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Die
Erfindung betrifft eine Heizungs- und/oder Klimatisierungseinrichtung
für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches
1.
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Bei
bekannten Heizungsanlagen für Kraftfahrzeuge wird Umgebungsluft über
ein Gebläse angesaugt, durch einen Heizkörper
geleitet und temperiert dem Innenraum des Fahrzeuges zugeführt.
Die Temperierung der Luft erfolgt bei luftgeregelten Heizungen durch
einen Bypass zum Heizkörper, durch welchen die Außen-
oder Frischluft am Heizkörper vorbei geführt und
anschließend mit der warmen Luft gemischt wird, sodass
die gewünschte Temperatur erhalten wird. Die Vermischung
von Warmluft und Frischluft erfolgt in einem Mischraum, an welchen
diverse Düsen, z. B. Mittel- und Seitendüsen,
Defrostdüsen und Luftauslässe für den
Fußraum oder den Fond angeschlossen sind. Eine derartige
Mischung der Luft ist vielfach unvollkommen und entspricht nicht
den gewünschten Austrittstemperaturen an den Auslassdüsen
der Heizungsanlage. Beispielsweise ist an den Mittel- und/oder Seitendüsen
kühlere Luft, und an den Fußraumauslässen
wärmere Luft erwünscht, ebenso wird an den Defrostdüsen
zur Belüftung der Scheiben wärmere Luft bevorzugt.
Aus diesen Forderungen ergibt sich für die Luftaus tritte
der Heizungsanlage ein bestimmtes Temperaturprofil. Bei den bekannten
Heizungsanlagen, welche einen Heizkörperblock aufweisen,
befindet sich der Bypasskanal entweder oberhalb oder unterhalb des Heizkörpers.
Dies hat zur Folge, dass kältere Luft entweder im oberen
oder im unteren Bereich des Mischraumes vorherrscht, sodass kühlere
Luft entweder zu den Defrostdüsen oder zu den Fußraumauslässen
gelangt. Die wärmere, aus dem Heizkörper austretende
Luft herrscht im mittleren Bereich vor und trifft somit auf die
Mitteldüsen. Dies entspricht nicht dem gewünschten
Temperaturprofil, sodass aufwändige Mischeinrichtungen
in Form von Klappen und Umlenkelementen notwendig sind, um das gewünschte
Temperaturprofil zu erreichen. Gleiches gilt für Klimaanlagen,
wo dem Heizkörper luftseitig ein Verdampfer vorgeschaltet
ist, welcher die eintretende Luft abkühlt, bevor sie den
Heizkörper oder den dem Heizkörper benachbarten
Bypass durchströmt. Auch hier stellt sich der Effekt ein,
dass infolge der Lage des Bypasskanals Kaltluft entweder im oberen
oder unteren Bereich des Mischraumes und Warmluft im mittleren Bereich
vorherrscht.
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Durch
die
DE 100 45 438
A1 der Anmelderin wurde eine Klimaanlage für ein
Kraftfahrzeug mit einem Verdampfer und einem nachgeschalteten Heizkörper
bekannt, welcher in einen ersten und einen zweiten Abschnitt unterteilt
ist, wobei zwischen den beiden Abschnitten eine Durchtrittsöffnung
für Kaltluft belassen ist. Darüber hinaus ist
unterhalb des Heizkörpers ein Kaltluftbypass angeordnet.
Die bekannte Klimaanlage ist für eine so genannte Vier-Zonen-Klimatisierung
vorgesehen, d. h. der Luftstrom hinter (stromabwärts) dem
Heizkörper wird durch eine senkrechte und eine horizontale
Trennwand in vier Teilströme unterteilt.
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Durch
die
DE 35 14 359 C2 der
Anmelderin wurde eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug
bekannt, welche ebenfalls der Klimatisierung von vier Zonen im Kraftfahrzeug
dient, d. h. der Fahrer- und der Beifahrerseite sowie der rechten
und der linken Seite im Fondbereich. Hierzu weist die bekannte Kli maanlage
einen Verdampfer und einen aus zwei Abschnitten bestehenden Heizkörper
auf, welcher eine Durchtrittsöffnung für Kaltluft
zwischen den beiden Heizkörperabschnitten aufweist. Stromabwärts
von der Durchtritts- oder Kaltluftöffnung sind eine senkrechte
und eine waagerechte Trennwand angeordnet. Dadurch entstehen vier
Luftkanäle, durch welche klimatisierte Luft in die vier
Zonen des Fahrgastinnenraumes geführt wird.
