DE10035504A1 - Klimatisierungsanlage für einen Innenraum - Google Patents

Abstract

Eine Klimatisierungsanlage mit wenigstens einer Leitfläche zur Führung wenigstens eines Luftstromes ist bekannt. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist wenigstens ein Strömungsbeeinflussungsmittel für den Luftstrom vorgesehen und beweglich im Bereich der Leitfläche angeordnet, das mit Hilfe eines Antriebsmittels derart zeitabhängig aktivierbar ist, daß entsprechende zeitabhängige Störungen in den Luftstrom eingebracht werden. DOLLAR A Einsatz für Kraftfahrzeuge.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungsanlage für einen In­ nenraum, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einer Leitfläche zur Führung wenigstens eines Luftstromes.

Solche Klimatisierungsanlagen sind für Heizungs- und/oder Kühl­ anlagen von Kraftfahrzeugen allgemein bekannt. Eine solche Kli­ matisierungsanlage weist mehrere Luftführungskanäle auf, die in den Fahrzeuginnenraum münden und bis zu Luftaustrittsdüsen an verschiedenen Stellen des Fahrzeuginnenraumes geführt sind. Ent­ sprechenden Strömungs- oder Verteilerräumen innerhalb der Klima­ tisierungsanlage sind Stellorgane in Form von Luftklappen zuge­ ordnet, um den klimatisierten oder zu klimatisierenden Luftstrom zu steuern. Außerdem weist die Klimatisierungsanlage wenigstens ein Gebläse auf, um die Menge des Luftstromes zu steuern.

Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung der Anmelderin mit dem Aktenzeichen 199 12 140.0-21 ist es bekannt, im Bereich der Außenkontur eines Kraftfahrzeugs als Strömungsbe­ einflussungsmittel Mittel zur Beeinflussung von wenigstens einer kohärenten Wirbelstruktur im Bereich der Fahrzeugaußenströmung vorzusehen. Diese Strömungsbeeinflussungsmittel sind im Bereich der Außenkontur angeordnet und sind mit Hilfe von Antriebsmit­ teln periodisch aktivierbar, um im Bereich der Strömungsbeein­ flussungsmittel entsprechend zeitabhängige Störungen in die Fahrtwindströmung einzubringen. Dadurch wird eine energetisch günstigere Umströmung des Kraftfahrzeuges realisiert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Klimatisierungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine verbesserte Klima­ tisierung des Innenraumes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß wenigstens ein Strömungs­ beeinflussungsmittel für den Luftstrom vorgesehen und beweglich im Bereich der Leitfläche angeordnet ist, das mit Hilfe eines Antriebsmittels derart zeitabhängig aktivierbar ist, daß ent­ sprechende, zeitabhängige Störungen in den Luftstrom eingebracht werden. Die Erfindung eignet sich für alle Klimatisierungsanla­ gen in beweglichen oder unbeweglichen Objekten, die konditio­ nierte Luftströme zur Klimatisierung verwenden. Besonders vor­ teilhaft ist die Erfindung jedoch für einen Fahrzeuginnenraum eines Kraftfahrzeugs einsetzbar. Durch die Erfindung wird die Effektivität der in den Innenraum eingeblasenen, klimatisierten Luft gesteigert. Der Klimatisierungskomfort des Innenraumes wird somit für in dem Raum befindliche Personen verbessert. Die ge­ steigerte Effektivität der eingeblasenen, klimatisierten Luft kann bei einem Kraftfahrzeugeinsatz insbesondere zu einer schnelleren Enteisung der Windschutzscheibe, zu einer verbesser­ ten Freihaltung der Scheiben gegen Beschlagen durch Feuchtigkeit und insgesamt zu einer Reduzierung des erforderlichen Energie­ einsatzes führen. Bei gleicher Effektivität wie beim Stand der Technik kann die erforderliche Heiz- bzw. Kühlleistung reduziert werden. Schließlich kann auch der konvektive Wärmeübergang an über- oder umströmten Leitflächen der Klimatisierungsanlage bzw. des Fahrzeuginnenraumes verändert, d. h. reduziert oder vergrö­ ßert werden. Wichtig ist es, daß erfindungsgemäß eine Verbesse­ rung der Wärmeübertragung in Innenräumen und bei Wärmetauschern erzielt wird, auch wenn teilweise eine Erhöhung des Luftwider­ standes in Kauf genommen werden muß. Im Vordergrund steht daher die verbesserte Wärmeübertragung und nicht die Widerstandsreduk­ tion.

