DE102018106321A1

DE102018106321A1 - Klimagerät für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018106321A1
Application number: DE102018106321.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Capellmann; Evzi Duka; Thomas Ehlers
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2018-03-19
Filing date: 2018-03-19
Publication date: 2019-09-19
Anticipated expiration: 2038-03-20
Also published as: CN110281729A; CN110281729B; KR102210270B1; US20190283523A1; US11040592B2; DE102018106321B4; CN115782511A; KR20190110031A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Klimagerät (1a, 1b, 1c) für ein Kraftfahrzeug mit Mitteln zum Fördern und zum Konditionieren von Zuluft für einen Fahrgastraum. Das Klimagerät (1a, 1b, 1c) weist ein Gehäuse (2a, 2b, 2c) mit einem Diffusor (3), einer Mischzone (12) und mindestens zwei parallel durchströmbar angeordneten Strömungspfaden (5a, 5b) auf, welche sich jeweils von der Mischzone (12) zu einer Mischkammer (8) erstrecken. Innerhalb eines ersten Strömungspfades (5a) ist ein Heizwärmeübertrager (7) zum Erwärmen zumindest eines Teilluftmassenstroms angeordnet. Das Klimagerät (1a, 1b, 1c) ist zudem mit einem Wärmeübertrager (4, 4c) zum Abkühlen und/oder Entfeuchten der Zuluft ausgebildet, welcher innerhalb eines Strömungskanals angeordnet ist. Das Klimagerät (1a, 1b, 1c) weist mindestens einen zum Strömungskanal mit dem Wärmeübertrager (4, 4c) parallel mit Luft durchströmbaren Bypass-Strömungspfad (9a, 9b, 9c, 9d) mit mindestens einer Strömungsleiteinrichtung (10a, 10b, 10c, 10d) zum Öffnen und Verschließen des Bypass-Strömungspfades (9a, 9b, 9c, 9d) auf, wobei der Strömungskanal und der Bypass-Strömungspfad (9a, 9b, 9c, 9d) mit Austritten in die Mischzone (12) einmünden. Der Austritt mindestens eines Bypass-Strömungspfades (9a, 9b, 9c, 9d) ist zum gezielten Einleiten eines durch den Bypass-Strömungspfad (9a, 9b, 9c, 9d) geförderten Teilluftmassenstroms in den ersten Strömungspfad (5a) im Bereich einer Mündungsstelle des ersten Strömungspfades (5a) in die Mischzone (12) ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Klimagerät für ein Kraftfahrzeug mit Mitteln zum Fördern und zum Konditionieren von Zuluft für einen Fahrgastraum. Das Klimagerät weist ein Gehäuse mit einem einem Lufteinlass nachgeordneten Diffusor, einer Mischzone, einer Mischkammer und Luftauslässen in den Fahrgastraum sowie einen Wärmeübertrager zum Abkühlen und/oder Entfeuchten der Zuluft und einen Heizwärmeübertrager auf.
Bei Kraftfahrzeugen ist aufgrund der zunehmenden Anzahl an technischen Komponenten eine Optimierung hinsichtlich des Bauvolumens erforderlich, um die gewünschte Funktionsvielfalt durch Unterbringung der Komponenten überhaupt gewährleisten zu können. Aus diesem Grund sind auch großvolumige Komponenten zur Klimatisierung, wie sie aus stationären Klimaanlagen in Form von Mischkammern, Strömungsleiteinrichtungen und Verwirbelungseinrichtungen bekannt sind, in Kraftfahrzeugen wegen der geringen Platzverhältnisse nicht einsetzbar.
Eine zusätzliche Anforderung an ein Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs, welche einen zugeführten Luftmassenstrom konditioniert, gegebenenfalls aufteilt und die einzelnen Luftmassenströme in unterschiedliche Bereiche des Fahrgastraums leitet, besteht darin, verschiedene Luftauslässe des Klimatisierungssystems je nach Lage und Funktion mit verschieden temperierten Luftmassenströmen zu beaufschlagen. Der zugeführte Luftmassenstrom wird dabei über unterschiedliche Wärmeübertrager geführt, sodass die Luft abgekühlt und entfeuchtet sowie, wenn notwendig, wieder aufgeheizt und anschließend in den Fahrgastraum geleitet wird. Dabei wird die Luft beispielsweise in den Fußraum sowie über Öffnungen im Armaturenbrett in den Fahrgastraum eingeblasen und zudem über Auslässe unmittelbar an die Frontscheibe geführt, um diese beschlagfrei zu halten oder abzutauen.
Bei herkömmlichen Klimatisierungssystemen wird die zu konditionierende Luft von einem Gebläse in ein Klimagerät angesaugt und über einen Filter zu einem als Verdampfer eines Kältemittelkreislaufs betriebenen Wärmeübertrager geleitet. Beim Überströmen der Wärmeübertragungsfläche des Verdampfers wird die komplette Luftmenge abgekühlt und/oder entfeuchtet. Der innerhalb der Luftströmung angeordnete Verdampfer bewirkt dabei einen deutlichen Strömungswiderstand.
So sind aus dem Stand der Technik zudem Klimatisierungssysteme bekannt, welche einen Bypass-Strömungspfad der Luft um den Verdampfer aufweisen, um für bestimmte Betriebsmodi des Klimatisierungssystems, beispielsweise einen reinen Heizbetrieb der Luft für den Fußraum oder das Anströmen der Frontscheibe zum Verhindern des Beschlagens, eine maximale Luftmenge bereitstellen zu können. Dabei wird eine erste Teilluftmenge durch den Verdampfer geleitet, während eine zweite Teilluftmenge durch den Bypass-Strömungspfad und damit am Verdampfer vorbeigeführt wird.
Einen weiteren Grund, zumindest eine Teilluftmenge am Verdampfer vorbeizuführen, stellt das Erhöhen der Effizienz des Betriebes des Klimatisierungssystems dar, welche sich insbesondere bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen, kurz als Elektrofahrzeuge bezeichnet, auf die Reichweite des Fahrzeugs auswirkt. Die durch den Bypass-Strömungspfad und damit am Verdampfer vorbeigeführte Teilluftmenge wird weder abgekühlt noch entfeuchtet, sodass mit dem Kältemittelkreislauf eine geringere Kälteleistung am Verdampfer aufzubringen ist. Zudem ist die in Strömungsrichtung der Luft nach dem Verdampfer unkonditionierte, insbesondere nicht abgekühlte Luftmenge beim Überströmen der Wärmeübertragungsfläche eines Heizwärmeübertragers nicht zusätzlich zu erwärmen, was den Energieverbrauch des Klimatisierungssystems weiter absenkt. Derartige Betriebsmodi des Klimatisierungssystems sind bei bestimmten Temperaturen und Feuchten der Außenluft sowie erforderlichen Luftmengen sinnvoll und möglich.
Um ausreichend Energie einzusparen, ist allerdings eine entsprechend große Luftmenge durch den Bypass-Strömungspfad am Verdampfer vorbeizuleiten. Zudem sind die durch den Bypass-Strömungspfad geführte zweite Teilluftmenge und die durch den Verdampfer geströmte erste Teilluftmenge derart wieder zusammenzuführen, dass die Charakteristik der Temperaturverteilung an den Luftauslässen des Klimagerätes nicht negativ beeinflusst wird.
Des Weiteren ist der Bypass-Strömungspfad um den Verdampfer mit einer Luftleiteinrichtung, wie einer Luftklappe, absperrbar derart auszubilden, dass die Teilluftmenge durch den Bypass-Strömungspfad regulierbar ist, da das Umgehen des Verdampfers zumindest mit einer Teilluftmenge durch den Bypass-Strömungspfad nicht bei jedem Betriebsmodi sinnvoll ist.
