DE102010052019A1

DE102010052019A1 - Klimaanlage für Fahrzeug

Info

Publication number: DE102010052019A1
Application number: DE102010052019A
Authority: DE
Inventors: Koji Kariya-city Ota; Manabu Kariya-city Maeda; Michio Kariya-city Nishikawa; Nobuharu Kariya-city Kakehashi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2010-11-19
Publication date: 2011-06-09
Also published as: US20110120146A1

Abstract

Eine Klimaanlage für ein Fahrzeug umfasst: erste und zweite Heizwärmetauscher (14, 15), die angeordnet sind, um Luft unter Verwendung eines Kühlfluids zum Kühlen eines Verbrennungsmotors als eine Wärmequelle zu heizen, eine Heizung (111, 121), die angeordnet ist, um das Kühlfluid, das zu dem zweiten Heizwärmetauscher strömt, zu heizen, und eine Steuerung, die ein Betriebsanforderungssignal an den Verbrennungsmotor ausgibt, wenn eine Temperatur des Kühlfluids niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist. Die ersten und zweiten Heizwärmetauscher sind parallel in Bezug auf eine Strömungsrichtung des Kühlfluids angeordnet. In der Klimaanlage steuert die Steuerung eine Strömungsmenge des Kühlfluids, das in den zweiten Heizwärmetauscher strömt, so dass sie kleiner als eine Strömungsmenge des Kühlfluids ist, das in den ersten Heizwärmetauscher strömt, wenn die Heizung das Kühlfluid, das in den zweiten Heizwärmetauscher strömt, heizt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimaanlage ein Fahrzeug.
Hintergrund der Erfindung
Herkömmlicherweise ist eine Fahrzeugklimaanlage mit einem Heizwärmetauscher versehen, der Luft, die in einen Fahrzeugraum geblasen werden soll, unter Verwendung von Motorkühlmittel als eine Wärmequelle wie zum Beispiel in dem Patentdokument 1 ( JP 2007-278624A ) oder Patentdokument 2 ( JP 2008-126820A ) heizt.
Wenn die Temperatur von Motorkühlmittel in dieser Art von Fahrzeugklimaanlage niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist, wird selbst in einem Fahrzeug, wie etwa einem Hybridfahrzeug oder einem Leerlaufstoppfahrzeug, ein Betriebsanforderungssignal an einen Verbrennungsmotor ausgegeben. In dem Fahrzeug, wie etwa dem Hybridfahrzeug oder dem Leerlaufstoppfahrzeug, stoppt der Verbrennungsmotor entsprechend einem Fahrzeugfahrzustand. Wenn der Verbrennungsmotor stoppt, wird die Temperatur des Motorkühlmittels niedriger und es kann schwierig sein, die Heizkapazität von Luft unter Verwendung des Motorkühlmittels als die Wärmequelle sicherzustellen. In diesem Fall wird der Verbrennungsmotor nur für die Klimatisierung betrieben, um die Heizkapazität von Luft aufgrund des Heizwärmetauschers zu erhalten.
Zum Beispiel wird in der in dem Patentdokument 1 beschriebenen Fahrzeugklimaanlage Wärme aus Luft in einem Wärmepumpenkreislauf absorbiert, und das Motorkühlmittel, das an den Heizwärmetauscher zugeführt werden soll, wird unter Verwendung der absorbierten Wärme des Wärmepumpenkreislaufs geheizt.
In der in dem Patentdokument 2 beschriebenen Fahrzeugklimaanlage befindet sich eine Hilfsheizung, die ein PTC-Element verwendet, stromabwärtig von dem Heizwärmetauscher, der Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, unter Verwendung des Motorkühlmittels als eine Wärmequelle heizt.
Jedoch kann in der Fahrzeugklimaanlage, in der das Betriebsanforderungssignal an den Verbrennungsmotor ausgegeben wird, wenn die Temperatur des Motorkühlmittels niedriger als die vorgegebene Temperatur ist, der Brennstoffverbrauchswirkungsgrad verschlechtert sein.
Wenn außerdem die Temperatur des Motorkühlmittels niedrig ist, kann anstelle des Verbrennungsmotorbetriebs wie in dem Patentdokument 1 der Wärmepumpenkreislauf betrieben werden.
Wenn der Wärmepumpenkreislauf betrieben wird, um das Motorkühlmittel zu heizen, wird durch den Betrieb des Wärmepumpenkreislaufs Energie verbraucht, und dadurch wird die verbrauchte Energie, die zum Heizen des Motorkühlmittels verbraucht wird, erhöht.
Wenn außerdem die Temperatur des Motorkühlmittels niedrig ist, kann anstelle des Verbrennungsmotorbetriebs wie in dem Patentdokument 2 eine Hilfsheizung, wie etwa eine PTC-Heizung, betrieben werden, um Luft direkt zu heizen. Wenn sich die Hilfsheizung in einem Luftstrom jedoch stromabwärtig von dem Heizwärmetauscher befindet, wird die Hilfsheizung ein Widerstand in dem Luftstrom, der in den Fahrzeugraum geblasen wird.
Wenn die Temperatur des Motorkühlmittels alternativ niedrig ist, kann das Motorkühlmittel unter Verwendung einer anderen Heizeinrichtung als dem Verbrennungsmotor geheizt werden, während der Widerstand von Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, nicht erhöht wird.
In einem Fall jedoch, in dem das Motorkühlmittel einfach durch die andere Heizeinrichtung als den Verbrennungsmotor geheizt wird, kann die Wärmemenge von der Oberfläche des Verbrennungsmotors abgestrahlt werden, ohne in dem Heizwärmetauscher mit Luft Wärme auszutauschen, und die Heizmenge kann nutzlos verbraucht werden.
Dieses Problem kann nicht nur in einer Klimaanlage für ein Fahrzeug, das mit dem Verbrennungsmotor versehen ist, sondern auch in einer Klimaanlage für ein Fahrzeug, das mit einer anderen Antriebsvorrichtung als dem Verbrennungsmotor, wie etwa einer Brennstoffzelle zum Fahren oder einem Elektromotor zum Fahren, versehen ist, verursacht werden.
In der Klimaanlage für ein Brennstoffzellenfahrzeug, das mit einer Brennstoffzelle und einem Elektromotor versehen ist, wird Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, unter Verwendung von Kühlmittel der Brennstoffzelle als eine Wärmequelle geheizt. Wenn die Temperatur des Kühlmittels der Brennstoffzelle in diesem Fall niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist, wird die Brennstoffzelle betrieben, um eine elektrische Leistung zu erzeugen, und dadurch wird die in der Brennstoffzelle verbrauchte Energie größer.
Außerdem werden in einer in dem Patentdokument 3 (UPS 5 337 704) beschriebenen Fahrzeugklimaanlage als ein Kühlmitteldurchgang im Inneren eines Verbrennungsmotors ein Zylinderkopfdurchgang zum Kühlen eines Zylinderkopfes und ein Zylinderblockdurchgang zum Kühlen eines Zylinderblocks verwendet. Das Kühlmittel, das den Zylinderkopfdurchgang durchläuft, strömt durch einen einzigen Wärmetauscher und wird als eine Wärmequelle für eine Heizung eines Fahrzeugraums verwendet.
In einer in dem Patentdokument 4 ( EP 1008471A ) beschriebenen Fahrzeugklimaanlage sind zwei Heizwärmetauscher zum Heizen von Luft bereitgestellt, so dass Kühlmittel, das aus einem einzigen Kühlmittelauslass eines Verbrennungsmotors strömt, verzweigt wird und jeweils in die zwei Wärmetauscher strömt.
Um im Allgemeinen die Größe des an ein Fahrzeug montierten Verbrennungsmotors zu verringern, während eine erforderliche Ausgabe eines Verbrennungsmotors aufrecht erhalten wird, wird ein Kompressionsverhältnis erhöht oder ein Ladedruck wird in dem Verbrennungsmotor mit einem Auflader erhöht. Wenn jedoch das Kompressionsverhältnis erhöht wird oder der Ladedruck in dem Verbrennungsmotor mit dem Auflader erhöht wird, kann Klopfen verursacht werden. Folglich kann überlegt werden, den Zylinderkopf zu kühlen, um die Klopfverhinderungsleistung zu verbessern.
Andererseits ist es notwendig, die Temperatur des Zylinderblocks höher als eine vorgegebene Temperatur zu halten, um eine Reibung des Zylinderblocks in dem Verbrennungsmotor zu verringern. Folglich können der Zylinderkopfdurchgang und der Zylinderblockdurchgang als der Kühlmitteldurchgang des Verbrennungsmotors bereitgestellt werden, so dass die Strömungsmenge des Kühlmittels, das in dem Zylinderkopfdurchgang strömt, wie in dem Patentdokument 3 größer als die Strömungsmenge des Kühlmittels ist, das in dem Zylinderblockdurchgang strömt.
Jedoch kann in diesem Fall die Temperatur des Kühlmittels nach dem Kühlen des Zylinderkopfs niedriger als die niedrigste zum Heizen benötigte Temperatur sein, und die Temperatur von Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, kann unter Verwendung des Kühlmittels nach dem Durchlaufen des Zylinderkopfs als die Wärmequelle nicht ausreichend erhöht werden.
Außerdem ist es in einem Fahrzeug, in dem ein Verbrennungsmotorwirkungsgrad verbessert ist, wodurch die Wärmeerzeugungsmenge des Verbrennungsmotors verringert wird, oder in einem Hybridfahrzeug schwierig, Luft unter Verwendung des Motorkühlmittels als die Wärmequelle ausreichend zu heizen.
Um die Temperatur des Kühlmittels als die Wärmequelle zu erhöhen, kann ein Hochtemperatur-Heißwasser oder ein Hochtemperaturfluid mit dem Kühlmittel als die Wärmequelle der Heizung vermischt werden. Jedoch ist es in diesem Fall schwierig, die Wärmemenge in dem gesamten System effektiv zu nutzen.
Angesichts der vorstehenden Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugklimaanlage bereitzustellen, welche die verbrauchte Energie wirksam verringern kann.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugklimaanlage bereitzustellen, die den Heizbetrieb wirkungsvoll durchführen kann, während die verbrauchte Energie verringert wird.
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, eine Klimaanlage mit einem Wärmetauscher bereitzustellen, der mit ersten und zweiten Wärmeaustauschabschnitten versehen ist, die Luft heizen können, die in einen Fahrzeugraum geblasen werden soll, indem sowohl eine erstes Fluid zum Kühlen einer Brennkraftmaschine als auch ein zweites Fluid mit einer höheren Temperatur als das erste Fluid wirkungsvoll genutzt werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, das mit einer Antriebseinheit für das Fahren eines Fahrzeugs versehen ist: erste und zweite Heizwärmetauscher, die angeordnet sind, um Luft, die in einen Fahrzeugraum geblasen werden soll, unter Verwendung eines Kühlfluids zum Kühlen der Antriebseinheit als eine Wärmequelle zu heizen; eine Heizung, die angeordnet ist, um das Kühlfluid, das zu dem zweiten Heizwärmetauscher strömt, in den ersten und zweiten Heizwärmetauschern zu heizen; und eine Steuerung zum Steuern einer Temperatur von Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll. Die Steuerung gibt ein Betriebsanforderungssignal an die Antriebseinheit aus, wenn eine Temperatur des Kühlfluids niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist. Außerdem ist der zweite Heizwärmetauscher in einer Luftströmung stromabwärtig von dem ersten Heizwärmetauscher angeordnet, um Luft nach dem Durchlaufen des ersten Heizwärmetauschers zu heizen, und die ersten und zweiten Heizwärmetauscher sind parallel in Bezug auf eine Strömungsrichtung des Kühlfluids angeordnet. In der Fahrzeugklimaanlage steuert die Steuerung eine Strömungsmenge des Kühlfluids, das in den zweiten Heizwärmetauscher strömt, so dass sie kleiner als eine Strömungsmenge des Kühlfluids ist, das in den ersten Heizwärmetauscher strömt, wenn die Heizung das Kühlfluid, das zu dem zweiten Heizwärmetauscher strömt, heizt.
Folglich kann die Temperatur des Kühlfluids, das in den zweiten Heizwärmetauscher strömt, durch die Heizung wirkungsvoll erhöht werden, es ist unnötig, die Temperatur des Kühlfluids durch den Betrieb der Antriebseinheit mehr als eine notwendige Temperatur, die für das Heizen von Luft notwendig ist, zu erhöhen. Folglich ist es möglich, eine vorgegebene Temperatur festzulegen, die eine grundlegende Temperatur zur Bestimmung ist, ob ein Betriebsanforderungssignal an die Antriebseinheit ausgegeben wird, das sie niedriger sein soll. Folglich kann Betriebshäufigkeit der Antriebseinheit verringert werden, wodurch die in der Antriebseinheit verbrauchte Energie verringert wird. Da außerdem nur das Kühlfluid, das in Richtung des zweiten Heizwärmetauschers strömt, zwischen den ersten und zweiten Heizwärmetauschern geheizt wird, kann die verbrauchte Energie, die zum Heizen des Kühlfluids verwendet wird, verringert werden. Da die Steuerung außerdem in der Fahrzeugklimaanlage eine Strömungsmenge des Kühlfluids, das in den zweiten Heizwärmetauscher strömt, steuert, so dass sie kleiner als eine Strömungsmenge des Kühlfluids ist, das in den ersten Wärmetauscher strömt, wenn die Heizung das zu dem zweiten Heizwärmetauscher strömende Kühlfluid heizt, kann ein Verhältnis der Wärmestrahlung von dem Kühlfluid in dem zweiten Wärmetauscher zu der Wärmemenge aufgrund der Heizung in dem Kühlfluid wirkungsvoll erhöht werden. Als ein Ergebnis kann die Wärmemenge, ohne mit Luft in dem zweiten Heizwärmetauscher Wärme auszutauschen, beim Abstrahlen von der Oberfläche der Antriebseinheit beschränkt werden, wodurch die Wärmemenge aufgrund des Heizens der Heizung effektiv verwendet wird.
Zum Beispiel können die ersten und zweiten Heizwärmetauscher derart aufgebaut sein, dass ein Strömungswiderstand des in dem zweiten Wärmetauscher strömenden Kühlfluids höher als ein Strömungswiderstand des in dem ersten Heizwärmetauscher strömenden Kühlfluids ist.
Außerdem kann eine Durchflussmengeneinstelleinheit bereitgestellt werden, um die Strömungsmenge des Kühlfluids, die in den zweiten Heizwärmetauscher strömt, wenn die Heizung eingeschaltet ist, um das in den zweiten Heizwärmetauscher strömende Kühlfluid zu heizen, im Vergleich zu der, wenn die Heizung ausgeschaltet ist, zu verringern.
Alternativ/Ferner kann die Klimaanlage mit einem vernünftigen Wärmetauscher versehen sein, der aufgebaut ist, um Wärme von dem Kühlfluid stromabwärtig von dem zweiten Wärmetauscher zu dem Kühlfluid stromaufwärtig von der Heizung zu bewegen.
Die Antriebseinheit kann einen Elektromotor zum Fahrzeugfahren umfassen, und die Heizung kann eine elektrische Heizung sein, die eine elektrische Hochspannungsquelle zum Zuführen elektrischer Leistung an den Elektromotor als eine elektrische Quelle verwendet. Alternativ kann die Heizung ein Wärmegenerator sein, der getrennt von der Antriebseinheit an das Fahrzeug montiert ist und Wärme erzeugt, wenn er betrieben wird. Zum Beispiel ist der Wärmegenerator ein Inverter, der einen von dem Elektromotor gelieferten elektrischen Strom umwandelt.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Klimaanlage für ein Fahrzeug für eine Antriebseinheit zum Fahren eines Fahrzeugs: einen Heizwärmetauscher, der angeordnet ist, um unter Verwendung eines Kühlfluids zum Kühlen der Antriebseinheit als eine Wärmequelle Luft zu heizen, die in einen Fahrzeugraum geblasen werden soll; eine Steuerung zum Steuern einer Temperatur von Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, wobei die Steuerung ein Betriebsanforderungssignal an die Antriebseinheit ausgibt, wenn eine Temperatur des Kühlfluids niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist; einen Wärmeabsorptionsabschnitt, der aufgebaut ist, um Wärme aus dem Kühlfluid zu absorbieren; einen Wärmeabstrahlungsabschnitt, der aufgebaut ist, um Wärme an das Kühlfluid abzustrahlen; und einen Pumpenabschnitt, der aufgebaut ist, um Wärme von dem Wärmeabsorptionsabschnitt zu dem Wärmeabstrahlungsabschnitt zu pumpen. Im Allgemeinen hat das Kühlfluid im Winter eine höhere Temperatur als die Außenluft.
Zum Beispiel ist der Pumpenabschnitt ein Peltierelement, das eine wärmeabsorbierende Oberfläche umfasst, die thermisch mit dem Wärmeabsorptionsabschnitt verbunden ist, und eine wärmeabstrahlende Oberfläche, die thermisch mit dem Wärmeabstrahlungsabschnitt verbunden ist. In diesem Fall absorbiert das Peltierelement Wärme von der wärmeabsorbierenden Oberfläche und strahlt Wärme von der wärmeabstrahlenden Oberfläche ab, wenn Gleichstrom an das Peltierelement angelegt wird.
Der Heizwärmetauscher kann ein Wärmetauscher sein, in dem das darin strömende Kühlfluid mit ihn durchlaufender Luft Wärme austauscht, um Luft zu heizen. In diesem Fall ist der Wärmeabsorptionsabschnitt in einer Strömungsrichtung des Kühlfluids stromabwärtig von dem Heizwärmetauscher angeordnet, um Wärme aus dem Kühlfluid zu absorbieren, das aus dem Heizwärmetauscher strömt, und der Wärmeabstrahlungsabschnitt ist in der Strömungsrichtung des Kühlfluids stromaufwärtig von dem Heizwärmetauscher angeordnet, um Wärme an das in den Heizwärmetauscher strömende Kühlfluid abzustrahlen. Außerdem kann der heizende Heizwärmetauscher einen ersten Heizungskern zum Heizen von Luft und einen zweiten Heizungskern, der angeordnet ist, um Luft nach dem Durchlaufen des ersten Heizungskerns zu heizen, umfassen. In diesem Fall ist der Wärmeabsorptionsabschnitt in der Strömungsrichtung des Kühlfluids stromabwärtig von dem zweiten Heizungskern angeordnet, um Wärme aus dem Kühlfluid, das aus dem zweiten Heizungskern strömt, zu absorbieren, und der Wärmeabstrahlungsabschnitt ist in der Strömungsrichtung des Kühlfluids stromaufwärtig von dem zweiten Heizungskern angeordnet, um Wärme an das in den zweiten Heizungskern strömende Kühlfluid abzustrahlen. Hier können die ersten und zweiten Heizungskerne parallel in Bezug auf die Strömungsrichtung des Kühlfluids angeordnet sein oder können in der Strömungsrichtung des Kühlfluids hintereinander angeordnet sein.
Außerdem kann ein Wärmetauscher angeordnet sein, um den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlfluid vor dem Strömen in den Wärmeabstrahlungsabschnitt und dem Kühlfluid vor dem Strömen in den Wärmeabsorptionsabschnitt an einer Position stromabwärtig von dem zweiten Heizungskern in der Strömungsrichtung des Kühlfluids durchzuführen.
Ein erster Umleitungsdurchgang kann derart bereitgestellt sein, dass ein Teil des Kühlfluids vor dem Strömen in den Wärmeabstrahlungsabschnitt über den ersten Umleitungsdurchgang in den Wärmeabsorptionsabschnitt eingeleitet wird, ohne einen Wärmeaustausch mit Luft in dem zweiten Heizungskern durchzuführen. Außerdem/Alternativ kann ein zweiter Umleitungsdurchgang derart bereitgestellt sein, dass ein Teil des Kühlfluids stromaufwärtig von dem Wärmeabstrahlungsabschnitt zu der Antriebseinheit eingeleitet wird, während er den Wärmeabstrahlungsabschnitt und den Wärmeabsorptionsabschnitt über den zweiten Umleitungsdurchgang umgeht.
In der Klimaanlage kann ein erster Fluidkreis, in dem das Kühlfluid der Antriebseinheit zirkuliert wird, unabhängig von einem zweiten Fluidkreis bereitgestellt werden, in dem ein von dem Kühlfluid geheiztes Fluid zirkuliert wird, um in den Heizwärmetauscher zu strömen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine einen Heizwärmetauscher, der aufgebaut ist, um unter Verwendung eines ersten Fluids zum Kühlen der Brennkraftmaschine und eines zweiten Fluids mit einer höheren Temperatur als das erste Fluid als eine Wärmequelle Luft zu heizen, die in einen Fahrzeugraum geblasen werden soll. Außerdem umfasst der Heizwärmetauscher einen ersten Wärmeaustauschabschnitt, in dem das erste Fluid oder eine Mischung des ersten Fluids und des zweiten Fluids strömt, und einen zweiten Wärmeaustauschabschnitt, in dem ein Fluid strömt, das hauptsächlich das zweite Fluid ist und eine höhere Temperatur hat als ein Fluid, das in den ersten Wärmeaustauschabschnitt strömt. Außerdem sind der erste Wärmeaustauschabschnitt und der zweite Wärmeaustauschabschnitt integriert, um einen Raum dazwischen zu bilden. Folglich kann Luft unter Verwendung eines Niedertemperaturfluids, das wenigstens das erste Fluid zum Kühlen der Brennkraftmaschine als eine Wärmequelle umfasst, in dem ersten Wärmeaustauschabschnitt geheizt werden, und Luft kann in dem zweiten Wärmeaustauschabschnitt unter Verwendung eines Hochtemperaturfluids, das hauptsächlich das zweite Fluid ist, als die Wärmequelle geheizt werden. Folglich kann die Wärmemenge des zweiten Fluids im Vergleich zu einem Fall, in dem Luft unter Verwendung der Mischung des ersten Fluids und des zweiten Fluids als eine Wärmequelle geheizt wird, effektiv verwendet werden, und dadurch kann die Temperatur von Luft, nachdem sie in dem zweiten Wärmeaustauschabschnitt geheizt wurde, verbessert werden.
Zum Beispiel kann der zweite Wärmeaustauschabschnitt in einer Luftströmungsrichtung stromabwärtig von dem ersten Wärmeaustauschabschnitt angeordnet sein. Außerdem/Alternativ können der erste Wärmeaustauschabschnitt und der zweite Wärmeaustauschabschnitt in Bezug auf eine Luftströmungsrichtung parallel angeordnet sein.
Der erste Wärmeaustauschabschnitt kann einen Wärmeaustauschbereich haben, in dem Luft mit dem Fluid Wärme austauscht, und der Wärmeaustauschbereich des ersten Wärmeaustauschabschnitts kann größer als der Wärmeaustauschbereich des zweiten Wärmeaustauschabschnitts sein.
Alternativ/Außerdem können der erste Wärmeaustauschabschnitt und der zweite Wärmeaustauschabschnitt derart angeordnet sein, dass eine Strömungsmenge des in dem ersten Wärmeaustauschabschnitt strömenden Fluids größer als die in dem zweiten Wärmeaustauschabschnitt strömende ist. Außerdem können der erste Wärmeaustauschabschnitt und der zweite Wärmeaustauschabschnitt derart aufgebaut sein, dass sie jeweilige Fluiddurchgänge haben, die voneinander unabhängig sind.
Die Klimaanlage kann mit einem Klimaanlagengehäuse versehen sein, in dem der erste Wärmeaustauschabschnitt und der zweite Wärmeaustauschabschnitt angeordnet sind. In diesem Fall kann das Klimaanlagengehäuse mit einem ersten Luftauslass, aus dem Luft, die den ersten Wärmeaustauschabschnitt durchlaufen hat, in Richtung einer Innenoberfläche einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs geblasen wird, und einem zweiten Luftauslass versehen sein, aus dem Luft, die den zweiten Wärmeaustauschabschnitt durchlaufen hat, in Richtung eines Fahrgasts in dem Fahrzeugraum geblasen wird.
In der Klimaanlage kann das erste Fluid ein Kühlfluid zum Kühlen eines Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine sein, und das zweite Fluid kann ein Kühlfluid zum Kühlen eines Zylinderblocks der Brennkraftmaschine sein. Alternativ kann das erste Fluid ein Kühlfluid zum Kühlen der Brennkraftmaschine sein, und das zweite Fluid kann ein Kühlfluid zum Kühlen eines Wärmeerzeugungselements sein, das eine an dem Fahrzeug montierte Ausstattung ist und das sich von der Brennkraftmaschine unterscheidet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, die unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gegeben wird, deutlicher, wobei gleiche Teile durch gleiche Bezugsnummern bezeichnet sind, und wobei:
1 ein Schemadiagramm ist, das eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ein Blockdiagramm ist, das eine elektrische Steuerung der Klimaanlage für ein Fahrzeug in 1 zeigt;
3 ein Flussdiagramm ist, das eine von der in 2 gezeigten elektrischen Steuerung der Klimaanlage durchgeführte Steuerung zeigt;
4 ein Flussdiagramm ist, das eine Detailsteuerung bei Schritt S4 von 3 zeigt;
5 ein Schemadiagramm ist, das eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
6 ein Schemadiagramm ist, das eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
7 ein Schemadiagramm ist, das eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
8 ein Schemadiagramm ist, das eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
9 ein Schemadiagramm ist, das eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
10 ein Schemadiagramm ist, das eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
11 ein Schemadiagramm ist, das eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
12 ein Schemadiagramm ist, das eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
13 ein Schemadiagramm ist, das eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer zehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
14 ein Schemadiagramm ist, das eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer elften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
15 ein Schemadiagramm ist, das eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer zwölften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
16 ein Blockdiagramm ist, das eine elektrische Steuerung der Klimaanlage für ein Fahrzeug in der zwölften Ausführungsform zeigt;
17 ein Flussdiagramm zur Bestimmung des EIN/AUS-Betriebs einer elektrischen Heizung gemäß der zwölften Ausführungsform der Erfindung ist;
18 ein Schemadiagramm ist, das eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
19 ein Schemadiagramm ist, das eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
20 eine Perspektivansicht ist, die erste und zweite Heizungskerne gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
21 ein Schemadiagramm ist, das eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer sechzehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
22 eine Seitenansicht ist, die einen Heizwärmetauscher gemäß der sechzehnten Ausführungsform zeigt;
23 eine Vorderansicht ist, die den Heizwärmetauscher gemäß der sechzehnten Ausführungsform zeigt;
24 ein Diagramm ist, das eine Temperaturänderung von Luft zeigt, welche die ersten und zweiten Heizungskerne des Heizwärmetauschers gemäß einer sechzehnten Ausführungsform der Erfindung durchläuft;
25A, 25B und 25C Diagramme sind, die einen Wärmeverlust von Kühlmittel von einer Verbrennungsmotoroberfläche, eine mittlere Temperatur einer Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors und eine tatsächliche Brennstoffverbrauchsrate gemäß der sechzehnten Ausführungsform und einem Vergleichsbeispiel (zweites Vergleichsbeispiel) zeigen;
26 eine Seitenansicht ist, die einen Heizwärmetauscher gemäß einer siebzehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
27 eine Seitenansicht ist, die einen Heizwärmetauscher gemäß einer achtzehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
28 eine Seitenansicht ist, die einen Heizwärmetauscher gemäß einer neunzehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
29 eine Vorderansicht ist, die einen Heizwärmetauscher gemäß der neunzehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
30 eine Seitenansicht ist, die einen Heizwärmetauscher gemäß einer zwanzigsten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
31 eine Vorderansicht ist, die einen Heizwärmetauscher gemäß der zwanzigsten Ausführungsform zeigt;
32 eine Seitenansicht ist, die einen Heizwärmetauscher gemäß einer einundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
33 ein Schemadiagramm ist, das eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß einer zweiundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Ausführungsformen
Ausführungsformen zum Ausführen der vorliegenden Erfindung werden hier nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In den Ausführungsformen kann einem Teil, der einem in einer vorhergehenden Ausführungsform beschriebenen Gegenstand entspricht, die gleiche Bezugszahl zugewiesen werden, und die redundante Erklärung für den Teil kann weggelassen werden. Wenn in einer Ausführungsform nur ein Teil eines Aufbaus beschrieben wird, kann eine andere vorhergehende Ausführungsform auf die anderen Teile des Aufbaus angewendet werden. Die Teile können kombiniert werden, auch wenn nicht ausdrücklich beschrieben wird, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können teilweise kombiniert werden, auch wenn nicht ausdrücklich beschrieben wird, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, vorausgesetzt es liegt kein Nachteil in der Kombination.
(Erste Ausführungsform)
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 1 bis 4 beschrieben.
