DE102020002845A1

DE102020002845A1 - Belüftungssystem und Verfahren zum Regeln des Belüftungssystems

Info

Publication number: DE102020002845A1
Application number: DE102020002845.4A
Authority: DE
Inventors: Joachim Currle
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2020-05-11
Filing date: 2020-05-11
Publication date: 2021-04-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Belüftungssystem (1) für einen Innenraum (8) eines Kraftfahrzeugs. Das Belüftungssystem (1) umfasst eine Kanalanordnung (2) und ein Temperierungsmodul (3). Die Kanalanordnung (2) umfasst einen HL-Kanal (4a), der einen HL-Einlass (5a), einen HL-Auslass (6a) und einen nach außen führenden HL-Ablass (7a) aufweist. Die Kanalanordnung (2) umfasst einen KL-Kanal (4b), der einen KL-Einlass (5b), einen KL-Auslass (6b) und einen nach außen führenden KL-Ablass (7b) aufweist. Der HL-Kanal (4a) und der KL-Kanal (4b) sind mittels einer Bypass-Kanalanordnung (11) luftleitend miteinander verbunden, wobei die Bypass-Kanalanordnung (11) dem HL-Einlass (5a) und dem KL-Einlass (5b) nachgeschaltet und dem Temperierungsmodul (3) vorgeschaltet ist.Erfindungsgemäß umfasst das Temperierungsmodul (3) ein kalorisches Heizmodul (10a) und ein kalorisches Kühlmodul (10b), die miteinander kalorisch zusammenwirken. Das Heizmodul (10a) ist dem HL-Kanal (4a) und das Kühlmodul (10b) ist dem KL-Kanal (4b) zugeordnet.Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren (29) zum Regeln des Belüftungssystems (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Belüftungssystem für einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Regeln des Belüftungssystems.
Temperierung mittels Vorrichtungen mit kalorischen Materialien stellt eine umweltverträgliche Alternative zur herkömmlichen Temperierung über ein Kältemittel oder Kühlmittel. Kalorische Materialien werden dabei in elastokalorische, magnetokalorische, barokalorische und elektrokalorische Materialien unterteilt. Beim elastokalorischen Effekt ändert sich das Kristallgitter des Materials durch mechanische Verformung. Wird mechanische Verformung zurückgenommen, so wandelt sich das Kristallgitter des Materials zurück. Dabei wird von dem Material die Wärme entweder abgegeben oder aufgenommen. Wärme kann beim magnetokalorischen Effekt durch das Anlegen eines Magnetfeldes, beim barometrischen Effekt unter Druck und beim elektrokalorischen Effekt unter elektrischer Spannung erzeugt werden.
Erste Anwendungen von kalorischen Materialien zum Kühlen und Heizen sind beispielsweise aus DE 10 2017 215 668 A und DE 10 2018 200 376 A1 bekannt. In DE 10 2016 224 923 A1 ist zudem ein Belüftungssystem für einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs beispielhaft genannt. Nachteiligerweise weist das beschriebene Belüftungssystem nur eine einfache Luftführung auf. Öfters wird jedoch bei einem derartigen Belüftungssystem eine komplexe Luftführung verwendet, bei der Umluft und Frischluft getrennt oder gemischt dem Innenraum zugeführt und zudem abweichend temperiert werden.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für ein Belüftungssystem der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, bei der die beschriebenen Nachteile überwunden werden. Zudem soll ein entsprechendes Verfahren zum Regeln des Belüftungssystems bereitgestellt werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein Belüftungssystem ist für einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Das Belüftungssystem umfasst dabei eine Kanalanordnung und ein Temperierungsmodul. Die Kanalanordnung umfasst einen von Luft durchströmbaren HL-Kanal und einen von Luft durchströmbaren KL-Kanal. Der HL-Kanal weist dabei einen HL-Einlass zum Ansaugen von Luft, einen HL-Auslass zum Zuführen von Luft zum Innenraum und einen nach außen führenden HL-Ablass auf. Der KL-Kanal weist einen KL-Einlass zum Ansaugen von Luft, einen KL-Auslass zum Zuführen von Luft zum Innenraum und einen nach außen führenden KL-Ablass auf. Der HL-Kanal und der KL-Kanal sind mittels einer Bypass-Kanalanordnung miteinander luftleitend verbunden, wobei die Bypass-Kanalanordnung dem HL-Einlass und dem KL-Einlass nachgeschaltet und dem Temperierungsmodul vorgeschaltet ist. Erfindungsgemäß umfasst das Temperierungsmodul ein kalorisches Heizmodul und ein kalorisches Kühlmodul, die kalorisch miteinander zusammenwirken. Das Heizmodul ist dabei dem HL-Kanal zum Heizen von Luft und das Kühlmodul ist dem KL-Kanal zum Kühlen von Luft zugeordnet.
Hier und weiter stehen die Abkürzungen „HL“ und „KL“ für Heißluft und Kaltluft. Es versteht sich jedoch, dass diese Benennung rein der Unterscheidung dient. In dem erfindungsgemäßen Belüftungssystem kann Luft über den HL-Einlass und KL-Einlass einströmen und durch den HL-Kanal und KL-Kanal geführt werden. In dem HL-Kanal kann strömende Luft mittels des Heizmoduls aufgeheizt und in dem KL-Kanal kann strömende Luft mittels des Kühlmoduls gekühlt werden. Dabei kann ein HL-Gebläse zum Ansaugen von Luft in dem HL-Kanal angeordnet und der Bypass-Kanalanordnung vorgeschaltet sein. Ferner kann ein KL-Gebläse zum Ansaugen von Luft in dem KL-Kanal angeordnet und der Bypass-Kanalanordnung vorgeschaltet sein. Die Menge von Luft in dem HL-Kanal kann dann durch das HL-Gebläse und die Menge von Luft in dem KL-Kanal kann dann durch ein KL-Gebläse geändert werden. Durch die Bypass-Kanalanordnung können durch HL-Einlass einströmende Luft und durch KL-Einlass einströmende Luft zwischen dem HL-Kanal und dem KL-Kanal verteilt werden und entsprechend zum Heizmodul in dem HL-Kanal oder zum Kühlmodul in dem KL-Kanal geführt werden.
