DE102004037703A1

DE102004037703A1 - Klimaanlage

Info

Publication number: DE102004037703A1
Application number: DE200410037703
Authority: DE
Inventors: Stefan Dipl.-Ing. Giez
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2004-08-04
Filing date: 2004-08-04
Publication date: 2006-02-23

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer luftmengengesteuerten Regelung innerhalb eines Gehäuses (2). Die Klimaanlage (1) weist zumindest einen innerhalb eines Mittelkanals (2.3) angeordneten Wärmetauscher (3) auf. Ferner ist ein bezüglich des Mittelkanals (2.3) räumlich getrennter oberer luftführender Kanal (2.1) für einen Frisch- oder Kaltluftstrom (4) und ein bezüglich des Mittelkanals (2.3) räumlich getrennter unterer luftführender Kanal (2.2) für einen Frisch- oder Kaltluftstrom (4) vorgesehen. Der Mittelkanal (2.3) und der obere und der untere luftführende Kanal (2.1, 2.2) münden in Strömungsrichtung nach dem Wärmetauscher (3) in einem Luftmischraum (7). Der Mittelkanal (2.3) ist in Strömungsrichtung nach dem Wärmetauscher (3) gegenüber dem Luftmischraum (7) über mindestens ein oberes Absperrorgan (5.1) und mindestens ein unteres Absperrorgan (5.2) verschließbar. Es ist eine Regelung der Luftströme möglich, die extrem unterschiedliche Temperaturen der Luftströme in einem Luftmischraum (7) erlaubt. Hierzu sind die zwei Absperrorgane (5.1, 5.2) als Luftleitelemente ausgebildet und sind mit Bezug zu ihrer Schwenkrichtung zueinander gegensinnig steuerbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage mit einer luftmengengesteuerten Regelung.

Es ist bereits eine Heiz- oder Klimaanlage mit einer luftmengengesteuerten Regelung aus der DE 41 19 474 C2 bekannt. Bei der Heiz- oder Klimaanlage werden in einer Mischkammer ein Frischluftstrom und ein erwärmter Luftstrom zusammengeführt und gemischt. Die dort vermischte Luft wird dem Fahrgastraum zugeleitet. Der Luftaustritt des Frischluft- bzw. Kaltluftkanals und des Warmluftkanals zur Mischkammer ist jeweils durch zwei oder mehr jalousieartig zueinander angeordnete verdrehbare Klappen regulierbar. Die verdrehbaren Klappen sind derart gegeneinander ausgerichtet, dass in einem Teilöffnungsbereich die aus dem Frisch- bzw. Kaltluftkanal ausströmende Luft auf den Austrittsbereich des Warmluftkanals gerichtet ist und die aus dem Warmluftkanal ausströmende Luft auf den Austrittsbereich des Frischluft- bzw. Kaltluftkanals gerichtet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Heizbeziehungsweise Klimaanlage derart auszubilden und anzuordnen, dass eine Regelung der Luftströme möglich ist, die extrem unterschiedliche Temperaturen der Luftströme in einem Luftmischraum erlaubt.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit einer luftmengengesteuerten Regelung innerhalb eines Gehäuses mit zumindest

a) einem innerhalb eines Mittelkanals angeordneten Wärmetauscher,
b) einem bezüglich des Mittelkanals räumlich getrennten oberen luftführenden Kanal für einen Frisch- oder Kaltluftstrom,
c) einem bezüglich des Mittelkanals räumlich getrennten unteren luftführenden Kanal für einen Frisch- oder Kaltluftstrom, wobei
d) in Strömungsrichtung nach dem Wärmetauscher der Mittelkanal und der obere und der untere luftführende Kanal in einem Luftmischraum münden,
e) der Mittelkanal in Strömungsrichtung nach dem Wärmetauscher gegenüber dem Luftmischraum über mindestens ein oberes Absperrorgan und mindestens ein unteres Absperrorgan verschließbar ist,
g) die zwei Absperrorgane als Luftleitelemente ausgebildet mit Bezug zu ihrer Schwenkrichtung zueinander gegensinnig und/oder voneinander unabhängig steuerbar sind. Hierdurch wird für jede Klimazone beziehungsweise für jeden Bereich im Kraftfahrzeug dessen, Temperatur einzustellen ist, mit einem Wärmetauscher und den ober- und unterhalb angeordneten Kaltluftkanälen eine optimale Luftmischung in einem gemeinsamen Luftmischraum erreicht, die verschieden temperierte Teilluftströme nach dem Mischen ermöglicht.