1 ist ein Schemadiagramm, das eine Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung zeigt, und 2 ist ein Blockdiagramm, das eine elektrische Steuerung der Klimaanlage für ein Fahrzeug in der vorliegenden Ausführungsform zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug der Erfindung an ein sogenanntes Hybridauto montiert, das eine Antriebskraft für das Fahren des Fahrzeugs von einer Brennkraftmaschine (Verbrennungsmotor) EG und einem Elektromotor zum Fahren erhält. Folglich ist der Verbrennungsmotor EG ein Beispiel für eine Antriebsvorrichtung zum Erhalten einer Antriebskraft für ein Fahren eines Fahrzeugs in der Erfindung.
In dem Hybridfahrzeug der Ausführungsform wird der Verbrennungsmotor EG entsprechend einer Fahrlast des Fahrzeugs betrieben oder gestoppt. Folglich kann das Hybridfahrzeug auf einen Fahrzustand, in dem das Fahrzeug unter Verwendung der Antriebskraft sowohl von dem Verbrennungsmotor EG als auch dem Elektromotor zum Fahren gefahren wird, oder einem Fahrzustand (EV-Fahrzustand), in dem das Fahrzeug nur unter Verwendung des Elektromotors zum Fahren gefahren wird, während der Verbrennungsmotor gestoppt ist, geschaltet werden. Folglich kann der Brennstoffverbrauch in dem Hybridfahrzeug im Vergleich zu einem Fahrzeug, das nur mit dem Verbrennungsmotor EG angetrieben wird, verbessert werden.
Die Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug ist mit einer in 1 gezeigten Innenklimatisierungseinheit 10 und einer in 2 gezeigten Klimatisierungssteuerung 60 (A/C-ESG) versehen.
Die Innenklimatisierungseinheit 10 befindet sich im Inneren einer Instrumententafel (d. h. Armaturenbrett), die in dem vordersten Abschnitt in dem Fahrzeugraum positioniert ist. Die Innenklimatisierungseinheit 10 umfasst ein Klimaanlagengehäuse 11, das eine Außenschale bildet und einen Luftdurchgang definiert. In dem Klimaanlagengehäuse 11 sind ein Gebläse 12, ein Verdampfer 13, ein erster Heizungskern 14, ein zweiter Heizungskern 15 und ähnliches angeordnet.
Das Gehäuse 11 definiert den Luftdurchgang, durch den Luft in den Fahrzeugraum strömt. Das Gehäuse 11 ist aus einem Harz (z. B. Polypropylen) mit einer geeigneten Elastizität und überragender Festigkeit gefertigt. Ein Innen/Außenluftumschaltkasten 20 befindet sich in dem Gehäuse 11 auf der stromaufwärtigsten Seite, um selektiv Innenluft oder/und Außenluft in das Gehäuse 11 einzuleiten.
Insbesondere ist der Innen/Außenluftumschaltkasten 20 mit einer Innenlufteinleitungsöffnung 21 zum Einleiten von Innenluft in das Gehäuse 11 und einer Außenlufteinleitungsöffnung 22 zum Einleiten von Außenluft in das Gehäuse 11 versehen. Eine Innen/Außenluftumschaltklappe 23 ist in dem Innen/Außenluftumschaltkasten 20 angeordnet, um Öffnungsflächen der Innenlufteinleitungsöffnung 21 und der Außenlufteinleitungsöffnung 22 kontinuierlich einzustellen. Daher kann die Innen/Außenluftumschaltklappe 23 ein Verhältnis zwischen einer Strömungsmenge an Innenluft (d. h. Luft im Inneren des Fahrzeugraums), die von der Innenlufteinleitungsöffnung 21 eingeleitet wird, und einer Strömungsmenge an Außenluft (d. h. Luft außerhalb des Fahrzeugraums) einstellen. Die Innen/Außenluftumschaltklappe 23 wird von einem elektrischen Aktuator 71 angetrieben, und der Betrieb des elektrischen Aktuators 71 wird von einem Steuersignal gesteuert, das von der Klimatisierungssteuerung 60 ausgegeben wird.
Das Gebläse 12 ist in dem Gehäuse 31 auf einer luftstromabwärtigen Seite des Innen/Außenluftumschaltkastens 20 angeordnet, um Luft, die über den Innen/Außenluftumschaltkasten 20 angesaugt wird, in Richtung des Fahrzeugraums zu blasen. Das Gebläse 12 ist ein elektrisches Gebläse zum Beispiel mit einem Vielflügel-Zentrifugalventilator (z. B. Sirocco-Ventilator) 12a und einem Elektromotor 12b. In diesem Fall wird der Vielflügel-Zentrifugalventilator 12a von dem Elektromotor 12b angetrieben, und die Drehzahl (Luftblasmenge) des Elektromotors 12b wird von einer Steuerspannung gesteuert, die von der Klimatisierungssteuerung 60 ausgegeben wird.
Der Verdampfer 13 ist in dem Gehäuse 11 auf einer luftstromabwärtigen Seite des Gebläses 12 angeordnet, so dass er die gesamte Luftdurchgangsfläche in dem Gehäuse 11 kreuzt. Der Verdampfer 13 ist ein Kühlwärmetauscher, in dem Kältemittel, das darin läuft, mit Luft, die von dem Gebläse 12 geblasen wird, Wärme austauscht, um die geblasene Luft zu kühlen. Der Verdampfer 12 ist eine Komponente in einem Kältemittelkreislauf. Der Kältemittelkreislauf umfasst zum Beispiel neben dem Verdampfer 13 einen Kompressor, einen Kondensator, einen Gas-/Flüssigkeitsabscheider und ein Expansionsventil, die allgemein bekannt sind.
Auf einer luftstromabwärtigen Seite des Verdampfers 13 ist der Luftdurchgang des Gehäuses 31 mit einem ersten Luftdurchgang 16 versehen, durch den Luft nach dem Durchlaufen des Verdampfers 13 strömt, einem zweiten Luftdurchgang 17, der als ein Kühlluftumleitungsdurchgang verwendet wird, durch den Luft nach dem Durchlaufen des Verdampfers 13 strömt, während sie den ersten und zweiten Heizungskern 14, 15 umgeht, und einem Mischraum 18, in dem Luft von dem ersten Luftdurchgang 16 und Luft von dem zweiten Luftdurchgang 17 vermischt werden.
In dem ersten Luftdurchgang 16 sind der erste und zweite Heizungskern 14 und 15 angeordnet, so dass Luft, die von dem Verdampfer 13 entfeuchtet und gekühlt wird, in dieser Reihenfolge durch den ersten Luftdurchgang 16 durch die ersten und zweiten Heizungskerne 14 und 15 strömt. Der erste Heizungskern 14 ist ein erster Heizwärmetauscher, der aufgebaut ist, um den Wärmeaustausch zwischen Motorkühlmittel (heißem Wasser), das durch Wärme des Fahrzeugverbrennungsmotors EG geheizt wird, und Luft nach dem Durchlaufen des Verdampfers 13 durchzuführen. Folglich heizt der erste Heizungskern 14 Luft nach dem Durchlaufen des Verdampfers 13 in dem ersten Luftdurchgang 16. Der zweite Heizungskern 15 ist ein zweiter Heizwärmetauscher, der aufgebaut ist, um den Wärmeaustausch zwischen Motorkühlmittel (heißem Wasser) und Luft nach dem Durchlaufen des ersten Heizungskerns 14 durchzuführen. Folglich heizt der zweite Heizungskern 15 ferner Luft nach dem Durchlaufen des ersten Heizungskerns 14 in dem ersten Luftdurchgang 16. Zum Beispiel ist das Motorkühlmittel Wasser oder eine Wasserlösung, die eine Zusatzkomponente enthält.
Insbesondere wird ein Kühlmittelkreis 30 bereitgestellt, so dass Kühlmittel zwischen den ersten und zweiten Heizungskernen 14, 15 und dem Verbrennungsmotor EG über den Kühlmittelkreis 30 zirkuliert wird. Der Kühlmittelkreis 30 ist mit einem Kühlmitteldurchgang 31, der an die ersten und zweiten Heizungskerne 14, 15 angepasst ist, und einem Kühlmitteldurchgang 32, der an einen Strahler 41 angepasst ist, versehen. Die Kühlmitteldurchgänge 31, 32 sind mit dem Verbrennungsmotor EG parallel in Bezug auf eine Strömung des Kühlmittels von dem Verbrennungsmotor EG verbunden.
Der Kühlmitteldurchgang 31 für die ersten und zweiten Heizungskerne 14, 15 ist mit einem Verzweigungspunkt 31a, einem Vereinigungspunkt 31b und ersten und zweiten Kühlmitteldurchgängen 33, 34 versehen. Das aus dem Verbrennungsmotor EG strömende Kühlmittel wird an dem Verzweigungsdurchgang 31a in den ersten Kühlmitteldurchgang 33 und den zweiten Kühlmitteldurchgang 34 verzweigt und wird an dem Vereinigungspunkt 31b vereinigt. Der erste Heizungskern 14 befindet sich in dem ersten Kühlmitteldurchgang 33, so dass das in den ersten Kühlmitteldurchgang 33 strömende Kühlmittel durch den ersten Heizungskern 14 strömt. Der zweite Heizungskern 15 befindet sich in dem zweiten Kühlmitteldurchgang 34, so dass das in den zweiten Kühlmitteldurchgang 34 strömende Kühlmittel durch den zweiten Heizungskern 15 strömt. Das Kühlmittel, das jeweils die ersten und zweiten Heizungskerne 14, 15 durchlaufen hat, wird an dem Vereinigungspunkt 31b vereinigt und kehrt zu dem Verbrennungsmotor EG zurück. Folglich sind die ersten und zweiten Heizungskerne 14, 15 parallel in Bezug auf die Strömung des Motorkühlmittels angeordnet.
Wie in 1 gezeigt, befindet sich ein wärmeabsorptionsseitiger Wärmetauscher 51 in dem zweiten Kühlmitteldurchgang 34 in der Kühlmittelströmung auf einer stromabwärtigen Seite des zweiten Heizungskerns 15, und ein wärmeabstrahlungsseitiger Wärmetauscher 52 befindet sich in der Kühlmittelströmung auf einer stromaufwärtigen Seite des zweiten Heizungskerns 15. Ein Peltierelement 53 ist an einer Position zwischen dem wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 und dem wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 außerhalb des zweiten Kühlmitteldurchgangs 34 angeordnet.
Der wärmeabsorptionsseitige Wärmetauscher 51 ist ein Wärmetauscher zum Absorbieren von Wärme aus dem Kühlmittel, und der wärmeabstrahlungsseitige Wärmetauscher 52 ist ein Wärmetauscher zum Abstrahlen von Wärme an das Kühlmittel. Der wärmeabsorptionsseitige Wärmetauscher 51 und der wärmeabstrahlungsseitige Wärmetauscher 52 sind derart aufgebaut, dass die Strömungsrichtung des Kühlmittels, das durch den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 strömt, entgegengesetzt zu der Strömungsrichtung des Kühlmittels ist, das durch den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 strömt. Das heißt, das Kühlmittel strömt umgekehrt durch den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 und den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52.
Das Peltierelement 53 ist mit einer wärmeabsorbierenden Oberfläche, die thermisch mit dem wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 verbunden ist, und einer wärmeabstrahlenden Oberfläche, die thermisch mit dem wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 verbunden ist, versehen. Wenn elektrischer Strom an das Peltierelement 53 angelegt wird, wird über die wärmeabsorbierende Oberfläche Wärme absorbiert und über die wärmeabstrahlende Oberfläche wird Wärme abgestrahlt. Folglich ist das Peltierelement 53 ein Wärmepumpensystem zum Pumpen von Wärme von der wärmeabsorbierenden Oberfläche des Peltierelements 53 zu der wärmeabstrahlenden Oberfläche des Peltierelements 53. Die gepumpte Wärmemenge wird eingestellt, indem der an das Peltierelement 53 angelegte elektrische Strom eingestellt wird.
Da der wärmeabsorptionsseitige Wärmetauscher 51 und der wärmeabstrahlungsseitige Wärmetauscher 52 thermisch jeweils mit der wärmeabsorbierenden Oberfläche und der wärmeabstrahlenden Oberfläche des Peltierelements 53 verbunden sind, wird Wärme zwischen ihnen übertragen. Wenn folglich der Gleichstrom durch das Peltierelement 53 strömt, absorbiert das Peltierelement 53 auf einer Kühlmittelauslassseite des zweiten Heizungskerns 15 über den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 Wärme aus dem Kühlmittel und strahlt auf einer Kühlmitteleinlassseite des zweiten Heizungskerns 15 über den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 Wärme an das Kühlmittel ab. Der Betrieb des Peltierelements 53 wird basierend auf dem von der Klimatisierungssteuerung 60 ausgegebenen Steuerstrom gesteuert. Insbesondere werden ein Ein/Ausschaltbetrieb des elektrischen Stroms des Peltierelements 53 und ein elektrischer Strom, der an das Peltierelement 53 beim Einschaltbetrieb des elektrischen Stroms angelegt werden soll, basierend auf dem von der Klimatisierungssteuerung 60 ausgegebenen Steuersignal gesteuert.
Ein Thermostat 42 befindet sich in dem Kühlmittelkreis 30 auf einer Kühlmitteleinlassseite des Verbrennungsmotors in dem Kühlmittelkreis 30. Eine Strömungsmenge des Kühlmittels, das in den Kühlmitteldurchgang 31 für die ersten und zweiten Heizungskerne 14, 15 strömt, und eine Strömungsmenge des Kühlmittels, das in den Kühlmitteldurchgang 32 für den Strahler 41 strömt, werden von dem Thermostat 42 eingestellt. Eine elektrische Wasserpumpe 43 ist in dem Kühlmittelkreis 30 angeordnet, so dass das Kühlmittel in dem Kühlmittelkreis 30 zirkuliert. Der Betrieb der Wasserpumpe 43 kann derart gesteuert werden, dass die Wasserpumpe 43 betrieben wird, wenn der Verbrennungsmotor EG gestoppt wird. Die Wasserpumpe 43 kann durch die Leistung von dem Verbrennungsmotor EG betrieben werden. In diesem Fall wird die Wasserpumpe 43 ebenfalls gestoppt, wenn der Verbrennungsmotor EG stoppt.
Ein erster Kühlmitteltemperatursensor 65 befindet sich auf einer Kühlmittelauslassseite des Verbrennungsmotors EG, um die Temperatur des aus dem Verbrennungsmotor EG strömenden Kühlmittels zu erfassen. Ein zweiter Kühlmitteltemperatursensor 66 befindet sich zwischen dem wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 und dem zweiten Heizungskern 15 in dem Kühlmittelkreis 30, um die Temperatur des in den zweiten Kern 15 strömenden Kühlmittels zu erfassen.
Andererseits strömt kühle Luft nach dem Durchlaufen des Verdampfers 13 durch den zweiten Luftdurchgang 17, der als der Kühlluftumleitungsdurchgang verwendet wird, während sie die ersten und zweiten Heizungskerne 14 und 15 umgeht, in den Mischraum 18. Folglich wird die Temperatur von Luft (d. h. klimatisierter Luft), die in dem Mischraum 18 vermischt wird, durch Einstellen eines Verhältnisses zwischen einer Strömungsmenge an Luft, die den ersten Luftdurchgang 16 durchläuft, und einer Strömungsmenge an Luft, die den zweiten Luftdurchgang 17 durchläuft, geändert.
In der vorliegenden Ausführungsform befindet sich eine Luftmischklappe 19 auf einer luftstromabwärtigen Seite des Verdampfers 13 auf einer luftstromaufwärtigen Seite des ersten Luftdurchgangs 16 und des zweiten Luftdurchgangs 17 und ist aufgebaut, um ein Verhältnis zwischen einer Strömungsmenge an Luft, die den ersten Luftdurchgang 16 durchläuft, und einer Strömungsmenge an Luft, die den zweiten Luftdurchgang 17 durchläuft, kontinuierlich einzustellen.
Die Luftmischklappe 19 wird als eine Temperatureinstelleinheit verwendet, welche die Luft in dem Mischraum 18 einstellt, um die Temperatur von klimatisierter Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, einzustellen. Die Luftmischklappe 19 wird von einem elektrischen Aktuator 72 angetrieben, und der Betrieb des elektrischen Aktuators 72 für die Luftmischklappe 19 wird von einem Steuersignal gesteuert, das von der Klimatisierungssteuerung 60 ausgegeben wird.
Außerdem ist das Gehäuse 11 auf der luftstromabwärtigsten Seite mit mehreren Öffnungsabschnitten 24, 25, 26 versehen, aus denen klimatisierte Luft des Mischraums 18 in den Fahrzeugraum geblasen wird, der ein Raum ist, der klimatisiert werden soll. Zum Beispiel umfassen die mehreren Öffnungsabschnitte 24, 25, 26 einen Entfrosteröffnungsabschnitt 24, einen Gesichtsöffnungsabschnitt 25 und einen Fußöffnungsabschnitt 26.
Ein (nicht gezeigter) Entfrosterkanal ist mit dem Entfrosteröffnungsabschnitt 24 verbunden, so dass klimatisierte Luft aus einem Entfrosterluftauslass, der an einem stromabwärtigen Ende des Entfrosterkanals bereitgestellt ist, in Richtung einer Innenoberfläche einer vorderen Windschutzscheibe des Fahrzeugs geblasen wird. Ein (nicht gezeigter) Gesichtskanal ist mit dem Gesichtsöffnungsabschnitt 25 verbunden, so dass klimatisierte Luft aus einem Gesichtsluftauslass, der an einem stromabwärtigen Ende des Gesichtskanals in Richtung einer Oberseite eines Fahrgasts in dem Fahrzeugraum geblasen wird. Ein (nicht gezeigter) Fußkanal ist mit dem Fußöffnungsabschnitt 26 verbunden, so dass klimatisierte Luft aus einem Fußluftauslass, der an einem stromabwärtigen Ende des Fußkanals bereitgestellt ist, in Richtung einer Unterseite eines Fahrgasts in dem Fahrzeugraum geblasen wird.
Luftauslassbetriebsartsklappen zum selektiven Umschalten einer Luftauslassbetriebsart sind in dem Gehäuse 11 bereitgestellt. Die Luftauslassbetriebsartsklappen umfassen eine Entfrosterklappe 24 zum Öffnen und Schließen des Entfrosteröffnungsabschnitts 24, eine Gesichtsklappe 25a zum Öffnen und Schließen des Gesichtsöffnungsabschnitts 25 und eine Fußklappe 26a zum Öffnen und Schließen des Fußöffnungsabschnitts 26. Die Auslassbetriebsartsklappen 24a, 25a, 26a werden von einem elektrischen Aktuator 73 angetrieben, und der Betrieb des elektrischen Aktuators 73 für die Auslassbetriebsartsklappen 24a, 25a, 26a wird durch ein Steuersignal gesteuert, das von der Klimatisierungssteuerung 60 ausgegeben wird.
Als nächstes wird ein elektrischer Steuerabschnitt der vorliegenden Ausführungsform unter Bezug auf 2 beschrieben. Die Klimatisierungssteuerung 60 wird durch einen wohlbekannten Mikrocomputer einschließlich CPU, ROM, RAM, etc. und eine Peripherieschaltung des Mikrocomputers aufgebaut. Die Klimaanlagensteuerung 60 führt verschiedene Berechnungen und Prozesse basierend auf Steuerprogrammen durch, die in dem ROM gespeichert sind, und führt den Steuerbetrieb verschiedener Anlagen durch, die mit dem Ausgang der Klimatisierungssteuerung 60 verbunden sind. Zum Beispiel wird der Betrieb des Gebläses 12, der elektrischen Aktuatoren 71, 72, 73 und des Peltierelements 53 durch die Klimatisierungssteuerung 60 gesteuert.
Eine Klimatisierungssensorgruppe ist mit einer Eingangsseite der Klimatisierungssteuerung 60 verbunden. Zum Beispiel umfasst die Klimatisierungssensorgruppe einen Innenluftsensor 61, der aufgebaut ist, um eine Innenlufttemperatur Tr des Fahrzeugraums zu erfassen; einen Außenluftsensor 62, der aufgebaut ist, um eine Außenlufttemperatur Tam zu erfassen, einen Sonnenstrahlungssensor 63, der aufgebaut ist, um eine Sonnenstrahlung Ts, die in den Fahrzeugraum eintritt, zu erfassen, einen Verdampfertemperatursensor 64, der aufgebaut ist, um eine von dem Verdampfer 13 geblasene Lufttemperatur TE zu erfassen, die ersten und zweiten Kühlmitteltemperatursensoren 65, 66 zum Erfassen der Kühlmitteltemperatur TW des Verbrennungsmotors EG. Die von dem Verdampfer 13 geblasene Lufttemperatur TE entspricht einer Kältemittelverdampfungstemperatur in dem Verdampfer 13.
Ein Bedienfeld 70 befindet sich nahe der Instrumententafel in dem Vorderabschnitt des Fahrzeugraums. Das Bedienfeld 70 ist mit der Eingangsseite der Klimatisierungssteuerung 60 verbunden, so dass Bediensignale verschiedener Klimatisierungsbedienschalter, die in dem Bedienfeld 70 bereitgestellt sind, in die Klimatisierungssteuerung 60 eingegeben werden. Die in dem Bedienfeld 70 bereitgestellten Klimatisierungsbedienschalter umfassen zum Beispiel einen (nicht gezeigten) Bedienschalter der Klimaanlage 1, einen Klimatisierungsschalter 70a zum selektiven Ein- oder Ausschalten des Kompressors, wodurch der Klimatisierungsbetrieb der Klimaanlage 1 ein oder ausgeschaltet wird, einen Automatikschalter 70b zum Festlegen oder Aufheben einer automatischen Steuerung der Klimaanlage 1, einen (nicht gezeigten) Betriebsartsauswahlschalter zum Auswählen einer Betriebsart, einen (nicht gezeigten) Ansaugbetriebsartsauswahlschalter zum selektiven Umschalten einer Luftansaugbetriebsart, einen (nicht gezeigten) Luftauslassbetriebsartsauswahlschalter zum selektiven Umschalten einer Luftauslassbetriebsart, einen (nicht gezeigten) Luftmengenfestlegungsschalter zum Festlegen einer Luftblasmenge des Gebläses 12, einen Temperaturfestlegungsschalter 70c zum Festlegen einer Temperatur des Fahrzeugraums, einen Sparschalter 70d zum Ausgeben einer Sparprioritätsbetriebsart, in welcher der Kältemittelkreislauf mit einer Priorität des Energiesparens betrieben wird.
Die Klimatisierungssteuerung 60 ist elektrisch mit einer Motorsteuerung 80 verbunden, die den Betrieb des Verbrennungsmotors EG steuert. Die Klimatisierungssteuerung 60 und die Motorsteuerung 80 sind derart aufgebaut, dass sie fähig sind, elektrisch miteinander zu kommunizieren. Basierend auf Erfassungssignalen und/oder Bediensignalen, die von der Motorsteuerung 80 oder der Klimatisierungssteuerung 60 eingegeben werden, kann der Betrieb verschiedener Anlagen, die mit der anderen der Motorsteuerung 80 oder der Klimatisierungssteuerung 60 verbunden sind, gesteuert werden. Wenn zum Beispiel die Klimatisierungssteuerung 60 ein Bedienanforderungssignal an die Motorsteuerung 80 ausgibt, bewirkt die Motorsteuerung 80, dass der Verbrennungsmotor EG betrieben wird.
Als nächstes wird der Betrieb der vorliegenden Ausführungsform mit dem vorstehenden Aufbau unter Bezug auf 3 beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm, das ein grundsätzliches Steuerverfahren zeigt, das von der Klimatisierungssteuerung 60 in der ersten Ausführungsform durchgeführt wird. Die jeweiligen Schritte in 3 entsprechen jeweiligen in der Klimatisierungssteuerung 60 bereitgestellten Funktionsabschnitten.
Zuerst werden bei Schritt S1 die Initialisierung einer Markierung, eines Zeitschalters, einer Steuervariablen und eine Anfangspositionsfestlegung eines Schrittmotors in jeweiligen Elektromotoren und ähnliches durchgeführt.
Bei Schritt S2 werden Bediensignale des Bedienfelds 70 und Signale in Bezug auf die Gegebenheiten des Fahrzeugs, die für die Klimatisierungssteuerung verwendet werden, das heißt, Erfassungssignale von der vorstehenden Sensorgruppe 61 bis 66, gelesen, und dann geht der Betrieb weiter zu Schritt S3. Insbesondere umfassen die Bediensignale eine Fahrzeuginnensolltemperatur Tsoll, die von dem Temperaturfestlegungsschalter 70c festgelegt wird, ein Auswahlsignal der Luftauslassbetriebsart, ein Auswahlsignal der Luftansaugbetriebsart, ein Festlegungssignal der von dem Gebläse 12 geblasenen Luft und ähnliches.
Bei Schritt S3 wird eine Zielauslasslufttemperatur TAO von in den Fahrzeugraum geblasener Luft berechnet. Die Zielauslasslufttemperatur von in den Fahrzeugraum geblasener Luft wird basierend auf der Fahrzeuginnensolltemperatur Tsoll und den Fahrzeugumgebungsbedingungen, wie etwa der Innenlufttemperatur, unter Verwendung der folgenden Formel F1 berechnet.
TAO = Ksoll × Tsoll – Kr × Tr – Kam × Tam – Ks × Ts + C. (F1) wobei Tsoll eine Fahrzeuginnensolltemperatur ist, die von dem Temperaturfestlegungsschalter 70c festgelegt wird, Tr eine von dem Innenluftsensor 61 erfasste Innenlufttemperatur ist, Tam eine von dem Außenluftsensor 62 erfasste Außenlufttemperatur ist, und Ts eine von dem Sonnenstrahlungssensor 63 erfasste Menge an Sonnenstrahlung ist. Ksoll, Kr, Kam und Ks sind Steuerverstärkungen, und C ist eine Korrekturkonstante.
Als nächstes werden bei Schritt S4 Steuerzielwerte der verschiedenen Anlagen, die mit der Ausgabeseite der Klimatisierungssteuerung 60 verbunden sind, bestimmt. Zum Beispiel werden die Luftblasmenge (Gebläsepegel) des Gebläses 12, die Luftansaugbetriebsart, die Luftauslassbetriebsart, der Öffnungsgrad der Luftmischklappe 19, das Motorbetriebsanforderungssignal und der EIN/AUS-Betrieb des Peltierelements 53 und ähnliches bestimmt. Die Luftblasmenge und die Luftauslassbetriebsart und ähnliches werden basierend auf der bei S3 berechneten Zielauslasslufttemperatur TAO berechnet. Außerdem bestimmt die Klimatisierungssteuerung 60 basierend auf der Motorkühlmitteltemperatur TW, ob das Verbrennungsmotorbetriebsanforderungssignal ausgegeben wird oder nicht. Wenn zum Beispiel die von dem ersten Kühlmitteltemperatursensor 65 erfasste Motorkühlmitteltemperatur TW niedriger als eine vorgegebene Temperatur TW1 ist, gibt die Klimatisierungssteuerung 60 das Motorbetriebsanforderungssignal an den Verbrennungsmotor EG aus. Als nächstes wird die EIN/AUS-Betriebsbestimmung des Peltierelements 53 beschrieben.
Dann werden bei Schritt S5 Steuersignale von der Klimatisierungssteuerung 60 an verschiedene Klimatisierungssteuerungsanlagen oder die Motorsteuerung 80 ausgegeben, so dass bei Schritt S4 von 3 die Steuerzielwerte erhalten werden können.
Folglich wird das Gebläse 12 derart betrieben, dass es eine vorgegebene Glasmenge hat, die Luftauslassbetriebsartsklappen werden positioniert, um eine gewünschte Luftauslassbetriebsart festzulegen, und der Verbrennungsmotor EG wird zum Beispiel entsprechend dem von der Klimatisierungssteuerung 60 ausgegebenen Motorbetriebsanforderungssignal betrieben.
Als nächstes wird bei Schritt S6 bestimmt, ob eine Steuerzeitspanne τ verstreicht. Wenn bei Schritt S6 bestimmt wird, dass die Steuerzeitspanne τ vergeht, kehrt das Steuerprogramm zurück zu Schritt S2.
Als nächstes wird das Steuerverfahren von Schritt S4 zum Bestimmen des Ein/AUS-Betriebs des Peltierelements 53 im Detail beschrieben. 4 ist ein Flussdiagramm zum Bestimmen des EIN/AUS-Betriebs des Peltierelements 53 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Bei Schritt S11 wird eine Temperatur TWD von Luft, die von dem zweiten Heizungskern 15 geblasen wird, berechnet. Die Lufttemperatur TWD ist eine Heiztemperatur von Luft, die wenigstens an dem zweiten Heizungskern 15 von dem Motorkühlmittel geheizt wird. Die Lufttemperatur TWD kann durch die von dem zweiten Kühlmitteltemperatursensor 66 erfasste Kühlmitteltemperatur, die Lufttemperatur TE nach dem Durchlaufen des Verdampfers 13 und die Wärmeaustauschkapazität des Heizungskerns 15 und ähnliches berechnet werden. Im Allgemeinen ist die Lufttemperatur TWD, die aus dem zweiten Heizungskern 15 geblasen wird, ungefähr gleich der Kühlmitteltemperatur ist, die von dem zweiten Kühlmitteltemperatursensor 66 erfasst wird.
Als nächstes wird bei Schritt S12 die von dem zweiten Heizungskern 15 geblasene Lufttemperatur TWD mit der Zielauslasslufttemperatur TAO verglichen. Wenn die Lufttemperatur TWD bei Schritt S12 niedriger als die Zielauslasslufttemperatur TAO ist, wird das Peltierelement 53 bei Schritt S13 eingeschaltet. Wenn die Lufttemperatur TWD bei Schritt S12 nicht niedriger als die Zielauslasslufttemperatur TAO ist, wird das Peltierelement 53 bei Schritt S14 ausgeschaltet.
Wenn zum Beispiel eine lange Zeit vergeht, nachdem der Verbrennungsmotor EG stoppt, kann die Kühlmitteltemperatur niedriger werden, und dadurch kann die Lufttemperatur TWD niedriger als die Zielauslasslufttemperaturn TAO werden. In diesem Fall wird in der vorliegenden Ausführungsform elektrische Leistung an das Peltierelement 53 zugeführt, so dass nach dem Durchlaufen des zweiten Heizungskerns 15 Wärme aus dem Kühlmittel absorbiert wird und Wärme an das Kühlmittel, das in Richtung des zweiten Heizungskerns 15 strömt, abgestrahlt wird. Folglich wird die Temperatur des Kühlmittels, das in den zweiten Heizungskern 15 strömt, auf eine Temperatur erhöht, die für das Heizen des Fahrzeugraums benötigt wird. In diesem Fall wird die Luftmischklappe 19 von der Klimatisierungssteuerung 60 bevorzugt auf die maximale Heizposition festgelegt.
Wenn der Verbrennungsmotor EG betrieben wird oder eine vergangene Zeit nach dem Stopp des Verbrennungsmotors EG kürzer ist, ist die Kühlmitteltemperatur ausreichend hoch. Wenn in diesem Fall die Lufttemperatur TWD gleich oder höher als die Zielauslasslufttemperatur TAO ist, ist es unnötig, das Motorkühlmittel unter Verwendung des Betriebs des Peltierelements 53 zu heizen. In diesem Fall wird das Peltierelement 53 von der Klimatisierungssteuerung 60 nicht eingeschaltet, und die Position (der Öffnungsgrad) der Luftmischklappe 19 wird von der Klimatisierungssteuerung 60 gesteuert, wodurch die Temperatur der klimatisierten Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen wird, eingestellt wird.
Die Betriebsergebnisse der ersten Ausführungsform werden beschrieben.