In der DE 10 2010 029 495 A1 wird ein Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer ersten Luftführung zum Führen eines ersten Anteils eines Luftstroms und einer zweiten Luftführung zum Führen eines zweiten Anteils des Luftstroms beschrieben. Innerhalb der ersten Luftführung ist ein Verdampfer eines Kältemittelkreislaufs angeordnet, um den ersten Anteil des Luftstroms abzukühlen. Mittels einer Mischklappe werden der erste Luftstrom aus der ersten Luftführung mit dem zweiten Anteil des Luftstroms aus der als Bypass-Strömungspfad der Luft um den Verdampfer ausgebildeten zweiten Luftführung vermischt, um einen temperierten Luftstrom zu erzeugen.
Der Bypass-Strömungspfad ist in vertikaler Richtung oberhalb des Verdampfers derart angeordnet, dass der durch den Bypass-Strömungspfad geleitete zweite Anteil des Luftstroms nach dem Austritt aus dem Bypass-Strömungspfad auf einem direkten Strömungsweg in eine Mischkammer beziehungsweise direkt zu mindestens einem der Luftauslässe strömen kann, ohne mit dem durch den Verdampfer und gegebenenfalls einen Heizwärmeübertrager geleiteten ersten Anteil des Luftstroms, insbesondere mit geringerer Luftfeuchtigkeit, vermischt zu werden. Damit kann beispielsweise Umgebungsluft mit einer hohen Luftfeuchtigkeit mit einem sehr hohen Risikos des Beschlagens direkt an die Windschutzscheibe geleitet werden. Zum anderen besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, die geforderte Temperaturverteilung der Luftströme an den Luftauslässen des Klimagerätes in den Fahrgastraum nicht zu gewährleisten, da die Umgebungsluft mit hoher Luftfeuchtigkeit nicht in den Mischraum des Klimagerätes gelangt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Klimagerät für ein Klimatisierungssystem zur Verfügung zu stellen, in welchem zumindest eine im Klimagerät geförderte Teilluftmenge am Verdampfer vorbeigeleitet wird, wobei ein Bypass-Strömungspfad derart auszubilden und anzuordnen ist, dass der Einfluss des Bypass-Strömungspfades auf eine Temperaturverteilung der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft beziehungsweise auf Temperatur-Regelkurven der Luft minimiert wird und eine durch den Bypass-Strömungspfad leitbare Luftmenge bei vorgegebenem geringem Bauraum maximal ist. Dabei sollte die Luft gezielt geführt werden und der Bauraumbedarf der einzusetzenden Komponenten minimal sein.
Die Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen des selbstständigen Patentanspruchs gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird durch ein erfindungsgemäßes Klimagerät für ein Kraftfahrzeug mit Mitteln zum Fördern und zum Konditionieren von Zuluft für einen Fahrgastraum gelöst. Das Klimagerät weist ein Gehäuse in Strömungsrichtung der Luft mit einem Lufteinlass, einem Diffusor, einer Mischzone und mindestens zwei parallel durchströmbar angeordneten Strömungspfaden auf. Dabei sind die Strömungspfade sich jeweils von der Mischzone zu einer Mischkammer erstreckend ausgebildet. Innerhalb eines ersten Strömungspfades ist ein Heizwärmeübertrager zum Erwärmen zumindest eines Teilluftmassenstroms angeordnet.
Zudem weist das Klimagerät einen Wärmeübertrager zum Abkühlen und/oder Entfeuchten der Zuluft, welcher innerhalb eines Strömungskanals, den Querschnitt des Strömungskanals ausfüllend, angeordnet ist, sowie mindestens einen zum Strömungskanal mit dem Wärmeübertrager parallel mit Luft durchströmbaren Bypass-Strömungspfad auf. Der Bypass-Strömungspfad ist mit mindestens einer Strömungsleiteinrichtung zum Öffnen und Verschließen eines Strömungsquerschnitts des Bypass-Strömungspfades ausgebildet. Der Strömungskanal mit dem Wärmeübertrager zum Abkühlen und/oder Entfeuchten der Zuluft und der Bypass-Strömungspfad münden jeweils mit Austritten in die Mischzone ein.
Unter der den Querschnitt des Strömungskanals ausfüllenden Anordnung des Wärmeübertragers ist zu verstehen, dass ein durch den Strömungskanal geführter Luftmassenstrom vollständig über eine Wärmeübertragerfläche des Wärmeübertragers geleitet wird, da die Berührungsflächen zwischen dem Wärmeübertrager und der Wandung des Strömungskanals vorteilhaft technisch luftdicht verschlossen sind.
Nach der Konzeption der Erfindung ist der Austritt mindestens eines Bypass-Strömungspfades zum gezielten Einleiten eines durch den Bypass-Strömungspfad geförderten Teilluftmassenstroms in den ersten, mit dem Heizwärmeübertrager ausgebildeten Strömungspfad im Bereich einer Mündungsstelle des ersten Strömungspfades in die Mischzone ausgebildet.
Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist die Strömungsleiteinrichtung als eine endgelagerte Luftklappe mit einer an einem ersten Ende der Luftklappe angeordneten Drehachse ausgebildet. Die Strömungsleiteinrichtung ist dabei an einem Austritt des Bypass-Strömungspfades in die Mischzone derart angeordnet, dass der Bypass-Strömungspfad in einer Endstellung der Strömungsleiteinrichtung vollständig geöffnet ist und ein zum ersten Ende distal ausgebildetes zweites Ende der Strömungsleiteinrichtung in die Mischzone, den Bypass-Strömungspfad in die Mischzone hineinragend, verlängert.
Die Drehachse der Strömungsleiteinrichtung ist vorteilhaft außerhalb eines Strömungsquerschnitts des Bypass-Strömungspfades angeordnet.
Die Strömungsleiteinrichtung ist in der Endstellung bei vollständig geöffnetem Bypass-Strömungspfad bevorzugt einen Strömungsquerschnitt eines zum ersten Strömungspfad parallel verlaufenden zweiten Strömungspfades zumindest teilweise verschließend ausgerichtet.
Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens ein erster Bypass-Strömungspfad und ein zweiter Bypass-Strömungspfad ausgebildet, welche jeweils eine Strömungsleiteinrichtung aufweisen und an entgegengesetzt zueinander ausgebildeten Stirnseiten des Wärmeübertragers zum Abkühlen und/oder Entfeuchten der Zuluft angeordnet sind.
Der Bypass-Strömungspfad zum Strömungskanal mit dem Wärmeübertrager zum Abkühlen und/oder Entfeuchten der Zuluft ist mit dem ersten Bypass-Strömungspfad und dem zweiten Bypass-Strömungspfad zweigeteilt ausgebildet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind der erste Bypass-Strömungspfad und der zweite Bypass-Strömungspfad an gegenüberliegenden Seiten in die Mischzone einmündend angeordnet.
Die Strömungsleiteinrichtungen sind vorteilhaft jeweils als eine endgelagerte Luftklappe mit einer an einem ersten Ende der Luftklappe angeordneten Drehachse ausgebildet. Die Drehachse ist dabei jeweils außerhalb eines Strömungsquerschnitts des Bypass-Strömungspfades angeordnet.
