenkühlwassers (das Kraftmaschinenkühlwasser, das Wärme durch Kühlen der Kraftmaschine absorbiert hat) als ein Heizmedium zu heizen. Andererseits ist die PTC-Heizvorrichtung 15, die eine Hilfsheizvorrichtung ist, die für Elektrofahrzeuge geeignet ist, dazu konfiguriert, die Luft zu heizen, indem die Luft zum Hindurchtreten durch das Heizelement veranlasst wird, das elektrisch geheizt wird. Die Verwendung einer Heizvorrichtung mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) als eine elektrische Heizvorrichtung erleichtert die Temperatursteuerung.
An den Eingängen des Luftheizungs-Wärmetauscherkanals 11 und des Umgehungskanals 12 ist eine Luftmischklappe 16 vorgesehen. Die Luftmischklappe 16 ermöglicht eine Steuerung der in den Luftheizungs-Wärmetauscherkanal 11 hereinströmenden Luft (Luftströmung zu den beiden Heizvorrichtungen). Während eines Luftkühlungsbetriebs kann die Luftmischklappe 16 die Luft blockieren, die in den Luftheizungs-Wärmetauscherkanal 11 strömt.
An dem Ausgang des Luftförderkanals 3 sind ein Enteisungsluftausgang 17, ein Gesichtsluftausgang 18 und ein Fußluftausgang 19, die jeweils durch die zugewiesene Klappe geöffnet und geschlossen werden, so vorgesehen, dass ermöglicht wird, dass eine temperatureingestellte Luft in einer geeigneten Richtung herausgeblasen wird.
Wenn die Automobilklimaanlage als eine Klimaanlage für eine unabhängige Temperatursteuerung an der rechten und linken Seite konfiguriert ist, die die fahrerseitige Temperatur und die fahrgastseitige Temperatur unabhängig steuern kann, ist zu beachten, dass sie einen rechten und einen linken unabhängigen Luftförderkanal 3 und 3 aufweist. Die Luftförderkanäle 3 und 3 sind an den gegenüberliegenden Seiten angeordnet, die der nahen und der entfernten Seite in der Richtung senkrecht zu den Ebenen der 1 bis 6 entsprechen. Der Luftkühlungs-Wärmetauscher 9 und die Luftheizungs-Wärmetauscher 13 und 14 (oder 15) sind so vorgesehen, dass sie sowohl den rechten als auch den linken unabhängigen Luftförderkanal 3 und 3 abdecken. Andererseits sind die Luftmischklappen 16 eins-zu-eins an dem rechten und dem linken unabhängigen Luftförderkanal 3 und 3 vorgesehen. Das individuelle Regeln der Öffnungsgrößen der Luftmischklappen 16 ermöglicht die rechte und die linke unabhängige Temperaturregelung. Zusätzlich sind die Gesichtsluftausgänge 18 und die Fußluftausgänge 19 ebenfalls rechts und links unabhängig vorgesehen, auch wenn dies offensichtlich ist.
Nachfolgend wird die Konfiguration des Wärmepumpenzyklus' 20 unter Bezugnahme auf die 13 und 14 beschrieben. Die 13 zeigt eine schematische Ansicht des Wärmepumpenzyklus' 20 während eines Luftkühlungsbetriebs. Die 14 zeigt eine schematische Ansicht des Wärmepumpenzyklus' 20 während eines Luftheizungsbetriebs.
