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Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit Mitteln zur Förderung, zur Kühlung und zur Erwärmung von Luft, aufweisend ein Gehäuse mit Strömungsleiteinrichtungen und Luftauslässen, einen Verdampfer und einen Heizungswärmeübertrager. Das Gehäuse ist in unterschiedliche Elemente unterteilt, welche zusammensetzbar ausgebildet sind.
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Aufgrund der zunehmenden Anzahl an technischen Komponenten in Kraftfahrzeugen ist eine Optimierung hinsichtlich der Bauvolumen der Komponenten erforderlich, um die gewünschte große Funktionsvielfalt durch Unterbringung der Elemente gewährleisten zu können. Eine Anforderung an eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, welche einen zugeführten Luftmassenstrom konditioniert, gegebenenfalls aufteilt und die einzelnen Luftmassenströme in unterschiedliche Bereiche des Fahrzeuges leitet, besteht dabei darin, den zur Verfügung stehenden begrenzten Bauraum optimal zu nutzen.
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Die Klimaanlagen werden während des Vorgangs der Entwicklung in ihrer Konstruktion den innerhalb der Kraftfahrzeuge vorhandenen Bauräumen und damit individuell einem einzelnen Kraftfahrzeugmodell einer Modellreihe angepasst. So werden bei Kraftfahrzeugmodellen beziehungsweise Kraftfahrzeugplattformen, welche mindestens zwei unterschiedlich ausgebildete Bauräume für die Klimaanlage aufweisen, herkömmlich mindestens zwei unterschiedliche Bauraumvarianten der Klimaanlage entwickelt. Die voneinander abweichenden Konstruktionen der Klimaanlagen unterscheiden sich sowohl in der äußeren Form als auch in den verwendeten Komponenten.
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Der Einsatz der in Abhängigkeit von den Kraftfahrzeugmodellen unterschiedlich ausgebildeten Klimaanlagen erzeugt jedoch neben einem hohen konstruktiven Aufwand ebenso einen hohen Herstellungsaufwand und Entwicklungsaufwand auch für die in den verschiedenen Varianten erforderlichen Komponenten sowie weitere zusätzliche Kosten, wie für die Lagerung und den Transport. Je nach erforderlicher Ausbildung der Klimaanlage im jeweiligen Kraftfahrzeug sind unterschiedliche Klimatisierungsgehäuse bereitzustellen und mit Komponenten zu versehen. Die voneinander abweichenden Klimaanlagen erfordern neben entsprechenden Werkzeugen auch angepasste Prozesse, zum Beispiel bei der Montage.
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Aus dem Stand der Technik sind unter anderem Klimaanlagen mit modulartig ausgebildeten Gehäusen, mit variabler Funktionalität und mit Komponenten mit variablen Abmessungen bekannt.
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So geht aus der
EP 1 634 735 A1 eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage hervor, bei welcher ein Teil des Gehäuses für verschieden-zonige Klimaanlagen unterschiedlich ausgebildet ist, wobei zumindest die Anordnung eines Gebläses, eines Verdampfers und eines Heizungswärmeübertragers bei den verschieden-zonigen Klimaanlagen gleich ist. Das Gehäuse der Klimaanlage ist für verschiedene Versionen variiert ausgebildet und/oder durch Anbau- oder Austauschteile veränderbar. Mit den Veränderungen des Gehäuses beziehungsweise der Anbau- oder Austauschteile wird die Funktionalität der Klimaanlage bezüglich der Ausbildung mit verschiedenen Zonen variiert.
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Die
DE 100 37 384 A1 offenbart eine Heizungs- und Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem Klimatisierungsgehäuse mit mehreren Luftaustrittsöffnungen zur Luftführung zu frontseitigen Innenraumzonen des Kraftfahrzeuges. Das Klimatisierungsgehäuse, in welchem ein Wärmeübertrager angeordnet ist, weist einen mit einer Luftaustrittsöffnung versehenen Anschlussabschnitt für die Verbindung mit einer wahlweise als ein Zusatzmodul ansetzbaren Fronttemperiereinheit auf, welcher bei Nichtnutzung durch ein lösbares Deckelteil dicht verschließbar ist. Das Klimatisierungsgehäuse bildet somit ein Grundmodul, welchem als Zusatzmodul eine entsprechende Fondtemperiereinheit zugeordnet werden kann. Die Heizungs- und Klimaanlage ist je nach Bedarf als frontseitig oder als front- und fondseitig temperierende Anlage einsetzbar.
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In der
EP 1 705 040 B1 wird eine Klimatisierungsvorrichtung eines Fahrgastraums eines beliebigen Fahrzeuges einer Kraftfahrzeug-Modellreihe beschrieben. Die Vorrichtung weist ein unteres Gehäuse mit einem vorderen und einem hinteren Teil auf. Innerhalb des Gehäuses sind Wärmeübertrager mit einer vorbestimmten Breite und einer vorbestimmten Neigung im Verhältnis zur Waagerechten angeordnet, welche konstant und für die Modellreihe spezifisch sind. Die Wärmeübertrager weisen zudem eine variable, für ein bestimmtes Fahrzeug spezifische Höhe auf, welche zwischen einer minimalen und einer maximalen Höhe liegt, welche ebenfalls für die Modellreihe spezifisch sind.