(1) Wenn gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Lufttemperatur TWD von dem zweiten Heizungskern 15 niedriger als die Zielauslasslufttemperatur TAO ist, wird die Temperatur des Kühlmittels, das in den zweiten Heizungskern 15 strömt, durch den Betrieb des Peltierelements 53 anstelle des Betriebs des Verbrennungsmotors EG erhöht. Folglich kann die Betriebshäufigkeit des Verbrennungsmotors EG verringert werden, wodurch der Brennstoffverbrauchswirkungsgrad des Verbrennungsmotors EG im Vergleich zu einer Klimaanlage ohne das Peltierelement 53 verbessert wird.

Da die Temperatur des Motorkühlmittels durch den Betrieb des Peltierelements 53 erhöht wird, ist es möglich, die Temperaturabnahme des Motorkühlmittels unmittelbar nach dem Stopp des Verbrennungsmotors EG zu verringern, und dadurch kann eine Zeit, in der die von dem ersten Kühlmitteltemperatursensor 65 erfasste Motorkühlmitteltemperatur TW gleich oder höher als die für den Verbrennungsmotorbetrieb benötigte Temperatur wird, verlängert werden. Folglich kann die Betriebshäufigkeit des Verbrennungsmotors EG im Vergleich zu einem Fall, in dem das Peltierelement 53 nicht bereitgestellt ist, wirkungsvoll verringert werden.

(2) Im Allgemeinen wird die Temperatur des Motorkühlmittels, das in den zweiten Heizungskern 15 strömt, bevorzugt gleich oder höher als eine notwendige für die Heizung benötigte Temperatur, z. B. 60°C. Andererseits ist die Temperatur des Kühlmittels, das in das Innere des Verbrennungsmotors EG strömt, bevorzugt gleich oder höher als eine untere Grenztemperatur zum wirkungsvollen Heizen der jeweiligen Teile des Verbrennungsmotors EG. Hier ist die untere Grenztemperatur zum Beispiel 40°C.

Folglich wird die Verbrennungsmotorbetriebsanforderungstemperatur in einer herkömmlichen Fahrzeugklimaanlage ohne das Peltierelement 53 auf eine Temperatur um 60°C herum festgelegt, um die Kühlmitteltemperatur gleich oder höher als 60°C zu halten.
Wenn die Temperatur des Motorkühlmittels im Gegensatz dazu gemäß der vorliegenden Ausführungsform niedriger als 60°C wird, während der Verbrennungsmotor EG stoppt, wird das Peltierelement 53 betrieben, so dass die Temperatur des Motorkühlmittels erhöht wird. Folglich ist es möglich, die Verbrennungsmotorbetriebsanforderungstemperatur niedriger als 60°C festzulegen. Zum Beispiel wird die Verbrennungsmotorbetriebsanforderungstemperatur auf eine Temperatur um 40°C herum festgelegt.
In der vorliegenden Ausführungsform kann die Verbrennungsmotorbetriebsanforderungstemperatur auf eine Temperatur festgelegt werden, bei der die notwendige Heizung des Fahrzeugraums, selbst wenn das Peltierelement 53 betrieben wird, nicht aufrecht erhalten werden kann, oder die Verbrennungsmotorbetriebsanforderungstemperatur kann auf eine Temperatur festgelegt werden, bei der der Verbrennungsmotor EG nicht wirksam betrieben werden kann.

(3) In der vorliegenden Ausführungsform absorbiert das Peltierelement 53 Wärme aus dem Kühlmittel des Verbrennungsmotors EG, das ein Gegenstand ist, aus dem Wärme absorbiert werden soll.

Der Gegenstand, aus dem in dem Peltierelement 53 Wärme absorbiert werden soll, kann anstelle des Kühlmittels des Verbrennungsmotors EG Außenluft sein. Wenn jedoch das Peltierelement 53 Wärme aus der Außenluft absorbiert, wird eine in dem Peltierelement 53 erforderliche Wärmepumpenkapazität größer, wenn die Außenlufttemperatur niedriger wird, und dadurch wird die verbrauchte elektrische Leistung des Peltierelements 53 größer.
Im Gegensatz dazu absorbiert das Peltierelement 53 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Wärme aus dem Motorkühlmittel, das eine Temperatur hat, die im Allgemeinen höher als die Temperatur der Außenluft im Winter ist. Folglich ist es möglich, die Wärmeabstrahlungsmenge, die von dem Peltierelement 53 an das Kühlmittel abgestrahlt wird, zu erhöhen. Als ein Ergebnis kann die verbrauchte Leistung des Peltierelements 53, die verbraucht wird, um die Temperatur des Kühlmittels auf eine gewünschte Temperatur zu verringern, gesenkt werden.
Wenn gemäß der vorliegenden Ausführungsform die von dem ersten Kühlmitteltemperatursensor 65 erfasste Kühlmitteltemperatur TW niedriger als die Anforderungstemperatur (40°C) für den Verbrennungsmotorbetrieb ist, wird das Verbrennungsmotorbetriebsanforderungssignal an den Verbrennungsmotor EG ausgegeben. Folglich kann die Kühlmitteltemperatur auf einer Temperatur gehalten werden, die gleich oder höher als die Außenlufttemperatur ist.

(4) Wenn das Peltierelement 53 nicht bereitgestellt wird, strömt das aus dem zweiten Heizungskern 15 strömende Kühlmittel einfach in den Verbrennungsmotor EG. In diesem Fall wird die Wärmemenge von der Oberfläche des Verbrennungsmotors EG abgestrahlt, ohne mit Luft in dem zweiten Heizungskern 14 Wärme auszutauschen.

