SK64796A3

SK64796A3 - Air conditioning system for motor vehicles

Info

Publication number: SK64796A3
Application number: SK647-96A
Authority: SK
Inventors: Reinhard Hildebrand
Original assignee: Valeo Klimasysteme Gmbh
Priority date: 1994-09-19
Filing date: 1995-09-18
Publication date: 1996-11-06
Also published as: WO1996009180A1; EP0728078A1; US5960858A; EP0728078B1; CZ286059B6; CZ137196A3; ES2143074T3; EP0701915A1; SK282786B6; DE59507336D1

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka klimatizačného zariadenia pre motorové vozidlá podľa patentového nároku 1.

Doterajší stav techniky

V známych klimatizačných zariadeniach na vytváranie ochladenia, prípadne odvlhčenia pri zmene vysokých vnútorných teplotách sa vychádza z chladiaceho ústrojenstva, spojeného s poháňacím motorom motorového vozidla, a na vytváranie tepla pri príliš nízkych vnútorných teplotách sa pripojuje výmenník tepla, ktorý je napájaný z chladiaceho okruhu poháňacieho motoru motorového vozidla a tak aj jeho teplom. Ovládanie, prípadne regulácia vnútornej teploty sa pritom v podstate uskutočňuje nastavením na strane vzduchu prostredníctvom prestavovania zmiešovacej vzduchovej klapky na vstupe zmiešovacieho priestoru, prostredníctvom ktorej je možné meniť pomer vstupujúceho studeného* vzduchu ku vstupujúcemu horúcemu vzduchu a/alebo pri nastavovaní na strane vody prostredníctvom prestavovania ventilu, ktorý umožňuje meniť prietok chladiacej kvapaliny, ohrievanej teplom, spaľovacieho motoru, k výmenníku tepla. Také klimatizačné zariadenie vyžaduje vysoké energetické a obslužné náklady a môže len ťažko alebo vôbec nie reagovať na rôzne tepelné pomery vo vnútornom priestore t motorového vozidla.

Podstata vynálezu

Na rozdiel od toho podľa vynálezu prostredníctvom znakov patentového nároku 1 dosiahnuť rýchlejšie prispôsobenie na rôzne tepelné pomery pri súčasne podstatne jednoduchšej obsluhe a menších nákladoch na energiu. Výhodné usporiadania zariadenia podľa vynálezu sú predmetom závislých patentových nárokov.

Využ i t í m na motorovom pohone motorového vozidla nezávislého samostatne regulovateľného, pr í padne ον1ádate ľného chladiaceho ústrojenstva na strane jednej a zdroja užitočného tepla, ktorý je regulovateľný, pr í padne ovládateľný oddelene a tak je nezávislý na okamžitom množstve tepla chladiaceho prostredia motorového pohonu na druhej strane, sa umožní rýchla klimatizácia prispôsobí teľná príslušnej teplote vnútorného priestoru len z nevyhnutne nutným vynaložením energie, pričom je prostredníctvom nastavovacieho spojenia chladiaceho ústrojenstva, prípadne zdroja užitočného tepla veľmi jednoducho možná len prostredníctvom jediného nastavovacieho prostriedku.

Klimatizačné zariadenie pre motorové vozidlá podľa vynálezu s jednou na nastavovaciu oblasť chladiaceho ústrojenstva nadväzujúcu nastavovacou oblasťou zdroja užitočného tepla je vhodné najmä pre motorové vozidlá bez obvyklého nastavovania vzduchu prostredníctvom zmiešovacej vzduchovej k1apky a/alebo vodné nastavovanie výmenníka tepla napájaného teplom vhodné najmä pre chladiacej vody motorového pohonu a tak je klimatizačné zariadenie, prevádzkované bez využ i t i a odpadného tepla. Pri využití v motorových vozidlách s jediným alebo čiastočným pohonom spaľovacím motorom s