Die Strömungsleiteinrichtung des ersten Bypass-Strömungspfades ist bevorzugt am Eintritt des ersten Bypass-Strömungspfades sowie im Bereich einer Wandung des Gehäuses angeordnet. Dabei liegt die Strömungsleiteinrichtung in einer Endstellung, in welcher der Bypass-Strömungspfad vollständig geöffnet ist, vorteilhaft an der Wandung des Gehäuses an.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Strömungsleiteinrichtung des zweiten Bypass-Strömungspfades am Eintritt des zweiten Bypass-Strömungspfades angeordnet. Dabei ist die Strömungsleiteinrichtung in einer Endstellung, in welcher der Bypass-Strömungspfad vollständig geöffnet ist, vorteilhaft mit einem zum ersten Ende distal ausgebildeten zweiten Ende in einen sich von einem Lufteinlass, insbesondere von einem dem Lufteinlass in Strömungsrichtung der Luft nachgeordneten Diffusor, zum Wärmeübertrager zum Abkühlen und/oder Entfeuchten der Zuluft erstreckend ausgebildeten Strömungskanal hineinragend, einen Strömungsquerschnitt des Strömungskanals aufteilend, angeordnet. Die Strömungsleiteinrichtung ist zudem vorteilhaft in einer Endstellung, in welcher der Bypass-Strömungspfad vollständig geschlossen ist, mit dem zweiten Ende an einer Wandung des Strömungskanals, die Wandung verlängernd beziehungsweise verschließend angeordnet.
Der sich vom Lufteinlass zum Wärmeübertrager zum Abkühlen und/oder Entfeuchten der Zuluft erstreckend ausgebildete Strömungskanal wird auch als Diffusor des Gehäuses bezeichnet.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Strömungsleiteinrichtungen jeweils in einer Drehrichtung um eine Drehachse gegensinnig zueinander schwenkbar ausgebildet sind.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die Strömungsleiteinrichtungen zum gleichzeitigen Steuern des Öffnens und Verschließens der Bypass-Strömungspfade mit einem Koppelelement mechanisch miteinander verbunden.
Nach einer dritten alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist der Wärmeübertrager zum Abkühlen und/oder Entfeuchten der Zuluft in mindestens zwei Elemente unterteilt ausgebildet. Dabei sind die Elemente gleichmäßig derart beabstandet zueinander einen Spalt ausbildend angeordnet, dass der Bypass-Strömungspfad zwischen den Elementen angeordnet ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Strömungsleiteinrichtung als eine endgelagerte Luftklappe mit einer an einem ersten Ende der Luftklappe angeordneten Drehachse ausgebildet sowie an einem Austritt des Bypass-Strömungspfades in die Mischzone derart angeordnet, dass in einer Endstellung der Strömungsleiteinrichtung der Bypass-Strömungspfad vollständig geöffnet ist und ein zum ersten Ende distal ausgebildetes zweites Ende in die Mischzone hineinragend angeordnet ist. Alternativ kann die Strömungsleiteinrichtung auch am Eintritt des Bypass-Strömungspfades oder innerhalb des Bypass-Strömungspfades sowie jeweils als eine Luftklappe mit zentraler Drehachse ausgebildet sein.
Der Wärmeübertrager zum Abkühlen und/oder Entfeuchten der Zuluft ist bevorzugt als ein Verdampfer eines Kältemittelkreislaufs ausgebildet.
Der Bypass-Strömungspfad ist mit der Strömungsleiteinrichtung vorteilhaft stufenlos zwischen 0 % und 100 % verschließbar und offenbar, sodass ein im Gehäuse geförderter Luftmassenstrom zwischen 0 % und 100 % in einen ersten Teilluftmassenstrom durch den Wärmeübertrager zum Abkühlen und/oder Entfeuchten der Zuluft beziehungsweise einen zweiten Teilluftmassenstrom durch den Bypass-Strömungspfad aufteilbar ist.
Der innerhalb des ersten Strömungspfades vorgesehene Heizwärmeübertrager ist bevorzugt den Querschnitt des Strömungspfades ausfüllend angeordnet. Die Berührungsflächen zwischen dem Heizwärmeübertrager und der Wandung des Strömungspfades sind vorteilhaft technisch luftdicht verschlossen, sodass der durch den ersten Strömungspfad geführte Luftmassenstrom vollständig über eine Wärmeübertragerfläche des Heizwärmeübertragers geleitet wird.
Der zweite Strömungspfad ist bevorzugt als ein Bypass um den Heizwärmeübertrager ausgebildet. Der durch den Bypass geleitete Luftmassenstrom tritt folglich nicht mit der Wärmeübertragerfläche des Heizwärmeübertragers in Kontakt.
Die innerhalb eines Luftverteilers des Gehäuses ausgebildeten Strömungspfade können folglich derart betrieben werden, dass im ersten Strömungspfad ein warmer Luftmassenstrom beziehungsweise ein Luftmassenstrom mit höherer Temperatur und im zweiten Strömungspfad ein kalter Luftmassenstrom beziehungsweise ein Luftmassenstrom mit geringer Temperatur gefördert werden. Die durch die Strömungspfade geleiteten Luftmassenströme können innerhalb der Mischkammer miteinander vermischt werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Strömungspfade mit Strömungsleiteinrichtungen derart ausgebildet, dass die Strömungspfade unabhängig voneinander öffenbar und verschließbar sind, wobei ein durch den Luftverteiler hindurchströmender Luftmassenstrom in Teilluftmassenströme durch die Strömungspfade aufteilbar ist.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Gehäuse, insbesondere der Luftverteiler, Luftauslässe in den Fahrgastraum aufweist, welche jeweils mit einem Eintritt in die Mischkammer einmündend ausgebildet sind. Dabei sind bevorzugt mindestens ein Luftauslass zur Frontscheibe, ein Luftauslass zum Fußraum und ein Luftauslass im Armaturenbrett vorgesehen.
Das erfindungsgemäße Klimagerät weist weitere diverse Vorteile auf:

- gezielte Luftführung insbesondere durch den Bypass-Strömungspfad bewirkt minimalen Einfluss des Bypass-Strömungspfades auf eine Temperaturverteilung der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft beziehungsweise auf Temperatur-Regelkurven der Luft,
- maximale durch den Bypass-Strömungspfad leitbare Luftmenge bei vorgegebenem geringem Bauraum,
- Steigerung der Effizienz des Betriebs des Klimatisierungssystems mit energieeffizienter Temperaturregelung, auch durch Energieeinsparung infolge geringerer notwendiger Kälteleistung,
- Feuchtekontrolle der Luft im Fahrgastraum mittels durch Bypass-Strömungspfad geleiteter Außenluft, welche zusätzliche Luftfeuchte in den Fahrgastraum einbringen lässt - zusätzlicher Feuchteeintrag kann zumindest im begrenzten Rahmen genutzt werden, die Luftfeuchte im Fahrgastraum zu kontrollieren, indem der entfeuchteten Luft nach dem Verdampfer feuchtere Außenluft beigemischt wird, sodass die relative Luftfeuchte im Fahrgastraum auf ein komfortables Niveau einstellbar ist - damit
- Vorgaben bezüglich Temperaturverteilung und Temperaturregelkurven sowie Luftmenge erreichbar,
- minimaler Bauraumbedarf sowie
- maximaler Komfort für die Insassen des Fahrgastraums.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen jeweils ein Klimagerät eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem Wärmeübertrager zum Konditionieren der Zuluft für einen Fahrgastraum in einem Querschnitt mit:

1: einem in vertikaler Richtung zum Wärmeübertrager angeordneten, sich in horizontaler Richtung erstreckenden Bypass-Strömungspfad aus dem Stand der Technik,
2: einem in vertikaler Richtung zum Wärmeübertrager angeordneten, sich in horizontaler Richtung erstreckenden Bypass-Strömungspfad sowie einer Strömungsleiteinrichtung am Austritt des Bypass-Strömungspfades,
3a: mindestens einem in einer horizontalen Richtung zum Wärmeübertrager angeordneten, sich in einer horizontalen Richtung erstreckenden Bypass-Strömungspfad,
3b: einem in einer horizontalen Richtung zum Wärmeübertrager angeordneten, sich in einer horizontalen Richtung erstreckenden, zweigeteilten Bypass-Strömungspfad nach 3a jeweils in einem geöffneten Zustand sowie
3c: einem in einer horizontalen Richtung zum Wärmeübertrager angeordneten, sich in einer horizontalen Richtung erstreckenden, zweigeteilten Bypass-Strömungspfad nach 3a jeweils in einem geschlossenen Zustand,
3d: einem zweigeteilten Bypass-Strömungspfad nach 3b mit einem Kopplungselement zur Steuerung von Luftleiteinrichtungen des zweigeteilten Bypass-Strömungspfades im geöffneten Zustand sowie
3e: einem zweigeteilten Bypass-Strömungspfad nach 3c mit einem Kopplungselement zur Steuerung von Luftleiteinrichtungen des zweigeteilten Bypass-Strömungspfades im geschlossenen Zustand und
4: einem zweigeteilten Wärmeübertrager mit einem sich in horizontaler Richtung zwischen den Elementen des Wärmeübertragers erstreckenden Bypass-Strömungspfad.

