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Die Erfindung betrifft eine Klima- oder Heizungsanlage für eine
Fahrgastzelle eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
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Eine bekannte, luftseitig geregelte oder heizungsventilfreie
Klimaanlage dieser Art (DE 197 50 381 A1) weist einen
Wärmetauscher mit in Einbaulage vertikal ausgerichteten
Luftdurchtrittsflächen auf, über dessen Oberseite hinweg ein
Kaltluftkanal zum Luftmischraum geführt ist. Bei dieser
Klimaanlage zirkuliert wegen des Verzichts auf ein gesteuertes
Ventil im Kreislauf des den Wärmetauscher durchströmenden
Heizmediums selbst dann Heizmedium durch den Wärmetauscher,
wenn die Betriebsart "maximales Kühlen" eingeschaltet ist, bei
welcher die Fahrgastzelle mit maximaler Kühlluft versorgt
werden soll. Zwecks kompakter Bauweise der Klimaanlage sind
Verdampfer und Wärmetauscher eng benachbart angeordnet und die
Steuerorgane für die Warm- und Kaltluftzufuhr in den
Luftmischraum verlegt, und somit das Warmluft-Steuerorgan auf
der Luftaustrittsseite des Wärmetauschers angeordnet. In der
Betriebsart "maximales Kühlen" wird dadurch der entlang der dem
Verdampfer zugekehrten Vorderseite des Wärmetauschers strömende
und in den Luftmischraum eintretende Kaltluftstrom
unvermeidlich von der Wärmeabstrahlung des Wärmetauscher
aufgeheizt.
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Um die Aufheizung des Kaltluftstroms zu unterbinden, ist bei
einer ebenfalls bekannten Klimaanlage (DE 100 25 334 A1) vor
der Lufteintrittsfläche des Wärmetauschers eine zweiflügelige
Schwenkklappe angeordnet, die in ihrer Schließstellung eine
Luftströmung durch den Wärmetauscher hindurch unterbindet. Zur
Einstellung der Temperatur der in die Fahrgastzelle
einströmenden Luft ist der Luftmischraum mit einer sowohl den
Kaltlufteinlaß als auch den Warmlufteinlaß steuernden
Luftmischklappe ausgestattet, die so ausgebildet ist, daß sie
in ihrer einen Endstellung den Kaltlufteinlaß vollständig
abschließt und den Warmlufteinlaß vollständig freigibt und in
ihrer anderen Endstellung umgekehrt den Kaltlufteinlaß völlig
freigibt und den Warmlufteinlaß völlig abschließt. In den
Zwischenstellungen der Luftmischklappe sind unterschiedliche
Querschnitte von Kaltlufteinlaß und Warmlufteinlaß freigegeben
bzw. verschlossen. Die Luftmischklappe ist vom sog. Walzen-
Trommel- oder Schalentyp und um eine im Luftmischraum
angeordnete Querachse schwenkbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Klima- oder
Heizungsanlage der eingangs genannten Art mit geringem
technischen Aufwand im Kühlbetrieb ein Aufheizen des über den
Kaltlufteinlaß in den Luftmischraum einströmenden
Kaltluftstroms zu verhindern.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Klima- oder Heizungsanlage hat den
Vorteil, daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung des
Kaltluft-Steuerorgans das Kaltluft-Steuerorgan mit zunehmendem
Freigeben des Kaltlufteinlasses sich zunehmend über den dem
Kaltlufteinlaß unmittelbar benachbarten Teil der
Lufteintrittsfläche des Wärmetauschers schiebt und diesen Teil
gegenüber dem Kaltluftstrom abdeckt. Der am Wärmetauscher
vorbeiströmende Teilluftstrom des in den Kaltlufteinlaß
eintretenden Kaltluftstroms kommt dadurch mit dem Wärmetauscher
nicht in Berührung und wird somit nicht aufgeheizt. Je weiter
der Kaltlufteinlaß geöffnet wird, was dem Wunsch nach stärkerer
Absenkung der Lufttemperatur in der Fahrgastzelle entspricht,
desto größer ist der von der Kaltluftklappe abgedeckte Bereich
des Wärmetauschers. Dabei ist es nicht erforderlich, daß das
Kaltluft-Steuerorgan die abgedeckte Lufteintrittsfläche des
Wärmetauschers dicht verschließt, sondern es reicht schon eine
Drossel- ober Abschottfunktion aus.
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Das erfindungsgemäß ausgebildete Kaltluft-Steuerorgan ist
sowohl bei oberhalb des Wärmetauschers als auch bei seitlich
des Wärmetauschers angeordnetem Kaltlufteinlaß des
Luftmischraums einsetzbar.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäße Klima- oder
Heizungsanlage mit zweckmäßigen Weiterbildungen und
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren
Patentansprüchen angegeben.