Da die Wärme gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Gegensatz dazu durch das Peltierelement 53 aus dem Kühlmittel gepumpt wird, das aus dem zweiten Heizungskern 15 strömt, kann die Wärmemenge weiter für die Heizung des Fahrzeugraums verwendet werden, ohne mit Luft in dem zweiten Heizungskern Wärme auszutauschen. Folglich kann die Wärmemenge des Motorkühlmittels effektiv verwendet werden.
(Zweite Ausführungsform)
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 5 beschrieben. 5 ist ein schematisches Diagramm, das eine Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In einem Kühlmittelkreis 30 der zweiten Ausführungsform ist ein zweiter Kühlmitteldurchgang 34 für den zweiten Heizungskern 15 unterschiedlich zu dem der ersten Ausführungsform gemacht. Wie in 5 gezeigt, wird der erste Umleitungsdurchgang 35 derart bereitgestellt, dass ein Teil des von dem Verzweigungspunkt 31a in den zweiten Kühlmitteldurchgang 34 strömenden Kühlmittels durch den ersten Umleitungsdurchgang 35 direkt in den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 eingeleitet wird, ohne den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 zu durchlaufen. Außerdem ist ein erstes Durchflussmengeneinstellventil 36 angeordnet, um eine Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den ersten Umleitungsdurchgang 35 strömt, einzustellen.
Insbesondere ist ein Ende des ersten Umleitungsdurchgangs 35 mit einer stromaufwärtigen Seite des wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauschers 52 in der Kühlmittelströmung verbunden, und das andere Ende des ersten Umleitungsdurchgangs 35 ist mit einer Position des zweiten Kühlmitteldurchgangs 34 zwischen einem Kühlmittelauslass des zweiten Heizungskerns 15 und einem Kühlmitteleinlass des wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauschers 51 verbunden. Daher umgeht das Kühlmittel, das durch den ersten Umleitungsdurchgang 35 strömt, den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 und den zweiten Heizungskern 15 und strömt in den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51, ohne an dem wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 Wärme abzustrahlen und ohne an dem zweiten Heizungskern 15 den Wärmeaustausch mit Luft durchzuführen.
In dem Beispiel von 5 befindet sich das erste Durchflussmengeneinstellventil 36 an einem Verzweigungsabschnitt des ersten Umleitungsdurchgangs 35, der von dem Kühlmitteldurchgang, der durch den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 geht, verzweigt ist. Daher kann das Durchflussmengeneinstellventil 36 leicht eine Strömungsmenge des in den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 strömenden Kühlmittels und eine Strömungsmenge des durch den ersten Umleitungsdurchgang 35 strömenden Kühlmittels einstellen. Jedoch kann das erste Durchflussmengeneinstellventil 36 an jeder Position in dem ersten Umleitungsdurchgang 35 angeordnet sein, ohne auf den Verzweigungsabschnitt des ersten Umleitungsdurchgangs 35 beschränkt zu sein. Zum Beispiel kann sich das erste Durchflussmengeneinstellventil 36 an einem Vereinigungsabschnitt befinden, an dem das stromabwärtige Ende des ersten Umleitungsdurchgangs 35 mit einem Kühlmitteldurchgang von dem zweiten Heizungskern 15 vereinigt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Klimatisierungssteuerung 60 das erste Durchflussmengeneinstellventil 36, so dass ein Teil des Kühlmittels in den ersten Umleitungsdurchgang 35 strömt, wenn das Peltierelement 53 eingeschaltet ist, und die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den ersten Umleitungsdurchgang 35 strömt, wird null, wenn das Peltierelement 53 ausgeschaltet wird.
Wenn das Peltierelement 53 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eingeschaltet wird, so dass elektrischer Strom an das Peltierelement 53 angelegt wird, wird ein Teil des Kühlmittels vor dem Strömen zu dem wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 in die Einlassseite des wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauschers 51 eingeleitet. Daher kann die Temperatur des Kühlmittels, das in den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 strömt, der Temperatur des Kühlmittels, das in den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 strömt, angenähert werden. Im Allgemeinen wird die Wärmeabstrahlungsmenge des Peltierelements 53 größer, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der wärmeabsorbierenden Oberfläche und der wärmeabstrahlenden Oberfläche des Peltierelements 53 kleiner ist. Da gemäß der vorliegenden Ausführungsform der erste Umleitungsdurchgang 35 bereitgestellt ist, kann folglich die Wärmestrahlungsmenge, die in dem wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 an das Kühlmittel abgestrahlt wird, größer gemacht werden, und dadurch kann die Temperaturzunahme des in den zweiten Heizungskern 15 strömenden Kühlmittels größer gemacht werden.
Wenn das Peltierelement 53 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eingeschaltet ist, so dass der elektrische Strom an das Peltierelement 53 angelegt wird, steuert die Klimatisierungssteuerung 60 das erste Durchflussmengeneinstellventil 36, um die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den ersten Umleitungsdurchgang 35 strömt, entsprechend der in dem zweiten Heizungskern 15 erforderlichen Heizkapazität einzustellen.
Wenn zum Beispiel eine aus einem Luftauslass in den Fahrzeugraum geblasene Luftmenge klein ist, ist die in dem zweiten Heizungskern 15 benötigte Heizkapazität im Allgemeinen klein. In diesem Fall kann die Strömungsmenge des durch den ersten Umleitungsdurchgang 35 strömenden Kühlmittels größer als die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 strömt, gemacht werden. Folglich kann die Strömungsmenge des in den zweiten Heizungskern 15 strömenden Kühlmittels verringert werden, und dadurch kann die Temperaturzunahme in dem Kühlmittel aufgrund der Wärmeabstrahlung des wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauschers 52 erhöht werden.
Wenn außerdem die Luftmenge, die von dem Luftauslass in den Fahrzeugraum geblasen wird, groß ist, ist die in dem zweiten Heizungskern 15 erforderliche Heizkapazität im Allgemeinen groß. In diesem Fall kann die Strömungsmenge des durch den ersten Umleitungsdurchgang 35 strömenden Kühlmittels kleiner als die Strömungsmenge des Kühlmittels gemacht werden, das durch den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 strömt. In diesem Fall kann die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 strömt, größer gemacht werden, und dadurch kann die Heizkapazität des zweiten Heizungskerns 15 vergrößert werden.
In der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform wird das erste Durchflussmengeneinstellventil 36 verwendet, um die durch den ersten Umleitungsdurchgang 35 strömende Strömungsmenge einzustellen. Jedoch kann anstelle des ersten Durchflussmengeneinstellventils 36 ein Durchflussumschaltventil verwendet werden, um die durch den ersten Umleitungsdurchgang 35 strömende Strömungsmenge zwischen null und einer vorgegebenen Menge größer als null einzustellen. In der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform können die anderen Teile der Klimaanlage 1 ähnlich denen der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform sein.
(Dritte Ausführungsform)
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 6 beschrieben. 6 ist ein Schemadiagramm, das eine Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In der Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Ausführungsform ist ein Fußdurchgang 27 bereitgestellt, durch den warme Luft, die aus dem zweiten Heizungskern 15 strömt, nur in den Fußöffnungsabschnitt 26 eingeleitet wird. Eine Trennwand 11a ist in dem Gehäuse 11 angeordnet, um einen Raum des Gehäuses 11 auf einer luftstromabwärtigen Seite des zweiten Heizungskerns 15 in den Fußdurchgang 27 auf einer Seite des Fußöffnungsabschnitts 26 und einen Luftdurchgang auf einer Seite der Öffnungsabschnitte 24, 25 zu unterteilen. Der Fußdurchgang 27 ist durch die Trennwand 11a in dem Gehäuse 11 ausgebildet.
Ein Verbindungsöffnungsabschnitt 28 ist in der Trennwand 11a an einer Position unmittelbar stromabwärtig von dem zweiten Heizungskern 15 bereitgestellt, und eine Öffnungs-/Schließklappe 28a ist an der Position unmittelbar nach dem zweiten Heizungskern 15 angeordnet, um den Verbindungsöffnungsabschnitt 28 zu öffnen und zu schließen. Wenn die Öffnungs-/Schließklappe 28a den Verbindungsöffnungsabschnitt 28 öffnet, kann die aus dem zweiten Heizungskern 15 strömende warme Luft in irgendeinen von dem Entfrosteröffnungsabschnitt 24, dem Gesichtsöffnungsabschnitt 25 und dem Fußöffnungsabschnitt 26 eingeleitet werden. Wenn die Öffnungs-/Schließklappe 28a im Gegensatz dazu den Verbindungsöffnungsabschnitt 28 schließt, wird die warme Luft, die aus dem zweiten Heizungskern 15 strömt, nur zu dem Fußöffnungsabschnitt 26 eingeleitet.
Außerdem wird die Größe des ersten Heizungskerns 14 größer gemacht als die Größe des zweiten Heizungskerns 15. Insbesondere wird die Schnittfläche des ersten Heizungskerns 14 größer gemacht als die Schnittfläche des zweiten Heizungskerns 15, so dass ein Teil der warmen Luft, die aus dem ersten Heizungskern 14 strömt, zu dem Entfrosteröffnungsabschnitt 24 und dem Gesichtsöffnungsabschnitt 25 strömt, ohne den zweiten Heizungskern 15 zu durchlaufen, wenn die Öffnungs-/Schließklappe 28a den Verbindungsöffnungsabschnitt 28 schließt.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform das Peltierelement 53 eingeschaltet wird, bewirkt die Klimatisierungssteuerung 60, dass die Öffnungs-/Schließklappe 28a den Verbindungsöffnungsabschnitt 28 schließt. Folglich wird der Verbindungsöffnungsabschnitt 28 in einer Fußbetriebsart, in der die klimatisierte Luft aus dem Fußluftauslass und Seitengesichtsauslässen geblasen wird, durch die Öffnungs-/Schließklappe 28a geschlossen, so dass Luft, die von den ersten und zweiten Heizungskernen 14, 15 geheizt wird, aus dem Fußluftauslass zu der Unterseite eines Fahrgasts geblasen wird und Luft, die von dem ersten Heizungskern 14 geheizt wird, mit kühler Luft, die durch den zweiten Luftdurchgang 17 strömt, geheizt wird und aus den Seitengesichtsauslässen in den Fahrzeugraum geblasen wird. Folglich kann die Klimatisierung mit „kühlem Kopf und warmem Fuß” durchgeführt werden, wodurch das behagliche Gefühl, das einem Fahrgast in dem Fahrzeugraum gegeben wird, verbessert wird. In der vorstehend beschriebenen dritten Ausführungsform können die anderen Teile der Klimaanlage 1 ähnlich denen der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform sein.
(Vierte Ausführungsform)
Eine vierte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 7 beschrieben. 7 ist ein Schemadiagramm, das eine Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In den vorstehend beschriebenen ersten bis dritten Ausführungsformen ist der Kühlmittelkreis 30 derart bereitgestellt, dass das Kühlmittel in Bezug auf die Strömung des Kühlmittels parallel zu den ersten und zweiten Heizungskernen 14, 15 strömt. Jedoch wird in der vierten Ausführungsform der Kühlmittelkreis 30 derart bereitgestellt, dass das Kühlmittel in Bezug auf die Strömung des Kühlmittels hintereinander zu den ersten und zweiten Heizungskernen 14, 15 strömt. Das heißt, in der vierten Ausführungsform sind die ersten und zweiten Heizungskerne 14, 16 in Bezug auf die Kühlmittelströmung hintereinander angeordnet.
Insbesondere ist der Kühlmittelkreis 30 mit einem einzigen Kühlmitteldurchgang 31 sowohl für den ersten als auch zweiten Heizungskern 14, 15 versehen, so dass das aus dem Kühlmittelauslass des Verbrennungsmotors EG strömende Kühlmittel in dieser Reihenfolge durch den ersten Heizungskern 14 und den zweiten Heizungskern 15 strömt und zu dem Kühlmitteleinlass des Verbrennungsmotors EG zurückkehrt. Folglich ist der erste Heizungskern 14 stromaufwärtig von der Kühlmittelströmung angeordnet, und der zweite Heizungskern 15 ist in dem Kühlmittelkreis 30 stromabwärtig von der Kühlmittelströmung angeordnet.
Der wärmeabsorptionsseitige Wärmetauscher 51 befindet sich in der Kühlmittelströmung stromabwärtig von dem zweiten Heizungskern 15, und der wärmeabstrahlungsseitige Wärmetauscher 52 befindet sich in der Kühlmittelströmung stromabwärtig von dem ersten Heizungskern 14 und stromaufwärtig von dem zweiten Heizungskern 15.
In der vorliegenden Ausführungsform kann Wärme von dem Peltierelement 53 über den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 aus dem Kühlmittel nach dem Durchführen des Wärmeaustauschs mit Luft in dem zweiten Heizungskern 15 absorbiert werden, und Wärme kann von dem Peltierelement 53 über den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 an das zu dem zweiten Heizungskern 15 strömende Kühlmittel abgestrahlt werden. Daher kann ähnlich der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform der Peltiereffekt erzielt werden.
Da das Kühlmittel in der vorliegenden Ausführungsform nach dem Durchführen des Wärmeaustauschs mit Luft in dem ersten Heizungskern 14 in den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 strömt, ist die Heizkapazität des zweiten Heizungskerns 15 im Allgemeinen niedriger als die Heizkapazität des ersten Heizungskerns 14. Jedoch kann Wärme von dem Peltierelement 53 über den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 abgestrahlt werden, die Heizkapazität des zweiten Heizungskerns 15 kann durch das Peltierelement 53 unterstützt werden. In der vorstehend beschriebenen vierten Ausführungsform können die anderen Teile der Klimaanlage 1 ähnlich denen der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform sein.
(Fünfte Ausführungsform)
Eine fünfte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 8 beschrieben. 8 ist ein Schemadiagramm, das eine Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In der Klimaanlage 1 gemäß einer der vorstehend beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen sind zwei Heizungskerne, wie etwa die ersten und zweiten Heizungskerne 14, 15 angeordnet. In der Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug ist ein einziger Heizungskern 14 angeordnet, um Luft zu heizen, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll.
In der Fahrzeugklimaanlage 1 ist ein Kühlmittelkreis 30 des Verbrennungsmotors EG derart bereitgestellt, dass das Kühlmittel zwischen dem Heizungskern 14 und dem Verbrennungsmotor EG zirkuliert wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Kühlmittelkreis 30 mit einem Kühlmitteldurchgang 31 für den Heizungskern 14 und einem Kühlmitteldurchgang 32 für den Strahler 41 versehen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der wärmeabsorptionsseitige Wärmetauscher 51 in dem Kühlmitteldurchgang 31 in der Kühlmittelströmung auf einer stromabwärtigen Seite des Heizungskerns 14 angeordnet, und der wärmeabstrahlungsseitige Wärmetauscher 52 ist in dem Kühlmitteldurchgang 31 in der Kühlmittelströmung auf einer stromaufwärtigen Seite des Heizungskerns 14 angeordnet.
In der vorliegenden Ausführungsform kann von dem Peltierelement 53 über den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 aus dem Kühlmittel nach dem Durchführen des Wärmeaustauschs mit Luft in dem Heizungskern 14 Wärme absorbiert werden, und Wärme kann von dem Peltierelement 53 über den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 an das zu dem zweiten Heizungskern 14 strömende Kühlmittel abgestrahlt werden. Daher kann ähnlich der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform der Peltiereffekt erzielt werden. In der vorstehend beschriebenen fünften Ausführungsform können die anderen Teile der Klimaanlage 1 ähnlich denen der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform sein.
(Sechste Ausführungsform)
Eine sechste Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 9 beschrieben. 9 ist ein Schemadiagramm, das eine Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In der sechsten Ausführungsform werden die Merkmale der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform mit der Klimaanlage der vorstehend beschriebenen sechsten Ausführungsform verglichen.
In dem Kühlmittelkreis 30 der sechsten Ausführungsform ist, wie in 9 gezeigt, ein erster Umleitungsdurchgang 35 bereitgestellt, so dass ein Teil des durch den Kühlmittelkreis 31 strömenden Kühlmittels durch den ersten Umleitungsdurchgang 35 in den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 eingeleitet wird, ohne den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 zu durchlaufen. Außerdem ist ein erstes Durchflussmengeneinstellventil 36 angeordnet, um eine Strömungsmenge des durch den ersten Umleitungsdurchgang 35 strömenden Kühlmittels einzustellen. Insbesondere ist ein Ende des ersten Umleitungsdurchgangs 35 mit einer in der Kühlmittelströmung stromaufwärtigen Seite des wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 verbunden, und das andere Ende des ersten Umleitungsdurchgangs 35 ist mit einer Position des Kühlmitteldurchgangs 31 zwischen einem Kühlmittelauslass des Heizungskerns 14 und einem Kühlmitteleinlass des wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauschers 51 verbunden. Daher umgeht das durch den ersten Umleitungsdurchgang 35 strömende Kühlmittel den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 und den Heizungskern 14 und strömt in den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51, ohne Wärme an dem wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 abzustrahlen und ohne den Wärmeaustausch mit Luft an dem Heizungskern 14 durchzuführen. In dem Beispiel von 9 befindet sich das erste Durchflussmengeneinstellventil 36 an einem Verzweigungsabschnitt des ersten Umleitungsdurchgangs 35, der von dem Kühlmitteldurchgang 31 verzweigt ist. Daher kann das Durchflussmengeneinstellventil 36 leicht eine Strömungsmenge des Kühlmittels, das in den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 strömt, und eine Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den ersten Umleitungsdurchgang 35 strömt, einstellen.
Jedoch kann das erste Durchflussmengeneinstellventil 36 an jeder Position in dem ersten Umleitungsdurchgang 35 angeordnet sein, ohne auf den Verzweigungsabschnitt des ersten Umleitungsdurchgangs 35 beschränkt zu sein. Das Durchflussmengeneinstellventil wird ähnlich der zweiten Ausführungsform von der Klimatisierungssteuerung 60 gesteuert. Folglich können in der vorliegenden Ausführungsform die in der zweiten Ausführungsform beschriebenen Ergebnisse erzielt werden. In der vorstehend beschriebenen sechsten Ausführungsform können die anderen Teile der Klimaanlage 1 ähnlich denen der vorstehenden beschriebenen in 8 gezeigten fünften Ausführungsform sein.
(Siebte Ausführungsform)
Eine siebte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 10 beschrieben. 10 ist ein Schemadiagramm, das eine Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In der siebten Ausführungsform ist der einzige Heizungskern 14 in dem Gehäuse 11 angeordnet, um wie in der vorstehend beschriebenen fünften Ausführungsform von 8 Luft zu heizen, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll. In der siebten Ausführungsform ist ein Wärmetauscher 37 in Bezug auf den Kühlmittelkreis 30 der vorstehend beschriebenen in 8 gezeigten fünften Ausführungsform angeordnet. In der siebten Ausführungsform ist der Wärmetauscher 37 angeordnet, um den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel vor dem Strömen in den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 und dem Kühlmittel vor dem Strömen in den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 durchzuführen.
Der Wärmetauscher 37 hat darin einen ersten Durchgang, durch den das Kühlmittel stromaufwärtig von dem wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 strömt, und einen zweiten Durchgang, durch den das Kühlmittel stromabwärtig von dem Heizungskern 14 strömt, um den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel, das den zweiten Durchgang in dem Wärmetauscher 37 durchläuft, durchzuführen. Daher wir das Kühlmittel, das aus dem Heizungskern 14 strömt, durch Durchführen des Wärmeaustauschs mit dem Kühlmittel, das den ersten Durchgang durchläuft, und dem Kühlmittel, das aus dem Verbrennungsmotor EG strömt, geheizt und strömt dann durch den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51.
Folglich kann die Temperatur des in den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 strömenden Kühlmittels der Temperatur des in den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 strömenden Kühlmittels angenähert werden. Im Allgemeinen wird die Wärmeabstrahlungsmenge des Peltierelements 53 größer, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen der wärmeabsorbierenden Oberfläche und der wärmeabstrahlenden Oberfläche des Peltierelements 53 kleiner ist. Da gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Wärmetauscher 37 bereitgestellt ist, kann folglich die an das Kühlmittel in dem wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 abgestrahlte Wärmemenge größer gemacht werden, und dadurch kann die Temperaturzunahme des in den Heizungskern 14 strömenden Kühlmittels größer gemacht werden. In der vorstehend beschriebenen siebten Ausführungsform können die anderen Teile der Klimaanlage 1 ähnlich denen der vorstehend beschriebenen in 8 gezeigten fünften Ausführungsform sein.
(Achte Ausführungsform)
Eine achte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 11 beschrieben. 11 ist ein Schemadiagramm, das eine Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In einem Kühlmittelkreis 30 der achten Ausführungsform ist, wie in 11 gezeigt, ein zweiter Umleitungsdurchgang 38 bereitgestellt, so dass ein Teil von Kühlmittel, das durch den Kühlmitteldurchgang 31 strömt, in den Kühlmitteleinlass des Verbrennungsmotors EG eingeleitet wird, ohne den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 zu durchlaufen. Außerdem ist ein zweites Durchflussmengeneinstellventil 39 angeordnet, um eine Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den zweiten Umleitungsdurchgang 38 strömt, einzustellen.
Insbesondere ist ein Ende des zweiten Umleitungsdurchgangs 38 auf einer stromabwärtigen Seite des Kühlmittelauslasses des Verbrennungsmotors EG mit einer kühlmittelstromaufwärtigen Seite des wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 verbunden, und das andere Ende des zweiten Umleitungsdurchgangs 38 ist auf einer stromaufwärtigen Seite des Kühlmitteleinlasses des Verbrennungsmotors EG mit einer kühlmittelstromabwärtigen Seite des wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauschers 51 verbunden. Daher umgeht Kühlmittel, das durch den zweiten Umleitungsdurchgang 38 strömt, den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52, den Heizungskern 14 und den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 und kehrt direkt zu dem Verbrennungsmotor EG zurück.
In dem Beispiel von 11 befindet sich das zweite Durchflussmengenventil 39 an einem Verzweigungsabschnitt des zweiten Umleitungsdurchgangs 38, der von dem Kühlmitteldurchgang verzweigt, der durch den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 geht. Daher kann das Durchflussmengeneinstellventil 39 leicht eine Strömungsmenge des Kühlmittels, das in den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 strömt, und eine Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den zweiten Umleitungsdurchgang 38 strömt, einstellen. Jedoch kann das zweite Durchflussmengeneinstellventil 39 an jeder Position in dem zweiten Umleitungsdurchgang 38 angeordnet sein, ohne auf den Verzweigungsabschnitt des zweiten Umleitungsdurchgangs 38 beschränkt zu sein.
In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Klimatisierungssteuerung 60 das zweite Durchflussmengenventil 39 derart, dass ein Teil des Kühlmittels in den zweiten Umleitungsdurchgang 38 strömt, wenn das Peltierelement 53 eingeschaltet ist, und die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den zweiten Umleitungsdurchgang 38 strömt, wird null, wenn das Peltierelement 53 ausgeschaltet ist.
Da von dem Peltierelement 53 Wärme aus dem Kühlmittel absorbiert wird, wird die Temperatur des aus dem wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 strömenden Kühlmittels niedriger, und dadurch kann eine Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlmittel, das in den Kühlmitteleinlass des Verbrennungsmotors EG strömt, und dem Kühlmittelauslass des Verbrennungsmotors EG größer werden. Wenn die Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlmitteleinlass und dem Kühlmittelauslass des Verbrennungsmotors EG groß ist, können in dem Verbrennungsmotor EG Wärmespannungen bewirkt werden, und der Verbrennungsmotor kann beschädigt werden.
Wenn das Peltierelement 53 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eingeschaltet ist, wird ein Teil des Kühlmittels stromaufwärtig von dem wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 über den zweiten Umleitungsdurchgang 38 zu der Kühlmitteleinlassseite des Verbrennungsmotors EG eingeleitet. Folglich kann die Temperaturdifferenz zwischen dem in den Kühlmitteleinlass des Verbrennungsmotors EG strömenden Kühlmittel und dem aus dem Kühlmittelauslass des Verbrennungsmotors EG strömenden Kühlmittel verringert werden, wodurch eine Wärmespannung des Verbrennungsmotors EG verhindert wird.
Wenn der zweite Umleitungsdurchgang 38 bereitgestellt Ist, kann die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den zweiten Kühlmitteldurchgang 38 strömt, größer gemacht werden als die Strömungsmenge des Kühlmittels, das in Richtung des wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauschers 52 strömt. In diesem Fall kann die Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlmittel, das in den Kühlmitteleinlass des Verbrennungsmotors EG strömt, und dem Kühlmittel, das aus dem Kühlmittelauslass des Verbrennungsmotors EG strömt, verringert werden.
In der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform wird das zweite Durchflussmengeneinstellventil 39 verwendet, um die Strömungsmenge des Kühlmittels einzustellen, das durch den zweiten Umleitungsdurchgang 38 strömt. Jedoch kann anstelle des zweiten Durchflussmengeneinstellventils 38 ein Durchflussumschaltventil verwendet werden, um die Strömungsmenge, die durch den zweiten Umleitungsdurchgang 38 strömt, zwischen null und einer vorgegebenen Menge größer als null umzuschalten. In der vorstehend beschriebenen achten Ausführungsform können die anderen Teile der Klimaanlage 1 ähnlich denen der vorstehend beschriebenen in 8 gezeigten fünften Ausführungsform sein.
(Neunte Ausführungsform)
Eine neunte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 12 beschrieben. 12 ist ein Schemadiagramm, das eine Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In einem Kühlmittelkreis 30 der neunten Ausführungsform sind, wie in 12 gezeigt, im Vergleich zu dem Kühlmittelkreis 30 der vorstehend beschriebenen in 8 gezeigten fünften Ausführungsform ein dritter Umleitungsdurchgang 54 und ein drittes Durchflussmengeneinstellventil 55 bereitgestellt. Der dritte Umleitungsdurchgang 55 ist derart bereitgestellt, dass ein Teil von Kühlmittel, das durch den Kühlmitteldurchgang 31 strömt, in den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 eingeleitet wird, ohne den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 und den Heizungskern 14 zu durchlaufen. Außerdem ist das dritte Durchflussmengeneinstellventil 55 angeordnet, um eine Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den dritten Umleitungsdurchgang 54 strömt, einzustellen.
Der Kühlmitteldurchgang 31 für den Heizungskern 14 ist derart bereitgestellt, dass das aus dem Kühlmittelauslass des Verbrennungsmotors EG strömende Kühlmittel in Richtung des Heizungskerns 14 strömt und das aus dem Heizungskern 14 strömende Kühlmittel in Richtung des Kühlmitteleinlasses des Verbrennungsmotors EG strömt. In dem Beispiel von 12 befindet sich das dritte Durchflussmengeneinstellventil 55 an einem Verzweigungsabschnitt des dritten Umleitungsdurchgangs 54, der von dem Kühlmitteldurchgang 31 verzweigt, der durch den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 geht.
Außerdem ist der wärmeabsorptionsseitige Wärmetauscher 51 in dem dritten Umleitungsdurchgang 54 angeordnet, so dass das in den dritten Umleitungsdurchgang 54 strömende Kühlmittel durch den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 strömt. Daher absorbiert der wärmeabsorptionsseitige Wärmetauscher 51 Wärme aus dem Kühlmittel, das aus dem Kühlmittelauslass des Verbrennungsmotors EG strömt, und dabei strömt das Kühlmittel nach dem Durchführen des Wärmeaustauschs mit Luft in dem Heizungskern 14 nicht in den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51.
Der wärmeabstrahlungsseitige Wärmetauscher 52 befindet sich in dem Kühlmitteldurchgang 31 stromabwärtig von dem dritten Durchflussmengeneinstellventil 55 und in der Kühlmittelströmung stromaufwärtig von dem Heizungskern 14.
In der vorliegenden Ausführungsform steuert die Klimatisierungssteuerung 60 das dritte Durchflussmengeneinstellventil 55, so dass das Kühlmittel sowohl in den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 als auch den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 strömt, wenn das Peltierelement 53 eingeschaltet ist. Außerdem wird das dritte Strömungsmengeneinstellventil 55 von der Klimatisierungssteuerung 60 gesteuert, um den dritten Umleitungsdurchgang 54 zu schließen, so dass das Kühlmittel nur in Richtung des Heizungskerns 14 strömt, wenn das Peltierelement 53 ausgeschaltet ist.
Wenn das Peltierelement 53 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eingeschaltet ist, strömt Kühlmittel, das aus dem Kühlmittelauslass des Verbrennungsmotors EG strömt, sowohl zu dem wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 als auch dem wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52, und dadurch haben die wärmeabsorbierende Oberfläche und die wärmeabstrahlende Oberfläche des Peltierelements 53 die gleiche Temperatur. Folglich kann die Strahlungsmenge des Peltierelements 53 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wirkungsvoll erhöht werden. In der vorstehend beschriebenen neunten Ausführungsform können die anderen Teile der Klimaanlage 1 ähnlich denen der vorstehend beschriebenen in 8 gezeigten fünften Ausführungsform sein.
(Zehnte Ausführungsform)
Eine zehnte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf 13 beschrieben. 13 ist ein Schemadiagramm, das eine Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug gemäß der zehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In der zehnten Ausführungsform ist, wie in 13 gezeigt, ein Wasserkreis 90 getrennt von einem Kühlmittelkreis 30 für den Verbrennungsmotor EG bereitgestellt.
Der Kühlmittelkreis 30 ist ein geschlossener Kreis, durch den Kühlmittel des Verbrennungsmotors EG zwischen dem Verbrennungsmotor EG, dem wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 und dem Strahler 41 zirkuliert wird. Das aus dem Verbrennungsmotor EG strömende Kühlmittel strömt über einen Kühlmitteldurchgang 31 durch den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 51 und strömt über einen Kühlmitteldurchgang 32 durch den Strahler 41.
Der Wasserkreis 90 ist ein Kreis, der unabhängig von dem Kühlmittelkreis 30 bereitgestellt ist und ist bereitgestellt, um unter Verwendung von heißem Wasser (Fluid) als eine Wärmequelle die Luft zu heizen, die den Heizungskern 14 durchläuft. In der vorliegenden Ausführungsform wird Wasser als ein Beispiel für das in dem Wasserkreis 90 zirkulierende Fluid zirkuliert. Eine Wasserpumpe 92 befindet sich in einem Wasserdurchgang 91 des Wasserkreises 90, so dass heißes Wasser, das von dem Peltierelement 53 über den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 geheizt wird, in dem Wasserdurchgang 91 des Wasserkreises 90 zirkuliert.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der wärmeabsorptionsseitige Wärmetauscher 51 in dem Kühlmittelkreis 30 angeordnet, um Wärme aus dem Kühlmittel des Verbrennungsmotors EG zu absorbieren. Im Gegensatz dazu befindet sich der wärmeabstrahlungsseitige Wärmetauscher 52 in dem Wasserkreis 90, so dass Wärme an das Wasser in dem Wasserdurchgang 91 des Wasserkreises 90 abgestrahlt wird. Wenn folglich das Peltierelement 53 eingeschaltet ist, absorbiert das Peltierelement 53 über den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 Wärme aus dem Kühlmittel des Verbrennungsmotors EG und strahlt über den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 Wärme an das Wasser in dem Wasserkreis 90 ab. Daher wird Wasser, das durch den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 strömt, geheizt, und das geheizte Wasser strömt in den Heizungskern 14. Folglich wird Luft in der vorliegenden Ausführungsform in dem Heizungskern 14 geheizt, indem indirekt das Kühlmittel des Verbrennungsmotors EG als eine Wärmequelle verwendet wird.
Ein erster Temperatursensor 65 ist in dem Kühlmitteldurchgang 31 des Kühlmittelkreises 30 angeordnet, um die Temperatur des Kühlmittels, das aus dem Kühlmittelauslass des Verbrennungsmotors EG strömt, zu erfassen, und ein zweiter Temperatursensor 66 ist in dem Kühlmitteldurchgang 91 des Wasserkreises 90 angeordnet, um die Temperatur des Wassers, das in den Heizungskern 14 strömt, zu erfassen.
Wenn die von dem ersten Temperatursensor 65 erfasste Kühlmitteltemperatur niedriger als eine erforderliche Kühlmitteltemperatur TW1 ist, gibt die Klimatisierungssteuerung 60 ein Motorbetriebsanforderungssignal an den Verbrennungsmotor EG aus. Zum Beispiel wird die erforderliche Kühlmitteltemperatur TW1 in der vorliegenden Ausführungsform auf eine untere Grenztemperatur (z. B. 40°C) festgelegt, bei welcher der Verbrennungsmotor EG wirkungsvoll betrieben werden kann. Folglich kann die Temperatur des Kühlmittels in der vorliegenden Ausführungsform auf gleich oder höher als die untere Grenztemperatur (z. B. 40°C) gehalten werden, bei welcher der Verbrennungsmotor EG effektiv betrieben werden kann.
Andererseits steuert die Klimatisierungssteuerung 60 in dem Wasserkreis 90 den Ein/Ausschaltbetrieb des Peltierelements 53 derart, dass die von dem zweiten Temperatursensor 66 erfasste Wassertemperatur gleich oder höher als eine Temperatur (z. B. 60°C) wird, die höher als die untere Grenztemperatur (z. B. 40°C) des Verbrennungsmotors EG ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird Wärme von dem Kühlmittel des Verbrennungsmotors EG zu dem in den Heizungskern 14 strömenden Wasser gepumpt, so dass die Temperatur von in den Heizungskern 14 strömendem Wasser höher als eine notwendige Heiztemperatur wird. Folglich ist es unnötig, die Temperatur des Kühlmittels des Verbrennungsmotors EG festzulegen, so dass sie auf einer Temperatur gleich oder höher als die notwendige Heiztemperatur gehalten wird. Da in der vorliegenden Ausführungsform die Motorbetriebsanforderungstemperatur niedriger festgelegt werden kann, kann folglich die Betriebshäufigkeit des Verbrennungsmotors EG verringert werden, und dadurch kann der Brennstoffverbrauchswirkungsgrad des Verbrennungsmotors EG verbesset werden.
In der vorliegenden Ausführungsform absorbiert das Peltierelement 53 Wärme aus dem Kühlmittel des Verbrennungsmotors EG, das ein Gegenstand ist, der wärmeabsorbiert werden soll. Daher kann die in der ersten Ausführungsform beschriebene vorstehende Wirkung (3), erhalten werden.
Da der Wasserkreis 90 getrennt von dem Motorkühlmittelkreis 30 ausgebildet ist, kann verhindert werden, dass Wärme des Wasserkreises 90, ohne Wärme mit dem Heizungskern 14 auszutauschen, an dem Verbrennungsmotor abgestrahlt wird.
Folglich wird in der vorliegenden Ausführungsform heißes Wasser in dem geschlossenen Wasserkreis 90 zirkuliert, und dadurch kann alle Wärme, die an dem Peltierelement 53 gepumpt wird, für die Heizung von Luft in dem Heizungskern 14 verwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der einzige Heizungskern 14 in dem Gehäuse 11 bereitgestellt, um Luft zu heizen. Jedoch können in der vorliegenden Ausführungsform zwei Heizungskerne ähnlich den ersten und zweiten Heizungskernen der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform angeordnet sein. Zum Beispiel befindet sich ein erster Heizungskern in dem Gehäuse 11 auf einer luftstromaufwärtigen Seite, und ein zweiter Heizungskern befindet sich in dem Gehäuse 11 auf einer luftstromabwärtigen Seite des ersten Kerns. In diesem Fall kann das Kühlmittel des Verbrennungsmotors EG an den ersten Heizungskern geliefert werden, und Wasser des in 13 gezeigten Wasserkreises 90 kann wie in dem Heizungskern 14 von 13 zu dem zweiten Heizungskern strömen.
In diesem Fall können in dem Kühlmittelkreis 30 ein Kühlmitteldurchgang zum Zuführen des Kühlmittels an den ersten Heizungskern und ein Kühlmitteldurchgang für den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 in Bezug auf die Strömung des Kühlmittels parallel angeordnet sein. Folglich ist es möglich, die Temperatur des Kühlmittels, das sowohl an den ersten Heizungskern als auch den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 zugeführt werden soll, zu erhöhen. In der vorstehend beschriebenen zehnten Ausführungsform können die anderen Teile der Klimaanlage 1 ähnlich denen der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform sein.
(Elfte Ausführungsform)
Eine elfte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 14 beschrieben. 14 ist ein Schemadiagramm, das eine Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug gemäß der elften Ausführungsform der Erfindung zeigt. In der elften Ausführungsform wird ein Wärmepumpenkreislauf 100 als eine Wärmepumpenvorrichtung verwendet.
Insbesondere wird im Vergleich zu der in 8 gezeigten Fahrzeugklimaanlage 1 in einer Fahrzeugklimaanlage 1 der vorliegenden Ausführungsform anstelle des Peltierelements 53 ein Wärmepumpenkreislauf 100 verwendet.
Der Wärmepumpenkreislauf 100 umfasst einen Kompressor 101, einen Strahler 102, ein Expansionsventil 103, eine wärmeabsorbierende Einheit 104, einen Gas-Flüssigkeitsabscheider 105 und eine Kältemittelrohrleitung 106. Der Kompressor 101 ist geeignet, Kältemittel zu komprimieren und das komprimierte Kältemittel auszustoßen. Der Strahler 102 ist angeordnet, um das von dem Kompressor 101 ausgestoßene Hochdruckkältemittel zu kühlen und abzustrahlen.
Das Expansionsventil 103 ist angeordnet, um das Hochdruckkältemittel, das aus dem Strahler 102 strömt, zu dekomprimieren und zu expandieren. Die Wärmeabsorptionseinheit 104 ist derart angeordnet, dass das Niederdruckkältemittel, das von dem Expansionsventil 103 dekomprimiert wird, Wärme in der Wärmeabsorptionseinheit 104 absorbiert. Außerdem ist der Gas-Flüssigkeitsabscheider 105 angeordnet, um das Niederdruckkältemittel von der Wärmeabsorptionseinheit 104 in Gaskältemittel und das flüssige Kältemittel zu trennen und um das abgeschiedene Gaskältemittel zu einer Kältemittelansaugseite des Kompressors 101 zuzuführen.
Wie in 14 gezeigt, ist ein wärmeabsorptionsseitiger Wärmetauscher 51 auf einer kühlmittelstromabwärtigen Seite des Heizungskerns 14 in dem Kühlmitteldurchgang 31 angeordnet, um Wärme aus dem Kühlmittel zu absorbieren, und ein wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 ist in dem Kühlmitteldurchgang 31 auf einer kühlmittelstromaufwärtigen Seite des Heizungskerns 14 angeordnet, um Wärme an das Kühlmittel abzustrahlen.
Die Wärmeabsorptionseinheit 104 ist thermisch mit dem wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 verbunden, so dass das Kühlmittel in der Wärmeabsorptionseinheit 104 über den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 Wärme aus dem Kühlmittel des Verbrennungsmotors EG absorbiert. Der Wärmestrahler 102 ist thermisch mit dem wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 verbunden, so dass das Kühlmittel in dem Wärmestrahler 102 über den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 Wärme an das Kühlmittel des Verbrennungsmotors EG abstrahlt.
In der vorliegenden Ausführungsform kann Wärme über den wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauscher 51 aus dem Kühlmittel nach dem Durchführen des Wärmeaustauschs mit Luft in dem Heizungskern 14 von dem Wärmepumpenkreislauf 100 absorbiert werden, und Wärme kann von dem Wärmepumpenkreislauf 100 über den wärmeabstrahlungsseitigen Wärmetauscher 52 an das Kühlmittel abgestrahlt werden, das zu dem Heizungskern 14 strömt. Daher können die in der vorstehenden ersten Ausführungsform beschriebenen Ergebnisse erhalten werden.
Der Wärmepumpenkreislauf 100 kann als Wärme aus Luft absorbierend betrachtet werden, um das Kühlmittel unter Verwendung der absorbierten Wärme zu heizen.
Wenn jedoch der Wärmepumpenkreislauf 100 Wärme aus der Außenluft absorbiert, kann eine Wärmepumpenkapazität, die in dem Wärmepumpenkreislauf 100 benötigt wird, größer werden, wenn die Außenlufttemperatur niedriger wird, und dadurch kann die verbrauchte Leistung des Wärmepumpenkreislaufs 100 höher werden.
Im Gegensatz dazu absorbiert der Wärmepumpenkreislauf 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform Wärme aus dem Motorkühlmittel, dessen Temperatur im Allgemeinen höher als die der Außenluft im Winter ist. Folglich ist es möglich, die Wärmestrahlungsmenge, die von dem Wärmepumpenkreislauf 100 an das Kühlmittel abgestrahlt wird, zu erhöhen. Als ein Ergebnis kann die verbrauchte Leistung des Wärmepumpenkreislaufs 100, die verbraucht wird, um die Temperatur des Kühlmittels auf eine gewünschte Temperatur zu erhöhen, verringert werden.
Da in der vorliegenden Ausführungsform außerdem Wärme aus dem Kühlmittel mit einem höheren Wärmeübertragungswirkungsgrad als Luft absorbiert wird, kann die Größe des wärmeabsorptionsseitigen Wärmetauschers 51 wirksam verringert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird anstelle des Peltierelements 53 in der Fahrzeugklimaanlage 1 der fünften Ausführungsform der Wärmepumpenkreislauf 100 verwendet. Jedoch kann in der Fahrzeugklimaanlage 1 gemäß einer der ersten bis vierten Ausführungsformen und der sechsten bis zehnten Ausführungsformen ähnlich der elften Ausführungsform der Wärmepumpenkreislauf 100 anstelle des Peltierelements 53 verwendet werden.
In der vorstehend beschriebenen elften Ausführungsform können die anderen Teile der Klimaanlage ähnlich denen der vorstehend beschriebenen fünften Ausführungsform sein.
(Zwölfte Ausführungsform)
Eine zwölfte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 15–17 beschrieben. 15 ist ein Schemadiagramm, das eine Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug gemäß der zwölften Ausführungsform der Erfindung zeigt. In der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform ist das Peltierelement 53 in dem zweiten Kühlmitteldurchgang 34 bereitgestellt. Jedoch ist die Elementstruktur des zweiten Kühlmitteldurchgangs 34 im Vergleich zu dem der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform verändert.
Eine elektrische Wasserheizungsheizung 111 ist in dem zweiten Kühlmitteldurchgang 34 in einer Strömungsrichtung des Kühlmittels in dem zweiten Kühlmitteldurchgang 34 auf einer stromaufwärtigen Seite des zweiten Heizungskerns 15 angeordnet. Ein Durchflussmengeneinstellventil 112 ist in der Strömungsrichtung des Kühlmittels in dem zweiten Kühlmitteldurchgang 34 auf einer stromabwärtigen Seite des zweiten Heizungskerns 15 angeordnet. Außerdem ist ein vernünftiger Wärmetauscher 113 in dem Kühlmitteldurchgang 34 angeordnet, um den Wärmeaustausch zwischen Kühlmitteln innerhalb des zweiten Kühlmitteldurchgangs 34 durchzuführen.
Die elektrische Wasserheizungsheizung 111 ist geeignet, das Kühlmittel vor dem Strömen in den zweiten Heizungskern 15 in dem zweiten Kühlmitteldurchgang 34 zu heizen. Zum Beispiel ist die elektrische Wasserheizungsheizung 111 eine elektrische Heizung, die Wärme erzeugt, wenn von einer elektrischen Hochspannungsquelle, wie etwa einer Hochspannungsbatterie oder einem Hochspannungskondensator, die an dem Fahrzeug montiert sind, elektrische Leistung an sie angelegt wird. In diesem Fall kann die Hochspannungsbatterie auch zum Liefern elektrischer Leistung an einen Elektromotor für das Fahren eines Fahrzeugs verwendet werden. Die elektrische Wasserheizungsheizung 111 wird von der Klimaanlage 60 gesteuert, die unter einer vorgegebenen Bedingung eingeschaltet werden soll.
Das Durchflussmengeneinstellventil 112 ist derart aufgebaut, dass seine Durchgangsschnittfläche änderbar ist. Daher kann das Durchflussmengeneinstellventil 112 eine Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den zweiten Kühlmitteldurchgang 34 strömt, einstellen. Als das Durchflussmengeneinstellventil 112 kann ein elektrisches Ventil oder ein elektromagnetisches Ventil verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Betrieb (z. B. Öffnungsgrad) des Durchflussmengeneinstellventils 112 von der Klimatisierungssteuerung 60 gesteuert, so dass die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den zweiten Kühlmitteldurchgang 34 strömt, eingestellt werden kann.
Der vernünftige Wärmetauscher 113 ist in dem zweiten Kühlmitteldurchgang 34 angeordnet, so dass das Kühlmittel stromaufwärtig von der elektrischen Wasserheizungsheizung 111 mit dem Kühlmittel stromabwärtig von dem zweiten Heizungskern 15 Wärme austauscht, wodurch eine Wärmeübertragung von dem Kühlmittel nach dem Strömen aus dem zweiten Heizungskern 15 auf das Kühlmittel vor dem Strömen in die elektrische Wasserheizungsheizung 111 durchgeführt wird. Als der vernünftige Wärmetauscher 113 kann eine allgemein bekannte Wärmeaustauschstruktur verwendet werden.
Zum Beispiel kann eine Wärmerohrleitungsstruktur oder eine Doppelrohrleitungsstruktur als die Wärmeaustauschstruktur des vernünftigen Wärmetauschers 113 verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist der vernünftige Wärmetauscher 113 ein Gegenstromwärmetauscher, in dem das Fluid (z. B. das Kühlmittel) umgekehrt zu der Strömungsrichtung strömt.
Ein Umleitungsdurchgang 114, durch den das Kühlmittel strömt, während es den vernünftigen Wärmetauscher 113 auf einer stromabwärtigen Seite des zweiten Heizungskerns 15 umgeht, ist in dem zweiten Kühlmitteldurchgang 34 bereitgestellt, und ein Durchflussumschaltventil 115 ist angeordnet, um einen Kühlmittelweg zwischen dem Umleitungsdurchgang 114 und einem Weg des vernünftigen Wärmetauschers 113 umzuschalten.
Insbesondere ist ein Ende des Umleitungsdurchgangs 114 mit einer Position zwischen den Durchflussmengenventil 112 und den vernünftigen Wärmetauscher 113 verbunden, und das andere Ende des Umleitungsdurchgangs 114 ist mit einer Position zwischen dem vernünftigen Wärmetauscher 113 und dem Vereinigungspunkt 31b verbunden. In der in 15 gezeigten vorliegenden Ausführungsform befindet sich das Durchflussumschaltventil 115 in der Kühlmittelströmung an einem stromaufwärtigen Endabschnitt des Umleitungsdurchgangs 114. Jedoch kann sich das Durchflussumschaltventil 115 an einem in der Kühlmittelströmung stromabwärtigen Endabschnitt des Umleitungsdurchgangs 14 befinden.
16 ist ein Schemadiagramm, das einen elektrischen Steuerabschnitt der Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug gemäß der zwölften Ausführungsform der Erfindung zeigt. Wie in 16 gezeigt, steuert die Klimatisierungssteuerung 60 den Betrieb der elektrischen Wasserheizungsheizung 111, des Durchflussmengeneinstellventils 112 und des Durchflussumschaltventils 115, die sich auf der Ausgangsseite der Klimatisierungssteuerung 60 befinden. Die Klimatisierungssteuerung 60 steuert den EIN/AUS-Betrieb der elektrischen Wasserheizungsheizung 111, den Öffnungsgrad des Durchflussmengeneinstellventils 112 und den Betrieb des Durchflussumschaltventils 115.
17 ist ein Flussdiagramm zum Bestimmen des EIN/AUS-Betriebs der elektrischen Wasserheizungsheizung 111 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Zuerst wird bei Schritt S21 eine Lufttemperatur TA1, die von einem Luftauslass in den Fahrzeugraum geblasen wird, basierend auf der Temperatur TW1 des Kühlmittels, das in den ersten Heizungskern 14 strömt, und der Temperatur TW2 des Kühlmittels, das in den zweiten Heizungskern 15 strömt, berechnet. Die Temperatur TW2 des Kühlmittels, das in den zweiten Heizungskern 15 strömt, kann von dem zweiten Kühlmittelsensor 66 erfasst werden, und die Temperatur TW1 des Kühlmittels, das in den ersten Heizungskern 14 strömt, kann von dem ersten Kühlmittelsensor 65 erfasst werden.
Als nächstes wird bei Schritt S22 die Lufttemperatur TA1, die basierend auf der Kühlmitteltemperatur bei Schritt S21 berechnet wird, mit der Zielauslasslufttemperatur TAO verglichen. Wenn die Lufttemperatur TA1 bei Schritt S22 niedriger als die Zielauslasslufttemperatur TAO ist, wird die elektrische Wasserheizungsheizung 111 bei Schritt S23 eingeschaltet. Wenn die Lufttemperatur TA1 bei Schritt S22 im Gegensatz dazu nicht niedriger als die Zielauslasslufttemperatur TAO ist, wird die elektrische Wasserheizungsheizung 111 bei Schritt S24 ausgeschaltet.
Der Öffnungsgrad des Durchflussmengeneinstellventils 112 wird derart gesteuert, dass die Strömungsmenge des Kühlmittels, während die elektrische Wasserheizungsheizung 111 eingeschaltet ist, im Vergleich zu der Strömungsmenge des Kühlmittels, während die elektrische Wasserheizungsheizung ausgeschaltet ist, verringert wird. Wenn zum Beispiel die elektrische Wasserheizungsheizung 111 nicht mit Energie gespeist wird (AUS-Zustand), wird der Öffnungsgrad des Durchflussmengeneinstellventils 112 auf einen ersten Öffnungsgrad festgelegt, so dass die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den ersten Heizungskern 14 strömt, gleich der Strömungsmenge des Kühlmittels ist, das durch den zweiten Heizungskern 15 strömt. Wenn die elektrische Wasserheizungsheizung 111 mit Energie gespeist wird (EIN-Zustand), wird der Öffnungsgrad des Durchflussmengeneinstellventils 112 auf einen zweiten Öffnungsgrad festgelegt, so dass die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den zweiten Heizungskern 15 strömt, kleiner als die Strömungsmenge des Kühlmittels ist, das durch den ersten Heizungskern 14 strömt.
Außerdem wird der Betrieb des Durchflussumschaltventils 115 gesteuert, so dass das Kühlmittel durch den vernünftigen Wärmetauscher 113 strömt, ohne durch den Umleitungsdurchgang 114 zu strömen, wenn die elektrische Wasserheizungsheizung 111 eingeschaltet ist, und dass das Kühlmittel nur durch den Umleitungsdurchgang 114 strömt, ohne durch den vernünftigen Wärmetauscher 113 zu strömen, wenn die elektrische Wasserheizungsheizung 111 ausgeschaltet wird.
Wenn zum Beispiel eine lange Zeit vergeht, nachdem der Verbrennungsmotor EG stoppt, kann die Kühlmitteltemperatur niedriger werden, und dadurch kann die Lufttemperatur TA1 niedriger als die Zielauslasslufttemperatur TAO werden. Das heißt, in diesem Fall kann die Kühlmitteltemperatur niedriger als eine notwendige Temperatur werden, die beim Heizen des Fahrzeugraums benötigt wird.
Wenn folglich die Kühlmitteltemperatur niedriger als die notwendige Temperatur ist, die beim Heizen des Fahrzeugraums benötigt wird, bewirkt die Klimatisierungssteuerung 60, dass die elektrische Wasserheizungsheizung 111 eingeschaltet wird, um das Kühlmittel zu heizen, und bewirkt, dass das Durchflussmengeneinstellventil 112 auf den zweiten Öffnungsgrad festgelegt wird, so dass die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den zweiten Heizungskern 15 strömt, kleiner gemacht wird. Außerdem steuert die Klimatisierungssteuerung 60 in diesem Fall das Durchflussumschaltventil 115, so dass das ganze Kühlmittel nach dem Strömen aus dem zweiten Heizungskern 15 in den vernünftigen Wärmetauscher 113 strömt. Daher kann Wärme von dem Kühlmittel nach dem Strömen aus dem zweiten Heizungskern 15 an das Kühlmittel vor dem Strömen in die elektrische Wasserheizungsheizung 111 übertragen werden. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass die Klimatisierungssteuerung 60 die Luftmischklappe 19 auf die maximale Heizposition festlegt.
Folglich kann die Temperatur des Kühlmittels, das in den zweiten Kühlmitteldurchgang 34 für den zweiten Heizungskern 15 strömt, wie folgt gesteuert werden. Wenn die Temperatur des Kühlmittels zum Beispiel in einem Fall, in dem die Zieltemperatur von Luft unmittelbar nach dem Durchlaufen des zweiten Heizungskerns 15 50°C ist, unmittelbar nach dem Strömen aus dem Verbrennungsmotor 40°C ist, wird die Temperatur des Kühlmittels nach dem Durchlaufen des vernünftigen Wärmetauschers 113 auf der stromaufwärtigen Seite des Wasserheizungswärmetauschers 113 von 40°C auf 45°C erhöht und die Temperatur des Kühlmittels nach dem Durchlaufen der elektrischen Wasserheizungsheizung 111 wird auf 70°C erhöht. Da das Kühlmittel Wärme an Luft in dem zweiten Heizungskern 15 abstrahlt, wird die Temperatur des Kühlmittels an dem Kühlmittelauslass des Heizungskerns 15 46°C und wird nach dem Durchlaufen des vernünftigen Wärmetauschers 113 auf der kühlmittelstromabwärtigen Seite des Durchflussmengeneinstellventils 112 weiter verringert.
Wie vorstehend beschrieben, kann die Temperatur des in den zweiten Heizungskern 15 strömenden Kühlmittels erhöht werden, ohne den Verbrennungsmotor EG zu betreiben, und dadurch kann eine gewünschte Heizung durchgeführt werden, ohne den Verbrennungsmotor EG zu betreiben.
Wenn der Verbrennungsmotor EG betrieben wird oder wenn eine vergangene Zeit nach dem Stopp des Verbrennungsmotors EG kurz ist, ist die Kühlmitteltemperatur hinreichend hoch. Wenn in diesem Fall die Lufttemperatur TA1 gleich oder höher als die Zielauslasslufttemperatur TAO ist, ist es unnötig, das Motorkühlmittel unter Verwendung des Betriebs der elektrischen Wasserheizungsheizung 111 zu heizen. In diesem Fall wird die elektrische Wasserheizungsheizung 111 von der Klimatisierungssteuerung 60 nicht eingeschaltet, und die Öffnung des Durchflussmengeneinstellventils 112 wird auf den ersten Öffnungsgrad festgelegt, so dass die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den zweiten Heizungskern 15 strömt, größer gemacht wird. Außerdem wird das Durchflussumschaltventil 115 derart gesteuert, dass das aus dem zweiten Heizungskern 15 strömende Kühlmittel durch den Umleitungsdurchgang 114 strömt, ohne durch den vernünftigen Wärmetauscher 113 zu strömen. In diesem Fall wird die Position (der Öffnungsgrad) der Luftmischklappe 19 von der Klimatisierungssteuerung 60 gesteuert, wodurch die Temperatur von klimatisierter Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, eingestellt wird.
Die Betriebsergebnisse der vorliegenden Ausführungsform werden beschrieben.

