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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimatisierungsanlage zum Klimatisieren eines Fahrzeuginnenraums, vorzugsweise eines Straßenfahrzeugs. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Fahrzeugklimatisierungsanlage.
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Eine Fahrzeugklimatisierungsanlage umfasst üblicherweise ein Gebläse zum Erzeugen eines Luftstroms und wenigstens eine vom Luftstrom durchströmbare Heizeinrichtung zum Heizen des Luftstroms. Ferner ist wenigstens eine vom Luftstrom durchströmbare Kühleinrichtung zum Kühlen des Luftstroms vorgesehen. Mit Hilfe eines Kanalsystems kann im Betrieb der Fahrzeugklimatisierungsanlage der Luftstrom auf mehrere Teilluftströme aufgeteilt werden, wobei die Teilluftströme über mehrere Kanäle mehreren separaten Luftaustritten zugeführt werden, durch welche die Teilluftströme an verschiedenen Stellen in den Fahrzeuginnenraum austreten. Problematisch ist dabei, dass die unterschiedlichen Kanäle unterschiedliche Strömungspfade für die Teilluftströme definieren, die sich insbesondere hinsichtlich Strömungsweg, Strömungsquerschnitt und Strömungswiderstand voneinander unterscheiden. Dies kann dazu führen, dass die Teilluftströme an den einzelnen Luftaustritten mit unterschiedlichen Temperaturen in den Fahrzeuginnenraum austreten, obwohl der ursprüngliche gesamte Luftstrom mit Hilfe der Heizeinrichtung bzw. mit Hilfe der Kühleinrichtung auf eine gemeinsame Wunschtemperatur temperiert worden ist. Insbesondere können Luftaustritte, die zu einem Fußraum führen, länger sein als Luftaustritte, die im Bereich eines Armaturenbretts angeordnet sind. In einem ungünstigen Fall kann die dabei auftretende Temperaturdifferenz so groß sein, dass sie vom jeweiligen Fahrzeuginsassen bemerkt und als unangenehm empfunden wird.
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Ein weiteres Problem wird darin gesehen, dass es beispielsweise zum Entfernen eines Beschlags an einer Windschutzscheibe erforderlich sein kann, die Windschutzscheibe mit einem Teilluftstrom zu beaufschlagen, der eine vergleichsweise hohe Temperatur aufweist, um den Beschlag möglichst rasch entfernen zu können. Wenn dabei gleichzeitig eine Aufheizung des Fahrzeuginnenraums erwünscht ist, treten auch an den anderen Luftaustritten vergleichsweise warme Teilluftströme in den Fahrzeuginnenraum ein, deren Temperatur von den Fahrzeuginsassen jedoch als unangenehm hoch empfunden werden kann.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Fahrzeugklimatisierungsanlage der vorstehend beschriebenen Art bzw. für ein zugehöriges Betriebsverfahren eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen verbesserten Komfort für die Fahrzeuginsassen auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zumindest einen der Kanäle mit einer elektrischen Zusatztemperiereinrichtung auszustatten, wodurch es möglich ist, den im jeweiligen Kanal geführten Teilluftstrom individuell bzw. separat zu temperieren, also zu beheizen und/oder zu kühlen. Die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung befindet sich dabei stromauf des jeweiligen Luftaustritts. Zweckmäßig ist die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung dabei relativ nahe am zugehörigen Luftaustritt angeordnet, um einen möglichst hohen energetische Wirkungsgrad zu erzielen.
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Durch die Ausstattung wenigstens eines Kanals mit einer derartigen Zusatztemperiereinrichtung ist es möglich, die einzelnen Teilluftströme separat bzw. individuell zu temperieren. Beispielsweise gelingt es damit, eine Temperaturdifferenz zwischen Teilluftströmen, die über unterschiedliche Kanäle in den Fahrzeuginnenraum austreten, zu kompensieren. Beispielsweise kann ein Teilluftstrom, der über einen relativ langen Kanal zu einem Fußraum, insbesondere in einem Fondraum des Fahrzeugs, gelangt, mittels einer derartigen Zusatztemperiereinrichtung zusätzlich erwärmt werden, um Wärmeverluste, die bis dahin in diesem Teilluftstrom aufgetreten sind, auszugleichen. Ebenso ist denkbar, eine gezielte Temperaturschichtung innerhalb des Fahrzeuginnenraums zu erreichen, indem die Temperaturen der Teilluftströme, die auf unterschiedlichen Höhen in den Fahrzeuginnenraum eintreten, separat eingestellt werden. Des Weiteren kann zum Entfernen eines Beschlags an einer Fahrzeugscheibe, z.B. an der Windschutzscheibe, an einer Seitenscheibe, z.B. in einem Spiegelbereich, etc., ein der jeweiligen Fahrzeugscheibe zugeführter Teilluftstrom mit Hilfe einer derartigen Zusatztemperiereinrichtung zusätzlich aufgeheizt werden. Zum einen kann dadurch die Aufnahmekapazität für Feuchtigkeit dieses Teilluftstroms erhöht werden, was die Entfernung des Beschlags beschleunigt. Zum anderen lässt sich dabei die Temperierung des Fahrzeuginnenraums im Übrigen mit einer im Vergleich dazu geringeren Temperatur realisieren, wodurch der Komfort für die Fahrzeuginsassen erhöht ist.