Der HL-Einlass kann beispielweise für Frischluft und der KL-Einlass kann dann für Umluft - oder auch umgekehrt - vorgesehen sein. Durch das HL-Gebläse kann dann Frischluft in den HL-Kanal und durch das KL-Gebläse kann Umluft in den KL-Kanal angesaugt werden. Das Mischverhältnis von Frischluft und Umluft in dem Belüftungssystem kann dabei durch das HL-Gebläse und das KL-Gebläse bzw. durch die Leistung des HL-Gebläses und des KL-Gebläses bestimmt werden. Durch die Bypass-Kanalanordnung kann dann das Mischverhältnis von Frischluft und Umluft in dem HL-Kanal und dem KL-Kanal bestimmt werden.
In dem erfindungsgemäßen Belüftungssystem ist eine effiziente Belüftung und Temperierung des Innenraumes eines Kraftfahrzeugs bei beliebigen Umgebungsbedingungen möglich. Die Temperierung von Luft erfolgt in dem Belüftungssystem auf eine umweltschonende Weise mittels des Temperierungsmoduls mit dem kalorischen Heizmodul und dem kalorischen Kühlmodul. Dabei entfallen im Vergleich zu einem herkömmlichen Belüftungssystem mehrere teure Komponenten wie beispielweise ein Kompressor, ein Kondensator, ein Verdampfer, ein Expansionsventil, ein Wärmetauscher sowie Kälte- und Kühlmittelleitungen. Ferner kann die Temperierung in dem erfindungsgemäßen Belüftungssystem ohne umweltschädliches Kältemittel und ohne Kühlmittel erfolgen.
Bei einer Weiterbildung des Belüftungssystems ist vorgesehen, dass die Bypass-Kanalanordnung einen HL-Bypasskanal mit einer HL-Bypassklappe und einen KL-Bypasskanal mit einer KL-Bypassklappe umfasst. Der HL-Bypasskanal führt dann von dem HL-Kanal zu dem KL-Kanal und die HL-Bypassklappe verteilt die in den HL-Einlass einströmende Luft zwischen dem HL-Kanal und dem KL-Kanal. Der KL-Bypasskanal führt von dem KL-Kanal zu dem HL-Kanal und die KL-Bypassklappe verteilt die Luft von dem KL-Einlass zwischen dem KL-Kanal und dem HL-Kanal. Sind der HL-Einlass zum Zuführen von Frischluft und der KL-Einlass zum Zuführen von Umluft vorgesehen, so kann durch die Stellung der HL-Bypassklappe und der KL-Bypassklappe das Mischverhältnis von Frischluft und Umluft in dem HL-Kanal und in dem KL-Kanal bestimmt werden.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der HL-Ablass dem Heizmodul und der KL-Ablass dem Kühlmodul nachgeschaltet ist. Eine HL-Ablassklappe ist dabei dem HL-Ablass unmittelbar vorgeschaltet und verteilt aus dem Heizmodul strömende Luft zwischen dem HL-Ablass und dem HL-Auslass. Eine KL-Ablassklappe ist dabei dem KL-Ablass unmittelbar vorgeschaltet und verteilt aus dem Kühlmodul strömende Luft zwischen dem KL-Ablass und dem KL-Auslass. Aus dem HL-Auslass und dem KL-Auslass wird Luft zu dem Innenraum geführt, so dass die Stellung der HL-Ablassklappe und der KL-Ablassklappe das Mischverhältnis von geheizter Luft und gekühlter Luft in dem Innenraum bestimmt. Dadurch ist entsprechend auch die Temperatur der zu dem Innenraum strömenden Luft regelbar. Der HL-Ablass und der KL-Ablass können unmittelbar in die Umgebung führen, so dass die nicht zu dem Innenraum geführte Luft aus dem HL-Kanal und dem KL-Kanal in die Umgebung strömt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Belüftungssystems ist vorgesehen, dass die Kanalanordnung einen Reheat-Kanal umfasst. Der Reheat-Kanal verbindet den KL-Kanal und den HL-Kanal luftleitend und mündet stromab von dem Kühlmodul in dem KL-Kanal und stromauf von dem Heizmodul in dem HL-Kanal. In dem Reheat-Kanal kann dabei wenigstens eine Reheat-Klappe angeordnet sein, die den Reheat-Kanal öffnet oder schließt. Durch den Reheat-Kanal kann Luft aus dem Kühlmodul zu dem Heizmodul geführt werden. In dem Kühlmodul wird dabei Luft gekühlt und Feuchtigkeit auskondensiert. Die getrocknete Luft wird dann zu dem Heizmodul geführt und auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt. Dadurch kann auch die Qualität von in den Innenraum strömender Luft verbessert werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Belüftungssystems ist vorgesehen, dass dem KL-Auslass und dem HL-Auslass ein Luftverteilkasten nachgeschaltet ist. Der Luftverteilkasten umfasst dabei mehrere Luftaustrittkanäle zum Verteilten von einströmender Luft in dem Innenraum. Dazu kann in dem Luftverteilkasten eine Verteilanordnung mit mehreren Klappen angeordnet und zumindest einigen Luftaustrittkanälen vorgeschaltet sein, so dass die in den Innenraum strömende Luft zwischen den Luftaustrittkanälen abweichend verteilbar ist. Die Luftaustrittkanäle in dem Luftverteilkasten können beispielweise zu unterschiedlichen Bereichen des Innenraumes führen und die Menge von in diese Bereiche strömender Luft kann durch die Verteilanordnung geändert werden. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Luftverteilkasten ein PTC-Heizmodul angeordnet und zumindest einigen Luftaustrittkanälen vorgeschaltet sein, so dass die in den Innenraum strömende Luft aufheizbar ist. Mittels des PTC-Heizmoduls kann Luft zusätzlich aufheizt werden, die zu gewählten Bereichen des Innenraumes wie beispielweise zum Fußbereich strömt.
Bei einer möglichen Ausgestaltung des Temperierungsmoduls ist vorgesehen, dass das Temperierungsmodul eine elastokalorische Folie und einen Schiebeträger umfasst. Die Folie ist dabei mittels des Schiebeträgers zwischen dem KL-Kanal und dem HL-Kanal periodisch verschiebbar und ist mittels des Schiebeträgers verformbar. Die Folie liegt dabei an dem KL-Kanal im nicht verformten Zustand und an dem HL-Kanal im verformten Zustand wärmeübertragend an. Die Verformung der Folie kann dabei mittels Zugkraft oder Biegekraft erzeugt werden. Das Material der elastokalorischen Folie ändert sein Kristallgitter bei der Verformung der Folie. Dabei wird Wärme in der Folie entwickelt, die dann von Luft in dem HL-Kanal aufgenommen wird. Liegt keine Verformung der Folie mehr vor, so ändert das Material der Folie sein Kristallgitter zurück. Dabei kühlt sich die Folie ab und zieht Wärme von Luft in dem KL-Kanal ab.