Der Wärmepumpenzyklus 20, der eine Kühlmittelzyklusvorrichtung unter Verwendung eines Fluorkohlenstoff-Kühlmittels ist, hat den Verdampfer (Luftkühlungs-Wärmetauscher) 9 und den Kondensator (Luftheizungs-Wärmetauscher) 13. Insbesondere hat der Wärmepumpenzyklus 20 den Verdampfer (Luftkühlungs-Wärmetauscher) 9, einen Verdichter 21, den Kondensator (Luftheizungs-Wärmetauscher) 13, eine Entspannungseinrichtung 22 wie zum Beispiel ein Expansionsventil, einen Fahrzeugaußenwärmetauscher 23 und eine Entspannungseinrichtung 24 wie zum Beispiel ein Expansionsventil. Der Verdichter 21 ist an ein ausgangsseitiges Rohr des Verdampfers 9 gekoppelt. Der Kondensator 13 ist an ein ausgangsseitiges Rohr des Verdichters 21 gekoppelt. Die Entspannungseinrichtung 22 ist an ein ausgangsseitiges Rohr des Kondensators 13 gekoppelt. Der Fahrzeugaußenwärmetauscher 23 ist an ein ausgangsseitiges Rohr der Entspannungseinrichtung 22 gekoppelt. Die Entspannungseinrichtung 24 ist an ein ausgangsseitiges Rohr des Fahrzeugaußenwärmetauschers 23 gekoppelt. Der Verdampfer 9 ist an ein ausgangsseitiges Rohr der Entspannungseinrichtung 24 gekoppelt.
Der Fahrzeugaußenwärmetauscher 23 ist an der Außenseite des Automobils angeordnet, insbesondere an der Vorderseite des Automobils. Durch Aufnehmen von Wind, der durch einen Lüfter 29 erzeugt wird, oder von Wind, der durch die Automobilbewegung erzeugt wird, bewirkt der Fahrzeugaußenwärmetauscher 23 darin einen Wärmetausch zwischen dem Kühlmittel und der Außenluft.
Um das Umgehen der Entspannungseinrichtung 22 zu ermöglichen, ist ein Umgehungsrohr 25 mit einem Ein-/Aus-Ventil 26 vorgesehen. Vorrichtungen einschließlich des Ein-/Aus-Ventils 26 werden so gesteuert, dass sie eine Strömung des Kühlmittels durch das Umgehungsrohr 25 während eines Luftkühlungsbetriebs veranlassen, aber durch die Entspannungseinrichtung 22 während eines Luftheizungsbetriebs. Zusätzlich ist ein Umgehungsrohr 27 mit einem Ein-/Aus-Ventil 28 vorgesehen, um das Umgehen der Entspannungseinrichtung 24 und des Verdampfers (Luftkühlungs-Wärmetauscher) 9 zu ermöglichen. Vorrichtungen einschließlich des Ein-/Aus-Ventils 28 werden gesteuert, um eine Strömung des Kühlmittels durch die Entspannungseinrichtung 24 und den Verdampfer 9 während des Luftkühlungsbetriebs zu veranlassen, aber durch das Umgehungsrohr 27 während eines Luftheizungsbetriebs. Auch wenn dies hierin nicht beschrieben ist, ist zu beachten, dass die vorstehend genannten Vorrichtungen zum Steuern der Strömungen auch geeignet angeordnete Vorrichtungen aufweisen, wie zum Beispiel Ein-Wege-Ventile zusätzlich zu den Ein-/Aus-Ventilen 26 und 28
Als nächstes werden die Betriebe des Wärmepumpenzyklus' 20 während eines Luftkühlungsbetriebs und während eines Luftheizungsbetriebs beschrieben.
Während des Luftkühlungsbetriebs wird das Ein-/Aus-Ventil 26 des Umgehungsrohrs 25 geöffnet und das Ein-/Aus-Ventil 28 des Umgehungsrohrs 27 wird geschlossen, wie dies in der 13 gezeigt ist, so dass das Kühlmittel in jener Richtung zirkuliert, die durch Pfeile in der 13 angegeben ist.
