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Die
Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug, mit dem
einzelne Klimatisierungszonen des Fahrzeuginnenraums mit separat
temperierbarer Luft versorgt werden können, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Aus
der
US 5,016,704 A ist
eine derartige Klimaanlage bekannt, die luftstromseitig nach dem
Verdampfer durch eine Trennwand in zwei Hälften getrennt ist. Eine erste
Hälfte
dient zur Klimatisierung des Innenraumfrontbereichs während die
zweite zur Klimatisierung des Innenraumfondbereichs dient. Der Heizkörper durchsetzt
die Trennwand, so dass Teilbereiche des Heizkörpers in jeder Hälfte liegen. Die
Trennwand weist nach dem Heizkörper
eine Öffnung
auf, die mit einer Schwenkklappe verschließbar ist. In der Schließstellung
der Klappe werden Front- und Fondbereich getrennt klimatisiert,
und in der Offenstellung wird der gesamte klimatisierte Luftstrom dem
Frontbereich zugeführt.
Die Luftzuführung
zum Fondbereich ist dann gesperrt. Ein Überleiten von Luft in den Frontbereich
anstatt in den Fondbereich ist insbesondere bei beschlagenen oder
vereisten Scheiben zur Verbesserung der Sicht und damit der Sicherheit
wünschenswert.
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Die
JP 55-051615 A offenbart
eine mehrzonige Klimaanlage, bei welcher jeweils unabhängige Kanäle mit Luft
durchströmt
werden.
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Die
DE 198 35 286 A1 offenbart
eine HEizungs- oder Klimaanlage, bei welcher ein Wärmeübertrager
derart vorgesehen ist, dass Luft in einem Luftkanal durch den Wärmeübertrager
strömt
und ein erstes Mal erwärmbar
ist und bei anschließender Durchströmung des
zweiten Luftkanals ein zweites Mal erwärmbar ist.
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Nachteilig
an dieser bekannten Klimaanlage ist, dass zwar bedarfsweise der
Teilluftstrom für
die Klimatisierung des Fond durch die Trennwandöffnung vollständig in
den Frontbereich geführt
werden kann. Umgekehrt ist aber ein Teilluftstrom für die Klimatisierung
des Frontbereichs nicht durch die Öffnung und zum Fond leitbar.
Desweiteren sind mit dieser Klimaanlage nur der Front- und der Fondbereich getrennt
temperierbar. Eine links-rechts Trennung und damit ein getrenntes
Temperieren der linken und rechten Fahrzeuginnenraumhälften ist
nicht vorgesehen.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine
verbesserte Klimaanlage bereitzustellen, mit der jeweils individuell
temperierbare Luft für
die unterschiedlichen Klimatisierungszonen des Fahrzeugs bereitstellbar
ist und mit der in verbesserter Weise Luft durch zwei benachbarte
Bereiche geführt
werden kann, so dass u. a. die mit einer Klimaanlage erzielbare
Sicherheit, z. B. durch Verringerung des Scheibenbeschlags, erhöht ist.
Dabei sollte der Bauraum möglichst
klein bleiben.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine gattungsgemäße Heizungs-
oder Klimaanlage mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs
1.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen,
daß in
einer gattungsgemäßen Klimaanlage
in einem ersten Bereich ein in diesem gelegener Teilbereich des
Heizungswärmetauschers
von dem in diesem Bereich geführten
Teilluftstrom durchströmbar
ist und ein in einem zweiten Bereich gelegener Teilbereich des Heizungswärmetauschers
ebenfalls von dem bereits im ersten Bereich erwärmten Teilluftstrom nach Durchtritt
durch die Trennwandöffnung
durchströmbar
ist.
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Damit
kann bedarfsweise zumindest ein Teiluftstrom zweimal durch den Heizungswärmetauscher
aufgeheizt werden, so daß die
Luft eine höhere Temperatur
erreicht und z. B. Scheibenbeschlag besser entfernbar ist. Dies
ist insbesondere in der Startphase in der kalten Jahreszeit vorteilhaft.