Hierzu ist es vorteilhaft, dass der obere Kanal mindestens ein Absperrorgan aufweist und über das Absperrorgan gegenüber dem Luftmischraum verschließbar ist. Dadurch werden die Temperatur und der Mischungsgrad im oberen Teil des Luftmischraums einfach eingestellt beziehungsweise geregelt.

Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass der untere Kanal mindestens ein Absperrorgan aufweist und über das Absperrorgan gegenüber dem Luftmischraum verschließbar ist. Dadurch wird entsprechend dem oberen Teil des Luftmischraums auch für den unteren Teil die Möglichkeit geschaffen, den Temperaturgradienten innerhalb des Luftmischraums einzustellen und zu maximieren.

Ein über das beispielsweise obere, als Leitelement ausgebildete Absperrorgan des Mittelkanals in den Luftmischraum geleiteter Warmluftstrom bildet bei entsprechend geschlossenem Absperrorgan des oberen Kanals ein hohes Temperaturniveau innerhalb des oberen Teils des Luftmischraums. Bei geöffnetem Absperrorgan im oberen Kanal stellt sich ein niedriges Temperaturniveau im oberen Teil des Luftmischraums ein. Erfindungsgemäß lässt sich somit beispielsweise im oberen Teil des Luftmischraums ein niedriges und gleichzeitig im unteren Teil des Luftmischraums ein hohes Temperaturniveau erzeugen.

Ferner ist es vorteilhaft, dass der Luftmischraum mindestens einen oberen Luftauslass und mindestens einen unteren Luftauslass aufweist, die mit einer Fahrgastzelle in Verbindung stehen. Dadurch ist sowohl dem oberen Kaltluft führenden Kanal als auch dem unteren Kaltluft führenden Kanal ein ebenfalls entsprechend oben und unten angeordneter Luftauslass zugeordnet. Jeder Luftauslass ist einer Klimazone innerhalb des Kraftfahrzeugs zugeordnet. Aus den vorstehend beschriebenen unterschiedlichen Temperaturniveaus innerhalb des Luftmischraums resultieren entsprechend unterschiedlich temperierte Teilluftströme, die über den entsprechenden oberen oder unteren Luftauslass einer entsprechenden Klimazone innerhalb des Kraftfahrzeugs zugeführt werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass ein aus dem Mittelkanal in den Luftmischraum strömender erster Warmluftstrom mittels dem als Luftleitelement ausgebildeten oberen Absperrorgan in Richtung des oberen Luftauslasses lenkbar ist. Dadurch wird unabhängig von der Drehstellung des Absperrorgans im oberen Kaltluftkanal erreicht, dass der Warmluftstrom auch nach dem Durchströmen des Luftmischraums fast vollständig dem oberen Luftauslass und somit einer Klimazone zugeführt wird.

Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass ein aus dem Mittelkanal in den Luftmischraum strömender zweiter Warmluftstrom mittels dem als Luftleitelement ausgebildeten unteren Absperrorgan in Richtung des unteren Luftauslasses lenkbar ist. Entsprechend dem oberen Teil des Luftmischraums ist auch der untere Teil des Luftmischraums und insbesondere der untere Luftauslass mit einem Warmluftstrom zu versorgen.

Dadurch, dass die beiden als Leitelemente ausgebildete Absperrorgane der Mittelkanals bezüglich ihrer Schwenkrichtung gegensinnig arbeiten, werden der obere und der untere Luftauslass annähernd gleichmäßig mit Warmluft versorgt. Die jeweilige Temperierung im oberen und unteren Teil des Luftmischraums erfolgt durch die im oberen und unteren Kaltluftkanal angeordneten Absperrorgane.

Hierzu ist es vorteilhaft, dass die zwei Absperrorgane im oberen Kanal und im unteren Kanal mit Bezug zu ihrer Schwenkrichtung zueinander gegensinnig und/oder voneinander unabhängig steuerbar sind. Dadurch ist die Möglichkeit geschaffen, die Absperrorgane gangunterschiedlich anzutreiben und somit innerhalb des Luftmischraums unterschiedliche Temperaturniveaus einzustellen.

Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass mehrere obere und/oder untere, als Luftleitelemente ausgebildete Absperrorgane und wahlweise mehrere Absperrorgane im oberen Kanal und/oder im unteren Kanal vorgesehen sind. Dadurch lassen sich große Strömungsquerschnitte in erfindungsgemäßer Weise regeln, um einen Temperaturgradienten innerhalb des Luftmischraums einzustellen.