In dem Wärmepumpenzyklus 20 wird das Kühlmittel durch den Verdichter 21 zunächst verdichtet, und das resultierende gasförmige Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck strömt in den Kondensator (Luftheizungs-Wärmetauscher) 13. Jedoch wird die Luftmischklappe 16 während des Luftkühlungsbetriebs geschlossen. Dementsprechend tritt das durch den Verdichter 21 verdichtete Kühlmittel durch den Kondensator 13 hindurch, ohne dass es durch den Wärmetausch mit der Luft kondensiert, und es strömt durch das Umgehungsrohr 25 in den Fahrzeugaußenwärmetauscher 23, während es den gasförmigen Zustand mit hoher Temperatur und hohem Druck behält. Hierbei dient der Fahrzeugaußenwärmetauscher 23 als ein Kondensator während des Luftkühlungsbetriebs. Dann wird das gasförmige Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck in dem Fahrzeugaußenwärmetauscher 23 durch Kondensation verflüssigt, während es Wärme in die Außenluft freisetzt. Es ist zu beachten, dass der Wärmepumpenzyklus 20 unter geringeren Kosten als bei einem System hergestellt werden kann, das das Kühlmittel zum Umgehen des Kondensators (Luftheizungs-Wärmetauscher) 13 während des Luftkühlungsbetriebs veranlasst, da das letztgenannte System irgendein Rohr und Ventil zum Umgehen des Kondensators 13 benötigt, aber der Wärmepumpenzyklus 20 benötigt kein derartiges Rohr oder Ventil.
Das in dem Fahrzeugaußenwärmetauscher 23 kondensierte Kühlmittel wird in der Entspannungseinrichtung 24 wie zum Beispiel das Expansionsventil adiabatisch expandiert und entspannt. Dann strömt das resultierende Gas-/Flüssigkeits-Kühlmittel mit zwei Phasen in den Verdampfer (Luftkühlungs-Wärmetauscher) 9. In dem Verdampfer 9 wird das Kühlmittel durch den Wärmetausch mit der Luft geheizt und verdampft. Die in dem Verdampfer 9 so gekühlte Luft wird durch einen oder mehrere geeignete Luftausgänge herausgeblasen, um so die Innenluft des Automobils zu kühlen. Das gasförmige Kühlmittel, das durch den Verdampfer 9 hindurchgetreten ist, wird durch den Verdichter 21 angesaugt und darin erneut verdichtet.
Während des Luftheizungsbetriebs wird das Ein-/Aus-Ventil 26 des Umgehungsrohrs 25 geschlossen und das Ein-/Aus-Ventil 28 des Umgehungsrohrs 27 wird geöffnet, wie dies in der 14 gezeigt ist, so dass das Kühlmittel in jener Richtung zirkuliert, die durch Pfeile in der 14 angegeben ist.
In dem Wärmepumpenzyklus 20 wird das Kühlmittel durch den Verdichter 21 zunächst verdichtet, und das resultierende gasförmige Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck strömt in den Kondensator (Luftheizungs-Wärmetauscher) 13. In dem Kondensator 13 wird das Kühlmittel durch Kondensation mittels Wärmetausch mit Luft gekühlt und verflüssigt. Die in dem Kondensator 13 so geheizte Luft wird durch einen oder mehrere geeignete Luftausgänge herausgeblasen, um so die Innenluft des Automobils zu heizen.
Das in dem Kondensator 13 kondensierte Kühlmittel wird in der Entspannungseinrichtung 22 wie zum Beispiel das Expansionsventil adiabatisch expandiert und entspannt. Dann strömt das resultierende Gas-/Flüssigkeits-Kühlmittel mit zwei Phasen in den Fahrzeugaußenwärmetauscher 23. Hierbei dient der Fahrzeugaußenwärmetauscher 23 als ein Verdampfer während des Luftheizungsbetriebs. Dann wird das Gas-/Flüssigkeits-Kühlmittel mit zwei Phasen in dem Fahrzeugaußenwärmetauscher 23, der Wind aufnimmt, der durch den Lüfter 29 erzeugt wird, oder Wind, der durch die Automobilbewegung erzeugt wird, durch Absorbieren von Wärme von der Außenluft verdampft. Dann tritt das gasförmige Kühlmittel durch das Umgehungsrohr 27 hindurch, um durch den Verdichter 21 angesaugt und darin erneut verdichtet zu werden.