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Einen
für sich
selbstständigen
Erfindungsgedanken beinhaltet der Anspruch 2, wonach bei der gattungsgemäßen Klimaanlage
in wenigstens einem der Bereiche Luftstromsteuermittel vorgesehen
sind, die in einer ersten Betriebsart derart geschaltet sind, daß der in
diesem Bereich gelegene Teilbe reich des Heizungswärmetauschers
von der Luft in eine erste Richtung durchströmbar ist und in einer zweiten
Betriebsart von der Luft in eine der ersten Richtung entgegengesetzten
Richtung durchströmbar
ist.
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Mit
dieser variablen Möglichkeit
der Durchströmung
des Heizungswärmetauschers
sind veschiendene Luftführungen
möglich,
so dass beispielsweise entweder alle Luft dem Frontraum oder alle
Luft dem Fondraum zugeführt
werden kann. Gegebenenfalls können
Teilströme
zweimal den Heizungswärmetauscher
durchströmen,
wie in Anspruch 1 angegeben.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Luftstromsteuermittel
von zwei Luftklappen gebildet, wobei die erste Luftklappe zwischen
einem zwischen dem Verdampfer und dem Heizungswärmetauscher gelegenen Kaltluftbereich
und einem auf einer ersten Seite des Heizungswärmetauschers angeordneten ersten
Raum angeordnet ist und die zweite Luftklappe zwischen dem Kaltluftbereich
und einem auf einer zweiten Seite des Heizungswärmetauschers angeordneten zweiten
Raum angeordnet ist.
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Die
Luftführung
ist besonders vorteilhaft, d. h. insbesondere ohne zu goße Druckverluste,
realisierbar, wenn der Heizungswärmetauscher
in Einbaulage flachliegend, insbesondere in etwa horizontal liegend
angeordnet ist und der erste Raum oberhalb des Heizungswärmetauschers
und der zweite Raum unterhalb des Heizungswärmetauschers angeordnet ist.
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Bevorzugt
sind drei Trennwände
zur Bildung von insgesamt vier nebeneinander angeordneten Bereichen
vorgesehen, so dass die Klimaanlage in Querrichtung zur Fahrtrichtung
des Fahrzeugs langgestreckt ausgebildet ist und der Heizkörper seine größte Ausdehnung
in Querrichtung zur Fahrtrichtung hat. Dies hat auch den Vorteil,
dass die Klimaanlage in der Instrumententafel angeordnet werden kann
und sich nicht nach unten, beispielsweise im Bereich der Mittelkonsole
erstreckt, in der dadurch Platz gehalten ist für zusätzliche Geräte, wie Navigationsgerät, Radio
oder dergleichen. Die Trennwandöffnungen
sind jeweils in derjenigen Trennwand vorgesehen, die einen Bereich,
der den Zonen im Innenraumfrontbereich zugeordnet ist und einen
Bereich, der den Zonen im Innenraumfondbereich zugeordnet ist, trennt.
Dann kann die in den dem Fondraum zugeordneten Bereichen geführte Luft
dem Frontraum und umgekehrt, zugeführt werden.
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Aus
Bauraumgründen
ist es vorteilhaft, wenn die außen
gelegenen Bereiche dem Fondraum und die innenliegenden Bereiche
dem Frontraum zugeordnet sind. Dann können die Luftkanäle, die
sich an die Klimaanlage anschließen und die Luft zu den zugeordneten
Zonen führen,
in platzsparender Weise angeordnet werden.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung im einzelnen erläutert.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Querschnitt einer schematisch dargestellten, Klimaanlage entlang
einer Linie I-I aus 3 im Bereich der
Luftführung
für Luft,
die einem Frontbereich des Fahrzeuginnenraums zuführbar ist;
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2 einen
Querschnitt der schematisch dargestellten, Klimaanlage der parallel
zum Querschnitt der 1 verläuft entlang einer Linie II-II
aus 3 im Bereich der Luftführung für Luft,
die einem Fondbereich des Fahrzeuginnenraums zuführbar ist;
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3a bis 3c Querschnitte
der Klimaanlage entlang der Linien III-III aus den 1 und 2 in
verschiedenen Betriebsarten;
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4a und 4b Darstellungen
gemäß 3 eines weiteren Ausführungsbeispiels in zwei verschiedenen
Betriebsarten.