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Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Dabei
zeigt die Zeichnung in schematischer Darstellung
ausschnittweise einen Längsschnitt einer Klimaanlage für eine
Fahrgastzelle eines Fahrzeugs.
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Die in der Zeichnung schematisch und ausschnittweise im Schnitt
dargestellte Klimaanlage zur Klimatisierung der Fahrgastzelle
eines Fahrzeugs weist einen Klimakasten 10 auf, in den mittels
eines hier nicht dargestellten Gebläses ein Luftstrom
einblasbar ist, der im Klimakasten 10 nacheinander einen
Verdampfer 11 zum Kühlen des Luftstroms und einen Wärmetauscher
12 zum Aufheizen des Luftstroms durchströmt. Der Verdampfer 11,
der in bekannter Weise in den Kältemittelkreislauf einer
Kälteanlage eingebunden ist, überdeckt den gesamten lichten
Querschnitt des Klimakastens 10. Der eng benachbart zum
Verdampfer 11 stromabwärts des Verdampfers 11 angeordnete
Wärmetauscher 12 ist von einem Heizmedium, im allgemeinen von
dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine des Fahrzeugs,
dauerdurchströmt, und zwar unabhängig von der jeweiligen
Betriebsart der Klimaanlage. Ggf. kann vorgesehen werden, daß
bei der Betriebsart "maximales Kühlen" der Durchfluß des
Heizmediums durch den Wärmetauscher abgesperrt wird. Verdampfer
11 und Wärmetauscher 12 begrenzen mit ihrer Luftaus- bzw.
Lufteintrittsfläche 112 bzw. 121 einen Kaltluftraum 13.
Oberhalb des Wärmetauschers 12 ist ein Kaltlufteinlaß 14 für
einen in Luftströmungsrichtung hinter dem Wärmetauscher 12
angeordneten Luftmischraum 15 ausgebildet, dem ein
Luftverteiler 16 nachgeordnet ist. Der Luftverteiler 16 weist
verschiedene Luftauslässe auf, die zu Luftausströmern in der
Fahrgastzelle zwecks Belüftung verschiedener Bereiche der
Fahrgastzelle führen. In der Zeichnung ist lediglich der zur
Belüftung der Mittelebene der Fahrgastzelle dienende Luftauslaß
17 dargestellt. Luftmischraum 15 und Luftverteiler 16 bilden
hier eine räumliche Einheit, können aber auch räumlich
hintereinander angeordnet sein. Des weiteren weist der
Luftmischraum 15 einen Warmlufteinlaß 18 auf, über den im
Wärmetauscher 12 aufgeheizte Warmluft in den Luftmischraum 15
einströmt. Der Kaltluftstrom und der Warmluftstrom sind in der
Zeichnung mit den Strömungspfeilen 19 und 20 symbolisiert.
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Zur Einstellung einer gewünschten Temperatur der über den
Luftverteiler 16 in die Fahrgastzelle einströmenden Luft werden
in dem Luftmischraum 15 entsprechende Anteile des
Warmluftstroms 20 und des Kaltluftstroms 19 miteinander
gemischt. Hierzu ist am Kaltlufteinlaß 14 ein Kaltluft-
Steuerorgan 21 und am Warmlufteinlaß 18 ein Warmluft-
Steuerorgan 22 vorgesehen. Die beiden Steuerorgane 21, 22
schließen in ihrer Schließstellung die Einlässe 14, 18
vollständig ab und bestimmen durch entsprechend weites
Freigeben der Einlaßquerschnitte die Menge der in den
Luftmischraum 15 einströmenden Anteile an Kalt- und Warmluft.
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Das Kaltluft-Steuerorgan 21 ist dabei so ausgebildet, daß es
bei seiner Öffnungsbewegung zur zunehmenden Freigabe des
Kaltlufteinlasses 14 die Lufteintrittsfläche 121 des
Wärmetauschers 12 zunehmend überdeckt. Dabei ist das Kaltluft-
Steuerorgan 21 so dimensioniert, daß es in seiner den
Kaltlufteinlaß 14 vollständig freigegebenen Endstellung, die in
der Zeichnung strichliniert angedeutet ist, die
Lufteintrittsfläche 121 des Wärmetauschers 12 vollständig
gegenüber dem Kaltluftstrom 19 abschottet.