Der Schiebeträger bewegt dabei die Folie zwischen dem HL-Kanal und dem KL-Kanal periodisch bzw. mit einer vorgegebenen Frequenz, so dass gleichzeitig Luft in dem HL-Kanal aufgeheizt und Luft in dem KL-Kanal abgekühlt wird. Durch die Stärke der Verformung der Folie kann dabei die in dem HL-Kanal abgegebene Wärmemenge und die in dem KL-Kanal aufgenommene Wärmemenge geändert werden. Dadurch können die Heizleistung des Heizmoduls und die Kühlleistung des Kühlmoduls angepasst werden.
Denkbar ist dabei auch, dass das Temperierungsmodul mehrere Folien und mehrere Schiebeträger aufweist. Die einzelnen Folien können dabei über einen wärmeleitenden Wärmeübertragungsvermittler wärmeübertragend verbunden sein. Dabei kann dann die eine Folie Wärme an den jeweiligen Wärmeübertragungsvermittler abgeben und die andere Folie Wärme von dem jeweiligen Wärmeübertragungsvermittler aufnehmen. Dadurch ist eine mehrstufige Wärmeübertragung in dem Temperierungsmodul realisierbar.
Bei einer alternativen Ausgestaltung des Temperierungsmoduls ist vorgesehen, dass das Temperierungsmodul mehrere elastokalorische Drähte und einen drehbaren Drehträger umfasst. Dabei sind die Drähte mittels des Drehträgers nacheinander zu dem KL-Kanal und zu dem HL-Kanal führbar und mittels des Drehträgers dehnbar. Die Drähte liegen dabei im nicht gedehnten Zustand an dem KL-Kanal und im gedehnten Zustand an dem HL-Kanal wärmeübertragend an. Das Material der elastokalorischen Drähte ändert sein Kristallgitter bei der Verformung der Drähte. Dabei wird Wärme in den Drähten erzeugt, die dann von Luft in dem HL-Kanal aufgenommen wird. Liegt keine Verformung der Drähte mehr vor, so ändert das Material der Drähte sein Kristallgitter zurück. Dabei kühlen sich die Drähte ab und ziehen Wärme von Luft in dem KL-Kanal ab.
Der Drehträger führt dabei den jeweiligen Draht durch eine Drehung abwechselnd zu dem HL-Kanal und zu dem KL-Kanal. An dem HL-Kanal wird der jeweilige Draht durch den Drehträger gedehnt und an dem KL-Kanal in die ursprüngliche Form gebracht. Einige der Drähte liegen dabei an dem HL-Kanal und sind im gedehnten Zustand und einige der Drähte liegen an dem KL-Kanal und sind im nicht gedehnten Zustand, so dass gleichzeitig Luft in dem HL-Kanal aufgeheizt und Luft in dem KL-Kanal abgekühlt wird. Durch die Stärke der Dehnung der Drähte kann dabei die abgegebene und die aufgenommene Wärmemenge geändert werden. Dadurch können die Heizleistung des Heizmoduls und die Kühlleistung des Kühlmoduls angepasst werden.
Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung des Temperierungsmoduls ist vorgesehen, dass das Temperierungsmodul ein magnetokalorisches Rohr, einen Rohrträger und einen Magneten umfasst. Das Rohr ist dabei mittels des Rohrträgers an dem Magneten führbar und ist mittels des Magneten bereichsweise aktivierbar. Der nicht aktivierte Bereich des Rohrs liegt dabei an dem KL-Kanal und der aktivierte Bereich des Rohrs liegt an dem HL-Kanal wärmeübertragend an. Das Material des magnetokalorischen Rohrs wird durch das Magnetfeld aktiviert. Dabei wird Wärme in dem durch das Magnetfeld aktivierten Bereich des Rohrs erzeugt, die dann von Luft in dem HL-Kanal aufgenommen wird. Liegt kein Magnetfeld an dem Material des magnetokalorischen Rohrs mehr vor, so kühlt sich der nicht mehr aktivierte Bereich des Rohrs ab und zieht Wärme von Luft in dem KL-Kanal ab.
Der Rohrträger führt das Rohr durch eine Drehung an dem Magneten vorbei. Durch eine Drehung des Rohrträgers wird das Material des Rohrs abwechseln aktiviert und nicht mehr aktiviert. Der aktivierte Bereich und der nicht aktivierte Bereich sind also durch die Anordnung des Magneten an dem Rohr bestimmt. Zweckgemäß ist der Magnet so an dem Rohr angeordnet, dass in dem Rohr der aktivierte Bereich und der nicht aktivierte Bereich in Umlaufrichtung benachbart sind. Der aktivierte Bereich des Rohrs liegt dabei an dem HL-Kanal und der nicht bzw. nicht mehr aktivierte Bereich des Rohrs liegt an dem KL-Kanal wärmeübertragend an, so dass beim Drehen des Rohrträgers gleichzeitig Luft in dem HL-Kanal aufgeheizt und Luft in dem KL-Kanal abgekühlt wird. Durch die Stärke des Magnetfelds bzw. durch die Position des Magneten an dem Rohr bzw. durch den Abstand des Rohrs zu dem HL-Kanal und dem KL-Kanal kann die in dem HL-Kanal abgegebene und die in dem KL-Kanal aufgenommene Wärmemenge geändert werden. Dadurch können die Heizleistung des Heizmoduls und die Kühlleistung des Kühlmoduls angepasst werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Regeln des oben beschriebenen Belüftungssystems. Dabei wird die aus dem HL-Einlass einströmende Luft und die aus dem KL-Einlass einströmende Luft durch die Bypass-Kanalanordnung zwischen dem HL-Kanal und dem KL-Kanal verteilt. Die dem KL-Kanal zugeordnete Luft wird dann in dem KL-Kanal mittels des Kühlmoduls abgekühlt und die dem HL-Kanal zugeordnete Luft wird in dem HL-Kanal mittels des Heizmoduls aufgeheizt. Die in dem KL-Kanal abgekühlte Luft wird dann zwischen dem KL-Auslass und dem KL-Ablass und die in dem HL-Kanal aufgeheizte Luft wird zwischen dem HL-Auslass und dem HL-Ablass verteilt. Die dem KL-Auslass zugeordnete Luft und die dem HL-Auslass zugeordnete Luft werden dann dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeführt.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann Luft über den HL-Einlass und KL-Einlass einströmen und durch den HL-Kanal und den KL-Kanal geführt werden. In dem HL-Kanal kann strömende Luft mittels des Heizmoduls aufgeheizt und in dem KL-Kanal kann strömende Luft durch den Kühlmodul gekühlt werden. Dabei kann ein HL-Gebläse zum Ansaugen von Luft in dem HL-Kanal angeordnet und der Bypass-Kanalanordnung vorgeschaltet sein. Ferner kann ein KL-Gebläse zum Ansaugen von Luft in dem KL-Kanal angeordnet und der Bypass-Kanalanordnung vorgeschaltet sein. Die Menge von Luft in dem HL-Kanal kann dann durch das HL-Gebläse und die Menge von Luft in dem KL-Kanal kann dann durch das KL-Gebläse geändert werden. Durch die Bypass-Kanalanordnung können durch HL-Einlass einströmende Luft und durch KL-Einlass einströmende Luft zwischen dem HL-Kanal und dem KL-Kanal verteilt werden und entsprechend zum Heizmodul in dem HL-Kanal oder zum Kühlmodul in dem KL-Kanal geführt werden. Wie oben bereits erläutert, kann der HL-Einlass zum Einströmen von Frischluft und der KL-Einlass zum Einströmen von Umluft - oder auch umgekehrt - ausgelegt sein.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren sind vorteilhafterweise die Menge von in den HL-Kanal einströmender Luft und die Menge von in den KL-Kanal einströmender Luft eingestellt werden. Durch die Bypass-Kanalanordnung kann zudem das Mischverhältnis von in den HL-Einlass einströmender Luft und von in den KL-Einlass einströmender Luft sowohl in dem HL-kanal als auch in dem KL-Kanal eingestellt werden. Ferner kann auch die Menge von aus dem Heizmodul zu dem Innenraum strömender Luft und die Menge von aus dem Kühlmodul zu dem Innenraum strömender Luft eingestellt werden. Insgesamt sind in dem Belüftungssystem durch das erfindungsgemäße Verfahren eine effektive und angepasste Belüftung und Temperierung des Innenraumes des Kraftfahrzeugs bei beliebigen Umgebungsbedingungen möglich.
Vorteilhafterweise kann das Belüftungssystem in dem Verfahren in einem Reinluft-Modus zum Heizen oder zum Kühlen betrieben werden.
In dem Reinluft-Modus zum Heizen wird die von dem HL-Einlass oder von dem KL-Einlass einströmende Luft mittels der Bypass-Kanalanordnung vollständig in den HL-Kanal zu dem Heizmodul geführt. Dann wird die in dem Heizmodul aufgeheizte Luft vollständig zu dem HL-Auslass geführt. Die von dem KL-Einlass oder dem HL-Einlass einströmende Luft wird dagegen mittels der Bypass-Kanalanordnung vollständig in den KL-Kanal zu dem Kühlmodul und die in dem Kühlmodul gekühlte Luft vollständig zu dem KL-Ablass geführt.
Sind der HL-Einlass zum Zuführen von Frischluft und der KL-Kanal zum Einströmen von Umluft ausgelegt, so sind in dem Belüftungssystem der Reinluft-Modus zum Heizen mit Frischluft und der Reinluft-Modus zum Heizen mit Umluft einstellbar.
In dem Reinluft-Modus zum Heizen mit Frischluft wird zu dem Innenraum nur aufgeheizte Frischluft zugeführt. Frischluft strömt dabei in den HL-Einlass; wird von dem HL-Einlass mittels der Bypass-Kanalanordnung vollständig zu dem Heizmodul geführt; wird in dem Heizmodul aufgeheizt; strömt aus dem Heizmodul zu dem HL-Auslass und weiter zu dem Innenraum des Kraftfahrzeugs. Umluft strömt dabei in den KL-Einlass; wird von dem KL-Einlass mittels der Bypass-Kanalanordnung vollständig zu dem Kühlmodul geführt; wird in dem Kühlmodul gekühlt; strömt aus dem Kühlmodul zu dem KL-Ablass und weiter in die Umgebung.
In dem Reinluft-Modus zum Heizen mit Umluft wird zu dem Innenraum nur aufgeheizte Umluft zugeführt. Umluft strömt dabei in den KL-Einlass; wird von dem KL-Einlass mittels der Bypass-Kanalanordnung vollständig in den HL-Kanal zu dem Heizmodul umgeleitet; wird in dem Heizmodul aufgeheizt; strömt aus dem Heizmodul zu dem HL-Auslass und weiter zu dem Innenraum des Kraftfahrzeugs. Frischluft strömt dabei in den HL-Einlass; wird von dem HL-Einlass mittels der Bypass-Kanalanordnung vollständig in den KL-Kanal zu dem Kühlmodul umgeleitet; wird in dem Kühlmodul gekühlt; strömt aus dem Kühlmodul zu dem KL-Ablass und weiter in die Umgebung.
In dem Reinluft-Modus zum Kühlen von Luft wird die von dem HL-Einlass oder dem KL-Einlass einströmende Luft mittels der Bypass-Kanalanordnung vollständig in den KL-Kanal zu dem Kühlmodul geführt. Die in dem Kühlmodul gekühlte Luft wird dann vollständig zu dem KL-Auslass geführt. Die von dem KL-Einlass oder dem HL-Einlass einströmende Luft wird dagegen mittels der Bypass-Kanalanordnung vollständig in den HL-Kanal zu dem Heizmodul und die in dem Heizmodul aufgeheizte Luft vollständig zu dem HL-Ablass geführt.
Sind der HL-Einlass zum Zuführen von Frischluft und der KL-Kanal zum Einströmen von Umluft ausgelegt, so sind in dem Belüftungssystem der Reinluft-Modus zum Kühlen mit Frischluft und der Reinluft-Modus zum Kühlen mit Umluft einstellbar.