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Im Extremfall ist denkbar, jedem Kanal eine derartige Zusatztemperiereinrichtung zuzuordnen, wodurch für unterschiedliche Szenarien unterschiedlich temperierte Teilluftströme erzeugt werden können, um stets einen optimalen Komfort für die Fahrzeuginsassen zu gewährleisten. Außerdem lassen sich dadurch verbesserte Funktionalitäten realisieren. Da die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung nur bei Bedarf zugeschaltet wird, ergibt sich ferner ein hoher energetischer Wirkungsgrad.
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Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung wenigstens ein elektrisches Heizelement aufweisen, das im Betrieb Wärme an den jeweiligen Teilluftstrom abgibt. Elektrische Heizelemente sind beispielsweise sogenannte PTC-Elemente, wobei PTC für Positive Temperature Coefficient steht.
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Zusätzlich oder alternativ kann die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung wenigstens ein elektrisches Kühlelement aufweisen, das im Betrieb Wärme aus dem jeweiligen Teilluftstrom abzieht. Derartige Kühlelemente sind beispielsweise sogenannte Peltier-Elemente. Somit lässt sich außerdem eine zusätzliche Kühlfunktion realisieren, was die zur Verfügung stehenden Möglichkeiten für eine individuelle Temperierung der einzelnen Teilluftströme erheblich verbessert. Beispielsweise kann es bei einem Kühlbetrieb der Fahrzeugklimatisierungsanlage vorteilhaft sein, einen Teilluftstrom, der zur Windschutzscheibe führt, stärker zu kühlen als Teilluftströme, die unmittelbar zu einem Fahrzeuginsassen führen.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung in eine Umfangswand des jeweiligen Kanals integriert sein. Auf diese Weise bildet die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung keinen zusätzlichen Strömungswiderstand innerhalb des jeweiligen Kanals.
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Bei einer anderen Ausführungsform, bei der die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung als Heizelement ausgestaltet ist, kann dieses Heizelement in Form einer Beschichtung einer Umfangswand des jeweiligen Kanals realisiert sein, die eine elektrisch leitfähige Paste enthält. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung heizt sich die Paste bzw. die Beschichtung auf und kann dadurch Wärme an den jeweiligen Teilluftstrom abgeben.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann zumindest ein derartiger Kanal im Bereich der Zusatztemperiereinrichtung eine Trockungseinrichtung zum Trocknen des jeweiligen Teilluftstroms aufweisen. Auf diese Weise kann der jeweilige Teilluftstrom außerdem getrocknet werden, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn mit Hilfe des Teilluftstroms ein Beschlag entfernt werden soll oder wenn im Fahrzeuginnenraum eine unangenehm hohe Luftfeuchtigkeit reduziert werden soll. Eine derartige Trocknungseinrichtung kann im einfachen Fall ein hygroskopisches Material, vorzugsweise ein hygroskopisches Adsorptionsmaterial umfassen, wie zum Beispiel Zeolith oder Kieselgel oder Silicagel.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der zumindest ein solcher Kanal einen als Doppelkanal ausgestalteten Abschnitt aufweist, der zwei parallele Strömungspfade für den jeweiligen Teilluftstrom aufweist, wobei beide Strömungspfade mittels einer solchen Zusatztemperiereinrichtung beheizbar sind. Dabei ist grundsätzlich denkbar, dass für beide Strömungspfade eine gemeinsame Zusatztemperiereinrichtung vorhanden ist. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei welcher jedem Strömungspfad eine separate Zusatztemperiereinrichtung zugeordnet ist, die auch separat ansteuerbar sind. Ferner weisen beide Strömungspfade jeweils eine Trocknungseinrichtung zum Trocknen des jeweiligen Teilluftstroms auf. Zusätzlich ist zumindest eine Steuerklappe zum Verteilen des jeweiligen Teilluftstroms auf die beiden Strömungspfade vorgesehen. Hierdurch ist es möglich, den Teilluftstrom entweder nur durch den einen oder ersten Strömungspfad zu führen oder nur durch den anderen oder zweiten Strömungspfad zu führen. Ebenso sind grundsätzlich beliebige Zwischenstellungen für die Steuerklappe denkbar, so dass grundsätzlich jede beliebige Aufteilung des zugeführten Teilluftstroms auf die beiden Strömungspfade einstellbar ist. Mit Hilfe eines derartigen Doppelkanals ist es beispielsweise möglich, den Teilluftstrom so lange hauptsächlich durch den ersten Strömungspfad zu führen, bis die dem ersten Strömungspfad zugeordnete Trocknungseinrichtung erschöpft ist. Anschließend kann der Teilluftstrom hauptsächlich durch den zweiten Strömungspfad geführt werden, während gleichzeitig die Trocknungseinrichtung des ersten Strömungspfads regeneriert wird.