In 1 ist ein Klimagerät 1' eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse 2a mit einem Diffusor 3 sowie einem Wärmeübertrager 4 zum Konditionieren der Zuluft für einen Fahrgastraum, insbesondere einem Verdampfer 4 eines Kältemittelkreislaufs, aus dem Stand der Technik in einem Querschnitt dargestellt. Das Klimagerät 1' weist einen in vertikaler Richtung z oberhalb des Wärmeübertragers 4 ausgebildeten Bypass-Strömungspfad 9a auf, welcher sich in einer durch horizontale Richtungen x, y aufgespannten Ebene erstreckt. Der Wärmeübertrager 4 ist im Wesentlichen in einer durch eine horizontale Richtung y und die vertikale Richtung z aufgespannten Ebene angeordnet. Der Bypass-Strömungspfad 9a ist an einer in vertikaler Richtung z ausgerichteten Stirnseite des Wärmeübertragers 4 ausgebildet.
Das Klimagerät 1' weist ein nicht dargestelltes Gebläse zum Ansaugen der Luft durch den Lufteinlass sowie zum Fördern der Luft durch das Gehäuse 2a mit dem Diffusor 3 auf. Das Gebläse kann dabei je nach Bedarf Frischluft aus der Umgebung, Umluft aus dem Fahrgastraum oder eine Mischluft aus Frischluft und Umluft ansaugen.
Ein durch den Lufteinlass in das Gehäuse 2a angesaugter und durch den Diffusor 3 zu einem Verdampferbereich geleiteter Luftmassenstrom kann je nach Bedarf und Betriebsmodus des Klimatisierungssystems in einen durch den als Verdampfer des Kältemittelkreislaufs betriebenen Wärmeübertrager 4 strömenden ersten Teilluftmassenstrom und einen durch den Bypass-Strömungspfad 9a strömenden zweiten Teilluftmassenstrom aufgeteilt werden. Mit einer innerhalb des Bypass-Strömungspfades 9a ausgebildeten Strömungsleiteinrichtung 10' kann der Bypass-Strömungspfad 9a stufenlos zwischen 0 % und 100% geöffnet und geschlossen werden, sodass ein im Gehäuse 2a geförderter Luftmassenstrom zwischen 0 % und 100 % in den ersten Teilluftmassenstrom beziehungsweise den zweiten Teilluftmassenstrom aufteilbar ist.
Der erste Teilluftmassenstrom wird über die Wärmeübertragerfläche des Verdampfers 4 des Kältemittelkreislaufs geleitet. Beim Überströmen der Wärmeübertragerfläche des Verdampfers 4 kann die Luft des ersten Teilluftmassenstroms abgekühlt und/oder entfeuchtet werden. Die Luft des durch den Bypass-Strömungspfad 9a geleiteten zweiten Teilluftmassenstroms wird nicht konditioniert. Nach dem Durchströmen des Verdampfers 4 beziehungsweise des Bypass-Strömungspfades 9a sollen die Teilluftmassenströme miteinander vermischt werden.
Anschließend kann der beim Durchströmen des Verdampferbereichs gegebenenfalls konditionierte Luftmassenstrom in einen durch einen ersten Strömungspfad 5a, insbesondere einen Warmluftpfad, und einen durch einen zweiten Strömungspfad 5b, insbesondere einen Kaltluftpfad, strömenden Teilluftmassenstrom aufgeteilt werden. Der Luftmassenstrom kann dabei jeweils vollständig in einen der Strömungspfade 5a, 5b geleitet oder anteilig in beide Strömungspfade 5a, 5b aufgeteilt werden.
Die durch den Warmluftpfad 5a und den Kaltluftpfad 5b geleiteten Luftmassenströme werden mit Hilfe von Strömungspfade 5a, 5b verschließenden oder öffnenden Strömungsleiteinrichtungen 6a, 6b gesteuert, wobei die als Temperaturklappen ausgebildeten Strömungsleiteinrichtungen 6a, 6b jeweils in einer Endstellung den Warmluftpfad 5a beziehungsweise den Kaltluftpfad 5b jeweils vollständig verschließen oder öffnen und in Zwischenstellungen jeweils einen Anteil der Strömungsquerschnitte des Warmluftpfades 5a und des Kaltluftpfades 5b freigeben. Die in eine Mischkammer 8 einmündend ausgebildeten Strömungspfade 5a, 5b sind mittels der Strömungsleiteinrichtungen 6a, 6b stufenlos zwischen 0 % und 100 % verschließbar und offenbar, sodass der im Gehäuse 2a geförderte Luftmassenstrom zwischen 0 % und 100 % auf die Strömungspfade 5a, 5b aufteilbar ist.
Die Strömungspfade 5a, 5b sollten jeweils mit im Verdampfer 4 konditionierter Luft beziehungsweise durch den Bypass-Strömungspfad 9a geleiteter Luft oder einem aus im Verdampfer 4 konditionierter Luft sowie durch den Bypass-Strömungspfad 9a geleiteter Luft gemischten Luftmassenstrom beaufschlagt werden können.
In die Mischkammer 8 sind zudem nicht dargestellte Luftauslässe zur Frontscheibe, zum Fußraum und im Armaturenbrett einmündend ausgebildet.
Der durch den Warmluftpfad 5a geführte Luftmassenstrom wird beim Überströmen eines Wärmeübertragers 7, insbesondere eines Heizwärmeübertragers, erwärmt. Der erwärmte Luftmassenstrom wird anschließend in die Mischkammer 8 eingeleitet und kann mit dem ebenfalls in die Mischkammer 8 eingeleiteten Luftmassenstrom der Kaltluft, welcher durch den Kaltluftpfad 5b strömt, vermischt werden. Der zweite Strömungspfad 5b ist folglich als ein Bypass zum ersten Strömungspfad 5a ausgebildet. Ein durch den zweiten Strömungspfad 5b hindurchgeleiteter Luftmassenstrom erfährt keine Änderung der Temperatur. Ein durch den ersten Strömungspfad 5a hindurchgeleiteter Luftmassenstrom wird vollständig über die Wärmeübertragerflächen des Heizwärmeübertragers 7 geleitet und erwärmt.