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Durch
die
DE 35 14 358 A1 der
Anmelderin wurde eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, welche
einen Verdampfer und einen Heizkörper mit zwei in Abstand
nebeneinander angeordneten Abschnitten aufweist, zwischen denen
eine Durchtrittsöffnung für Kaltluft belassen
ist. Auch diese Anlage dient der Vier-Zonen-Klimatisierung. Zur
Regelung der Luftmengen bzw. der Lufttemperatur weist die bekannte
Anlage Rolljalousien auf, welche sich zwischen Heizkörper
und Verdampfer befinden.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einer Heizungs- und/oder
Klimaanlage der eingangs genannten Art ein bedarfsgerechtes Temperaturprofil
für die Austrittsluft zu schaffen, wobei der luftseitige
Druckabfall innerhalb der Klimaanlage, insbesondere im Mischraum
möglichst gering sein soll.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Patentanspruches
1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß sind
die Luftauslässe für die Mitteldüse und/oder
die Seitendüsen im Bereich der Kaltluftdurchtrittsöffnung
bzw. im Strömungsbereich der aus der Ausstrittsöffnung
austretenden Kaltluft angeordnet. Durch diese Zuordnung von mittleren
Luftauslässen und Kaltluftdurchtrittsöffnung wird das
Temperaturprofil der austretenden Luft an das gewünschte
Temperaturprofil im Fahrgastraum angepasst, wobei grundsätzlich
keine oder nur wenige Mischelemente, d. h. mit geringem Druckabfall
erforderlich sind. Im Be reich der mittleren Düsen (Mitteldüse
und Seitendüsen), d. h. im Kopfbereich von Fahrer und Beifahrer
strömt somit kühlere Luft aus, während über
die oben gelegenen Defrostdüsen und die unten gelegenen
Fußraumauslässe wärmere Luft ausströmt.
Dies entspricht dem gewünschten Temperaturprofil.
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Die
Durchtrittsöffnung für Kaltluft ist vorzugsweise
als Rechteckquerschnitt ausgebildet, wobei das Rechteck sich mit
seinen längeren Seiten entweder in der Vertikalen oder
in der Horizontalen erstrecken kann. Ferner können mehrere
Kaltluftdurchtrittsöffnungen vorgesehen sein, welche jeweils
zwischen Heizkörperabschnitten angeordnet sind. Die Kalt-
und Warmluft kann somit bedarfsgerecht und ohne Umlenkung verteilt
werden. Der Heizkörper kann aus mehreren Einzelheizkörpern
bestehen oder – als bevorzugte Ausführungsform – aus
einem Heizkörperblock mit gemeinsamen Kühlmittelkästen
und gemeinsamen Kühlmittelanschlüssen. Die Durchtrittsöffnungen
sind somit als Fenster im Rohrrippenblock ausgebildet.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform sind die weiteren Luftauslässe
im oberen Bereich als Defrostdüsen ausgebildet, d. h. als
Düsen, welche die konditionierte Luft auf die Scheiben
des Fahrzeuges leiten und somit für eine Enteisung oder
Befreiung von Beschlag bewirken. Weitere Auslässe im unteren
Bereich können als Auslässe für den Fußraum und/oder
den Fondbereich ausgebildet sein. Damit wird der Vorteil erreicht,
dass wärmere Luft – oberhalb und unterhalb des
Kaltluftbereiches bevorzugt den Scheiben und dem Fußraum
zugeführt wird.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können
die Heizkörper bzw. die Heizkörperabschnitte beweglich,
insbesondere längsbeweglich oder schwenkbar angeordnet
sein. Damit können die Heizkörper einerseits die
Funktion von Klappen und andererseits die Funktion einer Beeinflussung der
Strömungsrichtung der Warmluft übernehmen. Auf
diese Weise wird Warm- und Kaltluft an die richtigen Stellen, d.
h. die betreffenden Luftauslässe gelei tet, sodass zusätzliche
Klappen und Leitelemente, die einen entsprechenden Druckabfall verursachen, entfallen
können.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, insbesondere
bei fest angeordneten Heizkörpern oder Heizkörperabschnitten
sind der mindestens einen Durchtrittsöffnung für
Kaltluft Durchflussregelorgane oder Strömungsleitelemente zugeordnet,
welche den Querschnitt der Durchtrittsöffnung kontrollieren
und die austretende Strömung in ihrer Strömungsrichtung
beeinflussen, ohne einen größeren Druckabfall
zu verursachen.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Heizkörper
als Ringheizkörper oder als U-förmig ausgebildeter
Heizkörper ausgebildet, wobei sich verschiedene Durchströmungsmöglichkeiten
für die Warm- und Kaltluft ergeben. Beispielsweise kann
die Kaltluft in Längsrichtung und die Warmluft in Querrichtung
oder radialer Richtung geführt werden. Andererseits ist
auch eine Durchströmung von Warm- und Kaltluft nur in axialer
Richtung möglich, sodass Warm- und Kaltluft in der gleichen Richtung
strömen. Durch diese Strömungsvarianten von Kalt-
und Warmluft kann die konditionierte Luft an die Stellen im Mischraum
geführt werden, wo sie entsprechend dem gewünschten
Temperaturprofil für den Fahrgastraum benötigt
wird.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform ist der Heizkörper
als ein Heizkörperblock ausgebildet, wobei die mindestens
eine Durchtrittsöffnung für die Kaltluft als Aussparung
im Rippenrohrblock ausgebildet ist. Bevorzugt kann eine Öffnung
in der Mitte, oder es können mehrere Öffnungen
mittig und/oder außermittig angeordnet sein. Ein einziger
Heizkörperblock hat den Vorteil, dass er kostengünstiger
hergestellt und einfacher verbaut werden kann. Eine bevorzugte Breite
der Aussparung für die Kaltluft beträgt etwa 10
bis 60% der Gesamtbreite des Blockes.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher
erläutert. Es zeigen
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1 eine
schematische Anordnung eines Heizkörpers mit einer Kaltluftdurchtrittsöffnung
in einer Klimaanlage,
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2 einen
Heizkörper mit zwei Kaltluftdurchtrittsöffnungen
in einer Klimaanlage,
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3 einen
Heizkörper mit drei Kaltluftdurchtrittsöffnungen
in einer Klimaanlage,
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4 schräg