Z” chladiacim obvodom s výmenníkom tepla v klimatizačnom zariadení a s teplotným nastavovaním vzduchu prostredníctvom vzduchovej zmi ešovacej ktorého možno privádzať klapky v zmiešovacom priestore, do vzduch a jednako ohriaty na vstupnej strane jednako čerstvý vzduch z výmenníka tepla ohrievaného chladiacou vodou, je podľa výhodného vyhotovenia vynálezu medzi prvou nastavovacou oblasťou a medzi poslednou nastavovacou oblasťou upravená stredná nastavovacia oblasť s prestavovaním vzduchu prostredníctvom najmenej jednej zmiesovacej vzduchovej klapky v zmiešovacom priestore a lebo vodné prestavovanie prostredníctvom najmenej jedného ventilu vo výmenníku tepla, napájanom odpadným teplom.

Prvá nastavovacia oblasť je upravená s výhodou cez 0 až 30 % celkovej nastavovacej oblasti jediného nastavovacieho prostriedku ohrevu a nastavovacia oblasť zdroja užitočného tepla, keď je k dispozícii stredná nastavovacia oblasť so vzduchovým, prípadne vodným prestavovaním, na nastavovaciu oblasť s hodnotou 60 až 100 % celkovej nastavovacej oblasti jediného nastavovacieho prostriedku ohrevu.

Prehľad obrázkov na výkrese

Zariadenie podľa vynálezu a ďalšie výhodné usporiadanie vynálezu podľa znakov závislých patentových nárokov sú v ďalšom bližšie vysvetlené na podklade schematicky znázornených príkladov vyhotovenia v spojení s výkresovou časťou.

Na obr. 1 a 2 sú znázornené dva rôzne pohľady na čelnú clonu obslužného ústrojenstva s vždy jedným jediným nastavovacím prostriedkom ohrevu.

Na obr. 3, 5, 7 a 9 sú znázornené štyri rôzne varianty vyhotovenia klimatizačného zariadenia podľa vynálezu.

Na obr. 4, 6, 8 a 10 sú znázornené zodpovedajúce ovládacie priebehy nastavovacieho ohrevu klimatizačného zariadenia v ich celých nastavovacích oblastiach.

Príklady vyhotovenia vynálezu

Na obr. 1 a 2 je znázornená vždy čelná clona centrálnej obslužnej jednotky B, upravenej v strednej rovine, najmä v doske armatúry motorového vozidla, ktorá má venti 1átorový spínač V na ovládanie množstva vzduchu, prostredníctvom ktorého sú napríklad nastaviteľné stupne počtu otáčok centrálneho ventilátora na vstupe vykurovacieho, prípadne klimatizačného ústrojenstva. Ďalej je upravený nastavovací element D na rozdeľovanie vzduchu so štyrmi, zodpovedajúcimi smeru prúdenia označenými symbolmi, ako aj centrálny nastavovací prostriedok T ohrevu na nastavovanie požadovanej teploty vo vnútornom priestore motorového vozidla. Na obr. 1 je znázornená obslužná jednotka na ovládanie a na obr. 2 obslužná jednotka na reguláciu zodpovedajúcej vnútornej teploty. Ako otočný gombík vytvorený nastavovací prostriedok T ohrevu je prestaviteľný v nastavovacej oblasti s hodnotou zhruba 270°.

