DE10127339A1 - Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimagerät - Google Patents
Heiz-, Belüftungs- und/oder KlimagerätInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit einem Verteilerkasten, in welchem zumindest zwei Luftströmungspfade (16, 17) hin zu einer Mischzone (20) definierbar sind und welcher über zumindest zwei Ausgänge (10, 11, 14, 15) verfügt, von denen zumindest einer (11, 14, 15) mit Luft aus der Mischzone (20) beschickt werden kann, wobei das Gerät eine der Mischzone strömungstechnisch nachgeschaltete Einrichtung umfaßt, die eine Wechselwirkung der aus der Mischzone tretenden Luft bezüglich der Luft, die sich in einer anderen Richtung bewegt, reduziert, insbesondere im wesentlichen ausschließt, indem z. B. jeweilige kanalartige Durchtritte (18, 19) ausgebildet sind, die eine entkoppelte Kreuzung von Luftströmen erlauben.
Description
Die vorliegende Beschreibung betrifft ein Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimagerät, welches
insbesondere für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug geeignet ist.
Solch ein Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimagerät ist üblicherweise mit einem Verteilerkasten
versehen, in welchem zumindest zwei Luftströmungspfade, üblicherweise für Warmluft und
Kalt- oder Frischluft hin zu einer Mischzone definierbar sind. Üblicherweise wird die Warm
luft dadurch erzielt, daß man sie durch einen Heiz-Wärmetauscher strömen läßt, welchem
optional eine elektrische Heizeinrichtung nachgeschaltet sein kann. In dem Fall, daß eine
Klimatisierung vorgesehen ist, wird die Kalt- oder Frischluft üblicherweise durch einen Ver
dampfer geführt, in welchem sie abgekühlt wird. In den meisten derzeit verfügbaren Geräten,
die mit einer Klimaanlage ausgestattet sind, tritt die zu erwärmende Luft vor dem Heiz-
Wärmetauscher ebenfalls durch den Verdampfer des Klimakreises. In der Mischzone versucht
man durch entsprechende luftseitige und/oder wärmetauscherseitige Steuerung eine ge
wünschte Temperatur bereitzustellen, wie sie in den Fahrzeugraum auszugeben ist.
Die bekannten Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimageräte verfügen meist über zumindest zwei
Ausgänge, von denen zumindest einer mit Luft aus der Mischzone beschickt werden kann. In
den meisten Fällen ist jedoch eine Vielzahl an Austritten an dem Verteilerkasten vorgesehen,
wie z. B. ein sogenannter Defrost-Ausgang, der zur Luftbeaufschlagung der Windschutzschei
be dient, ein Personen-Anströmeraustritt sowie ein Fußbereichsaustritt und optional ein Aus
tritt für z. B. den Fußbereich im Fond des Fahrzeugs.
Bei ausgefeilteren Systemen können unterschiedliche Klimazonen in dem Fahrzeug bereitge
stellt werden, z. B. sind Lösungen bekannt, bei denen eine Unterteilung in rechts und links
und/oder Fond und Frontbereich realisierbar sind. Eine permanente Anforderung an Heiz-,
Belüftungs- und/oder Klimageräte dieser Art besteht darin, sie möglichst kompakt auszubil
den, wobei die Druckverluste in den Strömungspfaden möglichst gering sein sollten. Ferner
trifft man das Problem an, daß der unmittelbar unter der Windschutzscheibe angeordnete
Luftausströmer, der mit dem Defrost-Ausgang verbunden ist, mit warmer Luft versorgt wer
den muß, während ein genereller Wunsch dahingehend besteht, daß Luft, die aus Ausströmern
tritt, die die Personen direkt anströmen, relativ kühl sein sollte, wobei die im Fußbereich aus
zugebende Luft meist wärmer gewünscht wird. Diese aerothermischen und benutzerspezifi
schen Vorgaben stehen jedoch einer kompakten Ausbildung des Heiz-, Belüftungs- und/oder
Klimageräts diametral entgegen, da meist mehrere Mischzonen vorzusehen sind, die gegebe
nenfalls mit spezifischen Beipaßkanälen beschickt werden können.
Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bekannte Heiz-, Belüftungs-
und/oder Klimaanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verteilerkasten, in wel
chem zumindest zwei Luftströmungspfade hin zu einer Mischzone definierbar sind und wel
cher über zumindest zwei Ausgänge verfügt, von denen zumindest einer mit Luft aus der
Mischzone beschickt werden kann, in solch einer Weise weiterzubilden, daß eine gewünschte
Temperaturschichtung bei minimaler Bauraumanforderung und möglichst kurzen Strömungs
pfaden einfach dargestellt werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Mischzone strömungstechnisch
eine Einrichtung nachgeschaltet ist, die eine Wechselwirkung der aus der Mischzone treten
den Luft bezüglich Luft, die sich in einer anderen Richtung bewegt, reduziert, insbesondere
im wesentlichen ausschließt. Anders ausgedrückt wird erfindungsgemäß die gewünschte
Temperaturschichtung dadurch erhalten, daß die aus der Mischkammer austretende Luft ge
genüber anderer Luft entkoppelt wird. In äußerst überraschender Weise hat sich herausge
stellt, daß hierdurch die Strömungsdynamik in dem gesamten Gerät deutlich einfacher hand
zuhaben ist.
Vorteilhafterweise ist in dem erfindungsgemäßen Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimagerät
auch eine Einrichtung vorgesehen, die ein Abzweigung von Luft von einem der definierbaren
Strömungspfade ermöglicht, um die Luft bereitzustellen, die sich in einer anderen Richtung
bewegt als jene, die aus der Mischzone tritt. Bei einer insbesondere bevorzugten Ausfüh
rungsform kann diese Einrichtung eine selektive und/oder einstellbare Abzweigung bereit
stellen. Somit ist es z. B. möglich, Warmluft aus einem Strömungspfad abzuzweigen, die dazu
vorgesehen ist, zur Windschutzscheibe geführt zu werden, wobei der verbleibende Anteil an
Warmluft der Mischzone zugeführt werden kann.
Vorteilhafterweise umfaßt die der Mischzone nachgeschaltete Einrichtung zumindest ein
Element, welchen einen oder mehrere kanalartige Durchtritte definiert. Somit kann z. B. ein
Mischluftkanal dargestellt werden, der die Luft von der Mischzone unmittelbar zu dem Perso
nenausströmer und/oder dem Fußaustritt liefert. Selbstverständlich sind auch mehrere kanal
artige Durchtritte möglich, die gegebenenfalls auch über gemeinsame Abschnitte verfügen
können.
Ferner ist es bevorzugt, daß die der Mischzone nachgeschaltete Einrichtung zumindest ein
Element umfaßt, welches einen oder mehrere kanalartige Durchtritte definiert, in welche die
Luft treten kann, die sich in einer anderen Richtung bewegt, als jene, die aus der Mischzone
tritt. Durch das Bereitstellen solcher kanalartigen Durchtritte, die gegebenenfalls über ge
meinsame Abschnitte verfügen können, ist es möglich, eine exakt definierbare Strömung be
reitzustellen, z. B. eine Warmluftströmung hin zu dem Defrost-Ausgang mittels welchem die
Windschutzscheibe beaufschlagt werden kann.
Der Querschnitt der kanalartigen Durchtritte kann jeweils konstant sein, oder sich auch mit
dem Strömungsanforderungen verändern. Beispielhaft ist es möglich, daß sich die kanalarti
gen Durchtritte in der Strömungsrichtung ausweiten und/oder verjüngen.
Die kanalartigen Durchtritte bilden vorteilhafterweise mit Bezug zueinander einen Winkel
von zwischen 30 und 180°, insbesondere von in etwa 90° aus. Anders ausgedrückt ermögli
chen es die kanalartigen Durchtritte, eine Kreuzung von Strömungspfaden definiert bereitzu
stellen. Beispielhaft sei der Fall angegeben, in welchem die Mischluft in einem mittigen Ka
nal hin zu dem Personen-Ausströmer und den Fußaustritten geführt wird, während reine
Warmluft, die nicht durch die Mischzone getreten ist, beidseitig dieses Kanals und praktisch
senkrecht diesbezüglich in zwei Kanälen hin zum Defrost-Austritt geführt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die kanalartigen Durchtritte aneinander angren
zend ausgebildet, um eine möglichst effiziente Nutzung des Bauraums bereitzustellen.
