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Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Fahrzeug mit geringem erforderlichem Bauraum.
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Klimaanlagen für Fahrzeuge weisen zunehmend drei oder vier Zonen auf, um möglichst vielen Fahrzeuginsassen eine individuelle Temperatureinstellung ihres Sitzplatzes zu ermöglichen. Prinzipiell wird bei einer Klimaanlage durch ein Gebläse ein Luftstrom erzeugt, der durch einen Verdampfer der Klimaanlage geführt und dort entfeuchtet und gekühlt wird. Anschließend wird dieser Luftstrom in einen Kaltluftstrom und einen Warmluftstrom aufgeteilt. Dabei wird der Warmluftstrom durch einen Heizer geführt, der bei Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor gemeinhin ein mit dem Kühlmittelkreislauf des Verbrennungsmotors gekoppelter Wärmetauscher ist.
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Bei Fahrzeugen mit elektrischem Antrieb sind elektrische Heizer vorgesehen, oder ein Kühlmittel wird elektrisch erwärmt und strömt dann durch einen konventionellen Wärmetauscher. Der aus dem Heizer stammende Warmluftstrom und der aus dem Verdampfer kommende Kaltluftstrom werden in einer Mischkammer unter einem bestimmten einstellbaren Mischungsverhältnis zusammengeführt und so die Temperatur der in das Fahrzeuginnere zu leitenden Luft eingestellt.
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Bei Klimaanlagen mit mehreren Zonen muss für jede Zone eine Mischkammer vorhanden sein, in die ein individualisierbares Mischungsverhältnis von Warm- und Kaltluftstrom einbringbar ist.
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Für die Anordnung der Mischkammern innerhalb der Klimaanlage wird in der
DE 10 2015 110 559 A1 vorgeschlagen, den Kaltluftstrom für die erste und zweite Zone oberhalb des Heizers zu führen und für die dritte und gegebenenfalls vierte Zone unter dem Heizer vorbei zu führen. Der durch den Heizer führende Warmluftstrom wird nach dem Heizer nach unten bzw. oben aufgeteilt, wobei der obere Teil zu den Mischkammern der ersten beiden Zonen geführt wird und der untere Teil den Mischkammern der Zonen drei und vier zur Verfügung steht. Der Warm- und Kaltluftstrom für die dritte und gegebenenfalls vierte Zone wird in einer hinter dem Heizer liegenden Mischkammer gemischt und an die hinteren Sitzplätze geleitet.
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Nachteilig benötigt eine derartige Ausgestaltung einer Klimaanlage einen großen Bauraum.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ausgestaltung einer Klimaanlage für ein Fahrzeug vorzuschlagen, die eine Temperaturregelung für mindestens drei Zonen aufweist und einen geringen Bauraum benötigt.
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Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Klimaanlage hat mindestens drei Zonen, davon mindestens eine hintere Zone. Nachfolgend beziehen sich die Angaben unten und oben auf die Einbauposition der Klimaanlage in ein Fahrzeug. Die mindestens eine hintere Zone hat einen Warmluftpfad, der durch den unteren Teil des Heizers geführt wird und einen Kaltluftpfad, der unter dem Heizer vorbei geführt wird. Zur Reduktion des erforderlichen Bauraums hat die erfindungsgemäße Klimaanlage keine hinter dem Heizer angeordnete Mischkammer mehr, sondern führt den Warmluftpfad nach dem Austritt aus dem Heizer zurück unter den Heizer, wo sich eine Austrittseinrichtung befindet. Die Austrittseinrichtung hat mindestens eine Austrittsöffnung mit einer Austrittsklappe, mit der die Austrittsöffnung geöffnet und verschlossen werden kann. In der Austrittseinrichtung treffen also der vom Verdampfer kommende Kaltluftpfad und der aus entgegengesetzter Richtung, nämlich vom Heizer kommende Warmluftpfad zusammen.