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Die
DE 196 13 345 A1 zeigt eine Heizungs- oder Klimaanlage mit einem Gehäuse, welches einfach zusammensetzbar und variabel zum Einbau in einem Kraftfahrzeug mit links und rechts angeordneter Instrumententafel geeignet ist. Das Gehäuse besteht aus einem Gebläse-Segment und einem Wärmeübertrager-Segment, welche jeweils symmetrisch zusammengesetzt und auf einfache Weise durch mechanische Verbindungen miteinander verrastet sind und ermöglicht den bezüglich einer Längsebene des Kraftfahrzeuges spiegelbildlichen Einbau der Anlage, wobei die Dimensionen der Armaturenbrettbauteile unverändert ausgelegt sein können.
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Der modulare Aufbau des Gebläse-Segments und des Wärmeübertrager-Segments ermöglicht die unabhängige Gestaltung der Segmente bezüglich ihrer Außenabmessungen.
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Die
WO 2005/110 783 A1 offenbart ein System zur Kraftfahrzeug-Belüftung beziehungsweise Kraftfahrzeug-Temperierung mit einer Basisversion mit einer Gebläseanordnung als Teil eines Belüftungssystems. Das Belüftungssystem weist eine Mehrzahl von Luftkanälen sowie Lufteinlassdüsen auf und ist modular erweiterbar, wofür mindestens ein Bereich eines Luftführungsgehäuses austauschbar ist.
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In der
DE 10 2005 029 774 A1 wird eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem mehrteilig ausgebildeten Luftführungsgehäuse und in demselben angeordneten Komponenten, wie einem Heizer, beschrieben. Das Luftführungsgehäuse ist im Bereich der Komponente als Einsatzteil, insbesondere in Form eines Einschubteils, ausgebildet, was eine bedarfsgerechte, zum Beispiel eine an die Klimazonenanzahl angepasste Ausbildung der Kanäle und Klappen, ermöglicht.
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Aus der
EP 1 820 676 A1 geht eine Luftverteilungsanordnung für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Basisgehäuse mit Mitteln zum Mischen und Verteilen der Luft, ein an einer offenen Unterseite des Basisgehäuses angeordnetes Gehäuseverschlusselement, eine Lüftereinheit mit einem Lüfter sowie ein Luftkanal zum Verteilen der Luft an die Frontscheibe des Kraftfahrzeuges, hervor. Das Gehäuseverschlusselement, der Luftkanal zum Verteilen der Luft an die Frontscheibe und die Lüftereinheit sind als modulare Einheiten ausgebildet, welche gegen gleichartige Elemente austauschbar sind.
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In der
DE 600 22 097 T2 werden eine Fahrzeugklimaanlage und ein Instrumententafelmodul, welche eine Änderung der Lage beziehungsweise des Einbauortes eines Steuerbauteilträgerteils bewältigen können, offenbart. Die Fahrzeugklimaanlage weist ein Gehäuse mit Luftzufuhrmitteln zum Zuführen von Luft, Gebläsemitteln zum Blasen der von den Luftzufuhrmitteln zugeführten Luft, Kühlmitteln zum Kühlen und Heizmitteln zum Erwärmen der Luft, welche durch die Gebläsemittel von den Luftzufuhrmitteln zugeführt wurde, und Luftverteilungsmitteln zum Verteilen der gekühlten oder erwärmten Luft auf. Das Gehäuse kann in einen benachbart zu einer Instrumententafel angeordneten Instrumententafelseitenteil und einen benachbart zu einer Hitzeplatte angeordneten Hitzeplattenseitenteil unterteilt werden.
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In der
DE 100 42 683 A1 wird eine Klimatisierungsbaueinheit mit einem ersten, sich in einer ersten Haupterstreckungsebene erstreckenden Flachgehäuseteil, welches ein Gebläse und wenigstens einen ersten Strömungskanalabschnitt mit einem in diesem angeordneten Verdampfer aufweist, und mit einem zweiten, sich in einer zweiten Haupterstreckungsebene erstreckenden Flachgehäuseteil, welches einen dem ersten nachgeschalteten, zweiten Strömungskanalabschnitt mit einem in diesem angeordneten Heizkörper und einer oder mehreren stromabwärtigen Austrittsöffnungen beinhaltet, beschrieben.
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In der
DE 31 49 252 A1 wird eine Heiz- oder Klimaanlage für Kraftfahrzeuge mit einem Verdampfer, einem Heizkörper und einer Luftverteilklappe für die Aufteilung eines Luftstroms auf den Heizkörper und einen Bypass-Kanal hierzu gezeigt. Der Verdampfer ist im Bypass-Kanal angeordnet.