Die Strömungsleiteinrichtung 10' zum Verschließen und Öffnen des Bypass-Strömungspfades 9a ist in vertikaler Richtung z sowie insbesondere in horizontaler Richtung x mittig im Strömungsquerschnitt des Bypass-Strömungspfades 9a und zentriert zum Verdampfer 4 angeordnet. Damit ist die als Luftklappe mit zentraler Drehachse ausgebildete Strömungsleiteinrichtung 10' sowie deren Aufnahme im Bereich der Drehachse vollständig innerhalb des Strömungsquerschnitts des Bypass-Strömungspfades 9a angeordnet, sodass der Strömungsquerschnitt des Bypass-Strömungspfades 9a zumindest anteilig versperrt ist, was den Strömungswiderstand der Luft beim Strömen durch den Bypass-Strömungspfad 9a erhöht. Die durch den Bypass-Strömungspfad 9a in Strömungsrichtung 11 hindurchleitbare Luftmenge wird dadurch stark beeinflusst und reduziert.
Der aus dem Bypass-Strömungspfad 9a ausströmende Luftmassenstrom kann zudem in Strömungsrichtung 11' durch den zweiten Strömungspfad 5b ungehindert und direkt in die Mischkammer 8 sowie zu in vertikaler Richtung z oberhalb des Verdampfers 4 angeordneten Luftauslässen strömen und kann nicht zum ersten Strömungspfad 5a geführt werden, was einen unerwünschten Einfluss auf die Temperaturverteilung der Luft für den Fahrgastraum bewirkt. Da insbesondere der Luftauslass zur Frontscheibe im genannten Bereich der Mischkammer 8 einmündet, wird die unkonditionierte Luft direkt an die Frontscheibe geführt, was zu einem Beschlag der Frontscheibe führen kann. Der über die Wärmeübertragerfläche des Verdampfers 4 des Kältemittelkreislaufs geleitete und dabei abgekühlte und/oder entfeuchtete erste Teilluftmassenstrom sowie der durch den Bypass-Strömungspfad 9a geleitete und unkonditionierte zweite Teilluftmassenstrom werden nicht, wie gewünscht, ausreichend miteinander vermischt.
Aus 2 geht ein Klimagerät 1a eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs mit dem Gehäuse 2a mit dem Diffusor 3 sowie dem Wärmeübertrager 4 zum Konditionieren der Zuluft für den Fahrgastraum, insbesondere dem Verdampfer 4 des Kältemittelkreislauf, in einer Schnittdarstellung hervor. Auch das Klimagerät 1a weist den in vertikaler Richtung z oberhalb des Wärmeübertragers 4 ausgebildeten Bypass-Strömungspfad 9a auf, welcher sich in der durch die horizontalen Richtungen x, y aufgespannten Ebene erstreckt.
Der wesentliche Unterschied des Klimageräts 1a gemäß 2 zum Klimagerät 1' aus 1 liegt in der Ausbildung und Anordnung der Strömungsleiteinrichtung 10a des Bypass-Strömungspfades 9a, welche in zwei Endstellungen gezeigt ist. In einer ersten Endstellung ist die Strömungsleiteinrichtung 10a den Bypass-Strömungspfad 9a vollständig verschließend angeordnet, während die Strömungsleiteinrichtung 10a in einer zweiten Endstellung den Bypass-Strömungspfad 9a vollständig öffnend angeordnet ist.
Gleiche Merkmale der Klimageräte 1a, 1' werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei der Ausbildung der gleichen Merkmale wird auf die Ausführungen zu 1 verwiesen.
Beim Klimagerät 1a nach 2 ist die Strömungsleiteinrichtung 10a zum Verschließen und Öffnen des Bypass-Strömungspfades 9a zum einen am Austritt des Bypass-Strömungspfades 9a und zum anderen im Bereich der Wandung des Bypass-Strömungspfades 9a angeordnet, sodass der Strömungsquerschnitt des geöffneten Bypass-Strömungspfades 9a durch die Strömungsleiteinrichtung 10a nicht verringert wird.
Dabei ist die als endgelagerte Luftklappe, das heißt mit einer an einem ersten Ende der Luftklappe angeordneten Drehachse, ausgebildete Strömungsleiteinrichtung 10a sowie deren Aufnahme im Bereich der Drehachse außerhalb des Strömungsquerschnitts des Bypass-Strömungspfades 9a angeordnet, sodass sowohl der Strömungswiderstand der Luft beim Durchströmen des Bypass-Strömungspfades 9a als auch die in Strömungsrichtung 11 durch den Bypass-Strömungspfad 9a hindurchleitbare Luftmenge unbeeinflusst sind. Insbesondere werden gegenüber dem Klimagerät 1' aus dem Stand der Technik nach 1 der Strömungsquerschnitt des geöffneten Bypass-Strömungspfades 9a und die durch den Bypass-Strömungspfad 9a hindurchleitbare Luftmenge vergrößert sowie der Strömungswiderstand der Luft beim Strömen durch den Bypass-Strömungspfad 9a in Strömungsrichtung 11 verringert.
Mit der Anordnung der Strömungsleiteinrichtung 10a in der zweiten Endstellung und damit vollständig geöffnetem Bypass-Strömungspfad 9a wird der Bypass-Strömungspfad 9a zudem bis in eine Mischzone 12 hinein erweitert, sodass der aus dem Bypass-Strömungspfad 9a ausströmende Luftmassenstrom in Strömungsrichtung 11 in vertikaler Richtung z nach unten in die Mischzone 12 hineingeführt wird, sodass einerseits ein ungehindertes und direktes Einleiten des durch den Bypass-Strömungspfad 9a geführten und unkonditionierten Luftmassenstroms in die Mischkammer 8 sowie ein Strömen zu in vertikaler Richtung z oberhalb des Verdampfers 4 angeordneten Luftauslässen verhindert wird. Dabei ragt ein zum ersten Ende der Luftklappe 10a distal ausgebildetes zweites Ende in die Mischzone 12 hinein. Der durch den Bypass-Strömungspfad 9a geführte zweite Teilluftmassenstrom kann direkter als beim Klimagerät 1' nach 1 aus dem Stand der Technik zum ersten Strömungspfad 5a mit dem darin angeordneten Heizwärmeübertrager 7 geleitet werden.
Der über die Wärmeübertragerfläche des Verdampfers 4 des Kältemittelkreislaufs geleitete und abgekühlt und/oder entfeuchtete erste Teilluftmassenstrom sowie der durch den Bypass-Strömungspfad 9a geleitete und unkonditionierte zweite Teilluftmassenstrom werden ausreichend miteinander vermischt, um eine gewünschte Temperaturverteilung an den Luftauslässen in den Fahrgastraum zu gewährleisten.
Um den Einfluss des durch den Bypass-Strömungspfad 9a geleiteten Luftmassenstroms auf die Temperaturverteilung der durch die Luftauslässe in den Fahrgastraum einzuleitenden Zuluft weiter zu verringern, ist der durch den Bypass-Strömungspfad 9a geleitete Luftmassenstrom direkt bis zum Warmluftpfad 5a, insbesondere die Temperaturklappe 6a, zu führen und durch den Warmluftpfad 5a mit dem Heizwärmeübertrager 7 hindurch definiert in die Mischkammer 8 einzuleiten.
In 3a ist ein Klimagerät 1b eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse 2b mit dem Diffusor 3 sowie dem Wärmeübertrager 4 zum Konditionieren der Zuluft für den Fahrgastraum, insbesondere dem Verdampfer 4 des Kältemittelkreislaufs, in einer Schnittdarstellung gezeigt. Das Klimagerät 1b weist mindestens einen in horizontaler Richtung y neben dem Wärmeübertrager 4 ausgebildeten Bypass-Strömungspfad auf, welcher sich in einer durch die horizontale Richtung x und die vertikale Richtung z aufgespannten Ebene erstreckt.