(1) Wenn gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Kühlmitteltemperatur niedriger als die notwendige Temperatur ist, die für das Heizen des Fahrzeugraums notwendig ist, wird die Temperatur des Kühlmittels, das in den zweiten Heizungskern 15 strömt, durch den Betrieb der elektrischen Wasserheizungsheizung 111 anstelle des Betriebs des Verbrennungsmotors EG erhöht. Folglich kann die Betriebshäufigkeit des Verbrennungsmotors EG verringert werden, wodurch der Brennstoffverbrauchswirkungsgrad des Verbrennungsmotors EG im Vergleich zu einer Klimaanlage ohne die elektrische Wasserheizungsheizung 111 verbessert wird.

Im Allgemeinen ist die Temperatur des Motorkühlmittels, das in den zweiten Heizungskern 15 strömt, bevorzugt gleich oder höher als die notwendige Temperatur, die zum Heizen erforderlich ist, z. B. 60°C. Andererseits ist die Temperatur des Kühlmittels, das in das Innere des Verbrennungsmotors EG strömt, bevorzugt gleich oder höher als eine untere Grenztemperatur zum wirkungsvollen Heizen der jeweiligen Teile des Verbrennungsmotors EG. Hier ist die untere Grenztemperatur zum Beispiel 40°C.
In einer herkömmlichen Fahrzeugklimaanlage ohne die elektrische Wasserheizungsheizung 111 und den vernünftigen Wärmetauscher 113 wird die Motorbetriebsanforderungstemperatur folglich auf eine Temperatur um 60°C festgelegt, um die Kühlmitteltemperatur gleich oder höher als 60°C festzulegen.
Wenn im Gegensatz dazu gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Temperatur des Motorkühlmittels niedriger als 60°C wird, während der Verbrennungsmotor EG gestoppt ist, wird der Verbrennungsmotor EG nicht betrieben, aber die elektrische Wasserheizungsheizung 111 wird betrieben, so dass die Temperatur des Motorkühlmittels erhöht wird. Folglich ist es in der vorliegenden Ausführung möglich, die Verbrennungsmotorbetriebsanforderungstemperatur als niedriger als 60°C festzulegen. Zum Beispiel kann die Verbrennungsmotorbetriebsanforderungstemperatur auf eine Temperatur um 40°C festgelegt werden. Folglich kann die Verbrennungsmotorbetriebsanforderungstemperatur in der vorliegenden Ausführungsform niedriger festgelegt werden, und dadurch kann die Betriebshäufigkeit des Verbrennungsmotors EG verringert werden, und dadurch kann der Brennstoffverbrauchswirkungsgrad des Verbrennungsmotors EG verbessert werden.

(2) In der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Heizungskern 14 und der zweite Heizungskern 15 in Bezug auf die Kühlmittelströmung parallel angeordnet, und der Wärmestrahlungsabschnitt des empfindlichen Wärmetauschers 113 und die elektrische Wasserheizungsheizung 111 sind in der Kühlmittelströmung stromaufwärtig von dem zweiten Heizungskern 15 angeordnet. Wenn die Wärmequelle für das Heizen des Fahrzeugraums unzureichend ist, wird nur das in den Heizungskern 15 strömende Kühlmittel durch den Betrieb der elektrischen Wasserheizungsheizung 111 geheizt, wodurch die verbrauchte Leistung der elektrischen Wasserheizungsheizung 111 effektiv verringert wird.

Außerdem ist der zweite Heizungskern 15 angeordnet, um Luft nach dem Durchlaufen des ersten Heizungskerns 14 zu heizen. Daher kann die Luft, nachdem sie von einem Niedertemperaturkühlmittel in dem ersten Heizungskern 14 geheizt wurde, weiter von einem Hochtemperaturkühlmittel, das von der elektrischen Wasserheizungsheizung 111 geheizt wurde, geheizt werden, und dadurch kann die Wärmemenge zum Heizen der Luft wirkungsvoll erhöht werden.

(3) Wenn in der vorliegenden Ausführungsform außerdem die elektrische Wasserheizungsheizung 111 eingeschaltet ist, wird die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den zweiten Heizungskern 12 strömt, kleiner gemacht als wenn die elektrische Wasserheizungsheizung 111 ausgeschaltet ist. Wenn außerdem die elektrische Wasserheizungsheizung 111 eingeschaltet ist, wird das Durchflussumschaltventil 115 gesteuert, so dass das aus dem zweiten Heizungskern 15 strömende Kühlmittel 15 durch den vernünftigen Wärmetauscher 113 strömt.

Jedoch kann in einem Fall, in dem das Durchflussmengenventil 112 und der vernünftige Wärmetauscher 113 nicht bereitgestellt sind, die Wärmemenge, ohne mit Luft in dem zweiten Heizungskern 15 Wärme auszutauschen, von der Oberfläche des Verbrennungsmotors EG abgestrahlt werden, und die Heizmenge der elektrischen Wasserheizungsheizung 111 kann nutzlos verbraucht werden.
Zum Beispiel ist die Temperatur des Kühlmittels an dem Kühlmittelauslass des zweiten Heizungskerns 15 in einem Fall, in dem die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den ersten Heizungskern 14 strömt, die gleiche wie die Strömungsmenge des Kühlmittels ist, das durch den zweiten Heizungskern 15 strömt, etwa 53°C, wenn die Zieltemperatur von Luft unmittelbar nach dem Durchlaufen des zweiten Heizungskerns 50°C ist. Folglich wird aus der Wärmemenge, die durch den Betrieb der elektrischen Wasserheizungsheizung 111 erhalten wird, nur die Wärmemenge, die der Temperaturdifferenz des Kühlmittels vor und nach dem Wärmeaustausch in dem zweiten Heizungskern 15 entspricht, an Luft übertragen, aber die restliche Wärmemenge wird zum Beispiel nutzlos von der Verbrennungsmotoroberfläche abgestrahlt.
Im Gegensatz dazu wird die Strömungsmenge des durch den zweiten Heizungskern 15 strömenden Kühlmittels 15 gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich mit der, wenn die elektrische Wasserheizungsheizung 111 ausgeschaltet ist, kleiner gemacht, wenn die elektrische Wasserheizungsheizung 111 eingeschaltet ist. Folglich kann im Vergleich zu einem Fall, in dem die Strömungsmenge des Kühlmittels, das zu dem zweiten Heizungskern 15 strömt, größer ist, ein Verhältnis der Wärmestrahlungsmenge von dem Kühlmittel an Luft in dem zweiten Heizungskern 15 in Bezug auf die Wärmemenge aufgrund der elektrischen Wasserheizungsheizung 111 vergrößert werden. Folglich kann in der vorliegenden Ausführungsform die Temperatur des Kühlmittels auf der Kühlmittelauslassseite des zweiten Heizungskerns 15 aufgrund des Durchflussmengeneinstellventils 112 und des vernünftigen Wärmetauschers 113 verringert werden. Im Allgemeinen wird in einem Fall, in dem die Wärmestrahlungsmenge von dem Kühlmittel an Luft konstant ist die Temperaturdifferenz des Kühlmittels vor und nach dem Wärmeaustausch kleiner, wenn die Strömungsmenge des Kühlmittels größer ist, und die Temperaturdifferenz des Kühlmittels vor und nach dem Wärmeaustausch wird größer, wenn die Strömungsmenge des Kühlmittels kleiner ist.
Folglich kann in der vorliegenden Ausführungsform die Wärmemenge des Kühlmittels, ohne mit Luft in dem zweiten Heizungskern 15 Wärme auszutauschen, dabei beschränkt werden, von der Oberfläche des Verbrennungsmotors EG abgestrahlt zu werden. Als ein Ergebnis kann die von der elektrischen Wärmeheizungsheizung 111 erhaltene Wärmemenge effektiv verwendet werden.
Außerdem wird Wärme von dem Kühlmittel, das aus dem zweiten Heizungskern 15 strömt, an das Kühlmittel übertragen, bevor es in die elektrische Wasserheizungsheizung 111 strömt. Daher kann in der vorliegenden Ausführungsform ferner die Wärmemenge des Kühlmittels beschränkt werden, die von der Oberfläche des Verbrennungsmotors EG abgestrahlt wird, ohne dass es mit Luft in dem zweiten Heizungskern 15 Wärme austauscht. Da die Temperatur des in die elektrische Wasserheizungsheizung 111 strömenden Kühlmittels durch den vernünftigen Wärmetauscher 111 erhöht wird, kann die verbrauchte elektrische Leistung der Wasserheizungsheizung 111 zum Heizen des Kühlmittels auf eine notwendige Heiztemperatur durch die Temperaturerhöhung des Kühlmittels aufgrund des vernünftigen Wärmetauschers 113 verringert werden.

(4) In der vorliegenden Ausführungsform kann die elektrische Wasserheizungsheizung 111 unter Verwendung einer elektrischen Hochspannungsquelle zum Liefern einer elektrischen Leistung an einen Elektromotor zum Fahrzeugfahren, wie etwa einer Elektrizitätsquelle, betrieben werden.