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Gemäß einer Weiterbildung kann der Doppelkanal für jeden Strömungspfad eine Bypassklappe zum Steuern eines Bypasses aufweisen, der vom jeweiligen Kanal weg führt. Beispielsweise führt der jeweilige Bypass in eine Umgebung des Fahrzeugs. Hierdurch ist es möglich, einen Teil des Teilluftstroms beim Regenerieren der jeweiligen Trocknungseinrichtung zum Abführen der Feuchtigkeit aus dem Kanalsystem zu nutzen.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung kann eine Doppelkanalsteuereinrichtung vorgesehen sein, mit deren Hilfe die Steuerklappe und die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung betätigt werden können. Hierzu ist die Doppelkanalsteuereinrichtung so ausgestaltet bzw. so programmiert, dass sie zum Trocknen des durch den jeweiligen Kanal geführten Teilluftstroms die Steuerklappe abwechselnd zum Verstellen in eine erste Steuerklappenstellung (S1) und in eine zweite Steuerklappenstellung (S2) ansteuert. In der ersten Steuerklappenstellung (S1) strömt ein Hauptstrom des jeweiligen Teilluftstroms durch den ersten Strömungspfad und wird darin durch die Trocknungseinrichtung getrocknet. Gleichzeitig strömt in der ersten Steuerklappenstellung (S1) ein relativ zum Hauptstrom kleiner Nebenstrom des jeweiligen Teilstroms durch den zweiten Strömungspfad. Zum Regenerieren der Trocknungseinrichtung des zweiten Strömungspfads steuert die Doppelkanalsteuereinrichtung in der ersten Steuerklappenstellung (S1) die Zusatztemperiereinrichtung des zweiten Strömungspfads zum Heizen der Trocknungseinrichtung des zweiten Strömungspfads an, wobei die von der Trocknungseinrichtung des zweiten Strömungspfads abgegebene Feuchte vom Nebenstrom aufgenommen und abgeführt wird. In der zweiten Steuerklappenstellung (S2) strömt der Hauptstrom dagegen durch den zweiten Strömungspfad und wird darin durch die Trocknungseinrichtung des zweiten Strömungspfads getrocknet, während der Nebenstrom durch den ersten Strömungspfad strömt. Die Doppelkanalsteuereinrichtung steuert zum Regenerieren der Trocknungseinrichtung des ersten Strömungspfads die Zusatztemperiereinrichtung des ersten Strömungspfads zum Heizen der Trocknungseinrichtung des ersten Strömungspfads an. In der Folge kann die von der Trocknungseinrichtung des ersten Strömungspfads abgegebene Feuchtigkeit vom Nebenstrom aufgenommen und abgeführt werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann außerdem vorgesehen sein, dass die Doppelkanalsteuereinrichtung in der ersten Steuerklappenstellung (S1) die Bypassklappe des ersten Strömungspfads zum Schließen des Bypasses des ersten Strömungspfads und die Bypassklappe des zweiten Strömungspfads zum Öffnen des Bypasses aus dem zweiten Strömungspfad ansteuert. In der Folge kann der Hauptstrom zum jeweiligen Luftaustritt strömen, während der Nebenstrom durch den Bypass des zweiten Strömungspfads austritt. Entsprechendes gilt für die zweite Steuerklappenstellung (S2), in welcher die Doppelkanalsteuereinrichtung die Bypassklappe des zweiten Strömungspfads zum Schließen des Bypasses des zweiten Strömungspfads und die Bypassklappe des ersten Strömungspfads zum Öffnen des Bypasses des ersten Strömungspfads ansteuert. In der Folge kann nun der Hauptstrom zum jeweiligen Luftaustritt strömen, während der Nebenstrom durch den Bypass aus dem Strömungspfad austritt.
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Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann eine Steuereinrichtung zum Betreiben der Fahrzeugklimatisierungsanlage entsprechend einem Betriebsverfahren vorgesehen sein, das nachfolgend näher erläutert wird. Die Steuereinrichtung ist hierzu mit einer Temperatursensorik elektrisch gekoppelt, mit deren Hilfe die Temperatur des Luftstroms und/der von wenigstens einem derartigen Teilluftstrom detektierbar ist.