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Den im Stand der Technik bekannten Systemen ist zu eigen, dass die modulartigen Ausbildungen mit unterschiedlichen Komponenten und Zusatzmodulen oder Erweiterungen zwar die Einsatzmöglichkeiten der Klimaanlagen in ihrer Funktionalität, zum Beispiel als unterschiedliche Mehrzonen-Klimaanlagen, in Verbindung mit unterschiedlichen Fahrzeugtypen einer Kraftfahrzeug-Modellreihe erweitern beziehungsweise den Einbauort in der Nähe der Instrumententafel variabler machen.
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Allerdings zeigen die bekannten Klimaanlagen keine Möglichkeit einer einfachen Anpassung einer Klimaanlage an unterschiedliche Bauräume bei unveränderter Funktionalität der Anlage und unter Verwendung gleicher Komponenten.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Klimaanlage mit einem Luftverteilsystem zur Verfügung zu stellen, welches mit einfachen Mitteln an unterschiedliche Bauräume, insbesondere an einen hohen und einen flachen Bauraum, für den Einsatz in unterschiedlichen Fahrzeugtypen anpassbar ist. Zudem sollen jeweils die gleichen Komponenten einsetzbar sein. Damit sollen die anfallenden Kosten, insbesondere für die Entwicklung, die Konstruktion, die Herstellung, die Montage und die Wartung, minimiert werden.
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Die Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug gelöst. Die Klimaanlage umfasst Mittel zur Förderung und zur Konditionierung, insbesondere zur Kühlung, zur Erwärmung und zur Entfeuchtung, von Luft sowie ein Gehäuse mit Strömungsleiteinrichtungen und Luftauslässen, einen Verdampfer und einen Heizungswärmeübertrager. Der Verdampfer ist dabei bevorzugt eine Komponente eines Kältemittelkreislaufes.
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Nach der Konzeption der Erfindung ist das Gehäuse aus einem Gebläse-Verdampfer-Element zur Aufnahme eines Luftmassenstroms sowie einem Luftverteilelement und einem Variationsbereich ausgebildet. Der Verdampfer ist innerhalb des Gebläse-Verdampfer-Elementes und die Strömungsleiteinrichtungen der Luftauslässe sind innerhalb des Luftverteilelementes angeordnet, welches in Strömungsrichtung der Luft nach dem Gebläse-Verdampfer-Element angeordnet und derart konfiguriert ist, die Luft in einen Fahrgastraum zu leiten.
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Ein Gebläse zur Förderung der Luft durch die Klimaanlage und das Gebläse-Verdampfer-Element des Gehäuses bleiben auch bei einer unterschiedlichen Ausbildung des Variationsbereiches im Wesentlichen unverändert. Die im Wesentlichen unveränderte Ausbildung des Gebläse-Verdampfer-Elementes ist auf die unterschiedliche und damit veränderliche Ausbildung des Variationsbereiches zu beziehen. Infolge des unveränderlichen Lufteinlasssystems und der unveränderlichen Anordnung der Luftauslässe sowie der dazugehörigen Strömungsleiteinrichtungen innerhalb des Luftverteilelementes bleibt auch die Luftverteilung der Klimaanlage unter Einsatz verschiedener Variationsbereiche im Wesentlichen konstant.
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Der Heizungswärmeübertrager ist erfindungsgemäß innerhalb des Variationsbereiches angeordnet.
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Die Klimaanlage ist durch die Kombination von voneinander abweichend ausgebildeten Variationsbereichen mit ansonsten unveränderlichem Luftverteilelement sowie Gebläse-Verdampfer-Element unter Einsatz gleicher Komponenten für verschiedene Kraftfahrzeugtypen einsetzbar. Infolge der Verwendung gleicher Komponenten innerhalb der Klimaanlage bleibt die Funktionalität der Anlage auch unter der Verwendung von unterschiedlich ausgebildeten Variationsbereichen unverändert.
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Unter der Ausbildung der Komponenten der Klimaanlage als Gleichteile ist zu verstehen, dass sowohl in ihrer Anzahl als auch in ihrer Ausbildung und Funktion gleiche Komponenten eingesetzt werden. Dabei werden insbesondere die bevorzugt als Klappen ausgebildeten Strömungsleiteinrichtungen jeweils an gleichen Stellen angeordnet. Infolge der einheitlichen Anordnung der Strömungsleiteinrichtungen können auch andere dazugehörige Komponenten, wie die Kinematiken der Strömungsleiteinrichtungen, als Gleichteile ausgebildet werden.
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Da die wesentlichen Bereiche der Klimaanlage identisch ausgebildet sind, werden die Entwicklungs- und Konstruktionskosten sowie die Herstellungskosten infolge einer Vielzahl gleicher Teile und einer stark vereinfachten Auslegung verringert.