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Problematisch ist, dass insbesondere bei niedrigen Ausblastemperaturen, also wenn der auf dem Kaltluftpfad kommende Volumenstrom größer ist als der vom Warmluftpfad, sich eine Schichtung von Warmluft- und Kaltluftstrom einstellt und dadurch der Kaltluftstrom die Austrittsöffnung/Austrittsöffnungen blockiert und kaum Warmluft austreten kann. Durch den Umstand, dass der Warmluftpfad durch den Heizer und die notwendige Umlenkung im Anschluss einen deutlich höheren Strömungswiderstand hat, wird dieser Effekt noch verstärkt. Erfindungsgemäß ist daher im Kollisionsbereich von Warmluftpfad und Kaltluftpfad eine Mischwand angeordnet. Die Mischwand unterteilt die Austrittseinrichtung dabei derart, dass Warmluftpfad und Kaltluftpfad jeweils Bereiche der Austrittseinrichtung haben, durch die der jeweilig ankommende Luftstrom austreten kann. Ein Übertreten der ankommenden Kaltluft in den Austrittsbereich der Warmluft wird weitestgehend verhindert. Eine Vermischung der Luftströme erfolgt im Bereich nach der mindestens einen Austrittsöffnung oder auch in der Leitung zu den hinteren Austrittsdüsen. Vorteilhaft wird so eine Klimaanlage geschaffen, die einen geringen Bauraum benötigt und eine gute Temperaturregelung für alle Temperaturbereiche ermöglicht.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Mischwand bezogen auf die Strömungsrichtung vom Warmluftpfad und vom Kaltluftpfad schräg angeordnet. Vorteilhaft kann durch die Positionierung der Mischwand die Regelcharakteristik der Klimaanlage eingestellt werden.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung weist die Austrittseinrichtung zwei Bereiche auf, die durch eine Gehäusetrennwand unterteilt sind. Bevorzugt ist dabei die Gehäusetrennwand mittig angeordnet, so dass zwei gleich große, bezogen auf die Gehäusetrennwand symmetrische Bereiche geschaffen werden. Bevorzugt ist die Mischwand dann ebenfalls in zwei Bereiche unterteilt, wobei die beiden Bereiche besonders bevorzugt ebenfalls symmetrisch bezogen auf die Gehäusetrennwand sind. Vorteilhaft können so zwei unterschiedliche Austrittsbereiche für die hintere Zone geschaffen werden. Alternativ können so auch zwei Zonen für eine getrennte Temperaturregelung, also eine Vier-Zonen-Anlage geschaffen werden. Für eine Vier-Zonen-Anlage wäre zusätzlich die Zuführung von jeweils einem Warmluftstrom und einem Kaltluftstrom zu jedem Bereich nötig, um eine Temperaturregelung zu ermöglichen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist jeder der beiden Bereiche der Austrittseinrichtung zwei Austrittsöffnungen mit jeweils einer Austrittsklappe auf. Vorteilhaft kann so für beide Bereich der hinteren Zone bzw. für die beiden hinteren Zonen ein Luftaustritt im Fußbereich und ein Luftaustritt im Bereich der Mittelkonsole realisiert werden.
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Besonders bevorzugt hat die Mischwand im Bereich der Austrittsklappen Aussparungen. Die Aussparungen ermöglichen vorteilhaft, dass die Austrittsklappen einen mittigen Drehpunkt aufweisen und die Mischwand die Öffnungsbewegung nicht behindert.
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Besonders bevorzugt weisen die Austrittsklappen im Bereich der Aussparungen Luftleitelemente auf. Die Luftleitelemente verdecken die Aussparungen der Mischwand. Vorteilhaft kann so ein Übertreten des Kaltluftstromes in den Bereich der Austrittseinrichtung des Warmluftpfades verhindert werden und auch bei sehr kleinen Warmluft-Volumenströmen ein Funktionieren der Temperaturregelung ermöglicht werden.
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Besonders bevorzugt sind die Luftleitelemente sichelförmig. Mit dieser Form kann die für die Öffnung der Austrittsklappen notwendige Form der Aussparung besonders gut abgedeckt werden.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
- 1: eine Schnittdarstellung durch eine Austrittseinrichtung mit erfindungsgemäßen Mischwänden,
- 2: eine nähere Darstellung der Luftaustrittsklappen und der Mischwände,
- 3: verschiedene mögliche Einbaupositionen der Mischwände zur Einstellung der Regelkurve,
- 4: eine nähere Darstellung von Luftaustrittsklappen mit einer Mischwand, und
- 5: eine Darstellung gemäß 4 mit geöffneten Luftaustrittsklappen.