Üblicherweise verwendet eine Klimaanlage, die den Wärmepumpenzyklus 20 verwendet, der gemäß der vorstehenden Beschreibung konfiguriert ist, den Kondensator 13 als eine Heizvorrichtung während eines Luftheizungsbetriebs. Dies kann einen Fehler der Klimaanlage dergestalt verursachen, dass eine ausreichende Luftheizfunktion bei äußerst niedriger Temperatur nicht bereitgestellt wird. Um dies zu bewältigen, verwendet die Klimaanlage gemäß diesem Ausführungsbeispiel zusätzlich als eine Hilfsheizvorrichtung den Heizkern 14, wenn sie bei einem durch eine Kraftmaschine angetriebenen Automobil verwendet wird, oder die PTC-Heizvorrichtung 15, wenn sie bei einem Elektrofahrzeug verwendet wird. Die Bereitstellung von zwei Heizvorrichtungen für die Luftheizung, nämlich den Kondensator 13 und entweder den Heizkern 14 oder die PTC-Heizvorrichtung 15, vergrößert jedoch dementsprechend die Größe der Klimaanlage. Somit müssen diese Heizvorrichtungen so nahe aneinander wie möglich angeordnet werden.
Angesichts des vorstehend geschilderten Umstands werden bei diesem Ausführungsbeispiel die beiden Heizvorrichtungen 13 und 14 (oder 15) in der folgenden Weise montiert. Die 7 und 8 zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht, die darstellen, wie die HVAC-Einheit 1 zusammengesetzt wird. Die 7 zeigt die Heizkernbauart, während die 8 die PTC-Heizvorrichtungsbauart zeigt.
In Außenflächen des Gehäuses 2 sind zwei Einsetz-/Ausstoßschlitze 31 und 32 ausgebildet, und die beiden Heizvorrichtungen 13 und 14 (oder 15) werden in das Gehäuse 2 montiert, indem sie dort durch diese Einsetz-/Ausstoßschlitze 31 bzw. 32 eingesetzt werden. Hierbei ist die Fläche, in der der Einsetz-/Ausstoßschlitz 31 ausgebildet ist, verschieden von der Fläche, in der der Einsetz-/Ausstoßschlitz 32 ausgebildet ist. Dementsprechend werden die beiden Heizvorrichtungen 13 und 14 (oder 15) in das Gehäuse 2 montiert, indem sie dort in voneinander verschiedenen Richtungen eingesetzt werden.
Insbesondere ist der Einsetz-/Ausstoßschlitz 31 für den Kondensator 13 in der unteren Fläche des Gehäuses 2 ausgebildet, und der Kondensator 13 wird in das Gehäuse 2 montiert, indem er dort von unten eingesetzt wird. Andererseits ist der Einsetz-/Ausstoßschlitz 32 für den Heizkern 14 (oder die PTC-Heizvorrichtung 15) in einer Seitenfläche des Gehäuses 2 ausgebildet, und der Heizkern 14 (oder die PTC-Heizvorrichtung 15) wird in das Gehäuse 2 montiert, indem er/sie dort von der Seite eingesetzt wird.
Die Konfiguration, in der die beiden Heizvorrichtungen 13 und 14 (oder 15) in das Gehäuse 2 montiert werden, indem sie dort aus verschiedenen Richtungen eingesetzt werden, verhindert eine Überlagerung zwischen zur Außenseite des Gehäuses 2 freiliegenden Abschnitten der beiden Heizvorrichtungen 13 und 14 (oder 15). Insbesondere haben die Einsetz-Heizvorrichtungen 13 und 14 (oder 15) jeweils einen Flanschabschnitt, der als ein Dichtelement dient, wenn er an den Innenumfang des entsprechenden Einsetz-/Ausstoßschlitzes 31 bzw. 32 gekoppelt wird. Die Flanschabschnitte verhindern ein Austreten von Luft durch die Einsetz-/Ausstoßschlitze 31 und 32. Falls somit eine andere Konfiguration verwendet werden würde, bei der diese beiden Heizvorrichtungen in derselben Fläche und in derselben Richtung eingesetzt werden würden, müssten die Heizvorrichtungen getrennt voneinander beabstandet angeordnet werden, um eine Überlagerung zwischen ihren Flanschabschnitten zu vermeiden. Im Gegensatz dazu ermöglicht das Einsetzen der Heizvorrichtungen in verschiedenen Flächen in verschiedenen Richtungen, dass die Heizvorrichtungen näher angeordnet sind, während eine Überlagerung zwischen den Flanschabschnitten vermieden wird.