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Mit der in Bezug auf eine Richtung einer Horizontalen X ausgerichteten Anordnung des Heizungswärmeübertragers innerhalb des Variationsbereiches sind erfindungsgemäß die äußeren Abmessungen des Variationsbereiches sowie der Klimaanlage bei unveränderter Funktionalität und unter Einsatz ansonsten gleicher Komponenten in Richtung einer Höhe H an den Bauraum des Kraftfahrzeugtypes angepasst. Dabei wird die Horizontale X durch die Straße gebildet und die Richtung senkrecht zur Horizontalen X entspricht der Höhe H.
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Mit dem modularen Aufbau des Gehäuses wird somit eine platzbedarfsvariable Klimaanlage bereitgestellt, die dem unterschiedlichen Platzangebot innerhalb verschiedener Kraftfahrzeugtypen gerecht wird. Der modulare Aufbau des Gehäuses ermöglicht dabei eine variable Ausbildung des Variationsbereiches, zum Beispiel in seinen äußeren Abmessungen, unabhängig vom ansonsten unveränderlichen Luftverteilelement und vom unveränderlichen Gebläse-Verdampfer-Element. Damit wird eine bedarfsgerechte Anpassung der Klimaanlage an das Platzangebot innerhalb des Kraftfahrzeuges möglich, wobei die Anpassung des Bauraumes der Klimaanlage an das Platzangebot im Kraftfahrzeug durch die Auswahl und Ausbildung des Variationsbereiches erfolgt.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Anpassung des Bauraumes der Klimaanlage über die Ausrichtung beziehungsweise die Orientierung des Heizungswärmeübertragers innerhalb des Variationsbereiches des Gehäuses sowie die Ausbildung und die Anordnung des Luftauslasses für den Fußraum.
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Nach einer ersten Alternative ist der Heizungswärmeübertrager derart in Richtung der Höhe H ausgerichtet angeordnet, dass die Abmessungen des Variationsbereiches sowie der Klimaanlage einen hohen Bauraum beanspruchen.
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Der Heizungswärmeübertrager weist in seinen Außenabmessungen bevorzugt eine rechteckig ausgebildete Anströmseite mit einer bestimmten Tiefe auf. Die Tiefenrichtung entspricht der Dicke des Heizungswärmeübertragers, welche im Vergleich zu den Abmessungen der Anströmseite geringer ist.
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Unter der Ausrichtung des Heizungswärmeübertragers in Richtung der Höhe H ist nunmehr zu verstehen, dass die Tiefenrichtung des Heizungswärmeübertragers im Wesentlichen in Richtung der Horizontalen X und die Anströmseite in Richtung der Höhe H ausgerichtet sind.
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Der Heizungswärmeübertrager ist dabei vorteilhaft in einem Winkel zwischen 45° und 90° in Bezug auf die Richtung der Horizontalen X ausgerichtet angeordnet.
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Nach einer zweiten Alternative ist der Heizungswärmeübertrager derart in Richtung der Horizontalen X ausgerichtet angeordnet, dass die Abmessungen des Variationsbereiches sowie der Klimaanlage einen flachen Bauraum beanspruchen.
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Unter der Ausrichtung des Heizungswärmeübertragers in Richtung der Horizontalen X ist zu verstehen, dass die Tiefenrichtung des Heizungswärmeübertragers im Wesentlichen in Richtung der Höhe H und die Anströmseite in Richtung der Horizontalen X ausgerichtet sind.
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Der Heizungswärmeübertrager ist dabei bevorzugt in einem Winkel zwischen -20° und 20° in Bezug auf die Richtung der Horizontalen X ausgerichtet angeordnet.
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Erfindungsgemäß bilden das Luftverteilelement einen ersten Strömungspfad und der Variationsbereich einen zweiten Strömungspfad aus. Der innerhalb des Variationsbereiches angeordnete Heizungswärmeübertrager überdeckt dabei den gesamten Querschnitt des zweiten Strömungspfades, sodass der durch den zweiten Strömungspfad geförderte Luftmassenstrom vollständig über die Wärmeübertragungsfläche des Heizungswärmeübertragers geleitet wird. Die Luftströme durch die Strömungspfade sind durch eine Strömungsleiteinrichtung steuerbar beziehungsweise verschließbar.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung strömt in der den zweiten Strömungspfad verschließenden ersten Endstellung der Strömungsleiteinrichtung der gesamte über den Verdampfer der Klimaanlage geförderte Luftmassenstrom durch den ersten Strömungspfad und damit um den Heizungswärmeübertrager herum. Durch vorteilhaft stufenlose Verstellung der Strömungsleiteinrichtung des zweiten Strömungspfades wird der Luftmassenstrom auf beide Strömungspfade anteilig aufgeteilt. In der zweiten Endstellung der Strömungsleiteinrichtung wird der erste Strömungspfad vorzugsweise verschlossen, sodass der gesamte Luftmassenstrom durch den zweiten Strömungspfad und damit durch den Heizungswärmeübertrager strömt.