zur Luftströmung angeordnete Heizkörper mit Strömungsumlenkung
nach innen,
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5 schräg
angeordnete Heizkörper mit Strömungsumlenkung
nach außen,
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6a 6b schwenkbar
angeordnete Heizkörper in geschlossener und offener Stellung,
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7a 7b einen
Ringheizkörper mit Kaltluftströmung in Längsrichtung
und Warmluftdurchströmung in Querrichtung,
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8a 8b einen
Ringheizkörper mit Warm- und Kaltluftdurchströmung
in Längsrichtung,
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9a 9b einen
U-förmig ausgebildeten Heizkörper mit Kaltluftdurchströmung
in Längsrichtung und Warmluftdurchströmung in
Querrichtung,
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10a 10b einen U-förmig
ausgebildeten Heizkörper mit Warm- und Kaltluftdurchströmung
in Längsrichtung,
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11 11a eine konstruktive Ausführung eines
Heizkörperblockes mit einer mittig angeordneten Kaltluftdurchtrittsöffnung,
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12 eine
konstruktive Ausführung eines Heizkörperblockes
mit zwei außermittig angeordneten Kaltluftdurchtrittsöffnungen,
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13 eine
Klappenanordnung für einen Heizkörper mit Kaltluftdurchtrittsöffnung,
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14 eine
Anordnung mit quer zur Luftströmung beweglichen Heizkörpern,
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15 eine
Heizkörperanordnung mit Schwenkklappen im Bereich der Kaltluftdurchtrittsöffnung,
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16 eine
Heizkörperanordnung mit mehreren Schwenkklappen,
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17 eine
Heizkörperanordnung mit quer zur Luftströmung
verschiebbaren Klappen,
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18 eine
weitere Ausführung mit quer verschiebbaren Klappen,
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19 eine
Heizkörperanordnung mit schwenkbaren gewölbten
Klappen,
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20 eine
Heizkörperanordnung mit kulissengeführten Gelenkklappen,
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21 eine
Heizkörperanordnung mit einer weiteren Ausführung
für eine kulissengeführte Gelenkklappe,
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22 eine
Heizkörperanordnung mit einer weiteren kulissengeführten
Gelenkklappe,
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23 eine
Heizkörperanordnung mit Schwenkklappen und kulissengeführten
Klappen,
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24 eine
Heizkörperanordndung mit vier Schwenkklappen,
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25a 25b eine
Heizkörperanordnung mit kulissengeführter schwenkbarer
Gelenklappe in Stellung Kalt und Warm und
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26a 26b schematische
Darstellungen von verschiedenen Rolljalousien als Verschlussorgan
für eine Heizkörperanordnung mit Kaltluftdurchtrittsöffnung.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung eine nur teilweise dargestellte Klimaanlage 1 eines Kraftfahrzeuges
mit einem Gehäuse 2, in welchem eine als Verdampfer 3 ausgebildete
Vorrichtung zum Kühlen von Luft und eine als Heizkörper 4 ausgebildete
Vorrichtung zum Erwärmen der Luft angeordnet sind. Die
Einbaulage der Klimaanlage 1 mit ihren Komponenten 3, 4 ist
durch ein Achsenkreuz z-x definiert, wobei die x-Achse der Fahrzeugslängsachse, die
y-Achse der Querachse und die z-Achse der Hochachse des Fahrzeuges
entspricht. Die positive x-Richtung entspricht der entgegengesetzten
Fahrtrichtung. Dies gilt auch für die nachfolgenden Figuren.
Das Gehäuse 2 weist einen Mischraum 5 mit Luftauslässen 6, 7, 8, 9 auf,
wobei der oben gelegene Auslass 6 als Defrostdüse
der Belüftung der Scheiben des Kraftfahrzeuges, der im
mittleren Bereich gelegene Luftauslass 7 der Belüftung
des Fahrgastraumes, insbesondere in Kopfhöhe von Fahrer
und Beifahrer, der im unteren Bereich gelegene Auslass 8 der
Versorgung des Fondraumes und der unten gelegene Auslass 9 der
Zuführung von temperierter Luft zum Fußraum des
Kraftfahrzeuges dient. Der Heizkörper 4 weist
in seinem mittleren Bereich eine Durchtrittsöffnung 4a auf,
welche direkt in den Mischraum 5 führt. Die Luft,
welche durch das Gehäuse strömt und durch Pfeile
P angedeutet ist, wird von einem nicht dargestellten Gebläse
angesaugt und trifft zunächst auf den Verdampfer 3,
wo die Luft bedarfsweise abgekühlt wird, anschließend
auf den Heizkörper 4, wo die Luft bedarfsweise
erwärmt wird und als Warmluft, dargestellt durch Pfeile
W, in den Mischraum 5 eintritt. Ein Teil der aus dem Verdampfer 3 austretenden
abgekühlten Luft strömt durch die Durchtrittsöffnung 4a,
wird somit nicht vom Heizkörper 4 erwärmt
und tritt als Kaltluftstrom, dargestellt durch einen Pfeil K, in
den Mischraum 5 ein. Durch die unterschiedlich temperierten
Luftströme W, K ergibt sich im Mischraum 5, insbesondere
vor den Luftauslässen 6, 7, 8, 9 ein
Temperaturprofil, welches für den oberen Luftauslass 6 (Defrostdüse)
und den unteren Luftauslass 9 für den Fußraum
eine höhere Luftaustrittstemperatur aufweist als die Luft
am mittleren Luftauslass 7, auf welchen der Kaltluftstrom
K trifft. Auch der unten gelegene Luftauslass 8 für
den Fondbereich wird mit kühlerer Luft versorgt. Es ergibt sich, über
die Höhe des Mischraumes (z-Achse des Fahrzeuges) gesehen,
eine Temperaturverteilung, welche an den Bedarf der Luftströme
im Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges angepasst ist. Es sind daher
keine oder nur geringfügige zusätzliche Mischeinrichtungen
erforderlich. Der Druckabfall des Luftstromes, insbesondere im Mischraum 5 ist
somit im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen gering, d.