Der wesentliche Unterschied des Klimageräts 1b gemäß 3a zum Klimagerät 1a aus 2 liegt in der Ausbildung und Anordnung des Bypass-Strömungspfades. Der Wärmeübertrager 4 liegt mit den in vertikaler Richtung z ausgerichteten Stirnseiten an der Wandung des Gehäuses 2b an, wobei zwischen diesen Stirnseiten und der Wandung kein Bypass-Strömungspfad ausgebildet ist.
Gleiche Merkmale der Klimageräte 1b, 1a werden wiederum mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei der Ausbildung der gleichen Merkmale wird auf die Ausführungen zu den 1 und 2 verwiesen.
Die 3b bis 3e zeigen jeweils das Klimagerät 1b mit dem Gehäuse 2b mit dem Diffusor 3 sowie dem Wärmeübertrager 4, insbesondere dem Verdampfer 4, aus 3a in einer Schnittdarstellung. Das Klimagerät 1b weist einen sich in horizontaler Richtung y neben dem Wärmeübertrager 4 ausgebildeten, sich in einer durch die horizontale Richtung x und die vertikale Richtung z aufgespannten Ebene erstreckend ausgebildeten, zweigeteilten Bypass-Strömungspfad 9b, 9c auf. Gemäß den 3b sowie 3d sind die Bypass-Strömungspfade 9b, 9c jeweils in einem geöffneten Zustand und gemäß den 3c sowie 3e in einem geschlossenen Zustand dargestellt.
Die Bypass-Strömungspfade 9b, 9c sind jeweils in horizontaler Richtung y seitlich des Verdampfers 4, insbesondere an in der horizontalen Richtung y ausgerichteten Stirnseiten des Verdampfers 4, derart angeordnet, dass bei geöffneten Bypass-Strömungspfaden 9b, 9c, der durch die Bypass-Strömungspfade 9b, 9c geführte zweite Teilluftmassenstrom nochmals in Teilluftmassenströme aufgeteilt durch einen ersten Bypass-Strömungspfad 9b und einen zweiten Bypass-Strömungspfad 9c geleitet wird. Die Bypass-Strömungspfade 9b, 9c münden jeweils in eine in Strömungsrichtung 11 der Luft nach dem Verdampfer 4 ausgebildete Mischzone 12 ein. Der durch die Bypass-Strömungspfade 9b, 9c geführte zweite Teilluftmassenstrom kann auf direktem Weg zum Warmluftpfad geleitet werden.
Die im Wesentlichen in horizontaler Richtung x durch die Bypass-Strömungspfade 9b, 9c und folglich beiderseits am Verdampfer 4 vorbeigeführten Teilluftmassenströme können je nach Betriebsmodus mit dem durch den Verdampfer 4 strömenden Teilluftmassenstrom in Strömungsrichtung 11 der Luft vor den nicht dargestellten Temperaturklappen des Warmluftpfades mit dem Heizwärmeübertrager und des Kaltluftpfades vermischt werden. Anschließend wird die Luft dem Warmluftpfad und/oder dem Kaltluftpfad zugeführt.
Die Bypass-Strömungspfade 9b, 9c sind jeweils mit einer Strömungsleiteinrichtung 10b, 10c stufenlos zwischen 0 % und 100 % verschließbar und offenbar. Die Strömungsleiteinrichtungen 10b, 10c sind jeweils am Eintritt der Bypass-Strömungspfade 9b, 9c sowie im Bereich der Wandung des Gehäuses 2b, insbesondere der Bypass-Strömungspfade 9b, 9c, angeordnet, sodass die Strömungsquerschnitte der geöffneten Bypass-Strömungspfade 9b, 9c nicht beeinflusst werden.
Dabei sind die jeweils als endgelagerte Luftklappen, insbesondere jeweils mit einer an einem ersten Ende der Luftklappe angeordneten Drehachse, ausgebildeten Strömungsleiteinrichtungen 10b, 10c sowie deren Aufnahme im Bereich der Drehachse außerhalb der Strömungsquerschnitte der Bypass-Strömungspfade 9b, 9c angeordnet, sodass sowohl die Strömungswiderstände der Luft beim Durchströmen der Bypass-Strömungspfade 9b, 9c als auch die in Strömungsrichtung 11 durch die Bypass-Strömungspfade 9b, 9c hindurchleitbaren Luftmengen durch die Strömungsleiteinrichtungen 10b, 10c unbeeinflusst bleiben.
Die Luftklappen 10b des ersten Bypass-Strömungspfades 9b und des zweiten Bypass-Strömungspfades 9c sind jeweils derart ausgebildet und angeordnet, dass diese in einer ersten Endstellung im geschlossenen Zustand der Bypass-Strömungspfade 9b, 9c, nach 3c, den in das Gehäuse 2b geförderten Luftmassenstrom als Teil der Wandung entlang der Wandung des Gehäuses 2b in Richtung des Wärmeübertragers 4 leiten. Das distal zum ersten Ende der Luftklappe 10b des ersten Bypass-Strömungspfades 9b ausgebildete zweite Ende liegt an einem Randbereich des Wärmeübertragers 4 an. Das distal zum ersten Ende der Luftklappe 10c des zweiten Bypass-Strömungspfades 9c ausgebildete zweite Ende liegt an der Wandung des Gehäuses 2b, die Wandung in Richtung des Wärmeübertragers 4 verlängernd, an.
In einer zweiten Endstellung der Luftklappen 10b, 10c nach 3b und somit im geöffneten Zustand des ersten Bypass-Strömungspfades 9b ist die Luftklappe 10b an der Wandung des Gehäuses 2b anliegend beziehungsweise innerhalb der Wandung des Gehäuses 2b integriert angeordnet. In einer zweiten Endstellung im geöffneten Zustand des zweiten Bypass-Strömungspfades 9c ist die Luftklappe 10c mit dem zweiten, freien Ende in Richtung des Lufteinlasses, insbesondere in den in Strömungsrichtung 11 der Luft nach dem Lufteinlass angeordneten Diffusor 3 hineinragend angeordnet, sodass ein erster Teilluftmassenstrom in den zweiten Bypass-Strömungspfad 9c und ein zweiter Teilluftmassenstrom zum Wärmeübertrager 4 sowie zum ersten Bypass-Strömungspfad 9b geführt werden. Bei geöffneter Stellung der Luftklappe 10c wird somit ein Teilluftmassenstrom des durch den Diffusor 3 geleiteten Luftmassenstroms abgezweigt und in den Bypass-Strömungspfad 9c geführt. Die Aufteilung des zweiten Teilluftmassenstroms durch den Wärmeübertrager 4 und den ersten Bypass-Strömungspfad 9b stellt sich über die Strömungswiderstände der Luft beim Durchströmen des Wärmeübertragers 4 und des ersten Bypass-Strömungspfades 9b ein. Dabei ist insbesondere der Bypass-Strömungspfad 9b derart ausgebildet, dass die durch die Bypass-Strömungspfade 9b, 9c geleiteten Anteile der Luftmassenströme möglichst gleich sind.
Die in der horizontalen Richtung y seitlich vom Verdampfer 4 angeordneten Strömungsleiteinrichtungen 10b, 10c sind gemäß 3d jeweils in einer Drehrichtung 13b, 13c um eine Drehachse gegensinnig schwenkbar angeordnet. Um ein gleichzeitiges und gleichmäßiges Bewegen der Strömungsleiteinrichtungen 10b, 10c zu gewährleisten, sind die Strömungsleiteinrichtungen 10b, 10c mittels eines Koppelelements 14 zum Steuern des Öffnens und Verschließens der Bypass-Strömungspfade 9b, 9c mechanisch miteinander verbunden.