In diesem Fall kann die elektrische Wasserheizungsheizung 111 in einem Motorraum des Fahrzeugs angeordnet sein, wodurch ein Problem mit einem elektrischen Schlag verhindert wird, selbst wenn eine elektrische Hochspannung an die elektrische Wasserheizungsheizung 111 angelegt wird. Daher ist es unnötig, einen Gleichstrom-Gleichstromwandler zu verwenden, wodurch ein elektrischer Verlust aufgrund des Gleichstrom-Gleichstromwandlers verhindert wird. Da außerdem die elektrische Hochspannungsquelle verwendet wird, kann das Gewicht der elektrischen Quelle im Vergleich zu dem in einem Fall, in dem eine elektrische Niederspannungsquelle verwendet wird, verringert werden.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform bei den Schritten S22, S23 die Lufttemperatur TA1, die basierend auf der bei Schritt S21 berechneten Kühlmitteltemperatur berechnet wird, niedriger als die Zielauslasslufttemperatur TAO ist, wird bestimmt, dass die Temperatur des Kühlmittels niedriger als die notwendige Kühlmitteltemperatur ist, die für die Heizung erforderlich ist. Wenn jedoch die von dem ersten Kühlmittelsensor 65 oder dem zweiten Kühlmittelsensor 66 erfasste Kühlmitteltemperatur niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist, kann bestimmt werden, dass die Temperatur des Kühlmittels niedriger als die notwendige Kühlmitteltemperatur ist, die für die Heizung erforderlich ist. Als die vorgegebene Temperatur kann die Verbrennungsmotorbetriebsanforderung verwendet werden.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform die elektrische Wasserheizungsheizung 111 eingeschaltet ist, wird der Öffnungsgrad des Durchflussmengenventils 112 auf den zweiten Öffnungsgrad festgelegt, der kleiner als der erste Öffnungsgrad ist. Jedoch kann der Öffnungsgrad des Durchflussmengeneinstellventils 112 derart eingestellt werden, dass die gesamte Wärmemenge, die durch den Betrieb der elektrischen Wasserheizungsheizung 111 an das Kühlmittel zugeführt wird, im Wesentlichen in dem zweiten Heizungskern 15 an Luft abgestrahlt werden kann.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist das Durchflussmengeneinstellventil 112 in dem zweiten Kühlmitteldurchgang 34 in der Strömungsrichtung des zweiten Kühlmittels an einer Position stromabwärtig von dem zweiten Heizungskern 15 angeordnet. Jedoch kann das Durchflussmengeneinstellventil 112 in dem zweiten Kühlmitteldurchgang 34 in der Strömungsrichtung des zweiten Kühlmittels an einer Position stromaufwärtig von dem zweiten Heizungskern 15 angeordnet werden.
Wenn in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform die elektrische Wasserheizungsheizung 111 ausgeschaltet ist, wird das Durchgangsumschaltventil 115 derart geschaltet, dass das Kühlmittel durch den Umleitungsdurchgang 114 strömt. Wenn jedoch die Temperatur Ta des aus dem zweiten Heizungskern 15 strömenden Kühlmittels niedriger als die Temperatur Tb des Kühlmittels ist, das in die elektrische Wasserheizungsheizung 111 strömt, kann das Durchflussumschaltventil 115 derart geschaltet werden, dass das Kühlmittel durch den Umleitungsdurchgang 114 strömt. Das heißt, in einem Zustand, in dem die Wärmeübertragung von dem Kühlmittel, das aus dem zweiten Heizungskern 15 strömt, auf das Kühlmittel, das in die elektrische Wasserheizungsheizung 111 strömt, nicht durchgeführt werden kann, kann das Durchflussumschaltventil 115 derart umgeschaltet werden, dass das Kühlmittel durch den Umleitungsdurchgang 114 strömt, ohne durch den vernünftigen Wärmetauscher 113 zu strömen.
(Dreizehnte Ausführungsform)
Eine dreizehnte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 18 beschrieben. 18 ist ein Schemadiagramm, das eine Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug gemäß der dreizehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In der Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug der dreizehnten Ausführungsform sind der vernünftige Wärmetauscher 113, der Umleitungsdurchgang 114 und das Durchflussumschaltventil 115 in Bezug auf die Fahrzeugklimaanlage 1 der vorstehend beschriebenen zwölften Ausführungsform weggelassen.
Selbst in dem Fall, in dem der vernünftige Wärmetauscher 113 weggelassen ist, wird die Strömungsmenge des durch den zweiten Heizungskern 12 strömenden Kühlmittels, wenn die elektrische Wasserheizungsheizung 111 eingeschaltet ist, kleiner gemacht als wenn die elektrische Wasserheizungsheizung 111 ausgeschaltet ist. Folglich kann die Wärmeabstrahlung von der Oberfläche des Verbrennungsmotors EG wirkungsvoll verringert werden. In der vorstehend beschriebenen dreizehnten Ausführungsform können die anderen Teile ähnlich denen der vorstehend beschriebenen zwölften Ausführungsform sein.
(Vierzehnte Ausführungsform)
Eine vierzehnte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 19 beschrieben. 19 ist ein Schemadiagramm, das eine Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug gemäß der vierzehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In der Klimaanlage 1 für ein Fahrzeug der vierzehnten Ausführungsform sind in Bezug auf die Fahrzeugklimaanlage 1 der vorstehend beschriebenen zwölften Ausführungsform die elektrische Wasserheizungsheizung 111, der vernünftige Wärmetauscher 113, der Umleitungsdurchgang 114 und das Strömungsmengenventil 115 weggelassen, und anstelle der elektrischen Wasserheizungsheizung 111 wird ein Inverter 121 als eine Wasserheizung verwendet.
In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Kühlmittelsystem derart aufgebaut, dass das aus dem Verbrennungsmotor EG strömende Kühlmittel den Inverter 121 durchläuft, und das Kühlmittelsystem ist zwischen einem Kühlmitteldurchgang, der zu dem zweiten Heizungskern 15 geht, und einem Inverterkühlmittelkreis 120, der ein geschlossener Kreis ist, umschaltbar.
Der Inverterkühlmittelkreis 120, der Inverter 121, eine Wasserpumpe 122, ein Strahler 123, eine erstes Durchflussumschaltventil 124 und ein zweites Durchflussumschaltventil 125 sind bereitgestellt.
Der Inverter 121 ist im Allgemeinen an einem Hybridfahrzeug montiert, um einen elektrischen Strom, der von dem Elektromotor für ein Fahren des Fahrzeugs geliefert wird, von dem Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Die Wasserpumpe 122 ist in dem Inverterkühlmittelkreis 120 angeordnet, so dass das Kühlmittel in dem Inverterkühlmittelkreis 120 zirkuliert. Der Strahler 123 ist ein Wärmetauscher, der aufgebaut ist, um nach dem Durchlaufen des Inverters 121 Wärme von dem Kühlmittel an Luft abzustrahlen.
Insbesondere sind das erste Durchflussumschaltventil 124 und das zweite Durchflussumschaltventil 125 angeordnet, um zwischen einem ersten Durchgang, in dem das aus dem Verbrennungsmotor EG strömende Kühlmittel wie in durchgezogenen Pfeilen in 19 den Inverter 121 durchläuft und dann in den zweiten Heizungskern 15 strömt, und einem zweiten Durchgang, in dem Kühlmittel wie in den gestrichelten Pfeilen in 19 in dieser Reihenfolge durch den Inverter 121, die Wasserpumpe 122, den Strahler 123 und den Inverter 121 zirkuliert, umzuschalten.
Wenn die von dem ersten Kühlmitteltemperatursensor 65 erfasste Kühlmitteltemperatur niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist, bewirkt die Klimatisierungssteuerung 60, dass die Wasserpumpe 122 des Inverterkühlmittelkreises 120 gestoppt wird, und steuert das erste Durchflussumschaltventil 124 und das zweite Durchflussumschaltventil 125, so dass das Kühlmittel durch den ersten Durchgang zu dem zweiten Heizungskern 15 strömt. Zu dieser Zeit wird der Inverter 121 über eine Invertersteuerung von der Klimatisierungssteuerung 60 gesteuert, so dass der Umwandlungswirkungsgrad des Inverters 121 verringert wird, wodurch die Wärmeerzeugungsmenge des Inverters 121 erhöht wird.
Wenn folglich die Temperatur des Kühlmittels niedriger als die notwendige Temperatur ist, die für das Heizen des Fahrzeugraums erforderlich ist, wird die Wärmeerzeugungsmenge des Inverters 121 erhöht, so dass der Inverter 121 als eine Wasserheizung verwendet werden kann.
Selbst wenn der Umwandlungswirkungsgrad des Inverters 121 verringert wird, wird die an den Elektromotor für ein Fahren des Fahrzeugs gelieferte elektrische Leistung nicht beeinträchtigt, und das Fahren des Fahrzeugs wird kaum beeinträchtigt. Folglich wird der Inverter 121 selbst dann von dem Motorkühlmittel gekühlt, wenn die Wärmeerzeugungsmenge des Inverters 121 erhöht wird, und das Inverterelement des Inverters 121 kann effektiv betrieben werden.
Wenn im Gegensatz dazu die Kühlmitteltemperatur, die von dem ersten Kühlmitteltemperatursensor 65, der sich auf der Kühlmittelauslassseite des Verbrennungsmotors EG befindet, erfasst wird, höher als die vorgegebene Temperatur ist, werden das erste Durchflussumschaltventil 124 und das zweite Durchflussumschaltventil 125 derart gesteuert, dass das Kühlmittel in den Inverterkühlmittelkreis 120 wie in dem zweiten Durchgang strömt. In diesem Fall wird der Inverter 121 derart gesteuert, dass der Umwandlungswirkungsgrad des Inverters 121 erhöht wird.
Wenn folglich die Temperatur des Kühlmittels niedriger als die notwendige Temperatur ist, die für das Heizen des Fahrzeugraums erforderlich ist, wird das Kühlmittel in dem Inverterkühlmittelkreis 120 zirkuliert, so dass der Inverter 121 von dem Kühlmittel gekühlt werden kann. In diesem Fall strömt das Kühlmittel nur durch den ersten Heizungskern 14, ohne durch den zweiten Heizungskern 15 zu strömen, so dass Luft von dem ersten Heizungskern 14 geheizt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird der Inverter 121 als die Kühlmittelheizung verwendet. Jedoch kann ein an das Fahrzeug montierter Wärmegenerator, der Abwärme des Fahrzeugs verwendet, außer dem Verbrennungsmotor EG als der Wärmegenerator verwendet werden. Zum Beispiel können ein an ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug montierter Motorgenerator oder eine Brennstoffzelle eines Hybridfahrzeugs, das mit einem Verbrennungsmotor EG versehen ist, und die Brennstoffzelle als der Wärmegenerator verwendet werden. Außerdem kann das Kühlmittel unter Verwendung von Abgas des Verbrennungsmotors EG als die Wärmequelle geheizt werden.
(Fünfzehnte Ausführungsform)
Eine fünfzehnte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 20 beschrieben. 20 ist eine Perspektivansicht, die einen integrierten Wärmetauscher der ersten und zweiten Heizungskerne 14, 15 gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In der fünfzehnten Ausführungsform sind die ersten und zweiten Heizungskerne 14, 15 der dreizehnten Ausführungsform integriert, aber das Durchflussmengeneinstellventil 112 der dreizehnten Ausführungsform ist entfernt, so dass der Strömungswiderstand des Kühlmittels in dem zweiten Heizungskern 15 höher als der Strömungswiderstand des Kühlmittels in dem ersten Heizungskern 14 ist.
Der in 20 gezeigte integrierte Wärmetauscher umfasst eine einlassseitige erste Endkammer 131, eine einlassseitige zweite Endkammer 132, eine auslassseitige Endkammer 133, mehrere erste Rohre 134, die sich zwischen der einlassseitigen ersten Endkammer 131 und der auslassseitigen Endkammer 133 erstrecken, um mit der einlassseitigen erste Endkammer 131 und der auslassseitigen Endkammer 133 in Verbindung zu stehen, und mehrere zweite Rohre 135, die sich zwischen der einlassseitigen zweiten Endkammer 132 und der auslassseitigen Endkammer 133 erstrecken, um mit der einlassseitigen zweiten Endkammer 132 und der auslassseitigen Endkammer 133 in Verbindung zu stehen.
Die einlassseitige erste Endkammer 131 erstreckt sich in einer Rohrstapelrichtung der ersten Rohre 134, so dass das von einem Kühlmitteleinlass 131a in die einlassseitige erste Endkammer 131 strömende Kühlmittel in die ersten Rohre 134 verteilt wird. Ähnlich erstreckt sich die einlassseitige Endkammer 132 in einer Rohrstapelrichtung der zweiten Rohre 135, so dass das von einem Kühlmitteleinlass 132a in die einlassseitige Endkammer 132 strömende Kühlmittel in die zweiten Rohre 135 verteilt wird. Die auslassseitige Endkammer 133 ist gemeinsam für die ersten und zweiten Rohre 134, 135 bereitgestellt, so dass das Kühlmittel, das die ersten und zweiten Rohre 134, 135 durchlaufen hat, in der auslassseitigen Endkammer 133 gesammelt wird.
Der erste Heizungskern 14 wird von der einlassseitigen ersten Endkammer 131, den ersten Rohren 134 und der auslassseitigen Endkammer 133 aufgebaut. Der zweite Heizungskern 15 wird von der einlassseitigen zweiten Endkammer 132, den zweiten Rohren 135 und der auslassseitigen Endkammer 133 aufgebaut.
Der zweite Heizungskern 15 ist derart aufgebaut, dass eine Schnittfläche des Kühlmitteldurchgangs in dem zweiten Rohr 135 kleiner als eine Schnittfläche des in dem ersten Rohr 134 des ersten Heizungskerns 14 gebildeten Kühlmitteldurchgangs ist. Folglich kann der Strömungswiderstand des Kühlmittels, das durch den zweiten Heizungskern 15 strömt, größer als der Strömungswiderstand des durch den ersten Heizungskern 14 strömenden Kühlmittels ist. Alternativ/Außerdem kann eine Durchgangsschnittfläche der zweiten Endkammer 132 des zweiten Heizungskerns 15 auf der Kühlmitteleinlassseite kleiner gemacht werden als eine Durchgangsschnittfläche der ersten Endkammer 131, so dass der Strömungswiderstand des Kühlmittels, das in dem zweiten Heizungskern 15 strömt, größer als der Strömungswiderstand des in dem ersten Heizungskern 14 strömenden Kühlmittels gemacht werden kann.
Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform eine elektrische Wasserheizungsheizung 111 in dem zweiten Kühlmitteldurchgang 34 zwischen dem Kühlmitteleinlass 132a des zweiten Heizungskerns 15 und dem Verzweigungspunkt 31a des Kühlmitteldurchgangs 31 für die Heizungskerne 14, 15 angeordnet. An dem Verzweigungspunkt 31a sind der erste Kühlmitteldurchgang 33 und der zweite Kühlmitteldurchgang 34 voneinander verzweigt.
Da die gemeinsame auslassseitige Endkammer 133 für den ersten Heizungskern 14 und den zweiten Heizungskern 15 bereitgestellt ist, können der erste Heizungskern 14 und der zweite Heizungskern 15 von der auslassseitigen Endkammer 133 integriert werden. Folglich kann der Strömungswiderstand des Kühlmittels, das durch den zweiten Heizungskern 15 strömt, größer als der Strömungswiderstand des Kühlmittels, das durch den ersten Heizungskern 14 strömt, gemacht werden, und dadurch kann die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den zweiten Heizungskern 15 strömt, immer kleiner als die Strömungsmenge des Kühlmittels gemacht werden, das durch den ersten Heizungskern 14 strömt.
Folglich wird die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den zweiten Heizungskern 15 strömt, gemäß der vorliegenden Ausführungsform kleiner gemacht als die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den ersten Heizungskern 14 strömt, wenn die elektrische Wasserheizungsheizung 111 eingeschaltet ist. Folglich kann im Vergleich zu einem Fall, in dem die Strömungsmenge des Kühlmittels, das zu dem zweiten Heizungskern 15 strömt, gleich der Strömungsmenge des Kühlmittels ist, die durch den ersten Heizungskern 14 strömt, ein Verhältnis der Wärmeabstrahlungsmenge von dem Kühlmittel an Luft in dem zweiten Heizungskern 15 in Bezug auf die Wärmemenge aufgrund der elektrischen Wasserheizungsheizung 111 relativ erhöht werden.
Folglich kann in der vorliegenden Ausführungsform die Wärmemenge des Kühlmittels, die ohne Wärme mit dem zweiten Heizungskern 15 auszutauschen, von der Oberfläche des Verbrennungsmotors EG abgestrahlt wird, beschränkt werden. Als ein Ergebnis kann die von der elektrischen Wasserheizungsheizung 111 erhaltene Wärmemenge effektiv verwendet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform kann der Strömungswiderstand des Kühlmittels, das in dem zweiten Kühlmitteldurchgang 34 für den zweiten Heizungskern 15 strömt, größer festgelegt werden als der Strömungswiderstand des Kühlmittels, das in dem ersten Kühlmitteldurchgang 33 für den ersten Heizungskern 14 strömt. Selbst in diesem Fall kann der Strömungswiderstand des Kühlmittels, das durch den zweiten Heizungskern 15 strömt, größer als der Strömungswiderstand des Kühlmittels gemacht werden, das durch den ersten Heizungskern 14 strömt. Zum Beispiel kann die Durchgangsschnittfläche des zweiten Kühlmitteldurchgangs 34 für den zweiten Heizungskern 15 kleiner festgelegt werden als die Durchgangsschnittfläche des ersten Kühlmitteldurchgangs für den ersten Heizungskern 14.
(Sechzehnte Ausführungsform)
Eine sechzehnte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 21 bis 25C beschrieben. 21 ist ein Schemadiagramm, das eine Klimaanlage 201 für ein Fahrzeug gemäß der sechzehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Klimaanlage 201 für ein Fahrzeug der Erfindung an einem sogenannten Hybridauto montiert, das eine Antriebskraft für ein Fahren des Fahrzeugs von einer Brennkraftmaschine (Verbrennungsmotor) EG und einem Elektromotor zum Fahren erhält.
Ein Kühlmittelsystem der vorliegenden Ausführungsform ist mit einem ersten Kühlmittelkreis 210 und einem zweiten Kühlmittelkreis 220 versehen. Der erste Kühlmittelkreis 210 ist ein Kühlmittelkreis, in dem Kühlmittel nach dem Kühlen eines Zylinderkopfs 231 eines Motors 230 strömt. Ein erster Heizungskern 211, eine erste Wasserpumpe 212 und ein erster Temperatursensor 213 sind in dem ersten Kühlmittelkreis 210 angeordnet. Im Gegensatz dazu ist der zweite Kühlmittelkreis 220 ein Kühlmittelkreis, in dem Kühlmittel nach dem Kühlen eines Zylinderblocks 232 des Verbrennungsmotors 230 strömt. Ein zweiter Heizungskern 221, eine zweite Wasserpumpe 222 und ein zweiter Temperatursensor 223 sind in dem zweiten Kühlmittelkreis 220 angeordnet. Zum Beispiel ist das Motorkühlmittel Wasser oder eine Wasserlösung einschließlich einer Zusatzkomponente. Das Kühlmittel zum Kühlen des Zylinderkopfs 231 entspricht einem ersten Fluid, und das Kühlmittel zum Kühlen des Zylinderblocks 232 entspricht einem zweiten Fluid. Das zweite Fluid kann das gleiche Fluid wie das erste Fluid sein oder kann sich von dem ersten Fluid unterscheiden.
In dem Verbrennungsmotor 230 ist der Zylinderblock 232 ein Blockkörper, der eine Zylinderbohrung (z. B. zylindrisches Loch) bildet, in dem ein Kolben sich hin und her bewegt. Im Gegensatz dazu ist der Zylinderblock 231 ein Blockkörper, der aufgebaut ist, um einen Öffnungsabschnitt auf einer oberen Totpunktseite der Zylinderbohrung zu schließen und die Verbrennungskammer zu definieren.
Ein erster Kühlmitteleinlass 231a und ein erster Kühlmittelauslass 231b sind auf einer Seite des Zylinderkopfs 231 in dem Verbrennungsmotor 230 bereitgestellt. Der Zylinderkopf 231 hat darin einen Kühlmitteldurchgang, in dem das Kühlmittel strömt, um den Zylinderkopf 231 zu kühlen. Das aus dem ersten Kühlmitteleinlass 231a strömende Kühlmittel durchläuft den Kühlmitteldurchgang in dem Zylinderkopf 231 und strömt dann aus dem ersten Kühlmittelauslass 231b.
Ähnlich sind auf einer Seite des Zylinderblocks 232 ein zweiter Kühlmitteleinlass 232a und ein zweiter Kühlmittelauslass 232b in dem Verbrennungsmotor 230 bereitgestellt. Der Zylinderblock 232 hat darin einen Kühlmitteldurchgang, in dem das Kühlmittel strömt, um den Zylinderblock 232 zu kühlen. Das von dem zweiten Kühlmitteleinlass 232a strömende Kühlmittel durchläuft den Kühlmitteldurchgang innerhalb des Zylinderblocks 232 und strömt dann aus dem zweiten Kühlmittelauslass 232b. In der vorliegenden Ausführungsform strömt das Kühlmittel durch den Kühlmitteldurchgang innerhalb des Zylinderblocks 232, ohne sich mit dem Kühlmittel, das durch den Kühlmitteldurchgang innerhalb des Zylinderkopfs 231 strömt, zu vereinigen.
Der erste Heizungskern 211 und der zweite Heizungskern 221 sind jeweils ein Wärmetauscher, in dem das aus dem Verbrennungsmotor 230 strömende Kühlmittel mit Luft, die in einen Fahrzeugraum geblasen werden soll, Wärme austauscht, wodurch Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, geheizt wird. In der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Heizungskern 211 und der zweite Heizungskern 221 integriert, um einen einzelnen Wärmetauscher 202 zu bilden. Der erste Heizungskern 211 entspricht in der vorliegenden Ausführungsform einem ersten Wärmeaustauschabschnitt des Heizwärmetauschers 202, und der zweite Heizungskern 221 entspricht einem zweiten Wärmeaustauschabschnitt des Heizwärmetauschers 202.
Außerdem ist innerhalb des Inneren des Heizwärmetauschers 202 der Kühlmitteldurchgang des ersten Heizungskerns 211 unabhängig von dem Kühlmitteldurchgang des zweiten Heizungskerns 221 bereitgestellt. Ein Kühlmitteleinlass 211a des ersten Heizungskerns 211 ist über eine Kühlmittelrohrleitung mit dem ersten Kühlmittelauslass 231b des Zylinderkopfs 231 verbunden. Andererseits ist ein Kühlmitteleinlass 221a des zweiten Heizungskerns 221 über eine Kühlmittelrohrleitung mit dem zweiten Kühlmittelauslass 231b des Zylinderblocks 232 verbunden.
Der Heizwärmetauscher 202 ist in einem Klimaanlagengehäuse untergebracht, das einen Luftdurchgang definiert, durch den von einem Gebläse geblasene Luft in den Fahrzeugraum strömt. Das Gebläse kann in dem Klimaanlagengehäuse untergebracht sein. Der Heizwärmetauscher 202 ist in dem Klimaanlagengehäuse angeordnet, um einen Umleitungsdurchgang zu bilden, durch den Luft den Heizwärmetauscher 202 umgeht. Eine Luftmischklappe ist in dem Klimaanlagengehäuse angeordnet, um ein Mischungsverhältnis zwischen einer Strömungsmenge von Luft, die den Umleitungsdurchgang durchläuft, und einer Strömungsmenge von Luft, die den Heizwärmetauscher 202 durchläuft, einzustellen.
22 und 23 sind eine Seitenansicht und eine Vorderansicht, die den Heizwärmetauscher 202 der vorliegenden Ausführungsform zeigen.
Wie in 22 gezeigt, befindet sich der zweite Heizwärmetauscher 221 in einer Luftströmung des Heizwärmetauschers 202 stromabwärtig von dem ersten Heizungskern 211. In dem Heizwärmetauscher 202 sind der erste Heizungskern 211 und der zweite Heizungskern 221 durch ein Verbindungselement 301 miteinander verbunden.
Wie insbesondere in 22 und 23 gezeigt, ist der erste Heizungskern 211 mit einem ersten einlassseitigen Behälter 211c mit dem ersten Kühlmitteleinlass 211a, einem ersten auslassseitigen Behälter 211d mit dem ersten Kühlmittelauslass 211b, mehreren Flachrohren 211e und gewellten Wärmeübertragungslamellen 211f versehen, von denen jede mit Außenoberflächen benachbarter Flachrohre 211e verbunden ist. Ein Ende jedes Flachrohrs 211e ist mit dem ersten einlassseitigen Behälter 211c verbunden, um mit dem ersten einlassseitigen Behälter 211c in Verbindung zu stehen, und das andere Ende des Flachrohrs 211e ist mit dem ersten auslassseitigen Behälter 211d verbunden, um mit dem ersten auslassseitigen Behälter 211d in Verbindung zu stehen.
Die Flachrohre 211e und die Wärmeübertragungslamellen 211f sind in einer Stapelrichtung gestapelt, um einen ersten Wärmeaustauschabschnitt 211g zu bilden. Der erste Heizungskern 211 ist als ein Einbahnströmungstyp aufgebaut, in dem das Kühlmittel durch alle Flachrohre 211e von dem ersten einlassseitigen Behälter 211c in einer Richtung zum dem ersten auslassseitigen Behälter 211d strömt. Folglich tauscht Luft, die den ersten Heizwärmetauscher 211g durchläuft, Wärme mit dem in den Flachrohren 211e strömendem Kühlmittel aus, um von dem Kühlmittel geheizt zu werden.
Ähnlich ist der zweite Heizungskern 221 versehen mit: einem zweiten einlassseitigen Behälter 221c mit dem zweiten Kühlmitteleinlass 221a, einem zweiten auslassseitigen Behälter 221d mit dem zweiten Kühlmittelauslass 221b, mehreren Flachrohren 221e und gewellten Wärmeübertragungslamellen 221f, von denen jede mit Außenoberflächen benachbarter Flachrohre 221e verbunden ist. Ein Ende jedes Flachrohrs 221e ist mit dem zweiten einlassseitigen Behälter 221c verbunden, um mit dem zweiten einlassseitigen Behälter 221c verbunden zu sein, und das andere Ende des Flachrohrs 221e ist mit dem zweiten auslassseitigen Behälter 221d verbunden, um mit dem zweiten auslassseitigen Behälter 221d verbunden zu sein.
Die Flachrohre 221e und die Wärmeübertragungslamellen 221f sind in einer Stapelrichtung gestapelt, um einen zweiten Wärmeaustauschkernabschnitt 221g zu bilden. Der zweite Heizungskern 221 ist als ein Einbahnströmungstyp aufgebaut, in dem das Kühlmittel durch alle Flachrohre 221e von dem zweiten einlassseitigen Behälter 221c zu dem zweiten auslassseitigen Behälter 221d in eine Richtung strömt. Folglich tauscht Luft, die den zweiten Heizwärmeaustauschabschnitt 221g durchläuft, Wärme mit dem in den Flachrohren 221e strömenden Kühlmittel aus, um von dem Kühlmittel geheizt zu werden.
In den ersten und zweiten Heizungskernen 211, 221 erstrecken sich die mehreren Flachrohre 211e, 221e in eine Richtung, die senkrecht zu der Luftströmungsrichtung und der Stapelrichtung ist. Außerdem sind die Flachrohre 211e des ersten Heizungskerns 211 in einer Stapelrichtung in einer Linie angeordnet, und die Flachrohre 221e des zweiten Heizungskerns 221 sind in einer anderen Linie in einer Stapelrichtung parallel zu der einen Linie der Flachrohre 211e auf einer stromabwärtigen Seite der Flachrohre 211e angeordnet. Zum Beispiel kann die flache Oberfläche des Flachrohrs 211e des ersten Heizungskerns 211 parallel zu der flachen Oberfläche des Flachrohrs 221e des zweiten Heizungskerns 221 sein. Außerdem kann die flache Oberfläche des Flachrohrs 211e in dem ersten Heizungskern 211 im Wesentlichen auf der gleichen Oberfläche wie die flache Oberfläche eines entsprechenden Flachrohrs 221e in dem zweiten Heizungskern 221 sein. Der erste einlassseitige Behälter 211c und der erste auslassseitige Behälter 211d erstrecken sich jeweils in der Rohranordnungsrichtung (d. h. Stapelrichtung), um jeweils mit den einen Enden und den anderen Enden der Flachrohre 211e in Verbindung zu stehen. Ähnlich erstrecken sich der zweite einlassseitige Behälter 221c und der zweite auslassseitige Behälter 221d jeweils in der Rohranordnungsrichtung (d. h. Stapelrichtung), um jeweils mit den einen Enden und den anderen Enden der Flachrohre 221e in Verbindung zu stehen.
In dem Beispiel von 22 und 23 sind die einlassseitigen Behälter 211c, 221c auf einer Oberseite der Flachrohre 211e, 221e angeordnet, und die auslassseitigen Behälter 211d, 221d sind an einer Unterseite der Flachrohre 211e, 221e angeordnet, so dass die Flachrohre 211e, 221e sich in eine Oben-Unten-Richtung erstrecken. Außerdem sind die Flachrohre 211e, 221e in dem der ersten und zweiten Heizungskerne 211, 221 in einer Fahrzeug-Links-Rechts-Richtung parallel angeordnet. Folglich strömt in dem Beispiel von 22 und 23 in jedem ersten Heizungskern 211 und dem zweiten Heizungskern 221 jeweils Kühlmittel von oben nach unten.
Außerdem hat in der vorliegenden Ausführungsform der Durchgangsquerschnitt des ersten Heizungskerns 211 auf einer Oberfläche senkrecht zu der Luftströmungsrichtung die gleiche Größe wie die des zweiten Heizungskerns 221. Folglich durchläuft alle Luft, die den ersten Heizungskern 211 durchlaufen hat, den zweiten Heizungskern 221.
Jedoch ist in der vorliegenden Ausführungsform die Abmessung des ersten Heizungskerns 211 in einer Luftströmungsrichtung größer als die Abmessung des zweiten Heizungskerns 221 gemacht, so dass die Wärmeaustauschkapazität des ersten Heizungskerns 211 größer als die des zweiten Heizungskerns 221 gemacht wird. Die Abmessungen der Flachrohre 211e und der Wärmeübertragungslamellen 211f des ersten Heizungskerns 211 in der Luftströmungsrichtung sind größer gemacht als die Abmessungen der Flachrohre 221e und der Wärmeübertragungslamellen 221f des zweiten Heizungskerns 221 in der Luftströmungsrichtung. Daher kann die gesamte Wärmeaustauschfläche zwischen Luft und dem Kühlmittel in dem ersten Heizungskern 211 größer gemacht werden als in dem zweiten Heizungskern 221.
Die Durchgangsschnittfläche jedes Flachrohrs 211e des ersten Heizungskerns 211 ist größer gemacht als die Durchgangsschnittfläche jedes Flachrohrs 221e des zweiten Heizungskerns 221, und dadurch wird der Strömungswiderstand des Kühlmittels (Fluids), das in dem ersten Heizungskern 211 strömt, kleiner gemacht als der Strömungswiderstand des Kühlmittels (Fluids), das in den zweiten Heizungskern 221 strömt. Daher kann die Strömungsmenge des Kühlmittels, das in dem ersten Heizungskern 211 strömt, leicht größer als die Strömungsmenge des Kühlmittels, das in dem zweiten Heizungskern 221 strömt, festgelegt werden.
Das Verbindungselement 301 ist angeordnet, um die ersten und zweiten einlassseitigen Behälter 211c, 221c zu verbinden und die ersten und zweiten auslassseitigen Behälter 211d, 221d zu verbinden. Das heißt, das Verbindungselement 301 verbindet die ersten und zweiten Heizungskerne 211 und 221 an anderen Positionen als den Wärmeaustauschkernabschnitten 211g, 221g miteinander. Außerdem ist das Verbindungselement 301 in der vorliegenden Ausführungsform als ein Abstandshalter zwischen den Wärmeaustauschkernabschnitten 211g, 221g geeignet.
Folglich sind der erste Heizungskern 211 und der zweite Heizungskern 221 durch das Verbindungselement 301 mit einem Raum zwischen den Wärmeaustauschkernabschnitten 211g, 221g in der Luftströmungsrichtung miteinander verbunden. Daher kann verhindert werden, dass das Kühlmittel, das in dem ersten Heizungskern 211 und dem zweiten Heizungskern 221 strömt, direkt Wärme an den Wärmeaustauschkernabschnitten 211g, 221g überträgt. Das Verbindungselement 301 kann aus dem gleichen Material wie die Behälter 211c, 221c, 211d, 221d gefertigt werden.
Wie in 21 gezeigt, ist der erste Temperatursensor 213 in dem ersten Kühlmittelkreis 210 angeordnet, und der zweite Temperatursensor 223 ist in dem zweiten Kühlmittelkreis 220 angeordnet. Insbesondere ist der erste Temperatursensor 213 zwischen dem ersten Kühlmittelauslass 231b des Verbrennungsmotors 230 auf der Seite des Zylinderkopfs 231 und dem Kühlmitteleinlass 211a des ersten Heizungskerns 211 angeordnet, um die Temperatur des Kühlmittels, das aus dem ersten Kühlmittelauslass 231b des Verbrennungsmotors 230 auf der Seite des Zylinderkopfs 231 strömt, zu erfassen. Andererseits ist der zweite Temperatursensor 223 zwischen dem zweiten Kühlmittelauslass 232b des Verbrennungsmotors 230 auf der Seite des Zylinderblocks 232 und dem Kühlmitteleinlass 221a des zweiten Heizungskerns 221 angeordnet, um die Temperatur des Kühlmittels, das aus dem zweiten Kühlmittelauslass 232b des Verbrennungsmotors 230 auf der Seite des Zylinderblocks 232 strömt, zu erfassen.
Die erste Wasserpumpe 212 und die zweite Wasserpumpe sind angeordnet, um das Kühlmittel jeweils in den ersten und zweiten Kühlmittelkreisen 210, 220 zu zirkulieren und die Strömungsmenge des Kühlmittels, das in jedem der ersten und zweiten Kühlmittelkreise 210, 220 strömt, einzustellen. Die erste Wasserpumpe 212 ist in dem ersten Kühlmittelkreis 210 zwischen dem Kühlmittelauslass 211b des ersten Heizungskerns 211 und dem ersten Kühlmitteleinlass 231a des Zylinderkopfs 231 des Verbrennungsmotors 230 angeordnet. Die zweite Wasserpumpe 222 ist in dem zweiten Kühlmittelkreis 220 zwischen dem Kühlmittelauslass 221b des zweiten Heizungskerns 221 und dem zweiten Kühlmitteleinlass 232a des Zylinderblocks 232 des Verbrennungsmotors 230 angeordnet.
