DE10035504A1

DE10035504A1 - Air conditioning system for internal room, especially in vehicle, has flow influencing arrangement movably mounted near control surface to cause time-dependent flow disturbances

Info

Publication number: DE10035504A1
Application number: DE2000135504
Authority: DE
Inventors: Santiago Duenas; Juergen Maue; Wolfgang Roessner; Friedrich Wirbeleit; Hermann Fasel
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2002-01-31

Abstract

The system has at least one control surface (1) for guiding at least one air flow and at least one flow influencing arrangement (3) movably mounted near the control surface and able to be activated depending on time by a drive arrangement so that corresponding time-dependent disturbances are caused in the air flow (L). The flow influencing arrangement consists of air pumped and/or sucked in or out near the control surface.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungsanlage für einen In nenraum, insbesondere eines Kraftfahrzeugs mit wenigstens einer Leitfläche zur Führung wenigstens eines Luftstromes.The invention relates to an air conditioning system for an nenraum, in particular a motor vehicle with at least one Guide surface for guiding at least one air flow.

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.Such air conditioning systems are for heating and / or cooling systems of motor vehicles generally known. Such a Kli Automation system has several air ducts, which in open the vehicle interior and up to air outlet nozzles different places of the vehicle interior are guided. Ent speaking flow or distribution spaces within the climate tation system are actuators in the form of air dampers arranges the air-conditioned or air-conditioned air flow to control. In addition, the air conditioning system at least a blower to control the amount of airflow.

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.From the unpublished German patent application of Applicant with the file number 199 12 140.0-21 it is known in the area of the outer contour of a motor vehicle as a flow control influencing means means for influencing at least one coherent vortex structure in the area of vehicle external flow provided. These flow influencing agents are in the range the outer contour and are arranged with the help of drives can be activated periodically in the area of the flow legs fluxes corresponding to time-dependent disturbances in the Bring in the wind flow. This makes one more energetic cheaper flow around the motor vehicle realized.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Klimatisierungsanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine verbesserte Klima tisierung des Innenraumes ermöglicht.The object of the invention is to provide an air conditioning system initially mentioned to create an improved climate tization of the interior allows.

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.This object is achieved in that at least one flow Influencing means provided for the air flow and movable is arranged in the area of the guide surface, which can be achieved with the Drive means can be activated in such a time-dependent manner that ent speaking, time-dependent disturbances introduced into the air flow become. The invention is suitable for all air conditioning systems conditions in moving or immovable objects, the condition Use air currents for air conditioning. Especially before however, the invention is in part for a vehicle interior of a motor vehicle can be used. The invention Effectiveness of air-conditioned air blown into the interior Air increased. The air conditioning comfort of the interior is thus improved for people in the room. The ge increased effectiveness of the blown, conditioned air can in particular in a motor vehicle use faster defrosting of the windshield, an improvement Keep the windows free from fogging due to moisture and overall to reduce the amount of energy required to conduct a mission. With the same effectiveness as the state of the Technology can reduce the heating or cooling capacity required become. Finally, the convective heat transfer can also start overflow or flow around guide surfaces of the air conditioning system or of the vehicle interior changed, d. H. reduced or enlarged be eats. It is important that an improvement according to the invention heat transfer indoors and in heat exchangers is achieved, even if in part an increase in air resistance must be accepted. The focus is therefore the improved heat transfer and not the reduction in resistance 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 one embodiment of the invention, one is in the range of Guide device arranged periodically supplied pump device and / or aspirated partial air flow is provided. Preferably the partial air flow is the air flow perpendicular to the flow direction tion supplied or sucked from this. The result the disturbances of the air flow ensure a high effectiveness the effect of the air flow in the vehicle interior Functions.

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 an embodiment of the invention is as influencing the flow means one periodically in vibration by a drive means removable membrane arranged in the guide surface. This Ausge staltung is especially for over or around the air flow flowed guiding surfaces advantageous, whose convection is changed who that should. Suitable guiding surfaces are the inside of a wind windshield or the surface of a cockpit arrangement because the from the outside, there is strong heat can lead to this surface.