h. es ist eine geringere Gebläseleistung erforderlich,
sodass das Bordnetz weniger belastet wird. Die Durchtrittsöffnung 4a für
die Kaltluft K ist im dargestellten Ausführungsbeispiel
als Rechteckquerschnitt ausgebildet, der sich über die
gesamte Breite des Gehäusekanals (senkrecht zur Zeichenebene)
erstrecken kann. Möglich ist jedoch auch, dass sich die
Durchtrittsöffnung für die Kaltluft in senkrechter
Richtung (z-Achse des Fahrzeuges) erstreckt. In diesem Falle ergibt
sich eine unterschiedliche Kaltluftverteilung über die
Breite (y-Richtung des Fahrzeuges) des Mischraumes 5.
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2 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem
abgewandelten Heizkörper 10, welcher zwei Durchtrittsöffnungen 10a, 10b aufweist,
welche in z-Richtung des Fahrzeuges übereinander angeordnet
sind. Die übrigen Teile der Klimaanlage entsprechen dem
Ausführungsbeispiel gemäß 1 und
sind mit gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet. Durch diese Anordnung
ergeben sich, über die z-Achse des Fahrzeuges betrachtet,
abwechselnd Warm- und Kaltluftströme, dargestellt durch
Pfeile W, K, d. h. eine Temperaturschichtung Warm-Kalt-Warm-Kalt-Warm
im Mischraum 5. Entsprechend dieser Temperaturschichtung
werden die Luftauslässe 6, 7, 8, 9 mit
unterschiedlich temperierter Luft versorgt.
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3 zeigt
eine Abwandlung des Ausführungsbeispieles gemäß 2 mit
einem Heizkörper 11, welcher, über die
Höhe bzw. z-Achse des Fahrzeuges gesehen, drei Durchtrittsöffnungen 11a, 11b, 11c aufweist,
die – in z-Richtung gesehen – unterschiedliche
Breite aufweisen können, sodass die Kaltluftströme
K unterschiedlich stark sind. Aufgrund der vier Heizkörperabschnitte
des Heizkörpers 11 ergeben sich vier Warmluftströme
W, welche sich mit den Kaltluftströmen K abwechseln und
somit eine noch feinere Temperaturschichtung Kalt-Warm bewirken.
Entsprechend diesem Tempera turprofil werden die Luftauslässe 6, 7, 8, 9 mit
unterschiedlich temperierter Luft versorgt. Durch die Anzahl, Bemessung
und Anordnung der Durchtrittsöffnungen bzw. der einzelnen
Heizkörperabschnitte kann somit eine dem Bedarf der Klimaanlage
angepasste Temperaturverteilung und auch ein unterschiedliches Druckniveau
der Luftströme (Beschleunigungs- und Verzögerungseffekte)
eingestellt werden.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei für
gleiche Teile gleiche Bezugszahlen wie in den 1 bis 3 verwendet werden.
In Luftströmungsrichtung hinter dem Verdampfer 3 ist
ein Heizkörper 12 angeordnet, welcher zwei schräg
im Luftstrom angeordnete Heizkörperabschnitte 12a, 12b aufweist.
Zwischen den beiden Heizkörperabschnitten 12a, 12b ist
eine Durchtrittsöffnung 12c für Kaltluft,
dargestellt durch einen Pfeil K, belassen. Die Schrägstellung
der Heizkörperabschnitte 12a, 12b bewirkt
eine Umlenkung der Warmluftströmung, dargestellt durch
abgeknickte Pfeile W, nach innen, d. h. in Richtung auf den Kaltluftstrom
K. Dadurch wird eine stärkere Durchmischung der Warm- und
Kaltluftströme im Mischraum 5 erreicht, wobei
dennoch eine Temperaturschichtung mit kühler Luft im mittleren
Bereich, d. h. für den Belüftungsauslass 7 (Mittel-
und Seitendüsen) erhalten bleibt.
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5 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Heizkörper 13,
welcher aus zwei schräg zum Luftstrom angeordneten Heizkörperabschnitten 13a, 13b besteht,
die allerdings – im Vergleich zum vorherigen Ausführungsbeispiel – in
entgegengesetzte Richtung geneigt sind, sodass eine Ablenkung der
Warmluftströmung, dargestellt durch abgeknickte Pfeile
W, nach außen bewirkt wird. Das Temperaturprofil ist somit
stärker ausgeprägt, da die Warmluft in den oberen
und unteren Bereichen vorherrscht, während die Kaltluft,
dargestellt durch den Pfeil K, im mittleren Bereich, betrachtet über
die z-Achse, d. h. im Bereich des Belüftungsauslasses 7 vorherrscht.