Das Koppelelement 14, beispielsweise eines Gestänges, ist derart mit den Strömungsleiteinrichtungen 10b, 10c verbunden, dass eine im Wesentlichen in horizontaler Richtung y ausgeführte Bewegung des Koppelelements 14 das Drehen der Strömungsleiteinrichtungen 10b, 10c in den entgegensetzt verlaufenden Drehrichtungen 13b, 13c zwischen den Endstellungen, insbesondere stufenlos, bewirkt.
Aus 4 geht ein Klimagerät 1c eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs mit einem Gehäuse 2c mit dem Diffusor 3 sowie einem Wärmeübertrager 4c zum Konditionieren der Zuluft für den Fahrgastraum, insbesondere einem Verdampfer 4c des Kältemittelkreislauf, in einer Schnittdarstellung hervor. Das Klimagerät 1c weist einen zweigeteilten Wärmeübertrager 4c mit einem sich in einer durch die horizontalen Richtungen x, y aufgespannten Ebene zwischen den Elementen des Wärmeübertragers 4c erstreckenden Bypass-Strömungspfad 9d auf.
Der wesentliche Unterschied des Klimageräts 1c gemäß 4 zum Klimagerät 1a aus 2 und zum Klimagerät 1b aus 3a zeigt sich in der Ausbildung und Anordnung des Bypass-Strömungspfades 9d. Der Wärmeübertrager 4c liegt mit den in vertikaler Richtung z ausgerichteten Stirnseiten an der Wandung des Gehäuses 2c an, wobei zwischen den Stirnseiten und der Wandung kein Bypass-Strömungspfad ausgebildet ist.
Gleiche Merkmale der Klimageräte 1a, 1b, 1c werden wiederum mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Bei der Ausbildung der gleichen Merkmale wird auf die Ausführungen zu den 1 und 2 verwiesen.
Der Wärmeübertrager 4c ist aus mindestens einem ersten, in vertikaler Richtung y oberen Element sowie einem zweiten, in vertikaler Richtung y unteren Element ausgebildet. Die Elemente des Wärmeübertragers 4c sind in der vertikalen Richtung y derart beabstandet zueinander angeordnet, dass zwischen den Elementen eine Durchströmung für in das Gehäuse 2c angesaugte Luft, insbesondere der Bypass-Strömungspfad 9d, verbleibt. Die Elemente des Wärmeübertragers 4c können dabei gleiche Abmessungen aufweisen oder unterschiedlich dimensioniert sein.
Die in Strömungsrichtung 11 und damit im Wesentlichen in horizontaler Richtung x durch die Elemente des Verdampfers 4c sowie durch den Bypass-Strömungspfad 9d geleiteten Teilluftmassenströme werden je nach Betriebsmodus in der vor der Temperaturklappe 6a des Warmluftpfades 5a mit dem Heizwärmeübertrager und der Temperaturklappe 6b des Kaltluftpfades 5b ausgebildeten Mischzone 12 vermischt. Anschließend wird die vermischte Luft dem Warmluftpfad 5a und/oder dem Kaltluftpfad 5b zugeführt. Der durch den Bypass-Strömungspfad 9d geführte zweite Teilluftmassenstrom kann auch direkt zum Warmluftpfad 5a mit dem darin angeordneten Heizwärmeübertrager 7 geleitet werden.
Der über die Wärmeübertragerflächen des Verdampfers 4c des Kältemittelkreislaufs geleitete und abgekühlte und/oder entfeuchtete erste Teilluftmassenstrom sowie der durch den Bypass-Strömungspfad 9d geleitete und unkonditionierte zweite Teilluftmassenstrom werden ausreichend miteinander vermischt, um eine gewünschte Temperaturverteilung an den Luftauslässen in den Fahrgastraum zu gewährleisten.
Der Strömungspfad 9d ist in die Mischzone 12 derart einmündend ausgebildet, dass der durch den Strömungspfad 9d am Verdampfer 4c vorbeigeleitete Luftmassenstrom auch direkt zur Temperaturklappe 6a des Warmluftpfades 5a geführt werden kann, um den Einfluss des durch den Bypass-Strömungspfad 9d geleiteten Luftmassenstroms auf die Temperaturverteilung der durch die Luftauslässe in den Fahrgastraum einzuleitenden Zuluft weiter zu verringern.
Der Bypass-Strömungspfad 9d ist mit einer Strömungsleiteinrichtung 10d stufenlos zwischen 0 % und 100 % verschließbar und öffenbar. Die als Luftklappe mit zentraler Drehachse ausgebildete Strömungsleiteinrichtung 10d ist dabei am Eintritt der Bypass-Strömungspfades 9d innerhalb des offenen Strömungsquerschnitts angeordnet. Nach alternativen, nicht dargestellten Ausführungsformen ist die Strömungsleiteinrichtung am Austritt des Bypass-Strömungspfades 9d in die Mischzone 12 oder in horizontaler Richtung x zentriert zum Verdampfer 4c angeordnet. Zudem kann die Strömungsleiteinrichtung auch als eine endgelagerte Luftklappe, das heißt mit einer an einem ersten Ende der Luftklappe angeordneten Drehachse, ausgebildet sein, um im geöffneten Zustand außerhalb des Strömungsquerschnitts des Bypass-Strömungspfades 9d angeordnet zu sein.
Mit den Ausführungsformen des Klimageräts 1b, 1c, insbesondere mit dem ersten Bypass-Strömungspfad 9b und dem zweiten Bypass-Strömungspfad 9c und damit einem zweigeteilten Bypass-Strömungspfad um den Verdampfer 4 sowie dem zwischen Elementen des geteilten Verdampfers 4c ausgebildeten Bypass-Strömungspfad 9d, kann eine maximale Luftmenge um den Verdampfer 4, 4c herum geleitet werden, wobei die Luftmenge vom verfügbaren Bauraum, das heißt von der Breite und der Höhe der Strömungsquerschnitte der Bypass-Strömungspfade 9b, 9c sowie dem Strömungsquerschnitt des Strömungspfades 9d, abhängt. Der Druckverlust der Bypass-Luftströmung ist jeweils minimal. Der durch die Bypass-Strömungspfade 9b, 9c, 9d geführte zweite Teilluftmassenstrom und der durch den Verdampfer 4, 4c geleitete erste Teilluftmassenstrom werden derart wieder vermischt, dass die Charakteristik der Temperaturverteilung an den Luftauslässen des Klimagerätes 1b, 1c positiv beziehungsweise nicht beeinflusst wird, sodass eine gewünschte Temperaturverteilung erreicht wird.