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Die 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Klimaanlage 1. Die Luft strömt zuerst durch einen im Bild linksseitig angeordneten Verdampfer 11 und wird dort gekühlt und entfeuchtet. Der aus dem Verdampfer 11 strömende Luftstrom wird geteilt in einen unteren Luftstrom 12 und einen oberen Luftstrom 13. Der obere Luftstrom 13 versorgt die Mischkammer einer vorderen Zone und der Luftstrom 12 die hintere Zone. Die Klimaanlage 1 weist einen Heizer 14 auf. Da die Klimaanlage 1 für ein Elektrofahrzeug konzipiert ist, ist der Heizer 14 ein elektrischer Heizer. Der obere Luftstrom 13 wird in einen in der 1 nicht sichtbaren Kaltluftpfad, der oberhalb des Heizers verläuft, und einen Warmluftpfad 17 aufgeteilt.
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Der untere Luftstrom 12 strömt aus dem Verdampfer 11 durch eine Temperaturtür 15. Die Temperaturtür 15 regelt die Temperatur der Luft durch die Verteilung des ankommenden Luftstromes 12 in einen oben liegenden Warmluftpfad 2 und einen unten liegenden Kaltluftpfad 3. Die Temperaturtür 15 ist eine zweiflügelige Klappe, die in einer oberen Stellung den Warmluftpfad 2 vollständig verschließt, so dass der gesamte Luftstrom 12 in den Kaltluftpfad 3 geführt wird, und in der unteren Stellung den Kaltluftpfad 3 vollständig verschließt, so dass die gesamte Luft in den Warmluftpfad 2 geführt wird. Hinter dem Heizer 14 ist eine Trenntür 16 angeordnet, die den Warmluftpfad 17 des oberen Luftstromes 13 und den Warmluftpfad 2 des unteren Luftstromes 12 trennt. Für die Defrost-Funktion, bei der die gesamte verfügbare Warmluft zur Frontscheibe geführt werden soll, wird die Trenntür 16 geöffnet und die gesamte Warmluft wird nach oben zu einem in der 1 nicht dargestellten, sogenannten Defrost-Ausgang geführt.
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Direkt unter dem Heizer 14 ist eine Austrittseinrichtung 5 angeordnet. Der Warmluftpfad 2 macht nach dem Austritt aus dem Heizer 14 eine 180° Umlenkung und wird der Austrittseinrichtung 5 von der in der Figur linken Seite zugeführt. Der Kaltluftpfad 3 führt von der Temperaturtür 15 von der in der Figur linken Seite direkt zur Austrittseinrichtung 5. Die über der Austrittseinrichtung 5 angeordnete erfindungsgemäße Mischwand 4 liegt schräg bezogen auf den Warmluftstrom entlang des Warmluftpfades 2 und den entgegengesetzt einströmenden Kaltluftstrom entlang des Kaltluftpfades 3. Dadurch wird eine Schichtung von Warmluftstrom und Kaltluftstrom verhindert.