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Der erste Strömungspfad ist in Richtung der Höhe H der Klimaanlage bevorzugt oberhalb des zweiten Strömungspfades, welcher den Heizungswärmeübertrager umfasst, angeordnet.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass der Variationsbereich einen Strömungskanal des Luftauslasses für den Fußraum umfasst.
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Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Variationsbereich vom Luftverteilelement umfasst. Der Variationsbereich ist folglich ein Teilbereich des ansonsten unveränderlichen Luftverteilelementes. Die voneinander in ihrer Form abweichenden Luftverteilelemente unterscheiden sich lediglich in der Ausbildung des Variationsbereiches.
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Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind das Luftverteilelement und der Variationsbereich als voneinander getrennte Elemente des Gehäuses zusammenfügbar ausgebildet. Somit sind der Variationsbereich und das Luftverteilelement jeweils als ein separates Element unabhängig voneinander ausgebildet. Das unveränderliche Luftverteilelement ist mit unterschiedlich ausgebildeten Variationsbereichen kombinierbar.
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Die erfindungsgemäße Lösung weist weitere diverse Vorteile auf:
- - deutlich reduzierte Konstruktions- und Entwicklungszeiten und
- - deutlich reduzierte Konstruktions- und Entwicklungskosten,
- - erhöhter Gleichteilegrad zur Reduktion von Prozesszeiten und Investitionskosten sowie reduzierter Montage- und Wartungsaufwand durch
- - Anpassung der Montagekonzepte verschiedener Geräte mit unterschiedlichen Bauräumen.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
- 1: Klimaanlage für Platzverhältnisse mit hohem Bauraum und steiler Anstellung des Heizungswärmeübertragers sowie
- 2: Klimaanlage für Platzverhältnisse mit flachem Bauraum und flacher Ausrichtung des Heizungswärmeübertragers.
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1 zeigt die Klimaanlage 1 für Platzverhältnisse mit einem hohen Bauraum. Die Straße bildet jeweils die Horizontale X. Die Richtung senkrecht zur Horizontalen X entspricht der Höhe H, sodass sich der hohe Bauraum auf die Ausbildung der Klimaanlage 1 in Richtung der Höhe H bezieht. Der Heizungswärmeübertrager 5' ist dabei steil angestellt angeordnet. Unter der steilen Anstellung ist die Ausrichtung des Heizungswärmeübertragers 5' im Wesentlichen in Richtung der Höhe H zu verstehen. Der Heizungswärmeübertrager 5' ist in Bezug zur Horizontalen X in einem Winkel von 45° und größer angeordnet. Die Horizontale X der Klimaanlage 1 entspricht der Lage des Kraftfahrzeuges in Bezug zur Straße.
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Der der Klimaanlage 1 durch ein nicht dargestelltes Gebläse in Strömungsrichtung 14 in das Gehäuse 2, 3, 6' zugeführte Luftmassenstrom wird über unterschiedliche Wärmeübertrager geleitet. Dabei wird die Luft beim Überströmen der Wärmeübertragungsfläche des Verdampfers 4 abgekühlt und/oder entfeuchtet und bei Bedarf beim Überströmen der Wärmeübertragungsfläche des Heizungswärmeübertragers 5' wieder aufgeheizt. Anschließend wird die konditionierte Luft in den Fahrgastraum geleitet. Nach ihrer Konditionierung wird die Luft beispielsweise durch den Luftauslass 7' in den Fußraum sowie durch den Luftauslass 10 im Armaturenbrett in den Fahrgastraum eingeblasen und zudem durch den als Defrostöffnung ausgebildeten Luftauslass 8 unmittelbar an die Frontscheibe geführt, um diese beschlagfrei zu halten oder abzutauen.
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Der in Strömungsrichtung 14 der Luft zum Verdampfer 4 hinführende einzelne Strömungspfad wird nach dem Verdampfer 4 in zwei Strömungspfade 15, 16 unterteilt. Der erste Strömungspfad 15 führt die im Verdampfer 4 abgekühlte und/oder entfeuchtete Luft als Teilluftmassenstrom um den Heizungswärmeübertrager 5' herum. Dabei ist der erste Strömungspfad 15 in Richtung der Höhe H oberhalb des Heizungswärmeübertragers 5' angeordnet. Im zweiten Strömungspfad 16 wird die abgekühlte und/oder entfeuchtete Luft als Teilluftmassenstrom über den Heizungswärmeübertrager 5' geleitet. Dieser Teilluftmassenstrom wird folglich wieder erwärmt. Der Heizungswärmeübertrager 5' nimmt den gesamten Querschnitt des zweiten Strömungspfades 16 ein.