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Ein Verfahren zum Betreiben einer Fahrzeugklimatisierungsanlage der vorstehend beschriebenen Art gestaltet sich wie folgt. Für den Fall, dass die jeweilige Heizeinrichtung den gesamten Luftstrom beheizt und dass an einem ersten Luftaustritt ein erster Teilluftstrom mit einer ersten Lufttemperatur austreten soll und an einem zweiten Luftaustritt ein zweiter Teilluftstrom mit einer zweiten Lufttemperatur austreten soll, wird mittels eines ersten Temperatursensors die aktuelle erste Lufttemperatur ermittelt, während mittels eines zweiten Temperatursensors die aktuelle zweite Lufttemperatur ermittelt wird. Die ermittelten Ist-Temperaturen werden mit den gewünschten Soll-Temperaturen verglichen. Für den Fall, dass nur die erste Lufttemperatur zu niedrig ist, wird eine dem ersten Luftaustritt vorgeschaltete Zusatztemperiereinrichtung zum Heizen des ersten Teilluftstroms angesteuert. Für den Fall, dass nur die zweite Lufttemperatur zu niedrig ist, kann vorgesehen sein, dass eine dem zweiten Luftaustritt vorgeschaltete Zusatztemperiereinrichtung zum Heizen des zweiten Teilluftstroms angesteuert wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass in diesem Fall die jeweilige Heizeinrichtung zum Erhöhen ihrer Heizleistung angesteuert wird. In diesem Fall kann auf die Zusatztemperiereinrichtung vor dem zweiten Luftaustritt verzichtet werden.
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Bei einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens kann für den Fall, dass die jeweilige Heizeinrichtung den gesamten Luftstrom beheizt und dass zumindest an einem solchen Luftaustritt ein Teilluftstrom mit einer vorbestimmten Lufttemperatur austreten soll, vorgesehen sein, dass mittels wenigstens eines Temperatursensors die aktuelle Lufttemperatur des jeweiligen Luftstroms ermittelt wird. Für den Fall, dass die ermittelte Ist-Lufttemperatur zu niedrig ist, kann ein erster Energiebedarf ermittelt werden, der erforderlich ist, um über eine Erhöhung der Heizleistung der jeweiligen Heizeinrichtung den jeweiligen Teilluftstrom auf die Soll-Lufttemperatur zu bringen. Ferner kann ein zweiter Energiebedarf ermittelt werden, der erforderlich ist, um über ein Ansteuern der jeweiligen Zusatztemperiereinrichtung den jeweiligen Teilluftstrom auf die Soll-Lufttemperatur zu bringen. Die jeweilige Heizeinrichtung wird dann zum Erhöhen der Heizleistung angesteuert, wenn der erste Energiebedarf kleiner ist als der zweite Energiebedarf. Dagegen wird die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung zum Aufheizen des jeweiligen Teilluftstroms angesteuert, wenn der erste Energiebedarf größer ist als der zweite Energiebedarf. Diese Vorgehensweise führt zu einem verbesserten elektrischen Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugs.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens kann für den Fall, dass der erste Energiebedarf kleiner ist als der zweite Energiebedarf und dass die jeweilige Heizeinrichtung bereits mit maximaler Heizleistung betrieben wird, vorgesehen sein, dass dennoch die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung zum Aufheizen des jeweiligen Teilluftstroms angesteuert wird. Bei dieser Ausführungsform kann somit die Leistungsfähigkeit der Fahrzeugklimatisierungsanlage insgesamt verbessert werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Fahrzeugklimatisierungsanlage,
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2 eine stark vereinfachte Ansicht eines als Doppelkanal ausgestalteten Abschnitts eines Kanals der Fahrzeugklimatisierungsanlage bei zwei verschiedenen Schaltzuständen a und b,
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3 + 4 jeweils einen Querschnitt des Doppelkanals im Bereich von Zusatztemperiereinrichtungen bei verschiedenen Ausführungsformen,
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5–7 weitere Querschnitte von Zusatztemperiereinrichtungen bei weiteren Ausführungsformen.
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Entsprechend 1 umfasst eine Fahrzeugklimatisierungsanlage 1, die im Folgenden auch verkürzt als Klimaanlage 1 bezeichnet werden kann, ein Gebläse 2 zum Erzeugen eines durch einen Pfeil angedeuteten Luftstroms 3. Dem Gebläse 2 ist ein Luftfilter 4 vorgeordnet, das vom Luftstrom 3 durchströmbar ist. Stromauf des Luftfilters 4 befindet sich ein Lufteintritt 5 der Klimaanlage 1. Zur Kanalisierung des Luftstroms 3 ist ein Kanalsystem 6 vorgesehen, das den Lufteintritt 5 aufweist und in dem das Luftfilter 4 und das Gebläse 2 angeordnet sind. Im Kanalsystem 6 ist auch zumindest eine Kühleinrichtung 7 angeordnet. Beispielsweise handelt es sich bei der Kühleinrichtung 7 um einen Verdampfer eines Kältekreises 8. Stromab der Kühleinrichtung 7 enthält das Kanalsystem 6 zumindest eine Heizeinrichtung 9, 10. Im Beispiel sind zwei Heizeinrichtungen 9, 10 vorgesehen, nämlich eine elektrische Heizeinrichtung 9 und eine als Wärmetauscher ausgestaltete Heizeinrichtung 10, die in einen entsprechenden Heizkreis 11 eingebunden ist. Elektrische Anschlüsse des elektrischen Heizers 9 sind mit 12 bezeichnet. Das Kanalsystem 6 weist außerdem mehrere Kanäle 13 auf, die jeweils einen durch Pfeile angedeuteten Teilluftstrom 14 zu einem Luftaustritt 15 führen. Eine Aufteileinrichtung 16, die mit hier nicht gezeigten, steuerbaren Klappen und dergleichen ausgestattet sein kann, bewirkt eine Aufteilung des Luftstroms 3 auf die Teilluftströme 14 der Kanäle 13. Durch die Luftaustritte 15 treten die Teilluftströme 14 in einen Fahrzeuginnenraum 17 eines hier nicht gezeigten Fahrzeugs ein, das mit der Klimaanlage 1 ausgestattet ist. Dementsprechend dient die Klimaanlage 1 zum Klimatisieren des Fahrzeuginnenraums 17.