In Ausgestaltung der Erfindung ist ein aus einer im Bereich der Leitfläche angeordneten Pumpeinrichtung periodisch zugeführter und/oder abgesaugter Luftteilstrom vorgesehen. Vorzugsweise wird der Luftteilstrom dem Luftstrom rechtwinklig zur Strömungsrich­ tung zugeführt oder von diesem abgesaugt. Die dadurch entstehen­ den Störungen des Luftstromes gewährleisten eine hohe Effektivi­ tät der durch den Luftstrom im Fahrzeuginnenraum zu bewirkenden Funktionen.

In Ausgestaltung der Erfindung ist als Strömungsbeeinflussungs­ mittel eine durch ein Antriebsmittel periodisch in Schwingung versetzbare Membran in der Leitfläche angeordnet. Diese Ausge­ staltung ist insbesondere für von dem Luftstrom über- oder um­ strömte Leitflächen vorteilhaft, deren Konvektion verändert wer­ den soll. Geeignete Leitflächen sind die Innenseite einer Wind­ schutzscheibe oder die Oberfläche einer Cockpitanordnung, da die von außen erfolgende Sonneneinstrahlung zu einer starken Aufhei­ zung dieser Oberfläche führen kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Strömungsbeein­ flussungsmittel - in Strömungsrichtung - vor einer Luftaustritts­ düse angeordnet. Dadurch sind Strömungsstruktur und Turbulenz der austretenden, klimatisierten Luft steuerbar.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Strömungsbeein­ flussungsmittel - in Strömungsrichtung - vor einem Wärmeübertra­ ger angeordnet. Dadurch kann die Effizienz des Wärmeübertragers erhöht werden, indem insbesondere Turbulenzen des Luftstromes vor dem Eintritt des Wärmeübertragers geschaffen werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Strömungsbeein­ flussungsmittel in seiner Frequenz, seiner Amplitude oder seiner Rotationsgeschwindigkeit durch eine Steuereinheit steuerbar. Diese Steuereinheit ist vorzugsweise mit entsprechenden Sensoren zur Erfassung der Fahrzeuginnenraumtemperatur bzw. -temperatur­ differenz oder mit Sensoren für die fahrzeuginnenraumseitige Luftfeuchtigkeit und Strömungsgeschwindigkeit verbunden, um eine anhand von Sollwerten vorgegebene, idealisierte Klimatisierung des Fahrzeuginnenraumes zu ermöglichen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von bevor­ zugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die anhand der Zeichnungen dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt schematisch in einer Schnittdarstellung einen Luft­ führungskanal einer Klimatisierungsanlage eines Kraft­ fahrzeugs im Bereich eines Luftaustrittes zu einem Fahr­ zeuginnenraum,

Fig. 2 in schematischer Schnittdarstellung einen weiteren Luft­ führungskanal einer Klimatisierungsanlage für ein Kraft­ fahrzeug im Bereich eines in dem Luftführungskanal ange­ ordneten Wärmeübertragers,

Fig. 3 in schematischer Schnittdarstellung einen weiteren Luft­ führungskanal einer Klimatisierungsanlage für ein Kraft­ fahrzeug, in dem eine rotierbare Lochblende angeordnet ist, und

Fig. 4 eine Oberfläche eines Fahrzeuginnenraumes, die von einem klimatisierten Luftstrom überströmt wird und mit Stö­ rungsmitteln zur Beeinflussung des Luftstromes versehen ist.