Na obr. 3 a 4 je znázornený prvý príklad vyhotovenia klimatizačného zariadenia podľa vynálezu. Pritom sa vychádza z v podstate napríklad z EP-B2-0 016 104 známej konštrukcie s ventilátorom VE. usporiadaným na vstupnej strane skrini z plastickej hmoty, s chladiacim ústrojenstvom VD, nasledujúcim vo vzduchovom prúde, s nadväzujúcim rozdelením vzduchového , z prúdu do zmiešovacieho priestoru MR buď ako priamy čerstvý vzduchový prúd alebo ako prostredníctvom výmenníka tepla, ohrievaného chladiacou kvapalinou poháňacieho motoru motorového vozidla, ohrievaný prúd teplého vzduchu a s následným výstupom ohriatych vzduchových prúdov do odmrazovacieho vzduchového kanálu LP. prípadne do stredného vzduchového kanálu LM.

pr í padne do podlahového vzduchového kanálu LF. Pritom môže byť temperovanie vykonávané len vzduchovo prestavovaním zmiešovacej vzduchovej klapky MK na vstupu zmiešovacieho priestoru MR tým, že zmiešovacia vzduchová klapka MK je prestaviteľná s medziľahlými polohami medzi zatváracou prvou koncovou polohou I, s úplným zatvorením prúdu teplého vzduchu a úplným prístupom prúdu čerstvého vzduchu a medzi druhou koncovou polohou II s úplným zatvorením prúdu čerstvého vzduchu a s úplným uvoľnením prúdu teplého vzduchu.

Podľa vynálezu je v chladiacom okruhu okrem obvyklých súčiastok, to je chladiaceho ústrojenstva VD v podobe odparováku, expanzného ventilu EV, sušiča TR a kondenzátora KD upravené tiež chladiace ústrojenstvo KP v podobe kompresoru, ktorý je poháňaný elektromotorom M a ktorý je ovládateľný, prípadne regulovateľný nezávisle na poháňacom motore motorového vozidla. Ďalej je podľa vynálezu v tomto obvode na doplnenie odpadným teplom napájaného výmenníka WT tepla v jeho obvode usporiadaný zdroj PH užitočného tepla v podobe prietokového ohrievača, ktorý je jediným nastavovacím prostr i edkom

T ohrevu nastaviteľný v poslednej nastavovacej oblasti.

Ako je patrné z funkčných priebehov podľa obr. 4, uskutočňuje sa prestavovanie chladiaceho ústrojenstva VD, KP prostredníctvom zodpovedajúceho nastavenia chladiaceho ústrojenstva KP v podobe kompresoru v prvej nastavovacej oblasti, s výhodou v oblasti 0 až 30 % jeho celkovej nastavovacej oblasti a najmä kontinuálne, z horného chladiaceho výkonu na menší chladiaci výkon, zaisťujúci účelne ešte dostatočné odvlhčenie vzduchu vo vnútornom priestore. Je samozrejmé, že chladenie je pri dosiahnutí teploty spojené s nebezpečím zamrznutia samočinne odpojené. V poslednej nastavovacej oblasti s výhodou s hodnotou 60 až 100 % celkovej z nastavovacej oblasti jediného nastavovacieho prostriedku T * ohrevu je najmä stupňovité zdroj PH užitočného tepla v podobe prietokového ohrievača prestavený 20 spodného tepelného výkonu na vyšší tepelný výkon. Pri vzduchovom ohrievaní prostredníctvom zmiešovacej vzduchovej klapky MK a chladiacim prostredím ohrievaného výmenníka WT tepla je upravená medzi prvou nastavovacou oblasťou a poslednou nastavovacou oblasťou stredná nastavovacia oblasti so vzduchovým prestavovaním zmiešovacej vzduchovej klapky MK z prvej koncovej polohy X s úplným zatvorením zmiešovacieho priestoru MR proti prúdeniu teplého vzduchu výmenníka WT tepla, prípadne úplným otvorením proti vstupu prúdu čerstvého vzduchu do druhej koncovej polohy II s úplným otvorením zmiešovacieho priestoru MR proti prúdu teplého vzduchu výmenníka WT tepla a tým aj proti úplnému zatvoreniu prúdu čerstvého vzduchu, pričom prestavovaníe medzi prvou koncovou polohou X a medzi druhou koncovou polohou II sa účelne vykonáva kontinuálne. Vo funkčných priebehoch ovládacích dôsledkov nasledujúcich po nastavení jediného nastavovacieho prostriedku T ohrevu sa vzťahujú percentné údaje na celú nastavovaciu oblasť nastavovacieho prostriedku T ohrevu podľa obr. 1 a na teplotné údaje v nastavovacej oblasti teploty podľa obr. 2.

