DE102010060468A1

DE102010060468A1 - Neue Klimagerätegeneration

Info

Publication number: DE102010060468A1
Application number: DE201010060468
Authority: DE
Inventors: Horst Petri
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-11-10
Filing date: 2010-11-10
Publication date: 2012-05-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse (2), das einen Lufteinlass (3) für die Zufuhr von Frischluft und mehrere Luftauslässe (4) zum Ausströmen konditionierter Luft in den Fahrzeuginnenraum aufweist, wobei in dem Gehäuse (2) ein Verdampfer (12, 120) und ein Wärmetauscher (15, 150) zum Konditionieren der Luft angeordnet ist. Um verschiedene Bereiche im Fahrzeuginnenraum nach den Bedürfnissen des jeweiligen Insassen temperieren zu können, wird vorgeschlagen, dass der Wärmetauscher (15, 150) dem Verdampfer (12, 120) nachgeschaltet ist, wobei sowohl der Verdampfer (12, 120) als auch der Wärmetauscher (15, 150) jeweils in wenigstens zwei Segmente (13, 14, 16, 17, 121, 122, 123, 124, 151, 152, 153, 154) unterteilt sind, die miteinander in Verbindung stehen und jedem Segment jeweils ein Gebläse (24, 25, 240, 250, 260, 270) saugseitig zugeordnet ist, das die Luft zu den jeweils zugeordneten Luftauslässen (4) einer Klimazone des Fahrzeuginnenraums fördert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Serienfahrzeugbau sind verschiedenste Klimaanlagen bekannt. In der Regel wird die Luft als Frischluft oder Umlauf durch einen Lufteinlass angesaugt und über Filter zum Verdampfer und zum Wärmetaucher geleitet. Hierdurch erhält die konditionierte Luft die gewünschte Temperatur. In nachgeschalteten Mischkammern wird die Luft verwirbelt, um Temperatursträhnigkeiten oder Volumenschwankungen bei den Luftauslässen zu vermeiden.
Die Notwendigkeit, die Warm- und Kaltluft in Mischkammern zu leiten und zu mischen, erfordert bei den aktuell eingesetzten Klimaanlagen entsprechend Bauraum, der nicht immer zur Verfügung steht.
Aus der DE 38 24 794 C2 ist bereits eine Klimaanlage bekannt geworden, die ohne Mischkammern auskommt. Allerdings lässt sich diese nur für luftgekühlte Fahrzeuge einsetzen, bei denen die Abluft der Brennkraftmaschine genutzt wird. Außerdem ist für den gesamten Fahrzeuginnenraum nur eine Temperatur einstellbar.
Insofern besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Klimaanlage der gattungsgemäßen Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass diese auch bei Fahrzeugen eingesetzt werden kann, die keine luftgekühlten Brennkraftmaschinen aufweisen. Zudem besteht eine weitere Aufgabe darin, eine Klimaanlage zu schaffen, bei der im Fahrzeuginnenraum mehrere Bereiche mit unterschiedlich temperierter Luft versorgt werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Eine erfindungsgemäße Klimaanlage umfasst ein Gehäuse, innerhalb dessen, die an einem mittig oder seitlich angeordneten Lufteinlass einströmende Luft zu den in den Fahrzeuginnenraum mündende Luftauslässe in Förderrichtung strömen. In dem Gehäuse ist ein Verdampfer angeordnet, dem ein Wärmetauscher nachgeschaltet ist. Der Verdampfer kühlt und trocknet die Luft, während der Wärmetauscher die Luft erwärmt. Je nach Umgebungsbedingungen wird die Zuluft zum Verdampfer bzw. zum Wärmetauscher geleitet. Sowohl der Verdampfer und als auch der Wärmetauscher sind jeweils in wenigstens zwei Segmente unterteilt, die miteinander in Verbindung stehen. Dies bedeutet, dass die Segmente zwar zentral von einem Lufteinlass gespeist werden, aber untereinander, d. h. zwischen den einzelnen Segmenten, kein Austausch stattfindet. Jedem Segment des Wärmetauschers ist ein Gebläse saugseitig zugeordnet, in dem die Luft verwirbelt und zu den entsprechenden Luftauslässen einer Klimazone des Fahrzeuginnenraums fördert. Unter Klimazone im Sinne der Erfindung ist jeweils ein insassenbezogener Bereich zu verstehen. D. h. eine Klimazone kann beispielsweise der Platz des Fahrers oder des Beifahrers sein. Eine Klimazone kann aber auch den Bereich der Front- oder auch der Fondpassagiere umfassen.
Die Unterteilung in wenigstens zwei Segmente bewirkt, dass für jedes Segment eine eigene Temperatur und Luftmenge eingestellt werden kann. Die nachgeschalteten Gebläse machen zudem eine Mischkammer entbehrlich. Es können sowohl Radial- als auch Axialgebläse verwendet werden.
Um den Verdampfer herum können Bypässe angeordnet sein, die ungekühlte Luft am Verdampfer vorbeileiten. Dabei ist jedem Segment des Verdampfers wenigstens ein Bypass zugeordnet.
Auch um den Wärmetauscher herum können Bypässe angeordnet sein, um unter anderem maximale Kaltluftmengen zu realisieren. Dabei ist ebenfalls jedem Segment des Wärmetauschers wenigstens ein Bypass zugeordnet.
Zwischen den einzelnen Segmenten des Verdampfers und des Wärmetauschers kann jeweils ein Steuerungssystem, beispielsweise Klappen, Lamellen, Blenden, angeordnet sein, mit dem die Kaltluft des Verdampfers dem jeweiligen Segment des Wärmetauschers zugeführt wird.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Klimageräts und
2 eine Ansicht gemäß Pfeil II in 1.