Die erste Wasserpumpe 212 und die zweite Wasserpumpe 222 sind elektrische Pumpen. Die Drehzahlen der ersten Wasserpumpe 212 und der zweiten Wasserpumpe 222 werden gesteuert, um jeweils die Strömungsmengen des Kühlmittels, das in dem ersten Kühlmittelkreis 210 und dem zweiten Kühlmittelkreis 220 zirkuliert, einzustellen. In der vorliegenden Ausführungsform werden während eines allgemeinen Betriebs des Verbrennungsmotors 230 die erste Wasserpumpe 212 und die zweite Wasserpumpe 222 derart gesteuert, dass die Strömungsmenge des Kühlmittels, das in dem zweiten Kühlmitteldurchgang des Zylinderkopfs 2131 strömt, größer als die Strömungsmenge des Kühlmittels ist, das in dem Kühlmitteldurchgang des Zylinderblocks 232 strömt. Folglich ist es möglich, die Temperatur des Zylinderkopfs 231 auf einer niedrigen Temperatur zu halten, während die Klopfwiderstandsleistung verbessert wird. Gleichzeitig kann die Temperatur des Zylinderblocks 232 auf einer hohen Temperatur gehalten werden, wodurch eine Viskositätsabnahme eines Motoröls verhindert wird und eine Reibungszunahme im Inneren des Verbrennungsmotors 230 verhindert wird.
In dem ersten Kühlmittelkreis 210 der vorliegenden Ausführungsform strömt das Kühlmittel, das aus dem ersten Kühlmittelauslass 231b des Zylinderkopfs 231 des Verbrennungsmotors 230 strömt, in den ersten Heizungskern 211, tauscht in dem ersten Heizungskern 211 mit Luft Wärme aus und strömt dann von dem ersten Kühlmitteleinlass 231a auf der Seite des Zylinderkopfs 231 in den Verbrennungsmotor 230.
In dem zweiten Kühlmittelkreis 220 der vorliegenden Ausführungsform strömt das aus dem zweiten Kühlmittelauslass 232b des Zylinderkopfs 232 des Verbrennungsmotors 230 strömende Kühlmittel in den zweiten Heizungskern 221, tauscht Wärme mit Luft in dem zweiten Heizungskern 221 aus und strömt dann von dem zweiten Kühlmitteleinlas 232a auf der Seite des Zylinderblocks 232 in den Verbrennungsmotor 230.
Die ersten und zweiten Kühlmittelkreise 210, 220 sind aufgebaut, um mit einem (nicht gezeigten) Strahler in Verbindung zu stehen, so dass das aus dem Zylinderkopf 231 strömende Kühlmittel in den Strahler gestrahlt wird und das Kühlmittel nach der Wärmeabstrahlung in den Zylinderkopf 231 strömt und das aus dem Zylinderblock 232 strömende Kühlmittel in den Strahler abgestrahlt wird und das Kühlmittel nach der Wärmeabstrahlung in den Zylinderblock 232 strömt.
Als nächstes wird der Betrieb der Klimaanlage 201 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die erste Wasserpumpe 212 und die zweite Wasserpumpe 222 von der Steuerung derart gesteuert, dass die Strömungsmenge des in dem Kühlmitteldurchgang des Zylinderkopfs 231 strömenden Kühlmittels größer als die Strömungsmenge des in dem Kühlmitteldurchgang des Zylinderblocks 232 strömenden Kühlmittels ist.
Außerdem wird das Gebläse in einem Heizbetrieb des Fahrzeugraums (d. h. einem Raum, der geheizt werden soll), von der Steuerung auf eine Luftblasmenge gesteuert, die gemäß einer Zielauslasstemperatur TAO gesteuert wird. Die Zielauslasslufttemperatur TAO ist eine Zieltemperatur von Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll und kann basierend auf einer Solltemperatur und einer Klimatisierungslast relativ zu dem Umgebungsbedingungen berechnet werden. Zum Beispiel kann die Zielauslasslufttemperatur TAO ähnlich der der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform berechnet werden.
24 ist ein Diagramm, das eine Temperaturänderung in Luft, die die ersten und zweiten Heizungskerne 211, 221 durchläuft, gemäß der sechzehnten Ausführungsform und einem Vergleichsbeispiel zeigt.
In dem ersten Heizungskern 211 tauscht das Kühlmittel nach dem Kühlen des Zylinderkopfs 231 Wärme mit ihn durchlaufender Luft aus, wodurch die Luft geheizt wird. Die Temperatur des Kühlmittels nach dem Kühlen des Zylinderkopfs 231 kann niedriger als die niedrigste zum Heizen benötigte Temperatur sein. Jedoch ist die Strömungsmenge des Kühlmittels, das in dem Zylinderkopf 231 strömt, relativ groß, und dadurch strömt das Kühlmittel mit einer großen Wärmemenge von dem Zylinderkopf 231 in den ersten Heizungskern 211. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Strömungsmenge des Kühlmittels, das in dem ersten Heizungskern 211 strömt, größer gemacht als die Strömungsmenge des Kühlmittels, das in dem zweiten Heizungskern 221 strömt, und die Wärmeaustauschfläche des ersten Heizungskerns 211 ist größer gemacht als die Wärmeaustauschfläche des zweiten Heizungskerns 221. Daher kann ein großer Betrag der Wärmemenge des Kühlmittels nach dem Kühlen des Zylinderkopfs 231 in dem ersten Heizungskern 211 an Luft übertragen werden. Daher kann ein großer Betrag der Wärmemenge des Kühlmittels in großer Menge nach dem Durchlaufen des Zylinderkopfs 231 an Luft geliefert werden. Als ein Ergebnis kann sich die Temperatur von Luft A1 nach dem Durchlaufen des ersten Heizungskerns 211 einer Kühlmitteltemperatur Th1 vor dem Strömen in den ersten Heizungskern 211 nähern. Zum Beispiel ist die Kühlmitteltemperatur Th1, wie in 24 gezeigt, eine Kühlmitteltemperatur an dem Kühlmitteleinlass 211a des ersten Heizungskerns 211.
In dem zweiten Heizungskern 221 tauscht das Kühlmittel nach dem Kühlen des Zylinderblocks 232 Wärme mit Luft A1 aus, die den ersten Heizungskern 211 durchlaufen hat, wodurch die Luft A1 weiter geheizt wird. Das Kühlmittel hat nach dem Kühlen des Zylinderblocks 232 eine hohe Temperatur, die höher als die Temperatur des Kühlmittels nach dem Kühlen des Zylinderkopfs 231 ist. Daher kann die Luft A1 nach dem Durchlaufen des ersten Heizungskerns 211 durch den zweiten Heizungskern 221 weiter geheizt werden, und die Temperatur von Luft A2 kann nach dem Durchlaufen des zweiten Heizungskerns 221 auf eine höhere Temperatur als die Temperatur von Luft A1 erhöht werden. Wie in 24 gezeigt, kann die Temperatur von Luft A2 nach dem Durchlaufen des zweiten Heizungskerns 221 auf eine Temperatur nahe einer Kühlmitteltemperatur Th2 erhöht werden, die in den Kühlmitteleinlass 221a des zweiten Heizungskerns 221 strömt.
In einem in 24 gezeigten Vergleichsbeispiel 1 werden Kühlmittel nach dem Kühlen des Zylinderkopfs 231 und Kühlmittel nach dem Kühlen des Zylinderblocks 232 im Inneren des Verbrennungsmotors vereinigt, und das vereinigte Kühlmittel strömt aus einem einzigen Kühlmittelauslass, der in dem Verbrennungsmotor bereitgestellt ist, in einen einzelnen Heizungskern. In dem Vergleichsbeispiel 1 wird die Strömungsmenge des Kühlmittels, das in dem Zylinderkopf strömt, größer gemacht als die Strömungsmenge des Kühlmittels, das in dem Zylinderblock strömt. Jedoch kann in dem Vergleichsbeispiel 1 die Temperatur von Luft im Vergleich zu der vorliegenden Ausführungsform nicht ausreichend erhöht werden.
Im Gegensatz dazu werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform die ersten und zweiten Kühlmittelkreise 210, 220 unabhängig als zwei getrennte Kühlmittelsysteme bereitgestellt. Außerdem werden die erste Wasserpumpe 212 und die zweite Wasserpumpe 222 derart gesteuert, dass die Strömungsmenge des Kühlmittels, das in den Kühlmitteldurchgang des Zylinderkopfs 231 strömt, in dem allgemeinen Betrieb des Verbrennungsmotors 230 größer als die Strömungsmenge des Kühlmittels ist, das in den Kühlmitteldurchgang des Zylinderblocks 232 strömt. Daher kann der Zylinderkopf 231 in dem allgemeinen Betrieb des Verbrennungsmotors 230 wirksam gekühlt werden. Folglich kann die Temperatur des Kühlmittels nach dem Kühlen des Zylinderkopfs 231 niedriger als die niedrigste zum Heizen benötigte Temperatur sein, aber die Temperatur des Kühlmittels nach dem Kühlen des Zylinderblocks 232 kann höher als die niedrigste für das Heizen erforderliche Temperatur werden.
Wenn das Kühlmittel nach dem Durchlaufen des Zylinderkopfs 231 und das Kühlmittel nach dem Durchlaufen des Zylinderblocks 232, wie in dem Vergleichsbeispiel 1 von 24 vollständig vermischt werden, kann die Temperatur des vermischten Kühlmittels niedriger als die niedrigste für das Heizen erforderliche Temperatur werden. In diesem Fall wird der Wärmeübertragungswirkungsgrad von dem Kühlmittel an Luft niedriger, und dadurch kann die Temperatur von Luft nicht ausreichend unter Verwendung des vermischten Kühlmittels als die Wärmequelle geheizt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Kühlmittelauslass 231b und der zweite Kühlmittelauslass 232b in dem Verbrennungsmotor 230 bereitgestellt, so dass Niedertemperaturkühlmittel nach dem Kühlen des Zylinderkopfs 231 aus dem ersten Kühlmittelauslass 231b strömt und Hochtemperaturkühlmittel nach dem Kühlen des Zylinderblocks 232 aus dem zweiten Kühlmittelauslass 232b strömt. Folglich strömt das Niedertemperaturkühlmittel, das aus dem ersten Kühlmittelauslass 231b strömt, in den ersten Heizungskern 211, und das Hochtemperaturkühlmittel, das aus dem zweiten Kühlmittelauslass 232b strömt, strömt in den zweiten Heizungskern 221, ohne dass sie vermischt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Luft, die den ersten Heizungskern 211 durchläuft, unter Verwendung des Hochtemperaturkühlmittels, das aus dem zweiten Kühlmittelauslass 232b strömt, als die Wärmequelle in dem zweiten Heizungskern 221 geheizt. Folglich kann die Temperatur von Luft, nachdem sie in dem ersten Heizungskern 211 geheizt wurde, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Luft nur unter Verwendung des Niedertemperaturkühlmittels, das aus dem ersten Kühlmittelauslass 231b strömt, oder einem Fall, in dem die Luft unter Verwendung der Mischung des Niedertemperaturkühlmittels und des Hochtemperaturkühlmittels als die Wärmequelle verwendet wird, wirkungsvoll erhöht werden.
Nachdem in der vorliegenden Ausführungsform Luft von dem Niedertemperaturkühlmittel als die Wärmequelle in dem ersten Heizungskern 211 geheizt wird, wird die geheizte Luft weiter von dem Hochtemperaturkühlmittel als die Wärmequelle in dem zweiten Heizungskern 221 geheizt, wodurch sowohl die Wärmemengen des Niedertemperaturkühlmittels als auch des Hochtemperaturkühlmittels effektiv verwendet werden.
Folglich kann in der vorliegenden Ausführungsform der Energieübertragungswirkungsgrad von dem Kühlmittel an Luft in den gesamten ersten und zweiten Heizungskernen 211, 221 im Vergleich zu einem Fall, in dem die Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, unter Verwendung der Mischung der Kühlmittel, die aus den ersten und zweiten Kühlmittelauslässen 231b, 232b strömen, als die Wärmequelle in einem einzigen Heizungskern geheizt wird, wirkungsvoll erhöht werden.
Selbst wenn die Luftblasmenge des Gebläses groß ist, kann die Luft als ein Ergebnis ausreichend auf eine hohe Temperatur erhöht werden, wodurch die Heizung des Fahrgastraums effektiv unterstützt wird.
Außerdem kann in der vorliegenden Ausführungsform die in der Fahrzeugklimaanlage verbrauchte Brennstoffverbrauchsmenge, wie in 25A, 25B und 25C gezeigt, verringert werden. 25A, 25B und 25C zeigen den Wärmeverlust des Kühlmittels von der Oberfläche des Verbrennungsmotors 230, eine mittlere Temperatur in einer Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors 230 und eine tatsächliche Brennstoffverbrennungsrate in der sechzehnten Ausführungsform und einem Vergleichsbeispiel 2. In dem Vergleichsbeispiel 2 wird die Strömungsmenge des Kühlmittels, das zu dem Zylinderkopf 231 strömt, gleich wie die Strömungsmenge des Kühlmittels gemacht, die zu dem Zylinderblock 232 strömt, und die Temperatur des Kühlmittels nach dem Kühlen des Zylinderkopfs 231 wird gleich der Temperatur des Kühlmittels nach dem Kühlen des Zylinderblocks 232 gemacht.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Heizwärmemenge gleich wie in dem Vergleichsbeispiel 2 gemacht werden, während der Wärmeverlust von dem Zylinderkopf 231 des Verbrennungsmotors 230, wie in 25A gezeigt, verringert werden kann.
Außerdem kann in der vorliegenden Ausführungsform die mittlere Temperatur in der Verbrennungskammer des Verbrennungsmotors 230, wie in 25B gezeigt, im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel 2 verringert werden. Daher kann in der vorliegenden Ausführungsform die Brennstoffverbrauchsrate im Vergleich zu dem Vergleichsbeispiel 2, wie in 25C gezeigt, verringert werden.
(Siebzehnte Ausführungsform)
Eine siebzehnte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 26 beschrieben. 26 ist eine Seitenansicht, die einen Heizwärmetauscher 202 der siebzehnten Ausführungsform zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist in Bezug auf den in der sechzehnten Ausführungsform beschriebenen Heizwärmetauscher 202 ein gemeinsamer auslassseitiger Behälter bereitgestellt.
Insbesondere ist in dem Heizwärmetauscher 202 der vorliegenden Ausführungsform, wie in 26 gezeigt, ein gemeinsamer Behälter 202d bereitgestellt, um eine Kühlmittelauslassseite des ersten Wärmeaustauschkernabschnitts 211g des ersten Heizungskerns 211 und eine Kühlmittelauslassseite des zweiten Wärmeaustauschkernabschnitts 221g des zweiten Heizungskerns 221 zu verbinden. Außerdem ist der gemeinsame Behälter 202d mit einem einzigen Kühlmittelauslass 202b versehen.
Folglich werden das Niedertemperaturkühlmittel, das aus dem Kühlmitteleinlass 211a des ersten Heizungskerns 211 strömt, und das Hochtemperaturkühlmittel, das aus dem Kühlmitteleinlass 221a des zweiten Heizungskerns 221 strömt, in dem gemeinsamen Behälter 202d vereinigt, und dann strömt das Kühlmittel aus dem einzigen Kühlmittelauslass 202b.
Daher werden das Kühlmittel nach dem Durchlaufen des ersten Wärmeaustauschkernabschnitts 211g des ersten Heizungskerns 211 und das Kühlmittel nach dem Durchlaufen des zweiten Wärmeaustauschkernabschnitts 221g benachbart zu dem Kühlmittelauslass 202b des Heizwärmetauschers 202 vereinigt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das Kühlmittel, das aus dem Kühlmittelauslass 202b des gemeinsamen Behälters 202d strömt, an einem Kühlmittelverzweigungsabschnitt verzweigt, und dann strömen die verzweigten Kühlmittel jeweils in den ersten Kühlmitteleinlass 231a und den zweiten Kühlmitteleinlass 232a des Verbrennungsmotors 230. In der vorliegenden Ausführungsform können die anderen Teile ähnlich denen der vorstehend beschriebenen sechzehnten Ausführungsform sein.
(Achtzehnte Ausführungsform)
Eine achtzehnte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 27 beschrieben. 27 ist eine Seitenansicht, die einen Heizwärmetauscher 202 der achtzehnten Ausführungsform zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 27 gezeigt, ein gemeinsamer Behälter 202d bereitgestellt, um eine Kühlmitteleinlassseite des ersten Wärmeaustauschkernabschnitts 211g des ersten Heizungskerns 211 und eine Kühlmittelauslassseite des zweiten Wärmeaustauschkernabschnitts 221g des zweiten Heizungskerns 221 zu verbinden. Das heißt, ein Kühlmitteleinlass 202a des ersten Heizungskerns 211 ist in dem gemeinsamen Behälter 202d bereitgestellt, der gemeinsam für die ersten und zweiten Heizungskerne 211, 221 verwendet wird, und ein auslassseitiger Behälter 211d des ersten Heizungskerns 211 ist benachbart zu dem einlassseitigen Behälter 221c des zweiten Heizungskerns 221 bereitgestellt.
Der Kühlmitteleinlass 202a, der in dem gemeinsamen Behälter 202d bereitgestellt ist, ist über Rohrleitungen mit dem ersten Kühlmittelauslass 231b des Zylinderkopfs 231 des in 21 gezeigten Verbrennungsmotors 230 verbunden.
Folglich wird das Hochtemperaturkühlmittel, das den zweiten Wärmeaustauschkernabschnitt 221g des zweiten Heizungskerns 221 durchlaufen hat, mit einem Niedertemperaturkühlmittel, das von dem ersten Kühlmittelauslass 231b des Verbrennungsmotors 230 zu dem Kühlmitteleinlass 202a in dem gemeinsamen Behälter 202d strömt, vermischt. Dann strömt das vereinigte Kühlmittel von dem gemeinsamen Behälter 202d durch den ersten Wärmeaustauschkernabschnitt 211g des ersten Heizungskerns 211 und strömt danach aus dem Kühlmittelauslass 211b, der in dem auslassseitigen Behälter 211d des ersten Heizungskerns 211 bereitgestellt ist.
Folglich strömt das Hochtemperaturkühlmittel in der vorliegenden Ausführungsform durch den zweiten Heizungskern 221, und die Mischung des Niedertemperaturkühlmittels aus dem ersten Kühlmittelauslass 231b des Verbrennungsmotors 230 und des Hochtemperaturkühlmittels, das den zweiten Heizungskern 221 durchlaufen hat, strömt in den Wärmeaustauschkernabschnitt 211g des ersten Heizungskerns 211. Daher kann die Temperatur des Kühlmittels, das in dem zweiten Heizungskern 221 strömt, höher als die Temperatur des Kühlmittels, das in dem Wärmeaustauschkernabschnitt 211g des ersten Heizungskerns 211 strömt, gemacht werden, wodurch das Heizen der Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, wirkungsvoll durchgeführt wird. In der vorliegenden Ausführungsform können die anderen Teile ähnlich denen der vorstehend beschriebenen sechzehnten Ausführungsform sein.
(Neunzehnte Ausführungsform)
Eine neunzehnte Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 28 und 29 beschrieben. 28 und 29 sind eine Seitenansicht und eine Vorderansicht, die einen Heizwärmetauscher 202 zeigen, der in einem Klimaanlagengehäuse 203 der vorliegenden Ausführungsform angeordnet ist.
In dem Heizwärmetauscher 202 der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Heizungskern 211 und der zweite Heizungskern 221 in Bezug auf eine Strömungsrichtung von Luft, die den Luftdurchgang in dem Klimaanlagengehäuse 203 durchläuft, parallel angeordnet. In den Beispielen von 28 und 29 ist der erste Heizungskern 211 in einer Oben-Unten-Richtung des Fahrzeugs auf einer Oberseite in dem Luftdurchgang des Klimaanlagengehäuses 203 angeordnet, und der zweite Heizungskern 221 ist auf einer Unterseite in dem Luftdurchgang des Klimaanlagengehäuses 203 angeordnet. Ein unterer Endabschnitt des ersten Heizungskerns 211 ist durch ein Verbindungselement 301 mit einem oberen Endabschnitt des zweiten Heizungskerns 221 verbunden, so dass ein Raum zwischen dem ersten Heizungskern 211 und dem zweiten Heizungskern 221 ausgebildet wird.
Eine Trennwand 203a ist an einer Position stromabwärtig von dem Heizwärmetauscher 202 in dem Klimaanlagengehäuse 203 bereitgestellt, um den Luftdurchgang des Klimaanlagengehäuses 203 in einen ersten Durchgang, der mit einem Entfrosterluftauslass 204a (DEF) in Verbindung steht, und einen zweiten Durchgang, der mit einem Fußluftauslass 204b (FUSS) in Verbindung steht, zu unterteilen. In der vorliegenden Ausführungsform wird klimatisierte Luft durch den Entfrosterluftauslass 204a, der als ein erster Luftauslass geeignet ist, in Richtung einer Innenoberfläche einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs geblasen, und klimatisierte Luft wird durch den Fußluftauslass 204b, die als ein zweiter Luftauslass geeignet ist, in Richtung einer Unterseite eines Fahrgasts in dem Fahrzeugraum geblasen. Der erste Durchgang, der mit dem Entfrosterluftauslass 204a in Verbindung steht, ist in der Oben-Unten-Richtung an einer Oberseite positioniert, und der zweite Durchgang, der mit dem Füßluftauslass 204b in Verbindung steht, ist auf einer Unterseite in dem Klimaanlagengehäuse 203 positioniert. Folglich strömt Luft B1 nach dem Durchlaufen des ersten Heizungskerns 211 hauptsächlich zu dem ersten Durchgang, der mit dem Entfrosterluftauslass 204a in Verbindung steht, und Luft B2 strömt nach dem Durchlaufen des zweiten Heizungskerns 221 hauptsächlich zu dem zweiten Durchgang, der mit dem Fußluftauslass 204b in Verbindung steht.
Außerdem sind in der vorliegenden Ausführungsform die Struktur des ersten Heizungskerns 211 und die Struktur des zweiten Heizungskerns 221 jeweils ähnlich denen in der vorstehend beschriebenen sechzehnten Ausführungsform.
In den Beispielen von 28 und 29 ist die Dicke des ersten Heizungskerns 2111 in der Luftströmungsrichtung die gleiche wie die Dicke des zweiten Heizungskerns 221, aber die Abmessungen der Wärmeaustauschkernabschnitte 211g und 221g in der Oben-Unten-Richtung des Fahrzeugs sind unterschiedlich zueinander gemacht. Insbesondere ist die Abmessung des Flachrohrs 211e und der Wärmeübertragungslamelle 211f, die sich in der Oben-Unten-Richtung des Fahrzeugs erstreckt, länger gemacht als die Abmessung des Flachrohrs 221e und der Wärmeübertragungslamelle 221f, die sich in der Oben-Unten-Richtung des Fahrzeugs erstreckt. Daher kann die Wärmeaustauschfläche zwischen Luft und dem Kühlmittel in dem ersten Heizungskern 211 größer gemacht werden als in dem zweiten Heizungskern 221.
Folglich kann die Durchgangsschnittfläche jedes Flachrohrs 211e des ersten Heizungskerns 211 größer gemacht werden als die Durchgangsschnittfläche jedes Flachrohrs 221e des zweiten Heizungskerns 221, und dadurch kann der Strömungswiderstand des Kühlmittels (Fluid), das in dem ersten Heizungskern 211 strömt, niedriger als der Strömungswiderstand des Kühlmittels (Fluid), das in dem zweiten Heizungskern 221 strömt, gemacht werden.
Folglich kann in der vorliegenden Ausführungsform in einem Heizbetrieb die Luft, die zu dem Entfrosterluftauslass 204a geblasen werden soll, unter Verwendung einer großen Menge an Kühlmittel nach dem Kühlen des Zylinderkopfs 231 als die Wärmequelle geheizt werden. Im Gegensatz dazu kann in dem Heizbetrieb die Luft, die zu dem Fußluftauslass 204a geblasen werden soll, unter Verwendung des Hochtemperaturkühlmittels nach dem Kühlen des Zylinderblocks 232 als die Wärmequelle geheizt werden.
Folglich kann aus dem Entfrosterluftauslass Warmluft mit relativ niedriger Temperatur in Richtung der Windschutzscheibe geblasen werden, und gleichzeitig kann Warmluft mit hoher Temperatur durch den Fußluftauslass in Richtung des Durchgangs geblasen werden. Daher ist es möglich, eine Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur von Luft, die zu dem Entfrosterluftauslass geblasen wird, und der Temperatur von Luft, die zu dem Fußluftauslass geblasen wird, festzulegen.
(Zwanzigste Ausführungsform)
Eine zwanzigste Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 30 und 31 beschrieben. 30 und 31 sind eine Seitenansicht und eine Vorderansicht, die einen Heizwärmetauscher 202 der vorliegenden Ausführungsform zeigen. In der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 30 und 31 gezeigt, in Bezug auf den Heizwärmetauscher 202 der vorstehend beschriebenen neunzehnten Ausführungsform, die in 28 und 29 gezeigt ist, ein einziger Kühlmittelauslass bereitgestellt.
Insbesondere sind in dem Heizwärmetauscher 202 der vorliegenden Ausführungsform Verbindungsabschnitte 302, 303 bereitgestellt, um den auslassseitigen Behälter 211d des ersten Heizungskerns 211 und den auslassseitigen Behälter 221d des zweiten Heizungskerns 221 miteinander zu verbinden, ohne einen speziellen Kühlmittelauslass in dem auslassseitigen Behälter 211d des ersten Heizungskerns 211 bereitzustellen.
Folglich strömt das Kühlmittel in der vorliegenden Ausführungsform nach dem Durchlaufen des Wärmeaustauschkernabschnitts 211g des ersten Heizungskerns 211 in die Verbindungsabschnitte 302, 303 und wird mit dem Kühlmittel nach dem Durchlaufen des Wärmeaustauschkernabschnitts 221g des zweiten Heizungskerns 221 in dem auslassseitigen Behälter 221d des zweiten Heizungskerns 221 vereinigt. Dann strömt das vereinigte Kühlmittel von dem Kühlmittelauslass 221b des auslassseitigen Behälters 221d des zweiten Heizungskerns 221 aus dem Heizwärmetauscher 202.
Wie vorstehend beschrieben, können das Kühlmittel nach dem Durchlaufen des ersten Wärmeaustauschkernabschnitts 211g des ersten Heizungskerns 211 und das Kühlmittel nach dem Durchlaufen des zweiten Wärmeaustauschkernabschnitts 221g des zweiten Heizungskerns 221 selbst in dem Heizwärmetauscher 202, in dem der erste Heizungskern 211 und der zweite Heizungskern 221 parallel in Bezug auf die Luftströmungsrichtung angeordnet sind, an einem Abschnitt benachbart zu dem Kühlmittelauslass 221b des Heizwärmetauschers 202 vereinigt werden.
(Einundzwanzigste Ausführungsform)
Eine einundzwanzigste Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 32 beschrieben. 32 ist eine Seitenansicht, die einen Heizwärmetauscher 202 der einundzwanzigsten Ausführungsform zeigt. Die einundzwanzigste Ausführungsform entspricht einer Kombination der vorstehend beschriebenen sechzehnten Ausführungsform und neunzehnten Ausführungsform. Das heißt, die Trennwand 203a, der Entfrosterluftauslass 204a und der Fußluftauslass 204b sind ähnlich der in 28 gezeigten neunzehnten Ausführungsform bereitgestellt.
Insbesondere ist, wie in 32 gezeigt, ein erster Heizungskern 211 in dem Klimaanlagengehäuse 203 angeordnet, um den gesamten Luftdurchgang des Klimaanlagengehäuses 203 zu kreuzen, und ein zweiter Heizungskern 221 befindet sich in dem Klimaanlagengehäuse 203 in der Luftströmungsrichtung stromabwärtig von dem ersten Heizungskern 211, um entgegengesetzt zu einem Teil der stromabwärtigen Oberfläche des ersten Heizungskerns 211 zu sein. Folglich strömt ein Teil von Luft, die den ersten Heizungskern 211 durchlaufen hat, in den zweiten Heizungskern 221, und der andere Teil von Luft, die den ersten Heizungskern 211 durchlaufen hat, umgeht den zweiten Heizungskern 221.
Die Abmessung des Wärmeaustauschkernabschnitts 221g des zweiten Heizungskerns 221 in der Oben-Unten-Richtung wird kürzer gemacht als die Abmessung des Wärmeaustauschkernabschnitts 211g des ersten Heizungskerns 211 in der Oben-Unten-Richtung und ist auf der Unterseite in dem Luftdurchgang des Klimaanlagengehäuses 203 angeordnet.
Daher kann in dem Heizbetrieb der vorliegenden Ausführungsform eine Luft mit relativ niedriger Temperatur, die nur von dem ersten Heizungskern 211 geheizt wird, in Richtung des Entfrosterauslasses 204a geblasen werden, und Luft mit relativ hoher Temperatur, die sowohl von dem ersten Heizungskern 211 als auch dem zweiten Heizungskern 221 geheizt wird, kann in Richtung des Fußluftauslasses 204b geblasen werden. Als ein Ergebnis kann die Temperatur von Luft, die in den Fußluftauslass 204b geblasen werden soll, im Vergleich zu der neunzehnten Ausführungsform weiter erhöht werden. In der vorliegenden Ausführungsform können andere Teile ähnlich denen der vorstehend beschriebenen sechzehnten Ausführungsform sein.
(Zweiundzwanzigste Ausführungsform)
Eine zweiundzwanzigste Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezug auf 33 beschrieben. 33 ist ein Schemadiagramm, das eine Klimaanlage für ein Fahrzeug gemäß der zweiundzwanzigsten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In den vorstehend beschriebenen sechzehnten bis einundzwanzigsten Ausführungsformen wird das Kühlmittel nach dem Kühlen des Zylinderkopfs 231 des Verbrennungsmotors 230 als das niedertemperaturseitige Kühlmittel verendet, und das Kühlmittel nach dem Kühlen des Zylinderblocks 232 des Verbrennungsmotors 230 wird als das hochtemperaturseitige Kühlmittel verwendet. Jedoch wird in der zweiundzwanzigsten Ausführungsform Kühlmittel des Verbrennungsmotors 230 als das Niedertemperaturkühlmittel verwendet, und Kühlmittel eines Inverters 241 wird als das Hochtemperaturkühlmittel verwendet.
Folglich entspricht das Kühlmittel des Verbrennungsmotors 230 dem ersten Fluid, und das Kühlmittel des Inverters 241 entspricht dem zweiten Fluid.
Wie in 33 gezeigt, umfasst ein Heizwärmetauscher 202 der vorliegenden Ausführungsform ähnlich der vorstehend beschriebenen sechzehnten Ausführungsform einen ersten Heizungskern 211, der auf einer luftstromaufwärtigen Seite in einem Klimaanlagengehäuse 203 angeordnet ist, und einen zweiten Heizungskern 221, der auf einer luftstromabwärtigen Seite des ersten Heizungskerns 211 in dem Klimaanlagengehäuse 203 angeordnet ist.
Der erste Heizungskern 211 ist in einem Motorkühlmittelkreis angeordnet, so dass das Kühlmittel nach dem Kühlen des Verbrennungsmotors 230 in den ersten Heizungskern 211 strömt. Folglich ist in dem Verbrennungsmotor 230 ein einziger Kühlmittelauslass für den Heizwärmetauscher 202 bereitgestellt.
Andererseits ist der zweite Heizungskern 221 in einem Inverterkühlmittelkreis 240 bereitgestellt, so dass das Kühlmittel in dem Inverterkühlmittelkreis 240 in den zweiten Heizungskern 221 strömt. Der Inverterkühlmittelkreis 240, in dem das Kühlmittel zum Kühlen des Inverters 241 zirkuliert, ist ein Kühlmittelkreis, der unabhängig von dem Motorkühlmittelkreis bereitgestellt ist. Der Inverterkühlmittelkreis 240 ist mit dem Inverter 241, einer Wasserpumpe 242, einem Strahler 243, einem Thermostat 244 versehen.
Der Inverter 241 ist eine an einem Hybridfahrzeug montierte elektrische Vorrichtung und ist geeignet, einen elektrischen Strom, der an einen Elektromotor für ein Fahren des Fahrzeugs geliefert wird, von Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Die Wasserpumpe 242 ist in dem Inverterkühlmittelkreis 240 angeordnet, so dass das Kühlmittel in dem Inverterkühlmittelkreis 240 zirkuliert. Der Strahler 243 ist ein Wärmetauscher, der aufgebaut ist, um Wärme von dem Kühlmittel nach dem Durchlaufen des Inverters 241 an Luft abzustrahlen. Der Thermostat 244 ist eine Strömungsöffnungs-/Schließeinheit, die einen Kühlmitteldurchgang, durch den das Kühlmittel zu dem Strahler 243 strömt, öffnet oder schließt.
Im Allgemeinen kann der Verbrennungsmotor 230 in dem Hybridfahrzeug entsprechend einer Fahrlast des Fahrzeugs gestoppt werden.
Wenn in der vorliegenden Ausführungsform eine (nicht gezeigte) Steuerung bestimmt, dass die Temperatur des Kühlmittels, das aus dem Verbrennungsmotor 230 strömt, niedriger als eine notwendige niedrigste Temperatur ist, die für das Heizen in dem Heizbetrieb benötigt wird, und bestimmt, dass die Temperatur von Luft nach dem Durchlaufen des ersten Heizungskerns 211 nicht hinreichend erhöht werden kann, wird ein Umwandlungswirkungsgrad des Inverters 241 verringert, so dass der Inverter 241 als ein Wärmeerzeugungselement geeignet ist. Folglich kann die Temperatur des Kühlmittels, das in den zweiten Heizungskern 221 strömt, höher gemacht werden als die Temperatur des Kühlmittels, das in den ersten Heizungskern 211 strömt, wodurch die Temperatur von Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, weiter erhöht wird. Außerdem wird das Kühlmittel in dem Inverterkühlmittelkreis in einem Fall, in dem die Temperatur des Kühlmittels des Inverters 241 zu stark erhöht ist, von dem Strahler 243 gekühlt, wodurch verhindert wird, dass in dem Inverter 241 eine Störung bewirkt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird als das Hochtemperaturkühlmittel das Kühlmittel des Inverters 241 verwendet. Jedoch kann Kühlmittel eines Wärmegenerators, der an das Fahrzeug montiert ist, außer dem Verbrennungsmotor EG, um die Abwärme des Fahrzeugs zu nutzen, als das Hochtemperaturkühlmittel verwendet werden. Zum Beispiel kann Kühlmittel zum Kühlen einer elektrischen Vorrichtung, wie etwa eines Generators und einer Batterie, die auf ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug montiert sind, als die Wärmequelle für das Heizen von Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, verwendet werden.
Außerdem kann heißes Wasser eines Heißwasserkreises, der von einer anderen Heizungseinheit als dem Verbrennungsmotor geheizt wird, in den zweiten Heizungskern 221 strömen. Als die Heizeinheit kann eine elektrische Wasserheizungsheizung, eine Wärmepumpe, eine Abwärme eines Abgases oder ähnliches verwendet werden. In diesem Fall wird bevorzugt, dass die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den zweiten Heizungskern 221 strömt, kleiner als die Strömungsmenge des Kühlmittels ist, das durch den ersten Heizungskern 211 strömt. In der vorstehend beschriebenen zweiundzwanzigsten Ausführungsform ist der Inverterkühlmittelkreis getrennt von dem Motorkühlmittelkreis aufgebaut. Jedoch kann der Inverterkühlmittelkreis aufgebaut werden, um mit dem Motorkühlmittelkreis verbunden zu werden, so dass ein Teil des Motorkühlmittelkreises in den Inverterkühlmittelkreis strömt.
(Andere Ausführungsformen)
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen vollständig beschrieben wurde, muss bemerkt werden, dass für Fachleute der Technik vielfältige Änderungen und Modifikationen offensichtlich werden.