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6a und 6b zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit schwenkbar
angeordneten Heizkörperabschnitten 14a, 14b. 6a zeigt
dabei eine geschlossene Position der beiden Heizkörper 14a, 14b,
sodass die aus dem Verdampfer 3 austretende Luft nur durch
die beiden Heizkörperabschnitte 14a, 14b strömen
kann. Diese Stellung der Heizkörper 14a, 14b bedeutet „Heizen". 6b dagegen
zeigt die beiden Heizkörperabschnitte 14a, 14b in
einer geöffneten Stellung, in welcher sie etwa parallel
zueinander ausgerichtet sind und zwischen sich eine Durchtrittsöffnung 14c belassen,
durch welche Kaltluft, dargestellt durch Pfeile K, hindurchtritt. Diese
Stellung der Heizkörper 14a, 14b bedeutet „Kühlen",
da ausschließlich Kaltluft in den Mischraum 5 strömt.
Natürlich sind Zwischenstellungen zwischen den Extremstellungen
gemäß 6a und 6b möglich,
in welchen Warm- und Kaltluftströme miteinander gemischt
werden. Durch die schwenkbare Anordnung der Heizkörper
bzw. Heizkörperabschnitte 14a, 14b übernehmen
diese neben ihrer Heizfunktion auch eine Klappenfunktion.
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7a und 7b zeigen
in einer Vorder- und einer Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel
der Erfindung, nämlich einen Heizkörper, der als
Ringheizkörper 15 ausgebildet ist. Letzterer weist einen
kreisringförmig ausgebildeten Heizkörperblock 15a auf,
an welchen sich Kühlmittelkästen 15b, 15c zur
Versorgung mit Kühlmittel anschließen. Im Inneren
des kreisringförmigen Blockes 15a wird somit eine
etwa kreisförmige Durchtrittsöffnung 15d gebildet,
durch welche Kaltluft, dargestellt durch einen Pfeil K, strömt.
Die Warmluft dagegen, dargestellt durch Pfeile W, strömt
im Wesentlichen in radialer Richtung, d. h. quer zum Kaltluftstrom
K durch den ringförmigen Heizkörperblock 15a.
Wie aus der Seitenansicht gemäß 7b erkennbar,
verläuft der Kaltluftstrom K in Längsrichtung,
während der Warmluftstrom, dargestellt durch schräg
gestellte Pfeile W, quer zum Kaltluftstrom K verläuft.
Dem Ringheizkörper 15 ist – was hier
nicht dargestellt ist – luftseitig ein Verdampfer vorgeschaltet.
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8a und 8b zeigen
einen Ringheizkörper 16 in einer Vorder- und einer
Seitenansicht. Der Ringheizkörper 16 entspricht
im Wesentlichen dem Ringheizkörper 15, wird allerdings
von Kalt- und Warmluft, dargestellt durch Pfeile K, W, in derselben Richtung,
d. h. in Längsrichtung durchströmt, welche gemäß 8b der
x-Achse des Fahrzeuges entspricht. Gleiche Teile des Ringheizkörpers 16 sind analog
der Bezeichnung des Heizkörpers 15 hier mit 16a bis 16d,
der Durchtrittsöffnung für Kaltluft, bezeichnet.
Ein Vergleich beider Ausführungsbeispiele gemäß 7a, 7b und 8a und 8b zeigt,
dass sich unterschiedliche Temperaturprofile ergeben, wobei im Ausführungsbeispiel
gemäß 8a, 8b die
Kalt- und Warmluftströme aufgrund ihrer koaxialen Ausrichtung
enger zusammenliegen.
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9a und 9b zeigen
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form
eines U-förmig ausgebildeten Heizkörpers 17,
wobei der Heizkörperblock (auch Heizkörpernetz
genannt) einen Bogen 17a und zwei Schenkel 17b, 17c aufweist.
An den Enden der Heizkörperschenkel 17b, 17c sind Kühlmittelkästen 18 angeordnet, über
welche der Heizkörper 17 an einen nicht dargestellten
Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeuges
angeschlossen ist. Zwischen den Schenkeln 17b, 17c befindet
sich im oberen Teil ein Verdampfer 19 und im unteren Teil
die Durchtrittsöffnung 17d für die Kaltluft.
Die angesaugte Umgebungsluft (Zuluft), dargestellt durch Pfeile
P, tritt somit durch den Verdampfer 19 in die Durchtrittsöffnung 17d ein.
Ein Teil dieser im Verdampfer abgekühlten Luft tritt in
Längsrichtung als Kaltluft, dargestellt durch Pfeile K,
aus der Durchtrittsöffnung 17d aus, und ein anderer
Teil strömt quer zur Längsrichtung der Kaltluft
durch den U-förmigen Heizkörperblock 17a und
tritt als Warmluft, dargestellt durch Pfeile W, aus.