Eine Klimatisierungsanlage für einen Personenkraftwagen ist in grundsätzlich bekannter Weise mit mehreren Luftführungskanälen versehen, die mittels entsprechender Luftaustrittsschlitze oder Luftaustrittsdüsen in einen Fahrzeuginnenraum des Personenkraft­ wagens münden. Die Wandungen der Luftführungskanäle bilden Leit­ flächen für den zu führenden Luftstrom L. Die Luftführungskanäle sind Teile der Klimatisierungsanlage, die ein mit wenigstens ei­ nem Verteilerraum versehenes Gehäuse sowie entsprechende Wärme­ übertrager zur Aufheizung oder Abkühlung der in den Fahrzeugin­ nenraum geführten Luft aufweist. Die Luftführungskanäle sind derart über den Fahrzeuginnenraum verteilt angeordnet, daß sich im gesamten Fahrzeuginnenraum, d. h. sowohl im Fahrer- und Bei­ fahrerbereich als auch in einem Fondraum eine möglichst gleich­ mäßige Klimatisierung ergibt.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es vorgesehen, an geeigne­ ten Stellen entsprechender Leitflächen von Luftführungskanälen 1, 1a, 1b gezielte Störungen in den entsprechenden Luftstrom L einzubringen und dadurch die Effizienz der jeweiligen, mit dem Luftstrom L zu erzielenden Funktion zu erhöhen. Insbesondere können durch derartige, nachfolgend näher beschriebene Störungen Turbulenzen in die Luftströmung L eingebracht werden, die die gewünschte Funktion erzielen. Dies gilt sowohl für kanalförmige Leitflächen, durch die ein entsprechender Luftstrom L hindurch­ strömt als auch für Ober- oder Außenflächen, die als Leitflächen für eine über- oder umströmende Luftströmung dienen. Nachfolgend sind beispielhaft verschiedene Einsatzmöglichkeiten der erfin­ dungsgemäßen Lösung anhand der Fig. 1 bis 4 beschrieben, die nachfolgend aufgeführt werden.

Ein Luftführungskanal 1 in Fig. 1 weist in seinem Austrittsbe­ reich zu dem Fahrzeuginnenraum eine Luftaustrittsdüse 2 auf. In Strömungsrichtung des Luftstromes L gesehen kurz vor der Luft­ austrittsdüse 2 ist ein Strömungsbeeinflussungsmittel 3 in der als Leitfläche dienenden Wandung des Luftführungskanales 1 vor­ gesehen, das als Pumpeinrichtung 3 gestaltet ist. Die Pumpein­ richtung 3 ist durch eine Steuereinheit 4 periodisch aktivier­ bar, wodurch sie rechtwinklig zur Strömungsrichtung des Luft­ stromes L einen Luftteilstrom in bestimmter Frequenz ansaugt und/oder zuführt. Diese periodische Aktivierung der Pumpeinrich­ tung 3 übt die gewünschte Störung auf die Luftströmung L aus.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist in einem Luftführungs­ kanal 1a ein Wärmeübertrager 5 angeordnet. Um die Wärmeübertra­ gung innerhalb des Wärmeübertragers 5 zu verbessern, ist dem Luftstrom L vor dem Eintritt des Wärmeübertragers 5 ein Strö­ mungsbeeinflussungsmittel 3a in Form einer Pumpeinrichtung zu­ geordnet, die vom Aufbau und von der Funktion her dem zuvor an­ hand der Fig. 1 beschriebenen Strömungsbeeinflussungsmittel ent­ spricht. Die Pumpeinrichtung des Strömungsbeeinflussungsmittels 3a ist mittels einer Steuereinheit 4a aktivierbar. Neben der Frequenz der in den Luftstrom L einzubringenden Strömung ist so­ wohl beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 als auch beim Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 2 jeweils auch die Amplitude der jewei­ ligen Störung, d. h. des einzubringenden oder abzusaugenden Luft­ teilstromes im Bezug auf seine Zeitabhängigkeit steuerbar.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist in einem Luftführungs­ kanal 1b für einen Luftstrom L ein Strömungsbeeinflussungsmittel 3b in Form einer um eine in Strömungsrichtung ausgerichtete Ro­ tationsachse R drehbaren Lochblende 3b vorgesehen. Die Lochblen­ de 3b ist mit einem Antrieb versehen, der mittels einer Steuer­ einheit 4b steuerbar ist. Die Umdrehungsgeschwindigkeit der als Gitter dienenden Lochblende wird durch die Steuereinheit 4b zur Beeinflussung der Struktur der Turbulenz der Luftströmung L ge­ steuert. Eine derartige Lochblende kann sich sowohl vor einem Luftaustritt gemäß Fig. 1 als auch vor einem Wärmeübertrager ge­ mäß Fig. 2 befinden.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist als Leitfläche 1c eine Oberfläche eines Cockpitbereiches vorgesehen, die sich unterhalb einer Windschutzscheibe des Personenkraftwagens befindet. Im Be­ reich dieser Oberseite des Cockpits sind in grundsätzlich be­ kannter Weise Luftaustrittsschlitze der Klimatisierungsanlage vorgesehen. Um den konvektiven Wärmeübergang auf der Oberfläche 1c maßgeblich verändern zu können, ist in der Oberfläche ein Strömungsbeeinflussungsmittel 3c in Form einer Schwingmembran 3c vorgesehen, die mittels eines nicht näher dargestellten Antriebs und einer Steuereinheit periodisch sowohl in ihrer Frequenz als auch in ihrer Amplitude steuerbar ist. Mit punktierter Linie ist die nach außen gewölbte Endstellung der Schwingmembran 3c und mit durchgezogener Linie die nach innen gewölbte Endstellung des Schwingmembran dargestellt. Durch die periodisch nach innen und nach außen gewölbte Schwingmembran 3c werden in die Luftströmung L, die die Leitfläche 1c überströmt, Störungen eingebracht, wo­ durch der konvektive Wärmeübergang der Leitfläche 1c veränderbar ist. Dadurch ist insbesondere eine reduzierte Aufheizung der Oberfläche des Cockpits erzielbar, wodurch sich insgesamt der thermische Komfort des Fahrzeuginnenraums erhöht.