Wenn die PTC-Heizvorrichtung 15 als eine Hilfsheizvorrichtung verwendet wird, hat die PTC-Heizvorrichtung 15 üblicherweise ein Heizelement 15a, das in dem Gehäuse 2 unterzubringen ist, und eine Steuereinheit 15b, die außerhalb des Gehäuses 2 vorsteht und in der Luftförderkanalrichtung größer ist als das Heizelement 15a. Falls die Konfiguration verwendet werden würde, bei der diese beiden Heizvorrichtungen in derselben Fläche in derselben Richtung eingesetzt werden würden, müssten die Heizvorrichtungen somit voneinander beabstandet angeordnet werden, um eine Überlagerung zwischen der Steuereinheit 15b und der anderen Heizvorrichtung (Kondensator) 13 zu vermeiden. Im Gegensatz dazu ermöglicht das Einsetzen der Heizvorrichtungen in verschiedenen Flächen in verschiedenen Richtungen, dass die Heizvorrichtungen näher angeordnet werden, während eine Überlagerung mit der Steuereinheit 15b vermieden wird.
Daher sieht dieses Ausführungsbeispiel eine Wirkung vor, dass eine Vergrößerung der Größe der HVAC-Einheit 1 verhindert wird, indem ermöglicht wird, dass die beiden Heizvorrichtungen nahe aneinander in der Luftförderkanalrichtung (Vorn-/Hinten-Richtung des Fahrzeugs) angeordnet werden. Auch wenn denkbar ist, dass die beiden Heizvorrichtungen dadurch montiert werden können, dass sie in Flächen an gegenüberliegenden Seiten montiert werden, ist zu beachten, dass die beiden Heizvorrichtungen von unten und von einer Seite eingesetzt werden sollten. Dies ist dadurch begründet, dass Kopplungsmechanismen zum Betreiben von verschiedenen Klappen an einer der gegenüberliegenden Seitenflächen angeordnet sind, und diese würden sich mit der Heizvorrichtung überlagern, die an derselben Seitenfläche angeordnet ist.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, verwendet die Automobilklimaanlage der Wärmepumpenbauart zusätzlich als eine Hilfsheizvorrichtung den Heizkern 14, wenn sie bei einem durch eine Kraftmaschine angetriebenen Automobil verwendet wird, oder die PTC-Heizvorrichtung 15, wenn sie bei einem Elektrofahrzeug verwendet wird. Jedoch erfordern die Form und die Größendifferenzen zwischen dem Heizkern 14 und der PTC-Heizvorrichtung 15 ein kreatives Design für die Vereinheitlichung des Gehäuses 2.
Um diese Herausforderung zu bewältigen, ermöglicht dieses Ausführungsbeispiel das wahlweise Montieren des Heizkerns 14 und der PTC-Heizvorrichtung 15 in der folgenden Weise. Der Abschnitt, der in dem Gehäuse 2 des Heizkerns 14 unterzubringen ist, ist größer als jener Abschnitt, der in dem Gehäuse 2 der PTC-Heizvorrichtung 15 unterzubringen ist.
Der Einsetz-/Ausstoßschlitz 32, durch den entweder der Heizkern 14 oder die PTC-Heizvorrichtung 15 wahlweise montiert wird, ist so ausgebildet, dass er zu dem Heizkern 14 passt, der von den beiden der größere ist. Wenn somit der Heizkern 14 verwendet wird, wird er dadurch montiert, dass er direkt durch den Einsetz-/Ausstoßschlitz 32 eingesetzt wird, wie dies in der 7 gezeigt ist.