In dem Reinluft-Modus zum Kühlen mit Frischluft wird zu dem Innenraum nur gekühlte Frischluft zugeführt. Frischluft strömt dabei in den HL-Einlass; wird von dem HL-Einlass mittels der Bypass-Kanalanordnung vollständig in den KL-Kanal zu dem Kühlmodul umgeleitet; wird in dem Kühlmodul gekühlt; strömt aus dem Kühlmodul zu dem KL-Auslass und weiter zu dem Innenraum des Kraftfahrzeugs. Umluft strömt dabei in den KL-Einlass; wird von dem KL-Einlass mittels der Bypass-Kanalanordnung vollständig in den HL-Kanal zu dem Heizmodul umgeleitet; wird in dem Heizmodul aufgeheizt; strömt aus dem Heizmodul zu dem HL-Ablass und weiter in die Umgebung.
In dem Reinluft-Modus zum Kühlen mit Umluft wird zu dem Innenraum nur gekühlte Umluft zugeführt. Umluft strömt dabei in den KL-Einlass; wird von dem KL-Einlass mittels der Bypass-Kanalanordnung in dem KL-Kanal vollständig zu dem Kühlmodul geführt; wird in dem Kühlmodul gekühlt; strömt aus dem Kühlmodul zu dem KL-Auslass und weiter zu dem Innenraum des Kraftfahrzeugs. Frischluft strömt dabei in den HL-Einlass; wird von dem HL-Einlass mittels der Bypass-Kanalanordnung vollständig in den HL-Kanal zu dem Heizmodul geführt; wird in dem Heizmodul aufgeheizt; strömt aus dem Heizmodul zu dem HL-Ablass und weiter in die Umgebung.
Vorteilhafterweise kann das Belüftungssystem in dem Verfahren in einem Mischluft-Modus zum Heizen oder zum Kühlen betrieben werden. Dabei werden die von dem HL-Einlass einströmende Luft und die von dem KL-Einlass einströmende Luft mittels der Bypass-Kanalanordnung jeweils teilweise in den HL-Kanal zu dem Heizmodul und teilweise in den KL-Kanal zu dem Kühlmodul geführt. Die in dem Kühlmodul gekühlte Luft wird teilweise zu dem KL-Auslass und zu dem KL-Ablass und die in dem Heizmodul aufgeheizte Luft wird teilweise zu dem HL-Auslass und zu dem HL-Ablass geführt. Die Luft zwischen dem HL-Kanal und dem KL-Kanal sowie zwischen dem KL-Auslass und dem KL-Ablass sowie zwischen dem HL-Auslass und dem HL-Ablass wird dann abhängig von der gewünschten Temperatur von in den Innenraum einströmender Luft verteilt.
Bei der Verteilung von aus dem Heizmodul strömender Luft und von aus dem Kühlmodul strömender Luft sind unterschiedliche Alternativen denkbar. Aufgeheizte Luft aus dem Heizmodul kann vollständig zu dem HL-Ablass oder vollständig zu dem HL-Auslass geführt werden. Aufgeheizte Luft aus dem Heizmodul kann alternativ teilweise zu dem HL-Auslass und teilweise zu dem HL-Ablass geführt werden. Gekühlte Luft kann aus dem Kühlmodul kann vollständig zu dem KL-Auslass oder vollständig zu dem KL-Ablass geführt werden. Gekühlte Luft aus dem Kühlmodul kann alternativ teilweise zu dem KL-Auslass und teilweise zu dem KL-Ablass geführt werden. Vorteilhafterweise kann dadurch eine effiziente und anpassbare Belüftung und Temperierung des Innenraums erreicht werden.
Sind der HL-Einlass für Frischluft und der KL-Einlass für Umluft vorgesehen, so ist in dem Belüftungssystem das Mischluft-Modus mit Frischluft und mit Umluft einstellbar. Dabei werden Frischluft und Umluft durch Bypass-Kanalanordnung jeweils in den HL-Kanal und den KL-Kanal verteilt; in dem HL-Kanal zu dem Heizmodul und in dem KL-Kanal zu dem Kühlmodul geführt; in dem Heizmodul aufgeheizt und in dem Kühlmodul gekühlt; nach dem Heizmodul zwischen dem HL-Auslass und dem HL-Ablass und nach dem Kühlmodul zwischen dem KL-Auslass und dem KL-Ablass verteilt; und von dem HL-Auslass und dem KL-Auslass zu dem Innenraum geführt. Es versteht sich, dass nach der Bypass-Kanalanordnung in dem HL-Kanal und in dem KL-Kanal jeweils eine Mischung aus Frischluft und Umluft strömen.
Vorteilhafterweise kann das Belüftungssystem in dem Verfahren in einem Reheat-Modus zum Trocknen von Luft betrieben werden.
In dem Reheat-Modus kann die von dem HL-Einlass und/oder von dem KL-Einlass einströmende Luft mittels der Bypass-Kanalanordnung zuerst in den KL-Kanal geführt werden. Die in dem Kühlmodul gekühlte Luft kann dann über einen Reheat-Kanal in den HL-Kanal zu dem Heizmodul geführt werden. Anschließend kann die in dem Heizmodul aufgeheizte Luft teilweise oder vollständig zu dem HL-Auslass und weiter zu dem Innenraum geführt werden.
In dem Reheat-Modus kann alternativ die von dem HL-Einlass und/oder von dem KL-Einlass einströmende Luft mittels der Bypass-Kanalanordnung zuerst in den KL-Kanal zu dem Kühlmodul geführt werden. Die in dem Kühlmodul gekühlte Luft kann dann teilweise oder vollständig zu dem KL-Auslass und weiter zu einem PTC-Reheatmodul geführt werden. Die in dem PTC-Reheatmodul aufgeheizte Luft kann dann anschließend zu dem Innenraum geführt werden.
In dem Kühlmodul wird dabei Luft gekühlt und Feuchtigkeit auskondensiert. Die getrocknete Luft wird dann zu dem Heizmodul oder zu dem PCT-Heizmodul geführt und auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt. In dem Reheat-Modus kann die Qualität von zu dem Innenraum strömender Luft verbessert werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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.
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.