Podľa obr. 5 a 6 je na rozdiel od obr. 3 a 4 ako zdroj užitočného tepla upravené v závislosti na nastavovacom prostriedku nastaví teľné

T ohrevu v samostatné jeho poslednej nastavovacej oblasti elektrické vykurovanie, najmä PTC vykurovanie, ktoré je usporiadané vo vzduchovom prúdení s výhodou za výmenníkom

WT tepla, napájaného chladiacou kvapa1 i nou. Pri dávne ku zmiešovacej vzduchovej klapke MK je na vstupe výmenníka WT tepla upravená ďalšia vzduchová klapka

LK, ktorá je s medziľahlými polohami prestaviteľná medzi prvou koncovou polohou X s úplným zatvorením prístupu k výmenníku WT tepla a medzi druhou koncovou polohou II s úplným otvorením k výmenníku WT tepla. Vzduchová klapka LK je pri tom obvykle

ovládaná synchrónne so zmiešovacou vzduchovou klapkou MK.

Ako je patrné z funkčných priebehov podľa obr. 6, je na využívanie odpadného tepla v strednej nastavovacej oblasti podľa vynálezu prídavná vzduchová klapka LK spoločne so zmiešovacou vzduchovou klapkou MK prestavovaná s výhodou kontinuálne z prvej koncovej polohy I do druhej koncovej polohy 11. prípadne je prostredníctvom taktovacieho ventilu TV s obtokom, s výhodou v smere kontinuálneho prestavovania variabilným taktovacím pomerom, menená 2 úplne zatvorenej polohy na začiatku strednej nastavovacej oblasti až do úplne otvorenej polohy na konci strednej nastavovacej oblasti v súlade s prívodom chladiaceho prostredia k výmenníku WT tepla.

NA obr. 7 a 8 je znázornené klimatizačné zariadenie bez vzduchovej regulácie, prípadne ovládanie prostredníctvom zmiešovacej vzduchovej klapky MK. prípadne bez vzduchovej klapky LK. ale s výmenníkom WT tepla, ktorý je prostredníctvom prípojky na chladiaci okruh poháňAcieho motoru motorového vozidla napájaný teplom a cez ktorý na vstupnej strane trvalé preteká celý vzduchový prúd. Na rýchle nastavovanie požadovaného temperovania prostredníctvom jediného nastavovacieho prostriedku T ohrevu je opäť upravený nezávisle na poháňacom motore motorového vozidla nastaviteľný kompresor, teda chladiace ústrojenstvo KP v podobe kompresoru pre chladiace ústrojenstvo VD v podobe odparováka, ako aj zdroj EH užitočného tepla v podobe elektrického vykurovania. Nastavenie ochladzovacieho výkonu sa opäť uskutočňuje v nastavovacej oblasti s hodnotou 0 až 30 % celkovej nastavovacej oblasti jediného nastavovacieho prostriedku T ohrevu. Nastavenie tepelného výkonu 2 menšieho na väčší výkon prostredníctvom zdroja EH užitočného tepla, tvoreného elektrickým vykurovaním, je v poslednej nastavovacej oblasti, s výhodou medzi 60 až 100 % celkovej nastavovacej oblasti nastavovacieho prostriedku r T ohrevu. V strednej nastavovacej oblasti je upravené vodné nastavovanie chladiacej vody, ktorá tečie k výmenníku WT tepla prostredníctvom kotúčového ventilu SV, ktorý môže meniť svoju polohu s výhodou kontinuálne z celkom zatvorenej polohy prítoku k výmenníku WT tepla na začiatku strednej nastavovacej oblasti až do úplnej otvorenej polohy prítoku k výmenníku WT tepla na konci strednej nastavovacej oblasti jediného nastavovacieho prostriedku T ohrevu.