In 1 ist eine Klimaanlage 1 schematisch dargestellt. Die Klimaanlage 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einem Lufteinlass 3 für die Zuleitung von Frisch- oder Umluft und mehreren Luftauslässen 4 für die Zuleitung der konditionierten Luft in den Fahrzeuginnenraum. Der Lufteinlass 3 ist durch ein Ansauggehäuse 5 gebildet, in dem ein Gebläse 6 angeordnet sein kann, das den Luftstrom in Förderrichtung, d. h. in Richtung eines Zulufttrakts 7 weiter fördert. Innerhalb des Zulufttrakts 7 ist ein Filtersystem 8 angeordnet, das beispielsweise einen Zyklon 9 und einen Kohlefilter 10 umfassen kann. Das Filtersystem 8 dient dazu, Fein- oder Feststoffe aus der zuströmenden Luft zu filtern. Des Weiteren ist nach dem Filtersystem 8 ein PTC-Element 11 angeordnet, welches den Luftstrom elektrisch aufheizen kann. Der Zulufttrakt 7 leitet die zuströmende Luft weiter zu einem Verdampfer 12, der in zwei Segmente 13 und 14, beispielsweise für eine Links/Rechtstrennung des Fahrgastinnenraums, unterteilt ist. Gleiches gilt für einen dem Verdampfer 12 nachgeschalteten Wärmetauscher 15, der ebenfalls in zwei Segmente 16 und 17 unterteilt ist.
Jedem Segment 13 und 14 des Verdampfers 12 ist ein Bypass 18 und 19 zugeordnet, mit dem Zuluft aus dem Zulufttrakt 7 um den Verdampfer 12 herum geleitet werden kann. Je nach gewünschter Temperatur in der korrespondierenden Klimazone kann dabei jedes Segment einzeln angesprochen werden.
Auch für den Wärmetauscher 15 kann jedes Segment 16 und 17 durch einen Bypass 20 und 21 umgangen werden.
Mittels eines Steuerungssystems 22, dass hier nur schematisch dargestellt ist, zwischen dem Segment 13 des Verdampfers 12 und dem korrespondierenden Segment 16 des Wärmetauschers 15 kann der Wärmetauscher 15 geschlossen werden, so dass maximal gekühlte Luft vom Verdampfer 12 über den Bypass 20 zu den Ausströmöffnungen 4 geleitet wird.
Auch zwischen den Segmenten 14 und 17 ist ein Steuerungssystem 23 vorgesehen, das separat von der betroffenen Klimazone angesteuert werden kann.
Jedem Segment 16 und 17 ist ein Gebläse 24 und 25 zur Luftmengenregelung und zur Mischung saugseitig nachgeschaltet. Jedes Gebläse 24 oder 25 fördert die konditionierte Luft zum jeweiligen Seitenauslass 26/27, Fußauslass 28/29 oder zur Mitteldüse 30/31. Jedem Auslass ist eine Düse vorgeschaltet, über die der Auslass vollständig geöffnet oder geschlossen werden kann. Die Luftmenge zu den Luftauslässen kann über die Drehzahl der Axial- oder Radialgebläse geregelt werden.
Im Unterschied zu 1 ist in 2 eine Klimaanlage 100 für vier Klimazonen in einer Ansicht von oben schematisch dargestellt. Dazu ist der Verdampfer 120 in vier Segmente 121, 122, 123, 124 unterteilt. Auch der Wärmetauscher 150 umfasst vier Segmente 151, 152, 153, 154 unterteilt. Der Übersicht halber wird auf Bezugsziffern für die ebenfalls segmentierten Bypässe und Steuerungssysteme verzichtet. Es versteht sich jedoch von selbst, dass alle Segmente entsprechend ausgestattet sind, um für jede Klimazone den gleichen Komfort bei der Einstellung der Temperatur zu bieten.
Jedem Segment ist dann noch ein Gebläse 240, 250, 260 und 270 zugeordnet, das separat angesteuert werden kann.
Das bedeutet, in diesem Fall, dass für jeden Innenbereich des Fahrzeuges, hier Fahrer-Beifahrer- linker Fondinsasse- sowie rechter Fondinsassenbereich, durch ein eigenes Gebläse 240, 250, 260 und 270 mit der gewünschten Luftmenge versorgt werden kann. Insoweit lässt sich mit der vorgestellten Anordnung ein Mikroklima im Fahrzeug darstellen, das für jede einzelne Klimazone die Zuluft regelt. Der Luftstrom des erfindungsgemäßen Klimageräts wird folgendermaßen behandelt:
Die zuströmende Frisch- oder Umluft wird am Ansauggehäuse 5 seitlich oder mittig angesaugt und durch das Gebläse 6 weitergeleitet. Danach wird die Luft über das Filtersystem 8 weitergeführt. Die Feststoffabscheidung kann bei geeigneter Auslegung auch über einen speziell ausgelegten Zentrifugalabscheider erfolgen. Im Zulufttrakt 7 können zusätzlich ein Speicherverdampfer oder Zuheizsysteme dezentral angeordnet sein. Die Frischluft – in den Figuren mit einem weißen Pfeil dargestellt – strömt anschließend durch das jeweilige Segment des Verdampfers 12, wird gekühlt und getrocknet. Über den Bypass kann Frischluft am jeweiligen Segment des Verdampfer vorbei geleitet werden. Anschließend gelangt die gekühlte Luft oder die Frischluft in den Wärmetauscherbereich. Durch die zwischen Verdampfer und Wärmetauscher angeordneten Steuerungssysteme können die Frisch- oder Kaltluftmengen segmentiert gesteuert werden. Das Steuerungssystem kann dabei auch als Blende oder Tortenklappe ausgeführt sein. Sofern der Bypass des Verdampfers und das Steuerungssystem entsprechend geschalten sind, gelangt die maximale Kaltluftmenge zum jeweiligen Luftauslass „Maxcool”. Im Regelbetrieb werden die Warm- und Kaltluftströme für jede Klimazone separat gemischt und dadurch Temperatursträhnigkeiten vermieden. Die Gebläse können als Grundfördergebläse oder als Mischgebläse ausgelegt werden. Zur bedarfsorientierten Luftmengenregulierung werden die Gebläse mit eigenen Motoren ausgerüstet. Durch die Gebläse wird die Luft zu den klappengesteuerten Ausströmern für Defrostdüsen, Fußraumdüsen und Schalttafeldüsen geleitet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3824794 C2 [0004]