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Eine
in der Zeichnung schematisch dargestellte, Heizungs- oder Klimaanlage 10 weist
ein Gehäuse 12 zur
Führung
von zu temperierender Luft auf. Umluft und/oder Frischluft wird über ein
nicht darge stelltes Gebläse
und ein in einem Luftzuführkanal 14 angeordnetes
Filter 13 oder einen Filterbypass 13a einem Verdampfer 16 zur
Abkühlung
zugeführt. Die
im Verdampfer 16 abgekühlte
Luft tritt aus dem Verdampfer 16 aus und in einen Kaltluftbereich 20 ein,
der sich stromab des Verdampfers 16 über die gesamte Höhe des Verdampfer 16 erstreckt.
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Luftstromseitig
hinter dem Verdampfer 16 ist ein Heizungswärmetauscher 22 bevorzugt
flach liegend angeordnet. Der Heizungswärmetauscher 22 ist
als ein mit einem Kühlmittel
für ein
Antriebsaggregat des Kraftfahrzeugs durchströmbarer Wärmetauscher ausgebildet und
weist optional zusätzlich
elektrische Heizelemente auf
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Am
unteren Ende des Kaltluftbereichs 20 ist ein Wasserablauf 24 vorgesehen,
durch den im Verdampfer kondensiertes Kondenswasser ablaufen kann.
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Die
Klimaanlage 10 ist zur Klimatisierung von beispielsweise
vier unterschiedlichen Zonen im Fahrzeuginnenraum geeignet. Die
vier Zonen sind in der Regel, beispielsweise in einer Limousine,
der Fahrerbereich, mit VL (vorne links) bezeichnet, der Beifahrerbereich,
mit VR (vorne rechts) bezeichnet, der Fondbereich links, mit HL
(hinten links) bezeichnet, und der Fondbereich rechts, mit HR (hinten
rechts) bezeichnet.
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Damit
die Luft für
die einzelnen Zonen getrennt voneinander temperierbar ist, ist die
Klimaanlage stromabwärts
des Kaltluftbereichs 20 durch drei Trennwände 26, 28, 30 in
vier nebeneinander liegende, jeweils den Zonen HL, VL, VR und HR
zugeordnete Bereiche B1, B2, B3, B4 unterteilt. Die Trennwände erstrecken
sich luftstromseitig sowohl vor als auch hinter dem Heizungswärmetauscher 22 von dem
Kaltluftbereich 20 bis zu Austrittsöffnungen, an denen sich Luftkanäle anschließen. Luftseitig
sind damit die nebeneinander angeordneten Bereiche B1, B2, B3, B4,
in denen jeweils ein Teilluftstrom zur Versorgung der jeweiligen
Zone HL, VL, VR bzw. HR geführt
wird, getrennt.
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Der
Heizungswärmetauscher 22,
der in 4 schematisch dargestellt ist,
ist in bekannter Weise als Wärmetauscher
ausgebildet und ist entweder permanent von dem Kühlmittel des Antriebsaggregats
durchströmt
oder weist ein nicht näher
dargestelltes Kühlmittelregelventil
auf, mit dem der Kühlmitteldurchfluss
regelbar ist. Jeder Teilbereich 22HL, 22VL, 22VR und 22HR des
Heizkörpers,
der in dem jeweiligen Bereich B1, B2, B3, B4 gelegen ist, hat damit
die gleiche Temperatur.