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Zumindest einer der Kanäle 13 ist stromauf des zugehörigen Luftaustritts 15 mit einer elektrischen Zusatztemperiereinrichtung 18 ausgestattet, mit deren Hilfe der jeweilige Teilluftstrom 14 temperiert, also beheizt und/oder gekühlt werden kann. Im Beispiel der 1 sind alle Kanäle 13 mit jeweils einer derartigen Zusatztemperiereinrichtung 18 ausgestattet.
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Die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung 18 kann grundsätzlich zum Kühlen des jeweiligen Teilluftstroms 14 ausgestaltet sein. Zu diesem Zweck kann sie wenigstens ein Kühlelement aufweisen. Alternativ kann die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung 18 zum Heizen dienen, wozu sie zumindest ein elektrisches Heizelement aufweist. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher die jeweilige Zusatzheizeinrichtung 18 sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen verwendet werden kann. In diesem Fall ist die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung 18 sowohl mit wenigstens einem Kühlelement als auch mit wenigstens einem Heizelement ausgestattet. Denkbar ist auch, dass zumindest einer der Kanäle 13 mit einer Zusatztemperiereinrichtung 18 ausgestattet ist, die nur Kühlen kann, während zumindest ein anderer Kanal 13 mit einer Zusatztemperiereinrichtung 18 ausgestattet ist, die nur heizen kann. Ebenso kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Kanal 13 mit einer Zusatztemperiereinrichtung 18 ausgestattet ist, die sowohl Kühlen als auch Heizen kann. Demnach sind auch beliebige Kombinationen denkbar.
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Wie in den 2a und 2b angedeutet, kann die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung 18 in eine Umfangswand 19 des jeweiligen Kanals 13 integriert sein. Somit bildet die Zusatztemperiereinrichtung 18 im jeweiligen Kanal 19 kein zusätzliches Strömungshindernis. Grundsätzlich kann die Zusatztemperiereinrichtung 18 mit Hilfe von Heizdrähten und/oder mit Hilfe von PTC-Elementen gebildet sein. Denkbar ist ebenfalls eine Ausgestaltung in Form einer Beschichtung, die eine elektrisch leitfähige Paste aufweist.
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Bei der in den 2a und 2b gezeigten Ausführungsform kann der jeweilige Kanal 13 im Bereich der Zusatztemperiereinrichtung 18 außerdem mit wenigstens einer Trocknungseinrichtung 20 ausgestattet sein, mit deren Hilfe der jeweilige Teilluftstrom 14 getrocknet werden kann. Vorteilhaft handelt es sich hierbei um eine regenerierbare Trocknungseinrichtung 20, die während einer Arbeitsphase Feuchtigkeit aufnimmt und während einer Regenerationsphase Feuchtigkeit abgibt. Die Trocknungseinrichtung 20 kann hierzu mit einem Feuchtigkeit adsorbierendem Material ausgestattet sein. Eine derartige Regeneration kann beispielsweise durch Wärmezufuhr zur Trocknungseinrichtung 20 realisiert werden. Zweckmäßig ist daher eine Ausführungsform, bei welcher eine derartige Trocknungseinrichtung 20 mit einer zum Heizen ausgelegten Zusatztemperiereinrichtung 18 gekoppelt ist. Dementsprechend zeigen die 2a und 2b jeweils Anordnungen, bei denen im Bereich der jeweiligen Zusatztemperiereinrichtung 18 eine derartige Trocknungseinrichtung 20 angeordnet ist. Die 3 bis 7 zeigen weitere Beispiele für die Anordnung einer Trocknungseinrichtung 20 im Bereich einer Zusatztemperiereinrichtung 18.