Claims

Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse (2), das einen Lufteinlass (3) für die Zufuhr von Frischluft und mehrere Luftauslässe (4) zum Ausströmen konditionierter Luft in den Fahrzeuginnenraum aufweist, wobei in dem Gehäuse (2) ein Verdampfer (12, 120) und ein Wärmetauscher (15, 150) zum Konditionieren der Luft angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (15, 150) dem Verdampfer (12, 120) nachgeschaltet ist, wobei sowohl der Verdampfer (12, 120) als auch der Wärmetauscher (15, 150) jeweils in wenigstens zwei Segmente (13, 14, 16, 17, 121, 122, 123, 124, 151, 152, 153, 154) unterteilt sind, die miteinander in Verbindung stehen und jedem Segment jeweils ein Gebläse (24, 25, 240, 250, 260, 270) saugseitig zugeordnet ist, das die Luft zu den jeweils zugeordneten Luftauslässen (4) einer Klimazone des Fahrzeuginnenraums fördert.
Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Segment (13, 14, 121, 122, 123, 124) des Verdampfers (12, 120) ein Bypass (18, 19) zugeordnet ist, durch den der Verdampfer (12, 120) überbrückbar ist.
Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Segment (16, 17, 151, 152, 153, 154) des Wärmetauschers (15, 150) ein Bypass (20, 21) zugeordnet ist, durch den der Wärmetauscher (15, 150) überbrückbar ist.
Klimaanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den einzelnen Segmenten des Verdampfers und des Wärmetauschers jeweils ein Steuerungssystem (22, 23) angeordnet ist, mit dem die Kaltluft des Verdampfers dem jeweiligen Segment des Wärmetauschers zuführbar ist.
Fahrzeug mit einer Klimaanlage nach einem der vorgenannten Ansprüche.