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10a und 10b zeigen
eine Abwandlung der Durchströmung eines U-förmig
ausgebildeten Heizkörpers 20, welcher in einem
Luftkanal 21 einer nicht vollständig dargestellten
Klimaanlage angeordnet ist. Der Heizkörper 20 entspricht
im Wesentlichen dem Heizkörper 17 des vorherigen
Ausführungsbeispieles und weist eine Durchtrittsöffnung 20a für
Kaltluft auf. In Luftströmungsrichtung vor dem Heizkörper 20 ist
ein Verdampfer 22 angeordnet. Die einströmende
Luft gemäß den Pfeilen P trifft also zunächst
auf den Verdampfer 22, wo sie abgekühlt wird, und
anschließend auf den U-förmig ausgebildeten Heizkörper 20 und
die Durchtrittsöffnung 20a, durch welche die Kaltluft
als Kaltluftstrom, dargestellt durch den Pfeil K, hindurchtritt.
Der übrige Teil der Luft strömt in derselben Richtung,
entsprechend den Pfeilen P durch den U-förmig ausgebildeten
Heizkörper 20 und verlässt diesen als
Warmluft, dargestellt durch Pfeile W. Die Temperaturverteilung der
Luft stromabwärts vom Heizkörper 20,
d. h. der Warmluftstrom ist im Querschnitt etwa hufeisenförmig
ausgebildet, wobei im Inneren des Hufeisens Kaltluft strömt.
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11 zeigt
eine konstruktive Ausführung eines Heizkörpers 23,
welcher aus einem geteilten Heizkörperblock 24 (auch
Heizkörpernetz genannt) sowie aus einem oberen und einem
unteren Kühlmittelkasten 25, 26 besteht.
Der Heizkörperblock 24 weist eine Breite B und
eine Höhe H auf, und ist aus Flachrohren 24a und
zwischen den Flachrohren 24a angeordneten, nicht dargestellten
Wellrippen, welche von Luft überströmt werden,
aufgebaut. Der Kühlmittelkasten 25 ist aus einem
Deckel 25a und einem Boden 25b zusammengesetzt. 11a zeigt den Boden 25b in einer Draufsicht
mit länglichen Öffnungen 25c zur Aufnahme
der Flachrohre 24a. Letztere können, wie die Darstellung
in 11a erkennen lässt, als so genannte Sickenrohre
ausgebildet sein, welche zwei Kammern für einen Vor- und
Rücklauf des Kühlmittels aufweisen. Der obere
Kühlmittelkasten 25 weist drei Anschlussstutzen 27, 28, 29 auf,
wobei das Kühlmittel über den mittleren Anschlussstutzen 27 ein-
und über die äußeren Anschlussstutzen 28, 29 wieder
austritt. Dadurch ist eine unabhängige Temperaturregelung
der rechten und der linken Seite des Heizkörpers, d. h.
eine getrennte Temperaturregelung der Fahrer- und Beifahrerseite
im Kraftfahrzeug möglich. Erfindungsgemäß weist der
Heizkörper 23 im Bereich seines Heizkörperblockes 24 eine Durchtrittsöffnung 30 der
Breite BK auf, wobei BK vorzugsweise
in einem Bereich zwischen 10 und 60% der Gesamtbreite B des Blockes 24 liegen
kann. Der Boden 25b ist daher im Bereich der Durchtrittsöffnung 30 bzw. über
die Breite BK durchgehend, d. h. er weist
in diesem Bereich keine Rohraufnahmeöffnungen 25c (Durchzüge)
auf. Dies ist fertigungstechnisch ohne großen Aufwand möglich.
Die Fertigung eines Heizkörperblockes mit einer Durchtrittsöffnung ist
in jedem Falle günstiger als die Fertigung von zwei Heizkörpern,
die nebeneinander angeordnet sind und eine Durchtrittsöffnung
neben sich belassen. Der gesamte Heizkörper 23 ist
gelötet.
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12 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, d. h einen
Heizkörper 31 mit zwei außermittig angeordneten
Durchtrittsöffnungen 32, 33 mit den Breiten
BK1, BK2, wobei
die BK1 verschieden von BK2 sein
kann. Wie bereits oben ausgeführt, ergibt sich hierdurch
eine abwechselnde Temperaturschichtung von Warm- und Kaltluftströmen,
welche gezielt den betreffenden Luftauslässen der Klimaanlage
zugeführt werden.
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13 zeigt
eine Anordnung eines Heizkörpers 34 und eines
Verdampfers 35, welche von einem Luftstrom, dargestellt
durch Pfeile P, durchsetzt werden, in einem Luftkanal 36.
Der übrige Teil des Luftkanals bzw. des Klimaanlagengehäuses
ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Der Heizkörper 34 weist,
wie im Ausführungsbeispiel gemäß 11 dargestellt,
zwei Heizkörperblockabschnitten 34a, 34b auf,
zwischen denen sich eine Durchtrittsöffnung 34c befindet.
Auf der Lufteintrittsseite des Heizkörpers 34 sind
zwei quer zur Luftströmungsrichtung P bewegliche Klappenelemente 37, 38 angeordnet, welche
die Stirnflächen der Heizkörperblockabschnitte 34a, 34b in
der dargestellten Position abdecken (ausgezogene Linien der Klappen 37, 38).
In dieser Position strömt keine aus dem Verdampfer 35 austretende
Luft durch die Heizkörperblockabschnitte 34a, 34b,
sondern ausschließlich als Kaltluft durch die Durchtrittsöffnung 34c.