Wenn andererseits die PTC-Heizvorrichtung 15 verwendet wird, die von den beiden die kleinere ist, wird sie folgendermaßen montiert. Wie dies in der 8 gezeigt ist, wird die PTC-Heizvorrichtung 15 (Heizelement 15a) in einem Rahmen 33 untergebracht, der Außenmaße derart hat, dass er in den Einsetz-/Ausstoßschlitz 32 passt, und sie wird in das Gehäuse 2 mit dem dazwischen angeordneten Rahmen 33 montiert. Der Rahmen 33 ist aus einem wärmebeständigen Kunststoff ausgebildet und hat eine Kanalform (U-Form). Der Rahmen 33 hat Halter 34, und er wird mit Temperatursensoren 35 eingesetzt, die durch die Halter 34 gehalten werden, wie dies später beschrieben wird.
Diese Konfiguration ermöglicht zwei Heizvorrichtungen von unterschiedlichen Arten, wie zum Beispiel der Heizkern 14 und die PTC-Heizvorrichtung 15, die in dem gemeinsamen Gehäuse 2 zu montieren sind, wodurch ein Beitrag zur Kostenreduzierung durch Vereinheitlichung der Teile erzielt wird.
Insbesondere kann der Rahmen 33 zum Montieren der PTC-Heizvorrichtung 15 folgendermaßen strukturiert sein. Die 9, 10 und 11 zeigen eine perspektivische Ansicht, eine Vorderansicht bzw. eine Draufsicht des Rahmens 33. Der Rahmen 33 ist einstückig mit dem einen oder den vielen Temperatursensorhaltern 34 versehen, die die Anbringung des einen oder der vielen Temperatursensoren (Thermistoren) 35 erleichtern.
Einer der Temperatursensoren 35 wird für eine Temperaturregelung der PTC-Heizvorrichtung 15 verwendet.
Insbesondere wird der Temperatursensor 35 zum Erfassen der Ist-Temperatur der PTC-Heizvorrichtung 15 (oder der Luft) verwendet, um die Temperatur der PTC-Heizvorrichtung 15 (oder der Luft) auf eine eingestellte Temperatur zu regeln. Derselbe oder ein anderer Temperatursensor 35 wird zum Schützen des Gehäuses 2 verwendet. Insbesondere wird der Temperatursensor 35 zum Erfassen der Ist-Temperatur des Gehäuses 2 verwendet, um die Stromversorgung zu der PTC-Heizvorrichtung 15 zu unterbrechen, wenn das Kunststoffgehäuse 2 auf mehr als eine vorbestimmte obere Grenztemperatur geheizt wird. Die Temperatur der PTC-Heizvorrichtung 15 und die Temperatur des Gehäuses 2 können durch separate Sensoren individuell erfasst werden, oder ihr mittlerer Temperaturwert kann durch einen einzigen Sensor erfasst werden. Als weitere Alternative kann jeweils die Temperatur der PTC-Heizvorrichtung 15 und des Gehäuses 2 durch zwei oder mehrere Sensoren. erfasst werden.
Die 12 zeigt eine Querschnittsansicht der HVAC-Einheit 1 der PTC-Heizvorrichtungsbauart gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Rahmen 33 eine geneigte Führungsfläche 36 derart, dass sich ein Abschnitt näher an dem Ausgang in der Luftförderkanalrichtung befindet als seine Innenfläche. Die geneigte Führungsfläche 36 ist so ausgebildet, dass der Öffnungsquerschnittsflächeninhalt des Rahmens 33 zu dem Kondensator 13 hin vergrößert wird, der sich stromabwärts von der PTC-Heizvorrichtung 15 befindet. Die Bereitstellung der geneigten Führungsfläche 36 gemäß der vorstehenden Beschreibung kann die Luftströmung von der kleineren Vorrichtung, der PTC-Heizvorrichtung 15, zu der größeren Vorrichtung, dem Kondensator 13, glätten. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die geneigte Führungsfläche an dem Rahmen so vorgesehen, dass sich ein Abschnitt näher an dem Ausgang in der Luftförderkanalrichtung befindet als die Innenfläche. Jedoch kann die geneigte Führungsfläche alternativ an dem Rahmen so vorgesehen sein, dass sich ein Abschnitt näher an dem Eingang in der Luftförderkanalrichtung als die Innenfläche befindet. In diesem Fall ist die geneigte Führungsfläche so ausgebildet, dass sich der Öffnungsflächeninhalt des Rahmens 33 zu dem Heizelement 15a hin verringert.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele dienen lediglich als darstellende Beispiele der vorliegenden Erfindung, und es muss nicht gesagt werden, dass die vorliegende Erfindung vielfältige Verbesserungen und Abwandlungen mit umfasst, die der Durchschnittsfachmann innerhalb des Umfangs der angehängten Ansprüche schafft, und zwar zusätzlich zu jenen, die durch die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele direkt dargestellt wurden.