Claims (8)

1. Klimatisierungsanlage für einen Innenraum, insbesondere ei­ nes Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einer Leitfläche zur Führung wenigstens eines Luftstromes, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Strömungsbeeinflussungsmittel (3, 3a, 3b, 3c) für den Luftstrom (L) vorgesehen und beweglich im Bereich der Leitfläche (1, 1a, 1b, 1c) angeordnet ist, das mit Hilfe eines Antriebsmittels derart zeitabhängig aktivierbar ist, daß ent­ sprechende, zeitabhängige Störungen in den Luftstrom (L) einge­ bracht werden.

2. Klimatisierungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Strömungsbeeinflussungsmittel ein aus einer Pumpeinrich­ tung (3, 3a), die im Bereich der Leitfläche (1, 1a) angeordnet ist, periodisch zugeführter und/oder abgesaugter Luftteilstrom vorgesehen ist.

3. Klimatisierungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Strömungsbeeinflussungsmittel eine durch ein Antriebs­ mittel periodisch in Schwingung versetzbare Membran (3c) in der Leitfläche (1c) angeordnet ist.

4. Klimatisierungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Strömungsbeeinflussungsmittel eine bewegliche Lochblende (3b) in dem Luftstrom (L) angeordnet ist.

5. Klimatisierungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsbeeinflussungsmittel (3) - in Strömungsrich­ tung - vor einer Luftaustrittsdüse (2) angeordnet ist.

6. Klimatisierungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsbeeinflussungsmittel (3a) - in Strömungsrich­ tung - vor einem Wärmeübertrager (5) angeordnet ist.

7. Klimatisierungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsbeeinflussungsmittel (3, 3a) einer Wandung ei­ nes Luftführungskanales (1, 1a) zugeordnet ist.

8. Klimatisierungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsbeeinflussungsmittel (3, 3a, 3b) in seiner Fre­ quenz, Amplitude oder Rotationsgeschwindigkeit durch eine Steu­ ereinheit (4, 4a, 4b) steuerbar ist.