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Die
Klimaanlage mit ihrem Verdampfer 16 und Heizungswärmetauscher 22 ist
in ihrer Querrichtung, also in Richtung des Doppelpfeiles 31 gestreckt ausgebildet,
so daß die
in den einzelnen Bereichen B1, B2, B3, B4 gelegenen Teilbereiche 22HL, 22VL, 22VR und 22HR des
Heizungswärmetauschers 22 groß genung
sind, um den jeweiligen Teilluftstrom ausreichend erwärmen können, wobei
gleichzeitig die Klimaanlage in ihrer Hochrichtung H und Tiefenrichtung
T möglichst
klein gehalten ist.
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Für das Verständnis des
Aufbaus der Klimaanlage ist es ausreichend, die Querschnitte aus
den 1 und 2 entlang der Linien I-I und
II-II aus der 3 zusammen mit der Darstellung
aus 3 eines ersten Ausführungsbeispiels
zu betrachten.
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Zunächst werden
anhand der 1 und 3a die
Bereiche und Elemente der Klimaanlage nach dem ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben, die für
die Klimatisierung des Frontbereiches VR relevant sind. Die entsprechenden
Luftklappen sind zumeist jeweils in ihrer Offen- und ihrer Schließstellung dargestellt.
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Von
dem Kaltluftbereich 20 kann Kaltluft über einen oberhalb des Heizungswärmetauschers 22 angeordneten,
ersten Kaltluftkanal 32.1R in einen ersten Raum 34.1R eintreten
(Pfeile P1). Der Kaltluftkanal 32.1R ist über eine
erste Klappe 36.1R verschließbar. Über einen zweiten Kaltluftkanal 32.2R, der
mit einer zweiten Klappe 36.2R verschließbar ist, kann
Kaltluft in einen an einer Unterseite des Heizungswärmetauschers 22 gelegenen
zweiten Raum 34.2R einströmen und von der Unterseite
in den Teilbereich 22VR des Heizungs wärmetauscher 22 eintreten
(Pfeile P2) und durch die sen hindurchströmen und dabei erwärmt werden.
Die so gebildete Warmluft (Pfeile P3) kann über eine Warmluftjalousieklappe 33R in
den ersten Raum 34.1R eintreten und dort mit der Kaltluft
vermischt werden.
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An
den ersten Raum 34.1R schließen sich ein Defrostluftkanal 46R,
ein Luftkanal 48R zu in der Instrumententafel angeordnete
Belüftungsdüsen (Mannanströmer) und
ein Fußraumluftkanal 52R an. Die
Luftkanäle
sind jeweils über
nicht dargestellte Klappen verschließbar.
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Die
Luftkanäle 46R, 48R,
und 52R führen
jeweils nur in die rechte Fahrzeughälfte, wie dies auch durch den
jeweiligen Index „R” an jedem
Bezugszeichen verdeutlicht sein soll, so daß der Teilbereich zwischen
den Trennwänden 28 und 30 zur
Temperierung der Luft für
die Zone VR dient.
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Da
die Klimaanlage in diesem Bereich spiegelsymmetrisch zur Mittelebene
M ausgebildet ist, wird in analoger Weise in dem Teilbereich B2
zwischen den Trennwänden 26 und 28 die
Luft für
die Zone VL temperiert und von dem entsprechenden Raum 34.1L in
entsprechende Luftkanäle
geführt.
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Die
beiden innen liegenden Teilbereich B2 und B3 zwischen den Trennwänden 26 und 30 dienen
somit der Temperierung der Luft für den Frontraum, wobei die
Heizungswärmetauscherteilbereiche 22VL bzw. 22VR in
der beschriebenen Betriebsart zur Erzeugung von Warmluft von unten
nach oben durchströmt
werden.
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Nach
außen
zur Seite der Klimaanlage hin (3a bis 3c)
sind neben den beiden innenliegenden Teilbereichen B2 und B3 weitere
Teilbereiche B1 und B4 angeordnet, wobei der Teilbereich B4 zwischen
der Trennwand 30 und einer Seitenwand 60R des
Gehäuses 12 dem
Fondraum rechts (HR) zugeordnet ist und dementsprechend der Teilbereich
B1 zwischen der in 3 dargestellten
linken Trennwand 26 und einer linken Seitenwand 60L dem Fondraum
links (HL) zugeordnet ist.