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 a further embodiment of the invention, the flow leg is flux - in the direction of flow - before an air outlet nozzle arranged. This creates flow structure and turbulence of the exiting, conditioned air controllable.

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 a further embodiment of the invention, the flow leg is flux - in the direction of flow - before heat transfer ger arranged. This can increase the efficiency of the heat exchanger can be increased, in particular by turbulence in the air flow be created before the entry of the heat exchanger.

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.In a further embodiment of the invention, the flow leg is flux in its frequency, its amplitude or its Rotation speed controllable by a control unit. This control unit is preferably with appropriate sensors for recording the vehicle interior temperature or temperature difference or with sensors for the vehicle interior Humidity and flow rate linked to one Idealized air conditioning based on setpoints of the vehicle interior.

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.Further advantages and features of the invention result from the Claims as well as from the following description of before preferred embodiments of the invention, which is based on the Drawings are shown.

Fig. 1 zeigt schematisch in einer Schnittdarstellung einen Luft führungskanal einer Klimatisierungsanlage eines Kraft fahrzeugs im Bereich eines Luftaustrittes zu einem Fahr zeuginnenraum, Fig. 1 shows schematically a sectional view of an air duct of an air conditioning system of a motor vehicle in the region of an air outlet to an on-vehicle interior,

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. 2 is a schematic sectional view of a further air duct of an air conditioning system for a motor vehicle in the region of in the air duct arranged heat exchanger,

Fig. 3 in schematischer Schnittdarstellung einen weiteren Luft führungskanal einer Klimatisierungsanlage für ein Kraft fahrzeug, in dem eine rotierbare Lochblende angeordnet ist, und Fig. 3 shows a schematic sectional view of another air duct of an air conditioning system for a motor vehicle, in which a rotatable pinhole is arranged, and

Fig. 4 eine Oberfläche eines Fahrzeuginnenraumes, die von einem klimatisierten Luftstrom überströmt wird und mit Stö rungsmitteln zur Beeinflussung des Luftstromes versehen ist. Fig. 4 shows a surface of a vehicle interior, which is overflowed by an air-conditioned air flow and is provided with interference means for influencing the air flow.

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.An air conditioning system for a passenger car is in basically known manner with several air ducts provided by means of appropriate air outlet slots or Air outlet nozzles in a passenger car interior venture into the car. The walls of the air duct form a guide areas for the air flow L. The air duct are parts of the air conditioning system, the one with at least one Enclosed housing and appropriate heat Transmitter for heating or cooling the in the vehicle air. The air ducts are arranged so distributed over the vehicle interior that throughout the vehicle interior, d. H. both in the driver and at driver area as well as in a rear room if possible moderate air conditioning results.

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.The solution according to the invention provides for introducing targeted disturbances into the corresponding air flow L at suitable locations of corresponding guide surfaces of air guide channels 1 , 1 a, 1 b and thereby increasing the efficiency of the respective function to be achieved with the air flow L. In particular, such disturbances, described in more detail below, can introduce turbulence into the air flow L which achieve the desired function. This applies both to channel-shaped guide surfaces through which a corresponding air flow L flows and to top or outer surfaces which serve as guide surfaces for an air flow that flows over or around. Various possible uses of the solution according to the invention are described below with reference to FIGS . 1 to 4, which are listed below.

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.An air duct 1 in Fig. 1 has in its Austrittsbe rich to the vehicle interior an air outlet nozzle 2 . Seen in the flow direction of the air stream L just before the air outlet nozzle 2 , a flow influencing means 3 is seen in the wall of the air duct 1 serving as a guide surface, which is designed as a pump device 3 . The Pumpein device 3 is periodically activated by a control unit 4 , whereby it draws and / or supplies a partial air flow at a certain frequency at right angles to the flow direction of the air flow L. This periodic activation of the Pumpeinrich device 3 exerts the desired disturbance on the air flow L.