Beide Klappen 37, 38 können un abhängig
voneinander aufeinander zu bewegt werden, wie durch die Pfeile Q1,
Q2 dargestellt. Die entsprechenden Klappenpositionen 37', 38' sind
gestrichelt dargestellt.
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14 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer
Anordnung eines Verdampfers 35 und zwei beweglichen Heizkörpern 39, 40,
welche quer zur Luftströmung P entsprechend den Pfeilen
H1, H2 aus ihrer dargestellten Position nach außen in entsprechend
ausgebildete Taschen 41, 42 verschoben werden
können. Die querbeweglichen Heizkörper 39, 40 wirken
somit wie Klappen, indem sie einerseits (in der dargestellten Position)
ein Heizen und andererseits bei Querverschiebung in die Taschen 41, 42 ein
Kühlen ermöglichen. In dieser (nicht dargestellten)
Position wird eine Durchtrittsöffnung gebildet, die in
ihrer Breite variabel sein kann, sodass auch Zwischenstellungen
möglich sind.
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15 zeigt
eine Anordnung eines Verdampfers 35 und eines Heizkörpers 34,
welcher dem Heizkörper in 13 entsprechen
kann und daher mit derselben Bezugszahl bezeichnet ist. Die Heizkörperblockabschnitte 34a, 34b und
die Durchtrittsöffnung 34c werden durch zwei zylinderförmig
gewölbte Klappen 43, 44, welche sich
auf einer gestrichelt dargestellten Kreisbahn 43', 44' bewegen,
kontrolliert. Die beiden gewölbten Klappen 43, 44 werden durch
ein Hebelgestänge 45, 46 angetrieben,
sodass zwei Endstellungen möglich sind: die erste dargestellte
Position, wobei beide Heizkörperblockabschnitte 34a, 34b von
Luft durchströmbar sind und die Durchtrittsöffnung 34c abgedeckt
ist, bedeutet „Heizen". Die zweite Endposition entspricht
den gestrichelten Linien 43', 44', bei welchen
die beiden Heizkörperblockabschnitte 34a, 34b abgedeckt
sind und die Durchtrittsöffnung 34c freigegeben
ist. Diese zweite Position bedeutet „Kühlen".
Auch hier sind Zwischenstellungen möglich.
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16 zeigt
eine weitere Anordnung eines Verdampfers 35 und eines Heizkörpers 34 mit
Durchtrittsöffnung 34c. Hier sind beispielhaft
drei um ihre Mittelachsen schwenkbare Klappen 47, 48, 49 vorgesehen,
welche einerseits die Durchtrittsöffnung 34c und
andererseits die beiden Heizkörperblockabschnitte 34a, 34b kontrollieren.
Die unterschiedlichen Klappenstellungen sind einerseits in durchgezogenen
Linien und andererseits in gestrichelter Linienführung
dargestellt.
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17 zeigt
eine weitere Anordnung eines Verdampfers 35 und eines Heizkörpers 34 mit
einer Durchtrittsöffnung 34c. Den Heizkörperabschnitten 34a, 34b sind
Verschlusselemente von doppelten, jeweils miteinander gekoppelten
Schiebeklappen 50, 51 zugeordnet, welche beide
Stirnseiten der Heizkörperabschnitte 34a, 34b abdecken
und gegeneinander in Richtung der Pfeile G1, G2 verschiebbar sind, sodass
sie die punktiert bzw. gestrichelt eingezeichneten Positionen 50' bzw. 51' einnehmen.
Die letztere Position bedeutet „Heizen", die in der Zeichnung dargestellte
Position der Schiebeklappen 50, 51 bedeutet „Kühlen",
da die gesamte Kaltluft durch die Durchtrittsöffnung 34c hindurchtritt.
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18 zeigt
die gleiche Anordnung von Heizkörper 34 und Verdampfer 35 wie
im vorherigen Ausführungsbeispiel. Auch die Schiebeklappe 51 entspricht
dem vorherigen Ausführungsbeispiel, lediglich der Heizkörperabschnitt 34b wird
durch ein abgewandeltes Verschlussorgan in Form einer geschlossenen
Schiebeklappe 52 abgedeckt, welche im Querschnitt U-förmig
ausgebildet ist und den Heizkörper auf drei Seiten umfasst.
In der dargestellten Position wird gekühlt. Die punktiert
bzw. gestrichelt dargestellten Positionen 52' bzw. 51' zeigen
die Position „Heizen".
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19 zeigt
eine Anordnung von Heizköperabschnitten 34a, 34b mit
Durchtrittsöffnung 34c sowie einen Verdampfer 35.
Als Verschlussorgane sind hier zwei symmetrisch angeordnete zylinderförmig gewölbte
Schwenkklappen 53, 54 vorgesehen, welche auf Kreisbogenabschnitten
verschwenkbar sind, sodass sie die gestrichelt dargestellten Positionen 53', 54' einnehmen
können. Die beiden Endpositionen bedeuten „Kühlen"
oder „Heizen".
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20 zeigt
eine Anordnung von Heizkörperabschnitten 34a, 34b mit
Durchtrittsöffnung 34c sowie einen Verdampfer 35.
Die Heizkörperabschnitten 34a, 34b und
die Durchtrittsöffnung 34c sind hier durch kulissengeführte
Gelenkklappen 55, 56 abdeckbar, sodass Heizen
oder Kühlen oder Zwischenstellungen möglich sind.