Bezugszeichenliste

1a, 1b, 1c, 1': Klimagerät
2a, 2b, 2c: Gehäuse
3: Diffusor
4, 4c: Wärmeübertrager, Verdampfer Kältemittelkreislauf
5a: erster Strömungspfad, Warmluftpfad
5b: zweiter Strömungspfad, Kaltluftpfad
6a: erste Strömungsleiteinrichtung, Temperaturklappe Warmluftpfad 5a
6b: zweite Strömungsleiteinrichtung, Temperaturklappe Kaltluftpfad 5b
7: Wärmeübertrager, Heizwärmeübertrager
8: Mischkammer
9a,9d: Bypass-Strömungspfad Verdampfer 4
9b: erster Bypass-Strömungspfad Verdampfer 4
9c: zweiter Bypass-Strömungspfad Verdampfer 4
10a, 10d, 10': Strömungsleiteinrichtung, Luftklappe Bypass-Strömungspfad
10b: Strömungsleiteinrichtung, Luftklappe Bypass-Strömungspfad
10c: Strömungsleiteinrichtung, Luftklappe Bypass-Strömungspfad
11, 11': Strömungsrichtung der Luft
12: Mischzone
13b: Drehrichtung dritte Strömungsleiteinrichtung 10b
13c: Drehrichtung vierte Strömungsleiteinrichtung 10c
14: Kopplungselement Strömungsleiteinrichtungen 10b, 10c
x, y: horizontale Richtung
z: vertikale Richtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010029495 A1 [0006]

Claims

Klimagerät (1a, 1b, 1c) für ein Kraftfahrzeug mit Mitteln zum Fördern und zum Konditionieren von Zuluft für einen Fahrgastraum, aufweisend - ein Gehäuse (2a, 2b, 2c) in Strömungsrichtung (11) der Luft mit einem Diffusor (3), einer Mischzone (12) und mindestens zwei parallel durchströmbar angeordneten Strömungspfaden (5a, 5b), welche sich jeweils von der Mischzone (12) zu einer Mischkammer (8) erstrecken, wobei innerhalb eines ersten Strömungspfades (5a) ein Heizwärmeübertrager (7) zum Erwärmen zumindest eines Teilluftmassenstroms angeordnet ist, - einen Wärmeübertrager (4, 4c) zum Abkühlen und/oder Entfeuchten der Zuluft, welcher innerhalb eines Strömungskanals, den Querschnitt des Strömungskanals ausfüllend, angeordnet ist, - mindestens einen zum Strömungskanal mit dem Wärmeübertrager (4, 4c) parallel mit Luft durchströmbaren Bypass-Strömungspfad (9a, 9b, 9c, 9d) mit mindestens einer Strömungsleiteinrichtung (10a, 10b, 10c, 10d) zum Öffnen und Verschließen eines Strömungsquerschnitts des Bypass-Strömungspfades (9a, 9b, 9c, 9d), wobei der Strömungskanal und der Bypass-Strömungspfad (9a, 9b, 9c, 9d) mit Austritten in die Mischzone (12) einmünden, wobei der Austritt mindestens eines Bypass-Strömungspfades (9a, 9b, 9c, 9d) zum gezielten Einleiten eines durch den Bypass-Strömungspfad (9a, 9b, 9c, 9d) geförderten Teilluftmassenstroms in den ersten Strömungspfad (5a) im Bereich einer Mündungsstelle des ersten Strömungspfades (5a) in die Mischzone (12) ausgebildet ist.
Klimagerät (1a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung (10a) als eine endgelagerte Luftklappe mit einer an einem ersten Ende der Luftklappe angeordneten Drehachse ausgebildet sowie an einem Austritt des Bypass-Strömungspfades (9a) in die Mischzone (12) derart angeordnet ist, dass in einer Endstellung der Strömungsleiteinrichtung (10a) der Bypass-Strömungspfad (9a) vollständig geöffnet ist und ein zum ersten Ende distal ausgebildetes zweites Ende in die Mischzone (12) hineinragend, den Bypass-Strömungspfad (9a) in die Mischzone (12) hinein verlängernd angeordnet ist.
Klimagerät (1a) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung (10a) in der Endstellung bei vollständig geöffnetem Bypass-Strömungspfad (9a) einen Strömungsquerschnitt eines zweiten Strömungspfades (5b) zumindest teilweise verschließend angeordnet ist.
Klimagerät (1b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erster Bypass-Strömungspfad (9b) und ein zweiter Bypass-Strömungspfad (9c) ausgebildet sind, welche jeweils eine Strömungsleiteinrichtung (10b, 10c) aufweisen und an entgegengesetzt zueinander ausgebildeten Stirnseiten des Wärmeübertragers (4) angeordnet sind.
Klimagerät (1b) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bypass-Strömungspfad (9b) und der zweite Bypass-Strömungspfad (9c) an gegenüberliegenden Seiten in die Mischzone (12) einmündend ausgebildet sind.
Klimagerät (1b) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtungen (10b, 10c) jeweils als eine endgelagerte Luftklappe mit einer an einem ersten Ende der Luftklappe angeordneten Drehachse ausgebildet, welche außerhalb eines Strömungsquerschnitts des Bypass-Strömungspfades (9b, 9c) angeordnet ist.
Klimagerät (1b) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung (10b) am Eintritt des ersten Bypass-Strömungspfades (9b) sowie im Bereich einer Wandung des Gehäuses (2b) angeordnet ist, wobei die Strömungsleiteinrichtung (10b) in einer Endstellung, in welcher der Bypass-Strömungspfad (9b) vollständig geöffnet ist, an der Wandung des Gehäuses (2b) anliegt.
Klimagerät (1b) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung (10c) am Eintritt des zweiten Bypass-Strömungspfades (9c) angeordnet ist, wobei die Strömungsleiteinrichtung (10c) in einer Endstellung, in welcher der Bypass-Strömungspfad (9c) vollständig geöffnet ist, mit einem zum ersten Ende distal ausgebildeten zweiten Ende in einen sich von einem Lufteinlass, insbesondere dem Diffusor (3), zum Wärmeübertrager (4) erstreckend ausgebildeten Strömungskanal hineinragend, einen Strömungsquerschnitt des Strömungskanals aufteilend, angeordnet ist sowie in einer Endstellung, in welcher der Bypass-Strömungspfad (9c) vollständig geschlossen ist, mit dem zweiten Ende an einer Wandung des Strömungskanals, die Wandung verlängernd angeordnet ist.
Klimagerät (1b) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtungen (10b, 10c) jeweils in einer Drehrichtung (13b, 13c) um eine Drehachse gegensinnig zueinander schwenkbar ausgebildet sind.
Klimagerät (1b) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtungen (10b, 10c) zum gleichzeitigen Steuern des Öffnens und Verschließens der Bypass-Strömungspfade (9b, 9c) mit einem Koppelelement (14) mechanisch miteinander verbunden sind.
Klimagerät (1c) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (4c) in mindestens zwei Elemente unterteilt ausgebildet ist, wobei die Elemente derart beabstandet zueinander einen Spalt ausbildend angeordnet sind, dass der Bypass-Strömungspfad (9d) zwischen den Elementen angeordnet ist.
Klimagerät (1c) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsleiteinrichtung als eine endgelagerte Luftklappe mit einer an einem ersten Ende der Luftklappe angeordneten Drehachse ausgebildet sowie an einem Austritt des Bypass-Strömungspfades in die Mischzone (12) derart angeordnet ist, dass in einer Endstellung der Strömungsleiteinrichtung der Bypass-Strömungspfad (9d) vollständig geöffnet ist und ein zum ersten Ende distal ausgebildetes zweites Ende in die Mischzone (12) hineinragend angeordnet ist.
Klimagerät (1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (4, 4c) zum Abkühlen und/oder Entfeuchten der Zuluft als ein Verdampfer eines Kältemittelkreislaufs ausgebildet ist.
Klimagerät (1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypass-Strömungspfad (9a, 9b, 9c, 9d) mit der Strömungsleiteinrichtung (10a, 10b, 10c, 10d) stufenlos zwischen 0 % und 100 % verschließbar und öffenbar ausgebildet ist.
Klimagerät (1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizwärmeübertrager (7) den Querschnitt des ersten Strömungspfades (5a) ausfüllend angeordnet ist, sodass ein durch den ersten Strömungspfad (5a) geführter Luftmassenstrom vollständig über eine Wärmeübertragerfläche des Heizwärmeübertragers (7) geleitet wird und der zweite Strömungspfad (5b) als ein Bypass um den Heizwärmeübertrager (7) ausgebildet ist.
Klimagerät (1a, 1b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2a, 2b, 2c) Luftauslässe in den Fahrgastraum aufweist, welche jeweils mit einem Eintritt in die Mischkammer (8) einmündend ausgebildet sind.