(1) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird die Klimaanlage gemäß der Erfindung für ein Hybridauto mit einem Verbrennungsmotor EG und einen Elektromotor für das Fahren eines Fahrzeugs verwendet. Jedoch kann die Klimaanlage gemäß der Erfindung geeignet für ein Leerlauf-Stopp-Fahrzeug oder andere Arten von Fahrzeugen, wie etwa ein Brennstoffzellenfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug, das eine Fahrzeugantriebsquelle außer dem Verbrennungsmotor EG hat, verwendet werden.

Zum Beispiel wird in der Klimaanlage für ein Brennstoffzellenfahrzeug, das mit einer Brennstoffzelle und einem Elektromotor versehen ist, Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, in einem Heizwärmetauscher unter Verwendung von Kühlmittel der Brennstoffzelle als eine Wärmequelle geheizt.

(2) In der vorstehend beschriebenen sechzehnten Ausführungsform sind der Wärmeaustauschkernabschnitt 211g des ersten Heizungskerns 211 und der Wärmeaustauschkernabschnitt 221g des zweiten Heizungskerns 221 in der Luftströmungsrichtung in dem gesamten Bereich der Wärmeaustauschkernabschnitte 211g, 221g voneinander beabstandet. Jedoch können der Wärmeaustauschkernabschnitt 211g des ersten Heizungskerns 211 und der Wärmeaustauschkernabschnitt 221g des zweiten Heizungskerns 221 teilweise voneinander beabstandet sein, so dass eine Teilfläche dazwischen verbunden sein kann. Selbst in diesem Fall kann die Wärmeübertragung zwischen dem Wärmeübertragungskernabschnitt 211g des ersten Heizungskerns 211 und dem Wärmeaustauschkernabschnitt 221g des zweiten Heizungskerns 221 im Vergleich zu einem Fall, in dem die gesamte Fläche miteinander verbunden ist, verringert werden.
(3) In der vorstehend beschriebenen sechzehnten Ausführungsform wird die Strömungsrichtung des Kühlmittels in dem ersten Heizungskern 211 gleich wie die in dem zweiten Heizungskern 221 gemacht, so dass das Kühlmittel in den Wärmeaustauschkernabschnitten 211g, 221g von der Oberseite zu der Unterseite strömt. Jedoch kann die Strömungsrichtung des Kühlmittels in dem ersten Heizungskern 211 umgekehrt zu der Strömungsrichtung des Kühlmittels in dem zweiten Heizungskern 221 gemacht werden.
(4) In den vorstehend beschriebenen neunzehnten bis einundzwanzigsten Ausführungsformen der Erfindung strömt die Luft nach dem Durchlaufen des ersten Heizungskerns 211 hauptsächlich zu dem ersten Durchgang, der mit dem Entfrosterluftauslass 204a in Verbindung steht. Jedoch kann die Luft nach dem Durchlaufen des ersten Heizungskerns 211 zu dem ersten Durchgang strömen, der mit einem Gesichtsluftauslass in Verbindung steht, durch den Luft in Richtung einer Oberseite des Fahrzeugraums geblasen wird. Folglich kann Luft mit relativ niedriger Temperatur in Richtung einer Oberseite des Fahrzeugraums oder der Windschutzscheibe geblasen werden, während Luft mit relativ hoher Temperatur in Richtung einer Unterseite des Fahrzeugraums geblasen werden soll.

Alternativ kann in einem Fall, in dem nur ein Fahrer auf dem Fahrersitz des Fahrzeugs sitzt und kein Fahrgast auf dem Sitz außer dem Fahrersitz des Fahrzeugs sitzt, die Luft mit relativ hoher Temperatur nach dem Durchlaufen des zweiten Heizungskerns 221 in Richtung des Fahrers des Fahrzeugraums geblasen werden, und die Luft mit relativ niedriger Temperatur nach dem Durchlaufen des ersten Heizungskerns 211 kann in Richtung der Sitze außer dem Fahrersitz in dem Fahrzeugraum geblasen werden.

(5) In den vorstehend beschriebenen sechzehnten bis einundzwanzigsten Ausführungsformen strömt nur das Kühlmittel zum Kühlen des Zylinderkopfs 231 aus dem ersten Kühlmittelauslass 231b des Verbrennungsmotors 230. Jedoch kann ein Teil des Kühlmittels zum Kühlen des Zylinderblocks 232 mit dem Kühlmittel zum Kühlen des Zylinderkopfs 231 vermischt werden und das vermischte Kühlmittel kann von dem ersten Kühlmittelauslass 231b des Verbrennungsmotors 230 zu dem ersten Heizungskern 211 strömen. Das heißt, das Kühlmittel, das hauptsächlich den Zylinderkopf 231 in dem Verbrennungsmotor 230 kühlt, kann aus dem ersten Kühlmittelauslass 231b des Verbrennungsmotors 230 zu dem ersten Heizungskern 211 strömen.

Ähnlich strömt in den vorstehend beschriebenen sechzehnten bis einundzwanzigsten Ausführungsformen nur das Kühlmittel zum Kühlen des Zylinderblocks 232 aus dem zweiten Kühlmittelauslass 232b des Verbrennungsmotors 230. Jedoch kann ein Teil des Kühlmittels zum Kühlen des Zylinderkopfs 231 mit dem Kühlmittel zum Kühlen des Zylinderblocks 232 vermischt werden, und das vermischte Kühlmittel kann von dem zweiten Kühlmittelauslass 232b des Verbrennungsmoors 230 zu dem zweiten Heizungskern 221 strömen. Folglich kann das Kühlmittel, das hauptsächlich den Zylinderblock 232 in dem Verbrennungsmotor 230 kühlt, aus dem zweiten Kühlmittelauslass 232b des Verbrennungsmotors 230 zu dem zweiten Heizungskern 221 strömen, während das Kühlmittel, das hauptsächlich den Zylinderkopf 231 in dem Verbrennungsmotor 230 kühlt, aus dem ersten Kühlmittelauslass 231b des Verbrennungsmotors 230 zu dem ersten Heizungskern 211 strömt. Selbst in diesem Fall kann die Temperatur des Kühlmittels, das aus dem zweiten Kühlmittelauslass 232b in dem Verbrennungsmotor 230 strömt, höher als die Temperatur des Kühlmittels, das aus dem ersten Kühlmittelauslass 231b in dem Verbrennungsmotor 230 strömt, gemacht werden.
Zum Beispiel kann ein Teil des Kühlmittels nach dem Kühlen des Zylinderkopfs 231 mit dem Kühlmittel nach dem Kühlen des Zylinderblocks 232 in dem Verbrennungsmotor 230 vermischt werden, und das vermischte Kühlmittel kann aus dem zweiten Kühlmittelauslass 232 des Verbrennungsmotors 230 strömen, um in den zweiten Heizungskern 221 zu strömen. Selbst in diesem Fall kann die Temperatur des Kühlmittels, das in den zweiten Heizungskern 221 strömt, weiter erhöht werden als die Temperatur des Kühlmittels, das in den ersten Heizungskern 211 strömt.

(6) In der vorstehend beschriebenen sechzehnten Ausführungsform strömt nur das Kühlmittel, das aus dem zweiten Kühlmittelauslass 232b des Verbrennungsmotors strömt, in den zweiten Heizungskern 221. Jedoch kann ein Teil des Kühlmittels, das aus dem ersten Kühlmittelauslass 231b strömt, mit dem Kühlmittel ach dem Strömen aus dem zweiten Kühlmittelauslass 232b vermischt werden, und das vermischte Kühlmittel kann in den zweiten Heizungskern 221 strömen.

Selbst in diesem Fall kann die Temperatur des Kühlmittels, das in den zweiten Heizungskern 221 strömt, höher als die Temperatur des Kühlmittels, das in den ersten Heizungskern 211 strömt, gemacht werden, wodurch die Temperatur von Luft, die in Richtung des Fahrzeugraums geblasen werden soll, wirkungsvoll erhöht wird.

(7) In den vorstehend beschriebenen sechzehnten bis zweiundzwanzigsten Ausführungsformen ist die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den ersten Heizungskern 21 strömt, größer gemacht als die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den zweiten Heizungskern 221 strömt. Jedoch kann die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den ersten Heizungskern 211 strömt, gleich der Strömungsmenge des Kühlmittels gemacht werden, das durch den zweiten Heizungskern 221 strömt.

Zum Beispiel kann in der Struktur der vorstehend beschriebenen sechzehnten Ausführungsform ein Teil des Niedertemperaturkühlmittels, das aus dem ersten Kühlmittelauslass 231b des Verbrennungsmotors 230 strömt, mit dem Hochtemperaturkühlmittel, das aus dem zweiten Kühlmittelauslass 232b strömt, vereinigt werden, so dass die Strömungsmenge des Kühlmittels, das durch den ersten Heizungskern 211 strömt, gleich der Strömungsmenge des Kühlmittels ist, das durch den zweiten Heizungskern 221 strömt.

(8) In den vorstehend beschriebenen sechzehnten bis einundzwandzigsten Ausführungsformen kann die Klimaanlage der vorliegenden Ausführungsform auf ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine angewendet werden, kann jedoch auf ein Fahrzeug angewendet werden, in dem Abwärme einer anderen Anlage als der Brennkraftmaschine als die Wärmequelle für die Heizung verwendet wird. Zum Beispiel kann anstelle der Brennkraftmaschine ein Wärmeerzeugungselement, das Wärme erzeugt, wenn es betrieben wird, verwendet werden.
(9) In den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird das Kühlmittel als ein Kühlfluid zum Kühlen eines Wärmeerzeugungselements, wie etwa eines an ein Fahrzeug montierten Verbrennungsmotors verwendet. Jedoch kann als das Kühlfluid eine Kühlflüssigkeit außer Wasser oder ein Gasfluid verwendet werden, ohne auf das Kühlmittel beschränkt zu sein.
(10) Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können geeignet kombiniert werden, wenn es zwischen ihnen keinen Widerspruch gibt.

Es versteht sich, dass derartige Änderungen und Modifikationen innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung wie durch die beigefügten Patentansprüche definiert liegen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007-278624 A [0002]
JP 2008-126820 A [0002]
EP 1008471 A [0015]

Claims

Klimaanlage für ein Fahrzeug, das mit einer Antriebseinheit für das Fahren eines Fahrzeugs versehen ist, wobei die Klimaanlage umfasst: erste und zweite Heizwärmetauscher (14, 15), die angeordnet sind, um Luft, die in einen Fahrzeugraum geblasen werden soll, unter Verwendung eines Kühlfluids zum Kühlen der Antriebseinheit als eine Wärmequelle zu heizen, wobei der zweite Heizwärmetauscher (15) in einer Luftströmung stromabwärtig von dem ersten Heizwärmetauscher (14) angeordnet ist, um Luft nach dem Durchlaufen des ersten Heizwärmetauschers (14) zu heizen; eine Heizung (111, 121), die angeordnet ist, um das Kühlfluid, das zu dem zweiten Heizwärmetauscher (15) strömt, in den ersten und zweiten Heizwärmetauschern zu heizen; und eine Steuerung zum Steuern einer Temperatur von Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, wobei die Steuerung ein Betriebsanforderungssignal an die Antriebseinheit ausgibt, wenn eine Temperatur des Kühlfluids niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist, wobei die ersten und zweiten Heizwärmetauscher in Bezug auf eine Strömungsrichtung des Kühlfluids parallel angeordnet sind, und die Steuerung eine Strömungsmenge des Kühlfluids, das in den zweiten Heizwärmetauscher strömt, derart steuert, dass sie kleiner als eine Strömungsmenge des Kühlfluids ist, das in den ersten Heizwärmetauscher strömt, wenn die Heizung das Kühlfluid, das zu dem zweiten Heizwärmetauscher strömt, heizt.
Klimaanlage gemäß Anspruch 1, wobei die ersten und zweiten Heizwärmetauscher derart aufgebaut sind, dass ein Strömungswiderstand des Kühlfluids, das in den zweiten Heizwarmetauscher strömt, höher als ein Strömungswiderstand des Kühlfluids ist, das in den ersten Heizwärmetauscher strömt.
Klimaanlage gemäß Anspruch 1, die ferner umfasst: eine Durchflussmengeneinstelleinheit (112), die aufgebaut ist, um die Strömungsmenge des Kühlfluids, das in den zweiten Heizwärmetauscher strömt, im Vergleich zu der, wenn die Heizung ausgeschaltet ist, zu verringern, wenn die Heizung eingeschaltet ist, um das Kühlfluid, das in den zweiten Heizwärmetauscher strömt, zu heizen.
Klimaanlage gemäß irgendeinem der Ansprüche 1–3, die ferner umfasst: einen vernünftigen Wärmetauscher (113), der aufgebaut ist, um Wärme von dem Kühlfluid stromabwärtig von dem zweiten Wärmetauscher zu dem Kühlfluid stromaufwärtig von der Heizung zu bewegen.
Klimaanlage gemäß irgendeinem der Ansprüche 1–4, wobei die Antriebseinheit einen Elektromotor für das Fahren eines Fahrzeugs umfasst, und die Heizung eine elektrische Heizung ist, die eine elektrische Hochspannungsquelle als eine Elektrizitätsquelle verwendet, um elektrische Leistung an den Elektromotor zu liefern.
Klimaanlage gemäß irgendeinem der Ansprüche 1–4, wobei die Heizung ein Wärmegenerator ist, der getrennt von der Antriebseinheit an dem Fahrzeug montiert ist und Wärme erzeugt, wenn er betrieben wird.
Klimaanlage gemäß Anspruch 6, wobei der Wärmegenerator ein Inverter (121) ist, der einen an den Elektromotor gelieferten elektrischen Strom umwandelt.
Klimaanlage für ein Fahrzeug, das mit einer Antriebseinheit zum Fahren eines Fahrzeugs versehen ist, wobei die Klimaanlage umfasst: einen Heizwärmetauscher (14, 15), der angeordnet ist, um unter Verwendung eines Kühlfluids zum Kühlen der Antriebseinheit als eine Wärmequelle Luft zu heizen, die in einen Fahrzeugraum geblasen werden soll; eine Steuerung zum Steuern einer Temperatur von Luft, die in den Fahrzeugraum geblasen werden soll, wobei die Steuerung ein Betriebsanforderungssignal an die Antriebseinheit ausgibt, wenn eine Temperatur des Kühlfluids niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist; einen Wärmeabsorptionsabschnitt (51), der aufgebaut ist, um Wärme aus dem Kühlfluid zu absorbieren; ein Wärmeabstrahlungsabschnitt (52), der aufgebaut ist, um Wärme an das Kühlfluid abzustrahlen; und einen Pumpenabschnitt (53, 100), der aufgebaut ist, um Wärme von dem Wärmeabsorptionsabschnitt zu dem Wärmeabstrahlungsabschnitt zu pumpen.
Klimaanlage gemäß Anspruch 8, wobei der Pumpenabschnitt ein Peltierelement (53) ist, das eine wärmeabsorbierende Oberfläche, die thermisch mit dem Wärmeabsorptionsabschnitt verbunden ist, und eine wärmeabstrahlende Oberfläche (52) umfasst, die thermisch mit dem Wärmeabstrahlungsabschnitt verbunden ist, und das Peltierelement Wärme von der wärmeabsorbierenden Oberfläche absorbiert und Wärme von der wärmeabstrahlenden Oberfläche abstrahlt, wenn Gleichstrom an das Peltierelement angelegt wird.
Klimaanlage gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei der Heizwärmetauscher ein Wärmetauscher ist, in dem das darin strömende Kühlfluid mit ihn durchlaufender Luft Wärme austauscht, um Luft zu heizen, der Wärmeabsorptionsabschnitt in einer Strömungsrichtung des Kühlfluids stromabwärtig von dem Heizwärmetauscher angeordnet ist, um Wärme von dem Kühlfluid zu absorbieren, das aus dem Heizwärmetauscher strömt, und der Wärmeabstrahlungsabschnitt in der Strömungsrichtung des Kühlfluids stromaufwärtig von dem Heizwärmetauscher angeordnet ist, um Wärme an das in den Heizwärmetauscher strömende Kühlfluid abzustrahlen.
Klimaanlage gemäß Anspruch 10, wobei der Heizwärmetauscher einen ersten Heizungskern (14) zum Heizen von Luft und einen zweiten Heizungskern (15), der angeordnet ist, um Luft nach dem Durchlaufen des ersten Heizungskerns (14) zu heizen, umfasst, der Wärmeabsorptionsabschnitt in der Strömungsrichtung des Kühlfluids stromabwärtig von dem zweiten Heizungskern angeordnet ist, um Wärme aus dem Kühlfluid, das aus dem zweiten Heizungskern strömt, zu absorbieren, und der Wärmeabstrahlungsabschnitt in der Strömungsrichtung des Kühlfluids stromaufwärtig von dem zweiten Heizungskern angeordnet ist, um Wärme an das in den zweiten Heizungskern strömende Kühlfluid abzustrahlen.
Klimaanlage gemäß Anspruch 11, wobei die ersten und zweiten Heizungskerne parallel in Bezug auf die Strömungsrichtung des Kühlfluids angeordnet sind.
Klimaanlage gemäß einem der Ansprüche 10–12, die ferner umfasst: einen Heizwärmetauscher (37), der angeordnet ist, um den Wärmeaustausch zwischen dem Kühlfluid vor dem Strömen in den Wärmeabstrahlungsabschnitt und dem Kühlfluid vor dem Strömen in den Wärmeabsorptionsabschnitt an einer Position in der Strömungsrichtung des Kühlfluids stromabwärtig von dem zweiten Heizungskern durchzuführen.
Klimaanlage gemäß irgendeinem der Ansprüche 10–13, die ferner umfasst: einen ersten Umleitungsdurchgang (35), durch den ein Teil des Kühlfluids vor dem Strömen in den Wärmeabstrahlungsabschnitt in den Wärmeabsorptionsabschnitt eingeleitet wird, ohne den Wärmeaustausch mit Luft in dem zweiten Heizungskern durchzuführen.
Klimaanlage gemäß irgendeinem der Ansprüche 10–14, die ferner umfasst: einen zweiten Umleitungsdurchgang (38), durch den ein Teil des Kühlfluids stromaufwärtig von dem Wärmeabstrahlungsabschnitt zu der Antriebseinheit eingeleitet wird, während der Wärmeabstrahlungsabschnitt und der Wärmeabsorptionsabschnitt umgangen werden.
Klimaanlage gemäß Anspruch 8, die ferner umfasst: einen ersten Fluidkreis (30), in dem das Kühlfluid der Antriebseinheit zirkuliert wird, und einen zweiten Fluidkreis (90), der unabhängig von dem ersten Fluidkreis bereitgestellt ist, in dem ein von dem Kühlfluid geheiztes Fluid zirkuliert wird, um in den Heizwärmetauscher zu strömen.
Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, wobei die Klimaanlage umfasst: einen Heizwärmetauscher (202), der aufgebaut ist, um unter Verwendung eines ersten Fluids zum Kühlen der Brennkraftmaschine und eines zweiten Fluids mit einer höheren Temperatur als das erste Fluid als eine Wärmequelle Luft zu heizen, die in einen Fahrzeugraum geblasen werden soll, wobei der Heizwärmetauscher einen ersten Wärmeaustauschabschnitt (211), in dem das erste Fluid oder eine Mischung des ersten Fluids und des zweiten Fluids strömt, und einen zweiten Wärmeaustauschabschnitt (221) umfasst, in dem ein Fluid strömt, das hauptsächlich das zweite Fluid ist und eine höhere Temperatur hat als ein Fluid, das in den ersten Wärmeaustauschabschnitt strömt, und der erste Wärmeaustauschabschnitt und der zweite Wärmeaustauschabschnitt integriert sind, um einen Raum dazwischen zu bilden.
Klimaanlage gemäß Anspruch 17, wobei der zweite Wärmeaustauschabschnitt in einer Luftströmungsrichtung stromabwärtig von dem ersten Wärmeaustauschabschnitt angeordnet ist.
Klimaanlage gemäß Anspruch 17, wobei der erste Wärmeaustauschabschnitt und der zweite Wärmeaustauschabschnitt in Bezug auf eine Luftströmungsrichtung parallel angeordnet sind.
Klimaanlage gemäß irgendeinem der Ansprüche 17–19, wobei der erste Wärmeaustauschabschnitt eine Wärmeaustauschfläche hat, in der Luft mit dem Fluid Wärme austauscht, und die Wärmeaustauschfläche des ersten Wärmeaustauschabschnitts größer als die Wärmeaustauschfläche des zweiten Wärmeaustauschabschnitts ist.
Klimaanlage gemäß irgendeinem der Ansprüche 17–20, wobei der erste Wärmeaustauschabschnitt und der zweite Wärmeaustauschabschnitt derart angeordnet sind, dass eine Strömungsmenge des Fluids, die in dem ersten Wärmeaustauschabschnitt strömt, größer ist als die, die in dem zweiten Wärmeaustauschabschnitt strömt.
Klimaanlage gemäß irgendeinem der Ansprüche 17–21, wobei der erste Wärmeaustauschabschnitt und der zweiten Wärmeaustauschabschnitt derart aufgebaut sind, dass sie jeweilige Fluiddurchgänge haben, die unabhängig voneinander sind.
Klimaanlage gemäß irgendeinem der Ansprüche 17–22, die ferner umfasst: ein Klimaanlagengehäuse (203), in dem der erste Wärmeaustauschabschnitt und der zweite Wärmeaustauschabschnitt angeordnet sind, wobei das Klimaanlagengehäuse einen ersten Luftauslass (204a) hat, aus dem Luft, die nur den ersten Wärmeaustauschabschnitt durchlaufen hat, in Richtung einer Innenoberfläche einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs geblasen wird, und einen zweiten Luftauslass (204b), aus dem Luft, die den zweiten Wärmeaustauschabschnitt durchlaufen hat, in Richtung eines Fahrgasts in dem Fahrzeugraum geblasen wird.
Klimaanlage gemäß irgendeinem der Ansprüche 17–23, wobei das erste Fluid ein Kühlfluid zum Kühlen eines Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine ist, und das zweite Fluid ein Kühlfluid zum Kühlen eines Zylinderblocks der Brennkraftmaschine ist.
Klimaanlage gemäß irgendeinem der Ansprüche 17–23, wobei das erste Fluid ein Kühlfluid zum Kühlen der Brennkraftmaschine ist, und das zweite Fluid ein Kühlfluid zum Kühlen eines Wärmeerzeugungselements ist, das eine Anlage ist, die an dem Fahrzeug montiert ist und von der Brennkraftmaschine verschieden ist.