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Gemäß den 2a und 2b kann zumindest einer der Kanäle 13, z.B. ein zu einer Windschutzscheibe des Fahrzeugs führender Kanal 13, einen als Doppelkanal 21 ausgebildeten Abschnitt aufweisen, in dem der Kanal 13 zwei parallel verlaufende Strömungspfade 22, 23 aufweist, denen jeweils eine eigene Zusatztemperiereinrichtung 18 und jeweils eine eigene Trocknungseinrichtung 20 zugeordnet ist. Des Weiteren ist der Kanal 13 mit wenigstens einer Steuerklappe 24 ausgestattet, mit deren Hilfe der jeweilige Teilluftstrom 14 auf die beiden Strömungspfade 22, 23 aufgeteilt werden kann. Im Beispiel der 2a und 2b ist jeweils nur eine einzige derartige Steuerklappe 24 vorgesehen, die rein exemplarisch am Eintritt der beiden Strömungspfade 22, 23 angeordnet ist. Im Beispiel sind die beiden Strömungspfade 22, 23, die im Folgenden auch als erster Strömungspfad 22 und zweiter Strömungspfad 23 bezeichnet werden können, jeweils mit einer Bypassklappe 25 bzw. 26 ausgestattet, mit deren Hilfe ein vom jeweiligen Kanal 13 wegführender Bypass 27 gesteuert werden kann, der beispielsweise in eine Umgebung des Fahrzeugs führt. Im Beispiel der 2 ist eine Fahrzeuginnenraumverkleidungswand 29 angedeutet, die den Fahrzeuginnenraum 17 von einem Raum 28 trennt, der mit der Umgebung des Fahrzeugs fluidisch in Verbindung steht und zu dem der jeweilige Bypass 27 im Beispiel führt. Die dem ersten Strömungspfad 22 zugeordnete Bypassklappe 25 wird im Folgenden auch als erste Bypassklappe 25 bezeichnet. Dementsprechend wird die dem zweiten Strömungspfad 23 zugeordnete Bypassklappe 26 im Folgenden auch als zweite Bypassklappe 26 bezeichnet.
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Die Klimaanlage 1 kann außerdem mit einer Doppelkanalsteuereinrichtung 30 ausgestattet sein, mit deren Hilfe die Steuerklappe 24, die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung 18 und die Bypassklappen 25, 26 gesteuert werden können. Für den Fall, dass der Teilluftstrom 14 getrocknet werden soll, kann die Doppelkanalsteuereinrichtung 13 die Steuerklappe 24 abwechselnd, z.B. mit eher vorbestimmten Schaltfrequenz, zwischen einer in 2b gezeigten ersten Steuerklappenstellung S1 und einer in 2a gezeigten zweiten Steuerklappenstellung S2 umschalten. In der in 2b gezeigten ersten Steuerklappenstellung S1 wird ein durch einen Pfeil angedeuteter Hauptstrom 31 des Teilstroms 14 durch den ersten Strömungspfad 22 geleitet und darin durch die Trocknungseinrichtung 20 des ersten Strömungspfads 22 getrocknet. Der getrocknete Hauptstrom 31 tritt anschließend durch den Luftaustritt 15 in den Fahrzeuginnenraum 17 aus und bildet dabei den mit Hilfe dieses Kanals 13 zugeführten Teilluftstrom 14. Die Trocknung des Hauptstroms 31 bzw. die Aufnahme von Feuchtigkeit durch die Trocknungseinrichtung 20 des ersten Strömungspfads 22 ist in 2b durch Pfeile 32 angedeutet.
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In der ersten Steuerklappenstellung S1 unterteilt die Steuerklappe 24 gemäß 2b den ankommenden Teilluftstrom 14 in den Hauptstrom 31 und einen Nebenstrom 33, der durch Pfeile angedeutet ist und deutlich kleiner ist als der Hauptstrom 31. Beispielsweise beträgt der Nebenstrom 33 maximal 25% des Hauptstroms 31. Der Nebenstrom 33 kann beispielsweise dadurch vom Hauptstrom 31 abgetrennt werden, dass die Steuerklappe 24 in der jeweiligen Klappenstellung S1 bzw. S2 nicht vollständig schließt. Der Nebenstrom 33 wird durch den zweiten Strömungspfad 23 geführt, wobei er auch die zugehörige Trocknungseinrichtung 20 durchströmt. Zum Regenerieren dieser Trocknungseinrichtung 20 kann die Doppelkanalsteuereinrichtung 30 die zugehörige Zusatztemperiereinrichtung 18 zum Heizen der Trocknungseinrichtung 20 ansteuern. Hierdurch kann Feuchtigkeit aus dieser Trocknungseinrichtung 20 austreten, was in 2b durch Pfeile 34 angedeutet ist. Diese Feuchtigkeit wird vom Nebenstrom 33 aufgenommen und abgeführt. Im Beispiel der 2 ist ferner vorgesehen, dass in der ersten Steuerklappenstellung S1 gemäß 2b die erste Bypassklappe 25 zum Schließen des Bypasses 27 angesteuert wird, während die zweite Bypassklappe 26 zum Öffnen des Bypasses 27 angesteuert wird. Dementsprechend strömt der Hauptstrom 31 zum Luftaustritt 15, während der Nebenstrom 33 durch den Bypass 27 austritt. Somit gelangt letztlich nur die getrocknete Luft zum Fahrzeuginnenraum 17, während die zusätzlich angefeuchtete Luft durch den Bypass 27 abgeführt wird.