Vorteilhaft ist es ferner, dass der obere und/oder untere Luftauslass mit Bezug zur Strömungsrichtung hinter dem oberen beziehungsweise unteren Absperrorgan angeordnet ist. Dadurch wird das direkte Weiterleiten des Warmluftstroms in den jeweiligen oberen oder unteren Luftauslass optimiert.

Außerdem ist es vorteilhaft, dass das Gehäuse einem ersten Teilbereich des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist und mindestens ein zweites Gehäuse für einen zweiten Teilbereich im Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Dadurch wird beispielsweise bei der Aufteilung in einen rechten und linken Teilbereich des Kraftfahrzeugs die erfindungsgemäße luftmengengesteuerte Regelung getrennt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt.
Dabei zeigt:
1 eine Prinzipskizze eines Vertikalschnitts eines Gehäuses einer luftmengengesteuerten Klimaanlage,
2 die Anordnung von Kanälen in vertikaler Richtung.
In 1 ist eine Prinzipskizze eines Vertikalschnitts eines Gehäuses 2 einer luftmengengesteuerten Klimaanlage 1 dargestellt. Ein Frisch- oder Kaltluftstrom 4 strömt auf einer Seite in das Gehäuse 2 einer Klimaanlage 1 ein. Das Gehäuse 2 verzweigt in Strömungsrichtung des Frisch- oder Kaltluftstroms 4 gemäß 2 in drei Kanäle. Ein Teil des Frisch- oder Kaltluftstroms 4a wird in einen oberen Kanal 2.1, ein weiterer Teil des Frisch- oder Kaltluftstroms 4b in einen unter dem oberen Kanal 2.1 angeordneten Mittelkanal 2.3 und ein weiterer Teil des Frisch- oder Kaltluftstroms 4c wird in einen unteren Kanal 2.2 geleitet.
Die Gehäusewand 2.4 ist in vertikaler Richtung zwischen dem Gehäuse 2 angeordnet und bildet den Mittelkanal 2.3. Gleichzeitig werden zwischen dem Gehäuse 2 und der Gehäusewand 2.4 der obere Kanal 2.1 und der untere Kanal 2.2 gebildet.
Im Mittelkanal 2.3 ist über den gesamten Querschnitt ein Wärmetauscher 3 angeordnet. Der Wärmetauscher 3 wird luftseitig durch den Frisch- oder Kaltluftstrom 4b durchströmt. Der erwärmte Frisch- oder Kaltluftstrom 4b tritt als Warmluftstrom 9 aus dem Wärmetauscher 3 aus.
Der Mittelkanal 2.3 ist in Strömungsrichtung nach dem Wärmetauscher 3 bis auf zwei Strömungsöffnungen 2.5, 2.5' geschlossen. Die Strömungsöffnungen 2.5, 2.5' sind übereinander angeordnet. Jede der beiden Strömungsöffnungen 2.5, 2.5' ist jeweils über ein drehbares oberes Absperrorgan 5.1 und ein drehbares unteres Absperrorgan 5.2 verschließbar.
Durch die beiden Strömungsöffnungen 2.5, 2.5' tritt jeweils ein erster Warmluftstrom 9.1 und ein zweiter Warmluftstrom 9.2 in einen Luftmischraum 7 ein. Der Luftmischraum 7 wird durch das Gehäuse 2 und die innere Gehäusewand 2.4 gebildet.
Zusätzlich zu den Warmluftströmen 9.1, 9.2 werden die beiden Frisch- oder Kaltluftströme 4a, 4c über den oberen Kanal 2.1 und über den unteren Kanal 2.2 in den Luftmischraum 7 geleitet. Zur Regelung der Frisch- oder Kaltluftströme 4a, 4c sind der obere Kanal 2.1 und der untere Kanal 2.2 über jeweils ein drehbares Absperrorgan 6.1, 6.2 verschließbar.
Die in den Luftmischraum 7 eintretenden Warm- und Kaltluftströme werden nach dem Mischen über einen oberen Luftauslass 8.1 und über einen unteren Luftauslass 8.2 in das Kraftfahrzeug beziehungsweise in die Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs geleitet.
Die beiden Absperrorgane 5.1, 5.2 sind drehbar gelagert und regelbar. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Absperrorgane 5.1, 5.2 als Luftleitelemente ausgebildet, um die beiden Warmluftströme 9.1, 9.2 je nach Drehstellung mehr oder weniger in Richtung der beiden Luftauslässe 8.1, 8.2 zu lenken. Durch die erfindungsgemäße gegensinnige Drehrichtung der beiden Absperrorgane 5.1, 5.2 wird die Warmluft gleichmäßig auf die beiden Luftauslässe 8.1, 8.2 verteilt.
Der Mischungsgrad der beiden Warmluftströme 9.1, 9.2 mit den beiden Frisch- oder Kaltluftströmen 4a, 4c ist abhängig von der Drehstellung der Absperrorgane 5.1, 5.2.
Um trotz der Vermischung im Luftmischraum 7 unterschiedliche Temperaturen an den beiden Luftauslässen 8.1, 8.2 zu bilden, sind die beiden Absperrorgane 6.1, 6.2 im oberen Kanal 2.1 und im unteren Kanal 2.2 gangunterschiedlich angetrieben. Bei voll geöffnetem Absperrorgan 6.1 und ganz geschlossenem Absperrorgan 6.2 wird nach dem Mischen der Warm- und Kaltluftströme die Temperatur vom oberen Teil des Luftmischraums 7 zum unteren Teil des Luftmischraums 7 hin zunehmen.
Durch eine nicht dargestellte Zuordnung des oberen Luftauslasses 8.1 zum Kopfbereich und des unteren Luftauslasses 8.2 zum Fußbereich des Insassen, besteht somit die Möglichkeit eine Temperaturschichtung einzustellen, die einen kühlen Kopfbereich und einen warmen Fußbereich ermöglicht.