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Jetzt
werden anhand der 2 und 3a die
Bereiche und Elemente der Klimaanlage nach dem ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben, die für die
Klimatisierung des Fondbereiches HR relevant sind.
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2 zeigt
einen Querschnitt entlang der Linie II-II aus 3a,
also durch den Teilbereich B4, in dem die Luft für die Zone HR temperiert wird.
Hier kann Kaltluft über
einen Kaltluftkanal 62.1R und eine Klappe 63.1R in
einen an der Oberseite des Heizungswärmetauschers 22 gelegenen
Raum 64.1R einströmen
und von oben in den Teilbereich 22HR des Heizungswärmetauschers 22 eintreten
(Pfeile P5) und dort erwärmt
werden. Die aus dem Teilbereich 22HR austretende Warmluft
strömt
unmittelbar in einen unterhalb des Heizungswärmetauschers 22 gelegenen
Raum 64.2R ein (Pfeile P6). Desweiteren kann Kaltluft über eine
Klappe 63.2R ebenfalls in den Raum 64.2R unterhalb
des Heizungswärmetauschers 22 einströmen und
dort mit der Warmluft vermischt werden. Von dem Raum 64.2R kann
die eine bestimmte Temperatur aufweisende Luft über einen mit einer Fondluftkanalklappe 72R verschließbaren Fond-Luftkanal 70R der
entsprechenden Fondraumzone HR zugeführt werden.
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In
analoger Weise ist die Luft für
die Fondraumzone HL temperierbar.
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Desweiteren
ist, wie in den 2 und 3a bis 3c dargestellt,
der Raum 64.1R nach oben und zu dem benachbarten Bereich
B2 bzw. den benachbarten Raum 34.1R durch eine Jalousieklappe 80R getrennt.
Die Jalousieklappe 80R ist Teil der Tennwand 30 und
verschließt
eine Trennwandöffnung 82R der
Trennwand 30, so daß bei
geöffneter Jalousieklappe 80R Luft
von dem Raum 34.1R in den Raum 64.1R strömen kann
oder umgekehrt.
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In
dieser Ausgestaltung lassen sich insbesondere folgende Betriebsarten
realisieren, die in den 3a bis 3c dargestellt
sind, wobei die Darstellungen in diesen Figuren nur schematisch sind
und nicht alle in der Schnittdarstellung eigentlich sichtbaren Elemente
dargestellt sind.
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In
einer ersten, in 3a dargestellten Betriebsart,
wird die Luft wie oben beschrieben, geführt. In 3a sind
der besseren Übersichtlichkeit
wegen nur die Warmluftströme
bzw. der Teilluftströme,
die zu erwärmen
sind, dargestellt. In dem Bereich B3 bzw. B2 strömt die Luft durch den Heizungswärmetauscher 22 von
unten nach oben in den Raum 34.1R bzw. 34.1L und
durch die Luftkanäle
in die Frontraumzonen VL und VR. In den Bereichen B4 bzw. B1 wird
die zu erwärmende
Luft durch den Heizungswärmetauscher 22 durch
entsprechende Stellungen der Kaltluftklappen 63.1R und 63.2R von
oben nach unten geführt
und durch den Fondraum-Luftkanal zu den Fondraumzonen HR bzw. HL
geführt.
Die Trennwandöffnungen 82R und 82L sind
durch die Jalousieklappen 80R bzw. 80L verschlossen.
In dieser ersten Betriebsart sind die einzelnen Zonen VL, VR, HL,
HR separat klimatisierbar.