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In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Kaltluft-
Steuerorgan 21 als Schwenkklappe 23 ausgebildet, die einen
Klappenträger 25 und eine an dem freien Ende des Klappenträgers
25 befestigte, gekrümmte Klappenfläche 24 aufweist. Die
Klappenfläche 24 ist als Zylindermantelabschnitt ausgebildet
und der Klappenträger 25 um eine durch den Krümmungsmittelpunkt
der Klappenfläche 24 verlaufende Schwenkachse 26 schwenkbar im
Klimakasten 10 gehalten. Das Warmluft-Steuerorgan 22 ist als
zweiflügelige Schwenklappe 27 ausgebildet, die um eine zur
Schwenkachse 26 der Schwenklappe 23 parallele Schwenkachse 28
schwenkbar im Klimakasten 10 gehalten ist. Die zweiflügelige
Schwenkklappe 27 ist so dimensioniert, daß sie in ihrer
Schließstellung den Luftmischraum 15 vollständig gegenüber der
Luftaustrittsfläche 122 des Wärmetauschers 12 abdeckt.
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In der Betriebsart "maximales Heizen" befindet sich die
Schwenkklappe 23 in ihrer in der Zeichnung ausgezogen
dargestellten Schwenkendstellung, in welcher sie den
Kaltlufteinlaß 14 des Luftmischraums 15 vollständig
verschließt, während die Schwenkklappe 27 ihre in der Zeichnung
strichliniert eingezeichnete Schwenkendstellung einnimmt, in
welcher der Warmlufteinlaß 18 des Luftmischraums 15 vollständig
geöffnet ist. Zur Absenkung der Temperatur der aus dem
Luftverteiler 16 in die Fahrgastzelle einströmenden Luft wird
die Schwenkklappe 23 und/oder die Schwenkklappe 27 jeweils in
der Zeichnung entgegen Uhrzeigersinn geschwenkt, so daß dem in
den Luftmischraum 15 einströmenden Warmluftstrom 20 ein mehr
oder weniger großer Kaltluftstrom 19 beigemischt und/oder der
in den Luftmischraum 15 einströmende Warmluftstrom 20
gedrosselt wird. Mit zunehmendem Verschwenken der Schwenkklappe
23 in ihre Öffnungsrichtung bewegt sich die Klappenfläche 24
über die Lufteintrittsfläche 121 des Wärmetauschers 12 hinweg
und schottet diesen Bereich gegenüber dem Kaltluftstrom 19 ab
und verschließt damit den Anströmquerschnitt des Wärmetauschers
12. Damit wird dieser Bereich des Wärmetauschers 12 nicht mehr
von dem Kaltluftstrom 19 angeströmt, und es kommt nicht mehr zu
Rückströmungen der vor dem Wärmetauscher 12 zirkulierenden und
sich aufheizenden Luft in den Kaltluftstrom 19, so daß dessen
Aufheizung verhindert wird.
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In der Betriebsart "maximales Kühlen" ist die Schwenkklappe 27
so weit geschwenkt, daß sie den Warmlufteinlaß 18 des
Luftmischraums 15 vollständig verschließt. Die Schwenkklappe 23
gibt den Kaltlufteinlaß 14 vollständig frei und ist soweit vor
den Wärmetauscher 12 geschwenkt, daß sie dessen
Lufteintrittsfläche 121 vollständig gegenüber dem Kaltluftstrom
19 abschottet. Die Fahrgastzelle wird ausschließlich mit
Kaltluft beaufschlagt, selbst dann, wenn im Wärmetauscher 12
das Heizmedium zirkuliert und der Wärmetauscher 12 aufgeheizt
ist.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene
Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann das Kaltluft-
Steuerorgan 21 auch als Rollo, das vor die Lufteintrittsfläche
121 des Wärmetauschers 12 gezogen oder geschoben wird,
ausgebildet sein. Das Kaltluft-Steuerorgan 21 kann auch durch
ein linear bewegtes Schiebeelement realisiert werden. Um eine
in Einbaulage geringe Bauhöhe des Klimakastens 10 zu erhalten,
kann der Kaltlufteinlaß 14 auch seitlich des Wärmetauschers 12
angeordnet werden. Auch ist es möglich, jeweils einen
Kaltlufteinlaß 14 auf beiden Seiten des Wärmetauschers 12
vorzusehen, wobei jeder Kaltlufteinlaß 14 mit einem wie
beschrieben ausgebildeten Kaltluft-Steuerorgan 21 versehen
wird. In diesem Fall überdeckt jedes Kaltluft-Steuerorgan 21 in
seiner maximalen Offenstellung die Hälfte der
Lufteintrittsfläche 121 des Wärmetauschers 12.
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Bei Wegfall des Verdampfers 11 wirkt die beschriebene
Klimaanlage als reine Heizungsanlage, wobei der Kaltluftstrom
19 über ein Frischluftfenster unmittelbar der Umgebung der
Fahrgastzelle entnommen und über den Kaltlufteinlaß 14 dem
Luftmischraum 15 zugeführt wird. Die maximale Kühltemperatur
für die Fahrgastzelle wird dann durch die Umgebungstemperatur
bestimmt.