Dabei zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Belüftungssystems in einer ersten Ausführungsform;
2 eine schematische Ansicht eines Temperierungsmoduls des Belüftungssystems;
3 eine schematische Ansicht des abweichend ausgestalteten Temperierungsmoduls des Belüftungssystems;
4, 5 schematische Ansichten des weiteren abweichend ausgestalteten Temperierungsmoduls;
6 eine schematische Ansicht des weiteren abweichend ausgestalteten Temperierungsmoduls;
7 eine schematische Ansicht eines abweichend ausgestalteten Luftverteilkastens für das Belüftungssystem;
8 bis 15 Ansichten des Belüftungssystems in der ersten Ausführungsform in abweichenden Moden eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
16 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Belüftungssystems in einer zweiten Ausführungsform;
17 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Belüftungssystems in einer dritten Ausführungsform;
18 eine schematische Ansicht des Temperierungsmoduls des Belüftungssystems in der dritten Ausführungsform.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Belüftungssystems 1 in einer ersten Ausführungsform. Das Belüftungssystem 1 umfasst eine Kanalanordnung 2 und ein Temperierungsmodul 3. Die Kanalanordnung 2 umfasst dabei einen HL-Kanal 4a, der einen HL-Einlass 5a, einen HL-Auslass 6a und einen HL-Ablass 7a aufweist. Die Kanalanordnung 2 umfasst zudem einen KL-Kanal 4b, der einen KL-Einlass 5b, einen KL-Auslass 6b und einen KL-Ablass 7b aufweist. In dem HL-Einlass 5a ist ein HL-Gebläse 9a und in dem KL-Kanal 4b ist ein KL-Gebläse 9b angeordnet. Das Temperierungsmodul 3 weist einen kalorischen Heizmodul 10a und einen kalorischen Kühlmodul 10b, die kalorisch zusammenwirken. Der Heizmodul 10a ist dem HL-Kanal 4a und das Kühlmodul 10b ist dem KL-Kanal 4b zugeordnet.
Der HL-Kanal 4a und der KL-Kanal 4b sind mittels einer Bypass-Kanalanordnung 11 luftleitend miteinander verbunden. Die Bypass-Kanalanordnung 11 umfasst dabei einen HL-Bypasskanal 12a mit einer HL-Bypassklappe 13a und einen KL-Bypasskanal 12b mit einer KL-Bypassklappe 13b. Der HL-Bypasskanal 12a mündet einerseits in dem HL-Kanal 4a zwischen dem HL-Gebläse 9a und dem Heizmodul 10a und andererseits in dem KL-Kanal 4b zwischen dem KL-Gebläse 9b und dem Kühlmodul 10b. Der KL-Bypasskanal 12b mündet einerseits in dem KL-Kanal 4b zwischen dem KL-Gebläse 9b und dem Kühlmodul 10b und andererseits in dem HL-Kanal 4b zwischen dem HL-Gebläse 9a und dem Heizmodul 10a. Der HL-Kanal 4a und der KL-Kanal 4b sind also über die Bypass-Kanalanordnung 11 luftleitend kreuzverbunden.
Der HL-Auslass 6a und der HL-Ablass 7a sind dem Heizmodul 10a nachgeschaltet. Eine HL-Ablassklappe 14a ist dabei dem HL-Auslass 6a und dem HL-Ablass 7a unmittelbar vorgeschaltet und verteilt von dem Heizmodul 10a strömende Luft zwischen dem HL-Auslass 6a und dem HL-Ablass 7a. Der HL-Auslass 6a führt dabei zu einem Innenraum 8 des Kraftfahrzeugs und der HL-Ablass 7a unmittelbar nach außen. Der KL-Auslass 6b und der KL-Ablass 7b sind dem Kühlmodul 10b nachgeschaltet. Eine KL-Ablassklappe 14b ist dabei dem KL-Auslass 6b und dem KL-Ablass 7b unmittelbar vorgeschaltet und verteilt von dem Kühlmodul 10b strömende Luft zwischen dem KL-Auslass 6b und dem KL-Ablass 7b. Der KL-Auslass 6b führt dabei zu dem Innenraum 8 des Kraftfahrzeugs und der KL-Ablass 7b unmittelbar nach außen. In dem hier gezeigten Belüftungssystem sind der HL-Ablass 7a und der KL-Ablass 7b sowie der HL-Auslass 6a und der KL-Auslass 6b platzsparend zusammengelegt.
Die Kanalanordnung 2 umfasst ferner einen Reheat-Kanal 15, der den KL-Kanal 4b und den HL-Kanal 4a luftleitend verbindet. Der Reheat-Kanal 15 mündet in dem KL-Kanal 4b stromab von dem Kühlmodul 10b und stromauf von dem KL-Ablass 7b und von dem KL-Auslass 6b. Der Reheat-Kanal 15 mündet in dem HL-Kanal 4a stromauf von dem Heizmodul 10a und stromab von der Bypass-Kanalanordnung 11. In dem Reheat-Kanal 15 sind zudem zwei Reheat-Klappen 16 angeordnet, die den Reheat-Kanal 15 schließen oder öffnen.
Das Belüftungssystem 1 weist zudem ein Luftverteilkasten 17 auf, der dem KL-Auslass 6a und dem HL-Auslass 6b nachgeschaltet und dem Innenraum 8 des Kraftfahrzeugs vorgeschaltet ist. In dem Luftverteilkasten 17 sind mehrere Luftaustrittkanäle 18 zum Verteilten von Luft in dem Innenraum 8 ausgebildet. Das Belüftungssystem 1 bzw. der Luftverteilkasten 17 kann an der Windschutzscheibe, am Cockpit, an der Mittelkonsole oder unter dem Sitz des Kraftfahrzeugs angeordnet sein.
In dem erfindungsgemäßen Belüftungssystem 1 strömt in den HL-Kanal 4a Frischluft FL und in den KL-Kanal 4b Umluft UL ein, die dann abhängig von der Stellung der HL-Bypassklappe 13a und der KL-Bypassklappe 13b, der HL-Ablassklappe 14a und der KL-Ablassklappe 14b sowie der Reheat-Klappen 16 abweichend gemischt und in der Kanalanordnung 2 geführt werden. Im Folgenden wird die Führung von Frischluft FL und Umluft UL durch die Kanalanordnung 2 anhand 8 bis 15 näher erläutert.