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In
einer zweiten, in 3b dargestellten Betriebsart
strömt
im Bereich B3 Luft, wie oben beschrieben und in 1 mit
den Pfeilen dargestellt, durch den Heizungswärmetauscher 22 von
unten nach oben und in den Raum 34.1R und von dort in die Luftkanäle 46R, 48R und 52R und
in die Zone VR. Die Kaltluftklappe 36.1R ist bevorzugt
geschlossen. In dem Bereich B4 sind die Fondluftklappe 72R und die
Kaltluftklappe 63.1R geschlossen und die Klappe 63.2R geöffnet, so
daß Luft
jetzt von unten durch den Heizungswärmetauscher strömen kann
und als Warmluft in den Raum 64.1R eintritt. Wenn die Jalousieklappe 80R geöffnet ist,
tritt diese Warmluft in den Raum 34.1R ein (Pfeile P7)
und kann von dort über die
Luftkanäle 46R, 48R, 52R der
Frontraumzone VR zusätzlich
zugeführt
werden. Analoge Luftführungen sind
in den Bereichen B2 und B1 möglich.
Damit können
in dieser Betriebsart alle Teilluftströme als Warmluft dem Frontbereich
zugeführt
werden.
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In
einer dritten, in 3c dargestellten Betriebsart
ist die Luftführung
in den einzelnen Bereichen genauso realisiert, wie in der ersten
Betriebsart. Allerdings sind jetzt die Luftkanäle 46R, 48R, 52R geschlossen
und die Jalousieklappen 80R geöffnet, so daß Warmluft
aus dem Raum 34.1R in den Raum 64.1R strömen kann
und von diesem den Heizungswärmetauscher
ein zweites Mal durchströmen
kann. Von dem Raum 64.2R strömt die Luft dann über den Fondraum-Luftkanal 70R in
die Fondraumzone HR. Analoge Luftführungen sind in den Bereichen
B2 und B1 möglich.
Damit können
in dieser dritten Betriebsart alle Teilluftströme als Warmluft dem Fondbereich zuge führt werden,
wobei ein Teil der Luft den Heizungswärmetauscher 22 zwei
Mal durchströmt
hat.
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In
den 4a und 4b ist
ein zweites Ausführungsbeispiel
dargestellt, das sich von dem ersten dadurch unterscheidet, dass
die Trennwandöffnung 82R bzw. 82L mit
der Jalousieklappe 80R bzw. 82L auf der anderen
Seite des Heizungswärmetauschers 22,
also unterhalb des Heizungswärmetauschers 22,
vorgesehen ist.
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Neben
der ersten Betriebsart, die unverändert auch mit dieser Ausführungsform
möglich
ist, sind insbesondere folgende weitere und in den 4a und 4b dargestellte
Betiebsarten möglich.
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In
der in 4a dargestellten Betriebsart strömt die Luft
in dem Bereich B4 bzw. B1 von oben nach unten durch den Heizungswärmetauscher 22. Der
Fondraum-Luftkanal 70R ist geschlossen und die Jalousieklappe 80R geöffnet. Erwärmte Luft
aus dem Raum 64.2R bzw. 64.2L kann in den Raum 34.2R bzw. 34.2L strömen und
von dort zusammen mit der Luft in dem Bereich B3 bzw. B2 ein zweites
Mal durch den Heizungswärmetauscher 22 strömen und
der Frontraumzone VR bzw. VL zugeführt werden. Ähnlich der
zweiten Betriebsart des ersten Ausführungsbeispiels kann somit
alle Luft diesmal dem Frontraum zugeführt werden, wobei ein Teil
der Luft den Heizungswärmetauscher 22 zweimal
durchströmt
hat, was beispielsweise zum Freihalten von Scheibenbeschlag sehr
vorteilhaft sein kann.
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In
der in 4b dargestellten Betriebsart
ist gegenüber
der Betriebsart nach 4a die Strömungsrichtung durch den Heizungswärmetauscher 22 im
Bereich B3 bzw. B2 umgekehrt und die Luftkanäle zum Frontraum sowie die
Klappe 36.2R sind geschlossen. Über die Trennwandöffnung 82R bzw. 82L kann
die erwärmte
Luft dem Raum 64.2R bzw. 64.2L zugeführt werden,
so dass insgesamt in dieser Betriebsart alle Luft dem Fondraumzonen
HR und HL zugeführt
werden kann. Der Heizungswärmetauscher 22 wird
in dieser Betriebsart von allen Teilströmen nur einmal durchströmt.