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Die 2 zeigt eine größere Darstellung der Austrittseinrichtung 5 mit Mischwand 4. Mittig ist die Austrittseinrichtung 5 durch eine Gehäusetrennwand 59 unterteilt, welche auch die Mischwand 4 in zwei Bereiche unterteilt, die bezogen auf die Gehäusetrennwand 59 symmetrisch angeordnet sind. Die Gehäusetrennwand 59 trennt die jeweils zwei Austrittsöffnungen für den linken und den rechten hinteren Sitzplatz voneinander ab. Die Austrittseinrichtung 5 hat vier Austrittsöffnungen 51, 52, 53, 54 mit vier Austrittsklappen 55, 56, 57, 58. Die außen angeordneten Austrittsöffnungen 51, 54 mit den zugehörigen Austrittsklappen 55, 58 werden den beiden Fußraumaustrittsdüsen der hinteren Sitzplätze zugeführt und die mittleren beiden Austrittsöffnungen 52, 53 mit Austrittsklappen 56, 57 den Austrittsdüsen in der Mittelkonsole für die beiden hinteren Sitzplätze. Gemäß der 2 strömt in Blickrichtung des Betrachters, also von vorn, in die Austrittseinrichtung 5 der Warmluftstrom entlang des Warmluftpfades 2 ein und aus entgegengesetzter Richtung, also von hinten, der Kaltluftstrom entlang des Kaltluftpfades 3. Die beiden Bereiche der Mischwand 4 zwingen den ankommenden Kaltluftstrom in den jeweiligen Bereich der Austrittsöffnungen 51, 52, 53, 54, so dass der Kaltluftstrom die Austrittsöffnungen 51, 52, 53, 54 auf der anderen Seite der Mischwand 4 nicht blockieren und dort der Warmluftstrom ungehindert in die Austrittsöffnungen 51, 52, 53, 54 strömen kann. Da die Mischwand 4 im Bereich der Austrittsöffnungen 51, 52, 53, 54 die Bewegung der Austrittsklappen 55, 56, 57, 58 nicht behindern darf, sind dort Aussparungen in der Mischwand vorgesehen. Um eine relevante Durchströmung des Kaltluftstromes durch die Aussparungen in der Mischwand 4 zu verhindern, weisen die Austrittsklappen 55, 56, 57, 58 Luftleitelemente 551, 561, 571, 581 auf, die die Aussparungen abdecken. Um eine gute Abdeckung in jeder Öffnungsposition der Austrittsklappen 55, 56, 57, 58 zu gewährleisten sind die Luftleitteile 551, 561, 571, 581 sichelförmig ausgebildet.
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Die 3 zeigt eine Draufsicht auf die Austrittseinrichtung 5. Es werden verschiedene mögliche Positionen 41, 42, 43 der Mischwand 4 gezeigt. Durch die Positionierung der Mischwand 4 ist es möglich, die gewünschten Regelkurven zu erreichen und die Klimaanlage 1 an verschiedene Fahrzeuge anzupassen. Dies kann beispielsweise bei längeren Leitungen zu den hinteren Sitzplätzen und damit verbundener höherer Abkühlung auf dem Leitungsweg der Fall sein.
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Die 4 zeigt eine größere Darstellung der Austrittsöffnungen 53, 54 mit Austrittsklappen 57, 58. Die Mischwand 4 hat Aussparungen im Bereich der Austrittsklappen 57, 58. Welche durch an den Austrittsklappen 57, 58 befestigten Luftleitelementen 571 und 581 abgedeckt werden. In der Figur sind die Austrittsklappen 57, 58 geschlossen.
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Die 5 zeigt die Darstellung aus 4 mit halb geöffneten Austrittsklappen 57, 58. Auch bei dieser Stellung der Austrittsklappen 57, 58 decken die Luftleitelemente 571 und 581 die Aussparungen in der Mischwand 4 annähernd vollständig ab.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Klimaanlage
- 11
- Verdampfer
- 12
- unterer Luftstrom
- 13
- oberer Luftstrom
- 14
- Heizer
- 15
- Temperaturtür
- 16
- Trenntür
- 17
- Warmluftpfad des oberen Luftstroms
- 2
- Warmluftpfad des unteren Luftstroms
- 3
- Kaltluftpfad des unteren Luftstroms
- 4
- Mischwand
- 41
- alternative Position der Mischwand
- 42
- alternative Position der Mischwand
- 43
- alternative Position der Mischwand
- 5
- Austrittseinrichtung
- 51
- Austrittsöffnung Fußraum 1 hinten
- 52
- Austrittsöffnung Konsole 1 hinten
- 53
- Austrittsöffnung Konsole 2 hinten
- 54
- Austrittsöffnung Fußraum 2 hinten
- 55
- Austrittsklappe Fußraum 1 hinten
- 56
- Austrittsklappe Konsole 1 hinten
- 57
- Austrittsklappe Konsole 2 hinten
- 58
- Austrittsklappe Fußraum 2 hinten
- 551
- Luftleitelement an Austrittsklappe Fußraum 1 hinten
- 561
- Luftleitelement an Austrittsklappe Konsole 1 hinten
- 571
- Luftleitelement an Austrittsklappe Konsole 2 hinten
- 581
- Luftleitelement an Austrittsklappe Fußraum 2 hinten
- 59
- Gehäusetrennwand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015110559 A1 [0005]