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Die beiden Strömungspfade 15, 16, der erste Strömungspfad 15 als Bypass um den Heizungswärmeübertrager 5' und der zweite Strömungspfad 16 mit integriertem Heizungswärmeübertrager 5', münden in einen gemeinsamen Bereich, welcher als Mischkammer 17 ausgebildet ist. Der zweite Strömungspfad 16 wird mittels einer als Klappe ausgebildeten Strömungsleiteinrichtung 13 zur Mischkammer 17 hin begrenzt. Die Strömungsleiteinrichtung 13 dient dem stufenlosen Öffnen und Schließen der Strömungspfade 15, 16.
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Bei geöffneter Strömungsleiteinrichtung 13 wird die in die Klimaanlage 1 geförderte Luft auf beide Strömungspfade 15, 16 aufgeteilt. Die Teilluftmassenströme werden in der Mischkammer 17 wieder zusammengeführt und vermischt, bevor die konditionierte Luft durch die einzelnen Luftauslässe 7', 8, 10 dem Fahrgastraum zugeführt wird.
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In erster Endstellung der Strömungsleiteinrichtung 13 ist der zweite Strömungspfad 16 geschlossen. Der gesamte Luftmassenstrom wird durch den ersten Strömungspfad 15 und damit am Heizungswärmeübertrager 5' vorbei in die Mischkammer 17 geleitet. Der zuvor abgekühlte und/oder entfeuchtete Luftmassenstrom wird nicht erwärmt.
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In der zweiten, nicht dargestellten Endstellung der Strömungsleiteinrichtung 13 ist der erste Strömungspfad 15 geschlossen, sodass der gesamte Luftmassenstrom durch den geöffneten zweiten Strömungspfad 16 und damit durch den Heizungswärmeübertrager 5' strömt.
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Die durch die Luftauslässe 7', 8, 10 in den Fahrgastraum geleiteten Luftmassenströme werden mittels weiterer als Klappen ausgebildeter Strömungsleiteinrichtungen 9, 11, 12 aufgeteilt. Die Klappen dienen jeweils dem stufenlosen Öffnen und Schließen der Luftauslässe 7', 8, 10.
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Das Gehäuse weist voneinander unabhängige Elemente auf, wobei innerhalb des Gebläse-Verdampfer-Elementes 2 der Anströmbereich, der Lufteinlass, das Gebläse, der Filter sowie der Verdampfer 4 und innerhalb des Luftverteilelementes 3 die Luftauslässe 7', 8, 10, die Strömungsleiteinrichtungen 9, 11, 12 sowie der Heizungswärmeübertrager 5' angeordnet sind. Der Heizungswärmeübertrager 5' ist dabei innerhalb eines Variationsbereiches 6' des Luftverteilelementes 3 gehaltert. Der Variationsbereich 6' ist somit ein Teilbereich des Luftverteilelementes 3. Nach einer alternativen Ausführungsform kann der Variationsbereich 6' auch als ein separates Element des Gehäuses und damit getrennt beziehungsweise unabhängig vom Luftverteilelement 3 ausgebildet sein.
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Der Verdampfer 4 ist an einer ersten Schmalseite 20 mit der Wandung des Gebläse-Verdampfer-Elementes 2 technisch dicht verbunden angeordnet und gehaltert. Die Wandung des Gebläse-Verdampfer-Elementes 2 weist im Aufnahmebereich des Verdampfers 4 einen weiteren Bypass 18 mit einer Strömungsleiteinrichtung 19 auf. Bei geöffneter als Klappe ausgebildeter Strömungsleiteinrichtung 19 wird ein Teil des in das Gehäuse 2, 3, 6' geförderten Luftmassenstromes als Teilluftmassenstrom am Verdampfer 4 vorbeigeführt, wobei der durch den Bypass 18 geförderte Teilluftmassenstrom unkonditioniert bleibt. Der Anteil des um den Verdampfer 4 geführten Teilluftmassenstroms im Verhältnis zum Gesamtluftmassenstrom wird über die stufenlose Verstellung der Strömungsleiteinrichtung 19 gesteuert.
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Innerhalb des Luftverteilelementes 3 sind zudem die Mischkammer 17 und sämtliche Luftauslässe 7', 8, 10 sowie die dazugehörigen Strömungsleiteinrichtungen 9, 11, 12 ausgebildet.
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Die Wandungen des Luftverteilelementes 3 begrenzen die Mischkammer 17. Ebenso ist der Mündungsabschnitt in die Mischkammer 17 des zweiten Strömungspfades 16, in welchem der Heizungswärmeübertrager 5' angeordnet ist, dem Luftverteilelement 3 zugeordnet. Innerhalb der Mischkammer 17 sind weitere Strömungsleiteinrichtungen ausgebildet, welche für das gezielte Leiten der Teilluftmassenströme zu den verschiedenen Luftauslässen 7', 8, 10 vorgesehen sind.