Die der Mischzone nachgeschaltete Einrichtung kann vorteilhafterweise Luftstromsteuermit
tel, z. B. Klappen oder dergleichen umfassen, welche insbesondere in zumindest einem, meh
reren oder sämtlichen kanalartigen Durchtritten angeordnet sein können. Durch das Vorsehen
weiterer Luftstromsteuermittel lassen sich die aerothermischen Parameter beliebig einstellen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform beaufschlagen die Luftströmungspfade derart die
Mischzone, daß in dieser eine Temperaturschichtung oder ein Temperaturgradient besteht, der
oder die in der der Mischzone nachgeschalteten Einrichtung zumindest teilweise aufrechter
halten werden kann. Somit ist es z. B. möglich, relativ warme Luft im Fußbereich relativ
kühle Luft im Personen-Ausströmerbereich und sehr warme Luft an den Defrost-Ausgang zu
liefern, wobei anzumerken ist, daß die warme Luft für den Defrost-Ausgang nicht von der
Mischzone herrührt.
Alternativ ist es auch möglich, die Mischzone durch die zwei Luftströmungspfade derart zu
beaufschlagen, daß in dieser eine im wesentlichen homogene Mischluft vorliegt, wenn z. B.
eine unterschiedliche Temperierung der Luft im Fußbereich und im Personen-
Anströmerbereich nicht erforderlich oder vorgesehen ist.
Vorteilhafterweise umfaßt die der Mischzone nachgeschaltete Einrichtung zumindest eine
Trennwandung, z. B. um eine Aufteilung der Mischluft in eine rechte und eine linke Fahr
zeughälfte zu ermöglichen, wobei die Trennwandung insbesondere dazu dient, einen, mehrere
oder sämtliche kanalartigen Durchtritte und/oder die Einrichtung, die eine Abzweigung von
Luft ermöglicht zu stützen.
Schließlich ist es bevorzugt, daß sich die kanalartigen Durchtritte zumindest abschnittsweise
in einer Draufsicht und/oder Seitenansicht überlappen. Somit ist es z. B. möglich, daß der ka
nalartige Durchtritt zum Führen der aus der Mischzone tretenden Mischluft in einem Bereich
im wesentlichen koaxial zu einem anderen kanalartigen Durchtritt vorliegt, in dem z. B. die
Warmluft hin zum Defrost-Austritt geführt wird.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich ferner aus der le
diglich beispielhaften Beschreibung einer derzeit bevorzugten Ausführungsform, in welcher
auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen gilt:
Fig. 1 zeigt in schematischer Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Heiz-, Belüftungs-
und/oder Klimagerät.
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der in Fig. 1 gezeigten Darstellung in perspektivischer Ansicht.
Fig. 3 zeigt die der Mischzone nachgeschaltete Einrichtung in einer mischzonenseitigen Auf
sicht, einer zu Fig. 1 entgegengesetzten Seitenansicht und in einer Ansicht von hinten bezüg
lich der Mischzone, jeweils leicht isometrisch.
Unter anfänglicher Bezugnahme auf Fig. 1 wird einer derzeit bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimageräts für ein Kraftfahrzeug be
schrieben. Das Gerät umfaßt in an und für sich üblicher Weise einen Verdampfer 1, der zur
Abkühlung von Luft dienend mit einem entsprechenden Klimakreis geschaltet ist. Strö
mungstechnisch dem Verdampfer 1 vorgelagert ist ein nicht dargestelltes Gebläse vorgesehen,
welches Frischluft und/oder Umluft beaufschlagen kann, um diese durch das Gerät zu fördern.
In einem unteren Abschnitt des Verdampfers 1 schließt sich strömungstechnisch ein Wärme
tauscher 2 mit einem optional nachgeschalteten Elektroheizer 3 an. Oberhalb des Heizwär
metauschers 2 kann Luft, die aus dem Verdampfer 1 tritt, unmittelbar in eine Mischzone 20
treten, die in der gezeigten Ausführungsform sich unmittelbar an den Verdampfer anschließt
und oberhalb des Heizwärmetauschers 2 ausgebildet ist. Die aus dem unteren Abschnitt des
Verdampfers 1 austretende Luft tritt somit entsprechend dem Strömungspfad 17 durch den
Heiz-Wärmetauscher 2 und den elektrischen Heizer, z. B. einen PTC-Heizkörper 3, um an
schließend nach oben gelenkt zu werden. Wie dargestellt ist austrittsseitig des Heizwärmetau
schers 2 und leicht oberhalb davon eine Einrichtung 50 vorgesehen, die in der dargestellten
Ausführungsform als Schalenklappe vorgesehen ist und welche es ermöglicht, einen variablen
Anteil der Warmluft abzuzweigen und die verbleibende Warmluft hin zu der Mischzone 20 zu
führen. Die Einrichtung 50 kann in der dargestellten Ausführungsform mittels eines radialen
Fortsatzes die Mischkammer 20 austrittsseitig sperren, so daß die gesamte aus dem Verdamp
fer 1 austretende Luft veranlaßt wird durch den Heiz-Wärmetauscher 2 und hin zu dem De
frost-Ausgang und/oder der Mischkammer 20 zu treten. Dies entspricht einem Modus maxi
maler Defrost bzw. "ganz warm".