2 zeigt eine schematische Ansicht des Temperierungsmoduls 3 des Belüftungssystems 1. Das Temperierungsmodul 3 umfasst hier eine elastokalorische Folie 19 und einen Schiebeträger 20. Die Folie19 wird mittels des Schiebeträgers 20 zwischen dem HL-Kanal 4a und dem KL-Kanal 4b periodisch verschoben und dabei gedehnt bzw. einer Zugspannung unterworfen. Die Folie 19 liegt dabei an dem HL-Kanal 4a im verformten Zustand und an dem KL-Kanal 4b im nicht verformten Zustand wärmeübertragend an. Die Folie 19 erzeugt im verformten Zustand Wärme und nimmt im nicht verformten Zustand Wärme wieder auf, so dass dadurch der Heizmodul 10a und der Kühlmodul 10b des Temperierungsmoduls 3 gebildet sind. Abhängig von der einzustellenden Temperatur im Innenraum 8 können die Heizleistung des Heizmoduls 10a und die Kühlleistung des Kühlmoduls 10b durch Änderung der auf die Folie 19 wirkenden Zugkraft eingestellt werden.
3 zeigt eine schematische Ansicht des abweichend ausgestalteten Temperierungsmoduls 3 des Belüftungssystems 1. Das Temperierungsmodul 3 weist hier auf gleiche Weise die Folie 19 und den Schiebeträger 20 auf. Die Folie19 wird jedoch abweichend zu dem Temperierungsmodul 3 in 2 an eine formgebende Wandung 21 des HL-Kanals 4a angelehnt und dadurch gebogen bzw. einer Biegespannung unterworfen. Abhängig von der einzustellenden Temperatur im Innenraum 8 kann die Heizleistung des Heizmoduls 10a und die Kühlleistung des Kühlmoduls 10b durch Änderung der auf die Folie 19 wirkenden Biegekraft eingestellt werden. Im Übrigen entspricht das Temperierungsmodul 3 hier dem Temperierungsmodul 3 in 2.
4 und 5 zeigen schematische Ansichten des abweichend ausgestalteten Temperierungsmoduls 3 des Belüftungssystems 1. Das Temperierungsmodul 3 umfasst hier mehrere elastokalorische Drähte 22 und einen drehbaren Drehträger 23. Die Drähte 22 werden mittels des Drehträgers 23 nacheinander zu dem HL-Kanal 4a und zu dem KL-Kanal 4b geführt und an dem HL-Kanal 4a gedehnt und an dem KL-Kanal 4b entspannt. Die Drähte 22 liegen also im nicht gedehnten Zustand an dem KL-Kanal 4b und im gedehnten Zustand an dem HL-Kanal 4a wärmeübertragend an. Die Drehte 22 erzeugen im gedehnten Zustand Wärme und nehmen im nicht verformten Zustand Wärme wieder auf, so dass dadurch der Heizmodul 10a und der Kühlmodul 10b des Temperierungsmoduls 3 gebildet sind. Wie in 5 erkennbar ist, sind der HL-Kanal 4a und der KL-Kanal 4b zweckgemäß an die Form des Drehträgers 23 angepasst. Abhängig von der einzustellenden Temperatur im Innenraum 8 können die Heizleistung des Heizmoduls 10a und die Kühlleistung des Kühlmoduls 10b durch Änderung der auf die Folie 19 wirkenden Zugkraft eingestellt werden.
6 zeigt eine schematische Ansicht des abweichend ausgestalteten Temperierungsmoduls 3 des Belüftungssystems 1. Das Temperierungsmodul 3 umfasst dabei ein magnetokalorisches Rohr 24, einen Rohrträger - hier nicht gezeigt - und einen Magneten 26. Das Rohr 24 wird mittels des Rohrträgers gedreht und dabei an dem Magneten 26 vorbei geführt. Der Magnet 26 aktiviert das Rohr 24 bereichsweise, wobei der nicht aktivierte Bereich des Rohrs 24 an dem KL-Kanal 4b und der aktivierte Bereich des Rohrs 24 an dem HL-Kanal 4b wärmeübertragend anliegt. Das Rohr 24 erzeugt im aktivierten Bereich Wärme und nimmt im nicht aktivierten Bereich Wärme wieder auf, so dass dadurch der Heizmodul 10a und der Kühlmodul 10b des Temperierungsmoduls 3 gebildet sind. Der HL-Kanal 4a und der KL-Kanal 4b sind dabei zweckgemäß an die Form des Rohrs 24 angepasst. Abhängig von der einzustellenden Temperatur im Innenraum 8 können die Heizleistung des Heizmoduls 10a und die Kühlleistung des Kühlmoduls 10b durch Änderung des Abstands des Magneten 26 zu dem Rohr 24 eingestellt werden.
7 zeigt eine schematische Ansicht des abweichend ausgestalteten Luftverteilkastens 17 für das Belüftungssystem 1. Hier ist in dem Luftverteilkasten 17 eine Verteilanordnung 27 mit mehreren Klappen angeordnet und einigen Luftaustrittkanälen 18 vorgeschaltet. Durch die Verteilanordnung 27 kann die in den Innenraum 8 strömende Luft zwischen den Luftaustrittkanälen 18 abweichend verteilt werden. In dem Luftverteilkasten 17 ist zudem ein PTC-Heizmodul 28 angeordnet und einigen Luftaustrittkanälen 18 vorgeschaltet. Der PTC-Heizmodul 28 kann die in den Innenraum 8 strömende Luft zusätzlich aufheizen.
8 bis 15 zeigen Ansichten des Belüftungssystems 1 in der ersten Ausführungsform bei abweichenden Moden eines erfindungsgemäßen Verfahrens 29. In 8 und 9 ist ein Reinluft-Modus des Belüftungssystems 1 zum Heizen dargestellt. In 10 und 11 ist ein Reinluft-Modus des Belüftungssystems 1 zum Kühlen dargestellt. In 12 ist ein Mischluft-Modus des Belüftungssystems 1 zum Heizen dargestellt. In 13 ist ein Mischluft-Modus des Belüftungssystems 1 zum Kühlen dargestellt. In 14 und 15 ist ein Reheat-Modus des Belüftungssystems 1 dargestellt. Dabei wird der jeweilige Modus durch die abweichende Stellung der HL-Bypassklappe 13a und der KL-Bypassklappe 13b, der HL-Ablassklappe 14a und der KL-Ablassklappe 14b sowie der Reheat-Klappen 16 erreicht.