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In der zweiten Steuerklappenstellung S2 bewirkt die Doppelkanalsteuereinrichtung 30 gemäß 2a, dass der Hauptstrom 31 nunmehr durch den zweiten Strömungspfad 23 strömt, während der Nebenstrom 33 durch den zweiten Strömungspfad 22 strömt. Der Hauptstrom 31 wird im zweiten Strömungspfad 23 durch die darin angeordnete Trocknungseinrichtung 20 getrocknet. Die entsprechende Flüssigkeitsübertragung vom Hauptstrom 31 auf die jeweilige Trocknungseinrichtung 20 ist dabei wieder durch Pfeile 32 angedeutet. Im Unterschied dazu wird der Nebenstrom 33 dazu genutzt, die Trocknungseinrichtung 20 des ersten Strömungspfads 22 zu regenerieren. Hierzu wird diese Trocknungseinrichtung 20 mit der zugehörigen Zusatztemperiereinrichtung 18 beheizt. Die Übertragung von Feuchtigkeit von der Trocknungseinrichtung 20 auf den Nebenstrom 33 ist dabei wieder durch Pfeile 34 angedeutet.
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Die 3 und 4 zeigen weitere Ausführungsformen für die Anordnung der jeweiligen Zusatztemperiereinrichtung 18 und der jeweiligen Trocknungseinrichtung 20 bei einem Doppelkanal 21. Erkennbar erstreckt sich die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung 18 entlang einer Außenseite 35 der jeweiligen Kanalwand 19, die vom jeweiligen Strömungspfad 22, 23 abgewandt ist. Im Unterschied dazu erstreckt sich die jeweilige Trocknungseinrichtung 20 entlang einer dem jeweiligen Strömungspfad 22, 23 zugewandten Innenseite 36 der jeweiligen Kanalwand 19. Innerhalb des jeweiligen Strömungspfads 22, 23 erstrecken sich dabei sowohl die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung 18 als auch die jeweilige Trocknungseinrichtung 20 in der Umfangsrichtung nicht vollständig geschlossen. Insbesondere bleibt eine Trennwand 37 frei, welche die beiden Strömungspfade 22, 23 voneinander trennt. 3 zeigt somit eine Schichtung der aus Zusatztemperiereinrichtung 18, Kanalwand 19 und Trocknungseinrichtung 20 gebildeten Schichten, bei welcher die Trocknungseinrichtung 20 innen, die Kanalwand 19 mittig und die Zusatztemperiereinrichtung 18 angeordnet sind. Bei einer anderen Ausführungsform kann dagegen eine Schichtung vorgesehen sein, bei der die Trocknungseinrichtung 20 innen, die Zusatztemperiereinrichtung 18 mittig und die Kanalwand 19 außen angeordnet sind. Auch kann die Zusatztemperiereinrichtung 18 innen angeordnet sein, während die Trocknungseinrichtung 20 mittig angeordnet ist. Ebenso ist denkbar, die Zusatztemperiereinrichtung 18 in die Trocknungseinrichtung 20 zu integrieren. Schließlich ist ebenso möglich, auch die Trennwand 37 mit der Trocknungseinrichtung 20 und/oder mit der Zusatztemperiereinrichtung 18 zu versehen.
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4 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung 18 in die jeweilige Trocknungseinrichtung 20 integriert ist. Beispielsweise ist die jeweilige Trocknungseinrichtung 20 als zick-zack-förmig gestaltete Struktur konfiguriert, die in ihrem Kern die Zusatztemperiereinrichtung 18 enthält. Diese Struktur kann analog einem plissierten Filter gestaltet sein.
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Die 5 bis 7 zeigen weitere kombinierte Anordnungen von Zusatztemperiereinrichtungen 18 und Trocknungseinrichtungen 20. Gemäß 5 kann analog zu 4 wieder eine gefaltete Struktur 38 vorgesehen sein, die einerseits die Trocknungseinrichtung 20 bildet, die in ihrem Kern die Zusatztemperiereinrichtung 18 enthält. Des Weiteren ist eine Trennfolie 39 vorgesehen, um die Struktur 38 zu stabilisieren. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Zusatztemperiereinrichtung 18 in die Trennfolie 39 integriert sein, die zu diesem Zweck dann durchströmbar ausgestaltet ist.
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Bei der in 6 gezeigten Ausführungsform sind die Zusatzheizeinrichtung 18 und die Trocknungseinrichtung 20 in einer Schichtstruktur 40 realisiert, die mehrere ebene Zusatztemperiereinrichtungen 18 und dazwischen je eine wellenförmige Trocknungseinrichtung 20 aufweist.