z·

Na obr. 9 a 10 je znázornené klimatizačné zariadenie podľa vynálezu, ktoré je upravené najmä na nasadenie vo vozidlách bez využitia odpadného tepla na klimatizačné zariadenie v ktorom spravidla nie je upravený výmenník

Lepia, na chladiaci okruh a napájaný pripojený poháňAcieho motoru motorového vozidla.

odpadným

Lepíom

Z hľadiska energie úsporný, rýchly a jednoduchý ohrev prostredníctvom jediného nastavovacieho prostriedku T ohrevu sa v danom prípade uskutočňuje jednako v prvej nastavovacej oblasti prostredníctvom prestavenia chladiaceho výkonu chladiaceho ústrojenstva KP z vyššieho na nižší, najmä ešte na odvlhčenie vzduchu vo vnútornom priestore vhodného chladiaceho výkonu a zvýšenie tepelného výkonu zdroja EH užitočného tepla v podobe elektrického vykurovania v nadväzujúcej nastavovacej oblasti z nižšieho tepelného výkonu na vyšší tepelný výkon.

z

Účelne sa predpokladá pre chladiace ústrojenstvo KP kontinuálne prestavovanie a pre zdroj tepla stupňovité vykonávané prestavovanie.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Klimatizačné zariadenie pre motorové vozidlá, vyznačujúce sa tým, že má prostredníctvom jediného nastavovacieho prostriedku (T) ohrevu nastaviteľné ohrievanie vnútorného priestoru medzi spodnou hladiacou teplotou a hornou vykurovacou teplotou prostredníctvom zodpovedajúceho ochladenia, prípadne ohrevu prúdu vzduchu dopravovaného do vnútorného priestoru, pričom prostredníctvom prestavovania nastavovacieho prostriedku (T) ohrevu v prvej nastavovacej oblasti, najmä v oblasti 0 až 30 % celkovej nastavovacej oblasti, je prestaviteľné chladiace ústrojenstvo (VD, KP) z vysokého chladiaceho výkonu na malý chladiaci výkon, a v poslednej nastavovacej oblasti je zdroj užitočného tepla (EH, prípadne DH) prestaviteľný z malého vykurovacieho výkonu na vyšší vykurovací výkon, pričom chladiace ústrojenstvo (VD, KP) je prevádzkovateľné nezávisle na motorovom pohone motorového vozidla.
2. Klimatizačné zariadenie pre motorové vozidlá podľa nároku 1, vyznačujúce sa tým, že má medzi nastavovacou oblasťou a poslednou nastavovacou oblasťou upravenú strednú nastavovaciu oblasť s prestavovaním na strane vzduchu prostredníctvom najmenej jednej zmiešovacej vzduchovej klapky (MK) v zmiešovacom priestore (MR) a/alebo s prestavovaním na strane vody prostredníctvom najmenej jedného ventilu (TV, SV) vo výmenníku (WT) tepla.

r
3. Klimatizačné zariadenie pre motorové vozidl.á podľa nároku 2, vyznačujúce sa tým, že posledná nastavovacia oblasť je v oblasti 60 až 100 % celej nastavovacej oblasti nastavovacieho prostriedku (T) ohrevu.
4. Klimatizačné zariadenie pre motorové vozidlá podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 3, vyznačujúce sa tým, že má kontinuálne prestavovanie chladiaceho ústrojenstva (VD, KP) v priebehu prvej nastavovacej oblasti.
5. Klimatizačné zariadenie pre motorové vozidlá podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 4, vyznačujúce sa tým, že má odstupňované prestavovanie zdroja (EH, prípadne DH) užitočného tepla, s výhodou nezávislého na chladiacom okruhu motorového vozidla, v priebehu poslednej nastavovacej oblast i.
6. Klimatizačné zariadenie pre najmenej jedného z nárokov 1 až 5, vy tým, že má zmiešovací priestor (MR) usporiadanými rozdeľovačimi vzduchovými motorové vozidlá podľa značujúce sa s na výstupnej strane kanálmi (LM. prípadne