Oberhalb der Einrichtung 50 ist ein kanalartiger Durchtritt 18 ausgebildet, der, wie dargestellt,
Luft von der Mischzone 20 hin zu dem Personenanströmerauslaß 11 sowie zu anderen Aus
lässen 14, 15, z. B. für den Fußbereich im Fonds und den Luftkanal für die Mittelkonsolenbe
lüftung führt.
Praktisch senkrecht dazu ist ein kanalartiger Durchtritt 19 ausgebildet, der es ermöglicht, den
Warmluftpfad 17 hin zu dem Defrost-Austritt 10 zu führen.
Wie sich aus der perspektivischen Detailansicht, von Fig. 2 ergibt, ist die Einrichtung 50 an
einer Trennwandung 52 angelenkt, an welcher die kanalartigen Durchtritte 18 und 19 jeweils
für Mischluft und Warmluft festgelegt sind. Es ist anzumerken, daß in der Darstellung von
Fig. 2 lediglich die dem Beobachter zugewandte Hälfte des Kanalsystems dargestellt ist. An
ders ausgedrückt ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine entsprechende symmetri
sche Ausbildung vorgesehen.
Wie man es deutlich erkennen kann, wird ein Teil der aus der Mischzone 20 tretenden Luft in
dem kanalartigen Durchtritt vorbeigeführt an der Warmluft, die in dem kanalartigen Durchtritt
19 trennwandungsnäher geführt wird.
Die exaktere Konfiguration und Anordnung der kanalartigen Durchtritte 18, 19 ergibt sich aus
der Detaildarstellung von Fig. 3. In Fig. 3 ist im linken Abschnitt die der Mischzone 20 nach
geschaltete Einrichtung 100 praktisch in mischzonenseitiger Aufsicht dargestellt. Wie man es
erkennen kann, liegt an der Trennwandung 52 der kanalartige Durchtritt 19 für die Warmluft
an, während dieser eingefaßt ist von dem kanalartigen Durchtritt 18 zur Evakuierung von
Mischluft aus der Mischzone 20. Wie sich aus der Darstellung mittig von Fig. 3 ergibt, erlaubt
es somit die Einrichtung 100 aus der Mischzone 20 tretende Kalt- oder Mischluft in solch
einer Weise zu führen, daß eine Beeinflussung durch Warmluft nicht stattfindet, da diese in
entsprechenden kanalartigen Durchtritten 19 geführt wird. Es läßt sich also erfindungsgemäß
eine entkoppelte Luftströmungskreuzung darstellen.
Im rechten Abschnitt von Fig. 3 ist schließlich eine Ansicht der Einrichtung 100 gezeigt, in
der man den Eintritt des kanalartigen Durchtritts 19 und den Austritt des kanalartigen Durch
tritts 18 erkennen kann. Wie dargestellt, überlappen sich somit die kanalartigen Durchtritte 8,
19 zumindest abschnittsweise sowohl in Seitenansicht (siehe mittlere Darstellung von Fig. 3)
als auch in einer Aufsicht von oben, wie sich aus dem Vergleich der Darstellungen im rechten
und linken Teil von Fig. 3 ergibt.