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Bei der in 7 gezeigten Ausführungsform ist eine gewickelte Struktur 41 in einem Kanal 13 angeordnet, die aus zwei Lagen eines bahnförmigen Materials hergestellt ist. Die eine Lage ist dabei durch die Zusatztemperiereinrichtung 18 gebildet, während die andere Lage durch die Trocknungseinrichtung 20 gebildet ist. Bei einer anderen Ausführungsform kann zumindest eine der Materialbahnlagen eine gewellte Struktur aufweisen, wobei verschiedene Wicklungsarten möglich sind, z.B. spiralförmig oder mit S-Schlag, analog zu Wicklungen bei gewickelten Filterelementen und gewickelten Katalysatoren.
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Es ist klar, dass die unterschiedlichen Varianten der 3 bis 7 mit den Anordnungen der 2a und 2b kombinierbar sind. Ebenso können diese Varianten bei der in 1 gezeigten Ausführungsform zur Anwendung kommen.
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Ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Klimaanlage 1 erfordert eine in 1 angedeutete Steuereinrichtung 42, die auf geeignete Weise mit den Zusatztemperiereinrichtungen 18 und mit einer Temperatursensorik 43 gekoppelt ist, die im Beispiel der 1 durch mehrere Temperatursensoren gebildet ist, die im Folgenden ebenfalls mit 43 bezeichnet werden können. Es ist klar, dass grundsätzlich jedem Kanal 13, der mit einer derartigen Zusatztemperiereinrichtung 18 ausgestattet ist, ein derartiger Temperatursensor 43 zugeordnet sein kann.
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Ein Verfahren zum Betreiben der Klimaanlage 1 kann wie folgt ablaufen:
Für den Fall, dass die jeweilige Heizeinrichtung 9 bzw. 10 den gesamten Luftstrom 3 beheizt und dass an einem ersten Luftaustritt 15' ein erster Teilluftstrom 14' mit einer ersten Lufttemperatur austreten soll und an einem zweiten Luftaustritt 15" ein zweiter Teilluftstrom 14" mit einer zweiten Lufttemperatur austreten soll, wird mittels eines ersten Temperatursensors 43' die aktuelle erste Lufttemperatur ermittelt, während mittels eines zweiten Temperatursensors 43" die aktuelle zweite Lufttemperatur ermittelt wird. Anschließend werden die ermittelten Ist-Temperaturen mit den gewünschten Soll-Temperaturen verglichen. Für den Fall, dass nur die erste Lufttemperatur zu niedrig ist, kann die dem ersten Luftaustritt 15' vorgeschaltete erste Zusatztemperiereinrichtung 18' zum Heizen des ersten Teilluftstroms 14' angesteuert werden. Für den Fall, dass nur die zweite Lufttemperatur zu niedrig ist, kann dementsprechend vorgesehen sein, die dem zweiten Luftaustritt 15" vorgeschaltete zweite Zusatztemperiereinrichtung 18" zum Heizen des zweiten Teilluftstroms 14" anzusteuern. Alternativ ist es für den Fall, dass nur die zweite Lufttemperatur zu niedrig ist, möglich, die jeweilige Heizeinrichtung 9 bzw. 10 zum Erhöhen ihrer Heizleistung anzusteuern. In diesem Fall kann grundsätzlich auf die zweite Zusatztemperiereinrichtung 18" verzichtet werden.
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Bei einem anderen Verfahren ist vorgesehen, dass für den Fall, dass die jeweilige Heizeinrichtung 9, 10 den gesamten Luftstrom 3 beheizt und dass zumindest an einem solchen Luftaustritt 15 ein Teilluftstrom 14 mit einer vorbestimmten Lufttemperatur austreten soll, mittels wenigstens eines Temperatursensors 43 die aktuelle Lufttemperatur des jeweiligen Teilluftstroms 14 ermittelt wird. Für den Fall, dass die ermittelte Ist-Lufttemperatur zu niedrig ist, kann nun ein erster Energiebedarf ermittelt werden, der erforderlich ist, um über eine Erhöhung der Heizleistung der jeweiligen Heizeinrichtung 9, 10 den jeweiligen Teilluftstrom 14 auf die Soll-Lufttemperatur zu bringen. Parallel dazu wird ein zweiter Energiebedarf ermittelt, der erforderlich ist, um über ein Ansteuern der jeweiligen Zusatztemperiereinrichtung 18 den jeweiligen Teilluftstrom 14 auf die gewünschte Soll-Temperatur zu bringen. Ist nun der erste Energiebedarf kleiner als der zweite Energiebedarf, wird die jeweilige Heizeinrichtung 9, 10 zum Erhöhen der Heizleistung angesteuert. Ist dagegen der erste Energiebedarf größer als der zweite Energiebedarf, wird die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung 18 zum Aufheizen des jeweiligen Teilluftstroms 14 angesteuert. Für den Fall, dass der erste Energiebedarf kleiner ist als der zweite Energiebedarf und dass die jeweilige Heizeinrichtung 9 bzw. 10 bereits mit maximaler Heizleistung betrieben wird, kann dennoch die jeweilige Zusatztemperiereinrichtung 18 zum Aufheizen des jeweiligen Teilluftstroms 14 angesteuert werden. Analoges gilt für den Kühlfall.