Claims

Klimaanlage (1) für ein Kraftfahrzeug mit einer luftmengengesteuerten Regelung innerhalb eines Gehäuses (2) mit zumindest a) einem innerhalb eines Mittelkanals (2.3) angeordneten Wärmetauscher (3), b) einem bezüglich des Mittelkanals (2.3) räumlich getrennten oberen luftführenden Kanal (2.1) für einen Frisch- oder Kaltluftstrom (4a), c) einem bezüglich des Mittelkanals (2.3) räumlich getrennten unteren luftführenden Kanal (2.2) für einen Frisch- oder Kaltluftstrom (4c), wobei d) in Strömungsrichtung nach dem Wärmetauscher (3) der Mittelkanal (2.3) und der obere und der untere luftführende Kanal (2.1, 2.2) in einem Luftmischraum (7) münden, e) der Mittelkanal (2.3) in Strömungsrichtung nach dem Wärmetauscher (3) gegenüber dem Luftmischraum (7) über mindestens ein oberes Absperrorgan (5.1) und mindestens ein unteres Absperrorgan (5.2) verschließbar ist, f) die zwei Absperrorgane (5.1, 5.2) als Luftleitelemente ausgebildet mit Bezug zu ihrer Schwenkrichtung zueinander gegensinnig und/oder voneinander unabhängig steuerbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Kanal (2.1) mindestens ein Absperrorgan (6.1) aufweist und über das Absperrorgan (6.1) gegenüber dem Luftmischraum (7) verschließbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Kanal (2.2) mindestens ein Absperrorgan (6.2) aufweist und über das Absperrorgan (6.2) gegenüber dem Luftmischraum (7) verschließbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftmischraum (7) mindestens einen oberen Luftauslass (8.1) und mindestens einen unteren Luftauslass (8.2) aufweist, die mit einer Fahrgastzelle in Verbindung stehen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus dem Mittelkanal (2.3) in den Luftmischraum (7) strömender erster Warmluftstrom (9.1) mittels dem als Luftleitelement ausgebildeten oberen Absperrorgan (5.1) in Richtung des oberen Luftauslasses (8.1) lenkbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein aus dem Mittelkanal (2.3) in den Luftmischraum (7) strömender zweiter Warmluftstrom (9.2) mittels dem als Luftleitelement ausgebildeten unteren Absperrorgan (5.2) in Richtung des unteren Luftauslasses (8.2) lenkbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Absperrorgane (6.1, 6.2) im oberen Kanal (2.1) und im unteren Kanal (2.2) mit Bezug zu ihrer Schwenkrichtung zueinander gegensinnig und/oder voneinander unabhängig steuerbar sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere obere und/oder untere, als Luftleitelemente ausgebildete Absperrorgane (5.1, 5.2) und wahlweise mehrere Absperrorgane (6.1, 6.2) im oberen Kanal (2.1) und/oder im unteren Kanal (2.2) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und/oder untere Luftauslass (8.1, 8.2) mit Bezug zur Strömungsrichtung hinter dem oberen beziehungsweise unteren Absperrorgan (5.1, 5.2) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) einem ersten Teilbereich des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist und mindestens ein zweites Gehäuse für einen zweiten Teilbereich im Kraftfahrzeug vorgesehen ist.