Zusammenfassend läßt sich somit feststellen, daß die Erfindung eine Temperaturschichtung
entsprechend den Anforderungen ermöglicht, ohne daß ein komplexer Aufbau oder erhöhte
Raumanforderungen bestehen würden. Durch die sich kreuzenden Luftströme werden auch
praktisch keine Druckverluste oder Verwirbelungen generiert.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorangehend vollständig unter Bezugnahme auf einer der
zeit bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, sollte verstanden werden, daß die Er
findung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt ist, sondern vielmehr beliebige Varian
ten umfaßt, wie sie in den Ansprüchen definiert sind. So ist es z. B. möglich, ergänzend Luft
stromsteuermittel in einem oder mehreren kanalartigen Durchtritten vorzusehen. Auch ist es
nicht zwingend erforderlich, daß die Anordnung der kanalartigen Durchtritte symmetrisch zu
der Trennwandung ist, noch ist die Anordnung der Ein- und Austritte in die jeweiligen kanal
artigen Durchtritte als einschränkend anzusehen. Lediglich beispielhaft sei angegeben, daß es
ebenfalls möglich ist, die Eintritte in das kanalartige Durchtrittssystem 19 äußerlich zu den
kanalartigen Durchtritten 18 vorzusehen.
Claims (11)
1. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem
Verteilerkasten, in welchem zumindest zwei Luftströmungspfade (16, 17) hin zu einer
Mischzone (20) definierbar sind und welcher über zumindest zwei Ausgänge (10, 11, 14,
15) verfügt, von denen zumindest einer (11, 14, 15) mit Luft aus der Mischzone (20) be
schickt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischzone (20) strömungstech
nisch eine Einrichtung (100) nachgeschaltet ist, die eine Wechselwirkung der aus der
Mischzone (20) tretenden Luft bzgl. Luft, die sich in einer anderen Richtung bewegt redu
ziert, insbesondere im wesentlichen ausschließt.
2. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimagerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Einrichtung (50) vorgesehen ist, die eine Abzweigung von Luft von einem der defi
nierbaren Strömungspfade (16, 17), insbesondere selektiv und/oder einstellbar ermöglicht,
um die Luft bereitzustellen, die sich in einer anderen Richtung bewegt als jene, die aus der
Mischzone (20) tritt.
3. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimagerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß die der Mischzone (20) nachgeschaltete Einrichtung (100) zumindest ein Ele
ment umfaßt, welches einen oder mehrere kanalartige Durchtritte (18) definiert.
4. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimagerät nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die der Mischzone (20) nachgeschaltete Einrichtung zumindest ein
Element umfaßt, welches einen oder mehrere kanalartige Durchtritte (19) definiert, in
welche die Luft treten kann, die sich in einer anderen Richtung bewegt als jene, die aus
der Mischzone 20 tritt.
5. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimagerät nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeich
net, daß die jeweiligen kanalartigen Durchtritte (18, 19) mit Bezug zueinander einen
Winkel von zwischen 30 und 180°, insbesondere von in etwa 90° ausbilden.
6. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimagerät nach Anspruch 3 und 4 oder nach Anspruch 3, 4
und 5, dadurch gekennzeichnet, daß an jeden kanalartigen Durchtritt (18, 19) zumindest
ein entsprechend für andere Luft vorgesehener kanalartiger Durchtritt (19, 18) angrenzt.
7. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß die der Mischzone (20) nachgeschaltete Einrichtung (100) Luftstrom
steuermittel umfaßt, insbesondere in zumindest einem, mehreren oder sämtlichen kanalar
tigen Durchtritten (18, 19).
8. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die zumindest zwei Luftströmungspfade (16, 17) derart die Mischzone
(20) beaufschlagen, daß in dieser eine Temperaturschichtung oder ein Temperaturgradient
besteht, der oder die in der der Mischzone nachgestalteten Einrichtung (100) zuminde
stens teilweise aufrechterhalten wird.
9. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die zwei Luftströmungspfade (16, 17) derart die Mischzone beauf
schlagen, daß in dieser eine im wesentlichen homogene Mischluft vorliegt.
10. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die der Mischzone (20) nachgeschaltete Einrichtung (100) zumindest
eine Trennwandung (52) umfaßt, insbesondere ausgebildet als Stützkörper für einen, meh
rere oder sämtliche kanalartigen Durchtritte (18, 19) und/oder die Einrichtung (50).
11. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimagerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis
10, wenn abhängig von den Ansprüche 3 und 4 oder nach den Ansprüchen 3 und 4, da
durch gekennzeichnet, daß sich die kanalartigen Durchtritte (18, 19) zumindest ab
schnittsweise in einer Draufsicht und/oder Seitenansicht überlappen.
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