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.In the embodiment of FIG. 2, a heat exchanger 5 is arranged in an air duct 1 a. In order to improve the heat transfer within the heat exchanger 5 , the air flow L is arranged before the entry of the heat exchanger 5, a flow influencing means 3 a in the form of a pump device, the structure and function of which was previously described with reference to FIG. 1 Flow influencing agent speaks ent. The pump device of the flow influencing means 3 a can be activated by means of a control unit 4 a. In addition to the frequency of the flow to be introduced into the air flow L, the amplitude of the respective disturbance, ie the partial flow of air to be introduced or extracted, is also controllable in relation to its time dependence in the exemplary embodiment according to FIG. 1 and in the exemplary embodiment according to FIG. 2 ,

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.In the embodiment according to FIG. 3, a flow influencing means 3 b is provided in an air guide channel 1 b for an air flow L in the form of an orifice plate 3 b rotatable about an axis of rotation R oriented in the flow direction R. The Lochblen de 3 b is provided with a drive which is controllable by means of a control unit 4 b. The speed of rotation of the perforated screen serving as a grating is controlled by the control unit 4 b to influence the structure of the turbulence of the air flow L ge. Such a pinhole can be both in front of an air outlet according to FIG. 1 and in front of a heat exchanger according to FIG. 2.

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.In the exemplary embodiment according to FIG. 4, a surface of a cockpit area is provided as the guide surface 1 c, which is located below a windshield of the passenger vehicle. In the area of this top of the cockpit, air outlet slots of the air conditioning system are basically provided in a known manner. In order to be able to significantly change the convective heat transfer on the surface 1 c, a flow influencing means 3 c in the form of an oscillating membrane 3 c is provided in the surface, which periodically by means of a drive and a control unit, not shown, both in frequency and in amplitude is controllable. The outwardly curved end position of the vibrating diaphragm 3 c is shown with a dotted line and the inwardly curved end position of the vibrating membrane is shown with a solid line. The periodically inwardly and outwardly curved vibrating membrane 3 c introduces disturbances into the air flow L, which flows over the guide surface 1 c, where the convective heat transfer of the guide surface 1 c can be changed. In this way, a reduced heating of the surface of the cockpit can be achieved, which increases the overall thermal comfort of the vehicle interior.

Claims

1. Air conditioning system for an interior, in particular egg Nes motor vehicle, with at least one guide surface for guiding at least one air flow, characterized in that at least one flow influencing means ( 3 , 3 a, 3 b, 3 c) provided for the air flow (L) and movable is arranged in the area of the guide surface ( 1 , 1 a, 1 b, 1 c), which can be activated in a time-dependent manner with the aid of a drive means such that corresponding, time-dependent disturbances are introduced into the air flow (L).

2. Air conditioning system according to claim 1, characterized in that as a flow influencing device from a Pumpeinrich device ( 3 , 3 a), which is arranged in the region of the guide surface ( 1 , 1 a), periodically supplied and / or extracted partial air flow is provided.

3. Air conditioning system according to claim 1, characterized in that as a flow influencing means by a drive medium periodically vibratable membrane ( 3 c) is arranged in the guide surface ( 1 c).

4. Air conditioning system according to claim 1, characterized in that a movable pinhole ( 3 b) in the air flow (L) is arranged as flow influencing means.

5. Air conditioning system according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the flow influencing means ( 3 ) - in the direction of flow direction - is arranged in front of an air outlet nozzle ( 2 ).

6. Air conditioning system according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the flow influencing means ( 3 a) - in the direction of flow direction - is arranged in front of a heat exchanger ( 5 ).

7. Air conditioning system according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the flow influencing means ( 3 , 3 a) a wall egg nes air duct ( 1 , 1 a) is assigned.

8. Air conditioning system according to one of the preceding Ansprü surface, characterized in that the flow influencing means ( 3 , 3 a, 3 b) in its frequency, amplitude or rotational speed by a control unit ( 4 , 4 a, 4 b) is controllable.