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Der Variationsbereich 6' des Luftverteilelementes 3 weist einen Anschlag für die der ersten Schmalseite 20 gegenüberliegende zweite Schmalseite 21 des Verdampfers 4 auf. Die zweite Schmalseite 21 des Verdampfers 4 liegt technisch dicht am Anschlag und damit an der Wandung des Variationsbereiches 6' an. Demzufolge nimmt der Verdampfer 4 den gesamten Strömungsquerschnitt des Lufteinlasses in das Gehäuse 2, 3, 6' ein. Lediglich der Bypass 18 bietet eine Möglichkeit, einen Teilluftmassenstrom unkonditioniert am Verdampfer 4 vorbeizuführen.
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Innerhalb des Variationsbereiches 6' des Luftverteilelementes 3 ist der zweite Strömungspfad 16 ausgebildet. Der Heizungswärmeübertrager 5' wird durch die Wandungen des Gehäuses 6' gehalten, wobei die Verbindungen zwischen der Wandung und dem Heizungswärmeübertrager 5' technisch dicht ausgebildet sind. Die Wandung ist in den Bereichen zur Aufnahme des Heizungswärmeübertragers 5' mit speziellen Ausformungen versehen.
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Bei der in 1 dargestellten Ausgestaltung der Klimaanlage 1 mit einem hohen Bauraum wird der Heizungswärmeübertrager 5' einerseits mit einer ersten Schmalseite 22 an der nach unten gerichteten Außenwandung angelegt und gehaltert. Die zweite Schmalseite 23 des Heizungswärmeübertragers 5' ist ebenfalls innerhalb einer als Aufnahme ausgebildeten Ausformung der Wandung angeordnet.
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Die Ausformung zur Aufnahme der zweiten Schmalseite 23 des Heizungswärmeübertragers 5' dient zudem als Trennwand zwischen dem ersten Strömungspfad 15 und dem zweiten Strömungspfad 16 sowie als ein Anschlag für die Strömungsleiteinrichtung 13 zum Öffnen und Verschließen des zweiten Strömungspfades 16.
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Der Variationsbereich 6' des Luftverteilelementes 3 begrenzt mit der Außenwandung den zweiten Strömungspfad 16. Der Randbereich der Außenwandung erstreckt sich dabei bis zum zweiten Anschlag der zum Luftverteilelement 3 gehörenden Strömungsleiteinrichtung 13.
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Innerhalb des Variationsbereiches 6' ist zudem der Strömungskanal des Luftauslasses 7' für den Fußraum ausgebildet. Die dazugehörige Strömungsleiteinrichtung 12 ist dem Luftverteilelement 3 zuzuordnen. Zwischen der ersten und der zweiten vom Luftverteilelement 3 ausgebildeten Wandung ist die Strömungsleiteinrichtung 11 angeordnet, welche den Luftauslass 10 in Verbindung mit den beiden Wandungen verschließen kann.
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In 2 wird die Klimaanlage 1 für Platzverhältnisse mit einem flachen Bauraum dargestellt. Der Heizungswärmeübertrager 5'' ist dabei flach angeordnet. Unter der flachen Anordnung ist die Ausrichtung des Heizungswärmeübertragers 5'' im Wesentlichen in Richtung der Horizontalen X zu verstehen, wobei der Heizungswärmeübertrager 5'' in Bezug zur Horizontalen X in einem geringen Winkel von -20° bis 20° angestellt sein kann.
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Die Ausführungsformen der Klimaanlage 1 nach den 1 und 2 unterscheiden sich lediglich in der Anordnung des Heizungswärmeübertragers 5', 5'' sowie in der Ausbildung des Variationsbereiches 6', 6'' des Luftverteilelementes 3 mit dem Luftauslass 7', 7'' zum Fußraum.
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Zur Funktion der Klimaanlage 1 mit dem Verdampfer 4 in Verbindung mit dem Heizungswärmeübertrager 5'' und den Strömungspfaden 15, 16 sowie der Ausbildung des Gebläse-Verdampfer-Elementes 2 sowie des Luftverteilelementes 3 mit der Mischkammer 17, den Luftauslässen 7'', 8, 10 und den Strömungsleiteinrichtungen 9, 11, 12, 13, 19 wird auf die Ausführungen zu 1 verwiesen.
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Die Ausbildungen des Gebläse-Verdampfer-Elementes 2 und der Luftverteilelemente 3 bleiben beim Einsatz und in Verbindung mit den in ihren Ausführungsformen unterschiedlichen Variationsbereichen 6', 6'' der Luftverteilelemente 3 unverändert. Der Verdampfer 4 und sämtliche als Klappen ausgebildete Strömungsleiteinrichtungen 9, 11, 12, 13, 19 sind innerhalb des Gebläse-Verdampfer-Elementes 2 beziehungsweise des Luftverteilelementes 3 an gleicher Stelle angeordnet, sodass die Luftverteilung beziehungsweise die Luftverteilarchitektur bei den unterschiedlich ausgebildeten Variationsbereichen 6', 6'' in Verbindung mit dem Gebläse-Verdampfer-Element 2 sowie dem Luftverteilelement 3 gleich bleibt.