Bezugszeichenliste

1: HVAC-Einheit
2: Gehäuse
3: Luftförderkanal
4: Innenlufteinlassanschluss
5: Außenlufteinlassanschluss
6: Innenluft-/Außenluft-Schaltklappe
7: Filter
8: Gebläse
9: Verdampfer (Luftkühlungs-Wärmetauscher für einen Wärmepumpenzyklus)
10: Trennwand
11: Luftheizungs-Wärmetauscherkanal
12: Umgehungskanal
13: Kondensator (Luftheizungs-Wärmetauscher für einen Wärmepumpenzyklus)
14: Heizkern
15: PTC-Heizvorrichtung
15a: Heizelement
15b: Steuereinheit
16: Luftmischklappe
17: Enteisungsluftausgang
18: Gesichtsluftausgang
19: Fußluftausgang
20: Wärmepumpenzyklus
21: Verdichter
22: Entspannungseinrichtung
23: Fahrzeugaußenwärmetauscher
24: Entspannungseinrichtung
25: Umgehungsrohr
26: Ein-/Aus-Ventil
27: Umgehungsrohr
28: Ein-/Aus-Ventil
29: Lüfter
31 und 32: Einsetz-/Ausstoßschlitz
33: Rahmen
34: Temperatursensorhalter
35: Temperatursensor
36: geneigte Führungsfläche

Claims

Automobilklimaanlage mit zwei Heizvorrichtungen, die in Reihe in einem Luftförderkanal vorgesehen sind, der in einem Gehäuse ausgebildet ist, wobei die beiden Heizvorrichtungen in dem Gehäuse montiert sind, indem sie dort entsprechend durch zwei Einsetz-/Ausstoßschlitze eingesetzt sind, die in Außenflächen des Gehäuses ausgebildet sind, wobei die beiden Einsetz-/Ausstoßschlitze in voneinander verschiedenen Flächen des Gehäuses ausgebildet sind, und die beiden Heizvorrichtungen in dem Gehäuse montiert sind, indem sie dort in voneinander verschiedenen Richtungen eingesetzt sind.
Automobilklimaanlage gemäß Anspruch 1, wobei eine der beiden Heizvorrichtungen in dem Gehäuse montiert ist, indem sie dort von unten eingesetzt ist, und die andere der beiden Heizvorrichtungen in dem Gehäuse montiert ist, indem sie dort von einer Seite eingesetzt ist.
Automobilklimaanlage gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, wobei eine der beiden Heizvorrichtungen ein Kondensator für einen Wärmepumpenzyklus ist, und die andere der beiden Heizvorrichtungen ein Heizkern ist, der als ein Heizmedium ein Kraftmaschinenkühlwasser verwendet.
Automobilklimaanlage gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, wobei eine der beiden Heizvorrichtungen ein Kondensator für einen Wärmepumpenzyklus ist, und die andere der beiden Heizvorrichtungen eine elektrische Heizvorrichtung ist.
Automobilklimaanlage gemäß Anspruch 4, wobei die elektrische Heizvorrichtung ein Heizelement, das in dem Gehäuse unterzubringen ist, und eine Steuereinheit aufweist, die außerhalb des Gehäuses vorsteht, und die Größe der Steuereinheit in einer Luftförderkanalrichtung größer ist als die Größe des Heizelements in der Luftförderkanalrichtung.