LD, prípadne LF) do vnútorného priestoru motorového vozidla a s na vstupnej strane upravenou zmiešovacou vzduchovou klapkou (MK) , prostredníctvom ktorej prestavovania s medziľahlými polohami medz i prvou koncovou polohou (I) a medzi druhou koncovou polohou (II) je privediteľný buď studený vzduch.

pr í padne čerstvý vzduch, alebo teplý vzduch, a ktorá je na začiatku strednej nastavovacej oblasti prestaviteľná do prvej koncovej po1ohy (I) a na konci medziľahlej nastavovacej oblast i do druhej koncovej polohy (II) , a to najmä kontinuálne.

z·
7.

nároku klapku medzi

KÍ imat izačné

6, v (LK), prvou ktorej zariadenie pre čujúce s preslavovan í m koncovou polohou (I) motorové tým, vozidlá podľa že má ďalšiu medziľahlými polohami medzi druhou koncovou « je prívod vzduchu k výmenníku (WT) tepla celkom zatvorený, prípadne celkom otvorený, a ktorá je na začiatku polohou (II) strednej nastavovacej oblasti prestaviteľná do prvej koncovej polohy (I) a na konci koncovej polohy (II), strednej nastavovacej oblasti do druhej a to najmä kontinuálne.
8. Klimatizačné zariadenie pre motorové vozidlá podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 7, vyznačujúce sa tým, že má zdrojom (EH, prípadne DH) užitočného tepla a/alebo odpadným teplom motorového vozidla ohrievateľný výmenník (WT) tepla s prestavovaním na vodnej strane, najmä prostredníctvom ventilu (TV, SV) a obtoku vo zmysle prestavovania, najmä kontinuálneho prestavovania ventilu (TV, SV) medzi zatváracou polohou na začiatku strednej nastavovacej

oblasti a otvorenou oblast i. polohou na konci strednej nastavovacej 9. Klimatizačné zariadenie pre motorové vozidlá podľa nároku 8, vyznač u j ú c e s a t ý m, že má taktovací

ventil (TV) s variabilným taktovacím pomerom v zmysle kontinuálneho prestavovania.

Z'
10. Klimatizačné zariadenie pre motorové vozidlá podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 9, vyznačujúce sa t ý m, že má v závislosti na nastavovacom prostriedku (T) ohrevu v jeho poslednej nastavovacej oblasti z minimálneho na maximálny vykurovací výkon prestaviteľný, pokiaľ je upravený výmenník (WT) tepla tak s výhodou za ním usporiadaný elektrický zdroj (EH) užitočného tepla v podobe vykurovacieho elementu, najmä vykurovacieho elementu PTC.
11. Klimatizačné zariadenie pre motorové vozidlá podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 10, vyznačuj úce sa t ý m, že má do okruhu výmeníka (WT) tepla integrovaný, v závislosti na nastavovacom prostriedku (T) tepla v poslednej nastavovacej oblasti z minimálneho na maximálny vykurovací výkon prestaviteľný elektrický zdroj (DH) užitočného tepla v podobe prietokového ohrievača.
12. Klimatizačné zariadenie pre motorové vozidlá podľa najmenej jedného z nárokov 1 až 11, vyznačujúce sa tým, že má nezávisle na motorovom pohone motorového vozidla elektromotorom poháňaný, v závislosti na nastavovacom prostriedku (T) ohrevu v prvej nastavovacej oblasti z maximálneho na minimálny chladiaci výkon prestaviteľný kompresor pre chladiace ústrojenstvo (VD).