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Der Variationsbereich 6' kann wiederum als ein Teilbereich des Luftverteilelementes 3 oder als ein separates Element des Gehäuses und damit getrennt beziehungsweise unabhängig vom Luftverteilelement 3 ausgebildet sein.
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Die Anordnung des Heizungswärmeübertragers 5', 5'' und damit die Orientierung beziehungsweise die Ausrichtung der Wärmeübertragungsfläche des Heizungswärmeübertragers 5', 5'' weichen bezüglich der unterschiedlichen Ausführungsformen voneinander ab.
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Auch der Variationsbereich 6'' bildet einen Anschlag für die der ersten Schmalseite 20 gegenüberliegende zweite Schmalseite 21 des Verdampfers 4 sowie den zweiten Strömungspfad 16. Der Kontaktbereich zwischen der Wandung des Variationsbereiches 6'' und dem Verdampfer 4 ist technisch dicht ausgebildet.
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Der Heizungswärmeübertrager 5'' ist innerhalb des zweiten Strömungspfades 16 des Variationsbereiches 6'' des Luftverteilelementes 3 angeordnet und wird durch die Wandungen des Luftverteilelementes 3 gehalten, wobei auch die Verbindungen zwischen der Wandung und dem Heizungswärmeübertrager 5'' technisch dicht ausgebildet sind. Die Wandung ist in den Bereichen zur Aufnahme des Heizungswärmeübertragers 5'' mit Ausformungen derart versehen, dass der Heizungswärmeübertrager 5'' liegend angeordnet ist. Unter liegend ist dabei der Montagezustand des Heizungswärmeübertragers 5'' zu verstehen, bei welchem die Strömungsrichtung 14 der Luft im Wesentlichen in Richtung der Höhe H erfolgt.
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Der Heizungswärmeübertrager 5'' ist mit der ersten Schmalseite 22 in Richtung der Horizontalen X ausgerichtet und an der Außenwandung des Variationsbereiches 6'' angelegt und gehaltert. Die zweite Schmalseite 23 des Heizungswärmeübertragers 5'' ist ebenfalls in Richtung der Horizontalen X ausgerichtet und innerhalb der als Trennwand zwischen dem ersten Strömungspfad 15 und dem zweiten Strömungspfad 16 sowie als ersten Anschlag für die Strömungsleiteinrichtung 13 zum Öffnen und Verschließen des zweiten Strömungspfades 16 ausgebildeten Ausformung der Wandung angeordnet.
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Die Wandung des den zweiten Strömungspfad 16 begrenzenden Variationsbereiches 6'' erstreckt sich bis zum zweiten Anschlag der zum Luftverteilelement 3 gehörenden Strömungsleiteinrichtung 13.
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Der Variationsbereich 6'' ist zudem derart ausgebildet, dass der Strömungskanal des Luftauslasses 7'' für den Fußraum innerhalb des Gehäuses 6'' integriert ist. Wie bei der Ausführungsform nach 1 ist zwischen der ersten und der zweiten vom Luftverteilelement 3 ausgebildeten Wandung die Strömungsleiteinrichtung 11 angeordnet, welche den Luftauslass 10 in Verbindung mit den beiden Wandungen verschließen kann.
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In den 1 und 2 wird jeweils mittels einer gestrichelt dargestellten Linie die Grenze zwischen dem unveränderlichen Bereich, insbesondere des Gebläse-Verdampfer-Elementes 2 sowie des Luftverteilelementes 3 und den jeweils darin angeordneten Komponenten sowie den voneinander abweichend ausgebildeten Variationsbereichen 6', 6'' aufgezeigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Klimaanlage
- 2
- Gehäuse, Gebläse-Verdampfer-Element
- 3
- Gehäuse, Luftverteilelement
- 4
- Verdampfer
- 5', 5''
- Heizungswärmeübertrager
- 6', 6''
- Gehäuse, Variationsbereich
- 7', 7''
- Luftauslass Fußraum
- 8
- Luftauslass Frontscheibe
- 9
- Strömungsleiteinrichtung, Klappe
- 10
- Luftauslass Fahrgast
- 11
- Strömungsleiteinrichtung, Klappe
- 12
- Strömungsleiteinrichtung, Klappe
- 13
- Strömungsleiteinrichtung, Klappe
- 14
- Strömungsrichtung der Luft
- 15
- erster Strömungspfad
- 16
- zweiter Strömungspfad
- 17
- Mischkammer
- 18
- Bypass
- 19
- Strömungsleiteinrichtung, Klappe
- 20
- erste Schmalseite Verdampfer
- 21
- zweite Schmalseite Verdampfer
- 22
- erste Schmalseite Heizungswärmeübertrager
- 23
- zweite Schmalseite Heizungswärmeübertrager
- X
- Horizontale
- H
- Höhe