Zwischen den beiden Extremlagen sind zwei Zwischenstellungen in
der Zeichnung dargestellt. Die gestrichelt dargestellte Linie 57 bezeichnet
eine Kulissenbahn, in welcher die äußeren Gelenkpunkte 55a, 56a der
Gelenkklappen 55, 56 geführt und angetrieben
werden. Die inneren Gelenkpunkte 55b, 56b sind
heizkörperfest angeordnet. Der dritte Gelenkpunkt 55c, 56c befindet
sich zwischen den beiden äußeren Gelenkpunkten 55a, 55b bzw. 56a, 56b.
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21 zeigt
eine Anordnung von zwei Heizkörperabschnitten 34a, 34b mit
Durchtrittsöffnung 34c und Verdampfer 35.
Als Verschlussorgane sind hier zwei Gelenkklappen 58, 59 vorgesehen,
welche in einer Kulissenbahn 60 mit ihren äußeren
Gelenkpunkten geführt werden. Damit lassen sich zwei Positionen
darstellen, nämlich „Kühlen" und „Heizen" – letzteres
ist durch die gestrichelt dargestellten Klappenpositionen 58', 59' dargestellt.
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22 zeigt
eine Anordnung von zwei Heizkörperabschnitten 34a, 34b mit
Durchtrittsöffnung 34c sowie ein Verdampfer 35.
Als Verschlussorgane sind Gelenkklappen 61, 62 vorgesehen,
welche mit ihren äußeren Gelenkpunkten auf einer
Kulissenbahn 63 geführt werden. Eine weitere Klappenposition 61', 62' ist
gestrichelt dargestellt und bedeutet Heizen. Ferner ist eine Zwischenstellung 61'', 62'' möglich,
in welcher sowohl geheizt als auch gekühlt wird.
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23 zeigt
eine Anordnung von zwei Heizkörperabschnitten 34a, 34b mit
Durchtrittsöffnung 34c sowie ein Verdampfer 35.
Bei dieser Ausführung sind einerseits Verschluss- oder
Regelorgane in Form von Drehklappen 64, 65 für
die Heizkörperabschnitte 34a, 34b und
andererseits eine Spreizklappe 66 für die Durchtrittsöffnung 34c vorgesehen.
Die entgegengesetzten Endpositionen dieser Verschlussorgane sind
gestrichelt dargestellt und mit 64', 65', 66' bezeichnet.
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24 zeigt
eine Anordnung von zwei Heizkörperabschnitten 34a, 34b mit
Durchtrittsöffnung 34c sowie einen Verdampfer 35,
wobei teilweise – auf Seiten der Heizkörperabschnitten 34a, 34b – die
gleichen Klappen verwendet und daher mit den gleichen Bezugszahlen 64, 65 bezeichnet
sind. Die Durchtrittsöffnung 34c wird durch eine
Trennwand 67 in zwei Teilöffnungen unterteilt,
welche durch zwei Drehklappen 68, 69 kontrolliert
werden. Die Schließstellungen der Klappen 68, 69 sind
gestrichelt dargestellt und mit 68', 69' bezeichnet.
Die Klappen 64, 65, 68, 69 können
unabhängig voneinander angesteuert werden.
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25a und 25b zeigen
jeweils eine Anordnung von zwei Heizkörperabschnitten 34a, 34b mit
Durchtrittsöffnung 34c sowie einem Verdampfer 35.
Im Bereich der Durchtrittsöffnung 34c sind zwei zweiteilige
Schwenkklappen 70, 71 angelenkt, und zwar jeweils
an einem angetriebenen Drehpunkt 70a, 71a. Ein
mittlerer Gelenkpunkt 70b, 71b der beiden Schwenkklappen 70, 71 wird
somit auf einer Kreisbahn geführt, wie in 25a gestrichelt angedeutet. Die anderen Enden 70c, 71c der
Schwenkklappen 70, 71 werden über eine
nicht dargestellte Kulisse geführt. 25a zeigt
die Klappenposition „Kühlen", 25b zeigt die Klappenposition „Heizen",
d. h. mit geschlossener Durchtrittsöffnung 34c.
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26a und 26b zeigen
jeweils in einer schematischen Darstellung einen Heizkörper 34 mit zwei
Heizköroperabschnitten 34a, 34b und einer Durch trittsöffnung 34c.
Als Verschlussorgan ist bei dieser Ausführung eine Rolljalousie 72 in
Form eines Endlosrollbandes vorgesehen, welches auf seinem Umfang
geschlossene Abschnitte 72a und offene Abschnitte 72b aufweist.
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Die
Rolljalousie wird an den Heizkörperabschnitten 34a, 34b und
an der Durchtrittsöffnung 34c vorbeigeführt,
sodass sich die dargestellten Konfigurationen 1-0-1 = Heizen; 0-1-0
= Kühlen; 1-1-1 = Heizen + Kühlen für
die 26a ergeben. Für 26b ist eine Variante vorgesehen, die eine Zwischenstellung
1/2-1/2-1/2, d. h. teilweise „Heizen" und teilweise „Kühlen"
erlaubt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10045438
A1 [0003]
- - DE 3514359 C2 [0004]
- - DE 3514358 A1 [0005]