In 8 wird ausschließlich Frischluft aufgeheizt und zu dem Innenraum 8 geleitet, so dass das Belüftungssystem 1 hier in dem Reinluft-Modus zum Heizen mit Frischluft FL betrieben wird. Frischluft strömt dabei in den HL-Einlass 5a; wird von dem HL-Einlass 5a mittels der Bypass-Kanalanordnung 11 vollständig zu dem Heizmodul 10a geführt; wird in dem Heizmodul 10a aufgeheizt; strömt aus dem Heizmodul 10a zu dem HL-Auslass 6a und weiter zu dem Innenraum 8 des Kraftfahrzeugs. Umluft UL strömt dabei in den KL-Einlass 5b; wird von dem KL-Einlass 5b mittels der Bypass-Kanalanordnung 11 vollständig zu dem Kühlmodul 10b geführt; wird in dem Kühlmodul 10b gekühlt; strömt aus dem Kühlmodul 10b zu dem KL-Ablass 7b und weiter in die Umgebung.
In 9 wird ausschließlich Umluft UL aufgeheizt und zu dem Innenraum 8 geleitet, so dass das Belüftungssystem 1 hier in dem Reinluft-Modus zum Heizen mit Umluft betrieben wird. Umluft UL strömt dabei in den KL-Einlass 5b; wird von dem KL-Einlass 5b über den KL-Bypasskanal 12b der Bypass-Kanalanordnung 11 vollständig in den HL-Kanal 4a zu dem Heizmodul 10a umgeleitet; wird in dem Heizmodul 10a aufgeheizt; strömt aus dem Heizmodul 10a zu dem HL-Auslass 6a und weiter zu dem Innenraum 8 des Kraftfahrzeugs. Frischluft FL strömt dabei in den HL-Einlass 5a; wird von dem HL-Einlass 5a über den HL-Bypasskanal 12a der Bypass-Kanalanordnung 11 vollständig in den KL-Kanal 4b zu dem Kühlmodul 10b umgeleitet; wird in dem Kühlmodul 10b gekühlt; strömt aus dem Kühlmodul 10b zu dem KL-Ablass 7b und weiter in die Umgebung.
In 10 wird ausschließlich Frischluft FL abgekühlt und zu dem Innenraum 8 geleitet, so dass das Belüftungssystem 1 hier in dem Reinluft-Modus zum Kühlen mit Frischluft FL betrieben wird. Frischluft FL strömt dabei in den HL-Einlass 5a; wird von dem HL-Einlass 5a über den HL-Bypasskanal 12a der Bypass-Kanalanordnung 11 vollständig in den KL-Kanal 4b zu dem Kühlmodul 10b umgeleitet; wird in dem Kühlmodul 10b gekühlt; strömt aus dem Kühlmodul 10b zu dem KL-Auslass 6b und weiter zu dem Innenraum 8 des Kraftfahrzeugs. Umluft UL strömt dabei in den KL-Einlass 5b; wird von dem KL-Einlass 5b über den KL-Bypasskanal 12b der Bypass-Kanalanordnung 11 vollständig in den HL-Kanal 4a zu dem Heizmodul 10a umgeleitet; wird in dem Heizmodul 10a aufgeheizt; strömt aus dem Heizmodul 10a zu dem HL-Ablass 7a und weiter in die Umgebung.
In 11 wird ausschließlich Umluft UL abgekühlt und zu dem Innenraum 8 geleitet, so dass das Belüftungssystem 1 hier in dem Reinluft-Modus zum Kühlen mit Umluft UL betrieben wird. Umluft UL strömt dabei in den KL-Einlass 5b; wird von dem KL-Einlass 5b mittels der Bypass-Kanalanordnung 11 vollständig zu dem Kühlmodul 10b geführt; wird in dem Kühlmodul 10b gekühlt; strömt aus dem Kühlmodul 10b zu dem KL-Auslass 6b und weiter zu dem Innenraum 8 des Kraftfahrzeugs. Frischluft FL strömt dabei in den HL-Einlass 5a; wird von dem HL-Einlass 5a mittels der Bypass-Kanalanordnung 11 vollständig zu dem Heizmodul 10a geführt; wird in dem Heizmodul 10a aufgeheizt; strömt aus dem Heizmodul 10a zu dem HL-Ablass 7a und weiter in die Umgebung.
In 12 ist das Mischluft-Modus des Belüftungssystems 1 zum Heizen dargestellt. Dabei wird von dem HL-Einlass 5a einströmende Frischluft FL teilweise in den HL-Kanal 4a zu dem Heizmodul 10a und teilweise über den HL-Bypasskanal 12a der Bypass-Kanalanordnung 11 in den KL-Kanal 4b zu dem Kühlmodul 10b geführt. Die von dem KL-Einlass 5b einströmende Umluft UL wird teilweise in den KL-Kanal 4b zu dem Kühlmodul 10b und teilweise über den KL-Bypasskanal 12b der Bypass-Kanalanordnung 11 in den HL-Kanal 4a zu dem Heizmodul 10a geführt. Die in dem Kühlmodul 10b gekühlte Luft wird vollständig zu dem KL-Ablass 7b und weiter in die Umgebung geführt. Die in dem Heizmodul 10a aufgeheizte Luft wird vollständig zu dem HL-Auslass 6a und weiter zu dem Innenraum 8 des Kraftfahrzeugs geführt.
In 13 ist das Mischluft-Modus des Belüftungssystems 1 zum Kühlen dargestellt. Dabei wird von dem HL-Einlass 5a einströmende Frischluft FL teilweise in den HL-Kanal 4a zu dem Heizmodul 10a und teilweise über den HL-Bypasskanal 12a der Bypass-Kanalanordnung 11 in den KL-Kanal 4b zu dem Kühlmodul 10b geführt. Die von dem KL-Einlass 5b einströmende Umluft UL wird teilweise in den KL-Kanal 4b zu dem Kühlmodul 10b und teilweise über den KL-Bypasskanal 12b der Bypass-Kanalanordnung 11 in den HL-Kanal 4a zu dem Heizmodul 10a geführt. Die in dem Kühlmodul 10b gekühlte Luft wird vollständig zu dem KL-Auslass 6b und weiter zu dem Innenraum 8 des Kraftfahrzeugs geführt. Die in dem Heizmodul 10a aufgeheizte Luft wird vollständig zu dem HL-Ablass 7a und weiter in die Umgebung geführt.
In 14 ist das Reheat-Modus des Belüftungssystems 1 mit Frischluft FL dargestellt. Frischluft FL wird dabei von dem HL-Einlass 5a über den HL-Bypasskanal 12a der Bypass-Kanalanordnung 11 vollständig in den KL-Kanal 4b zu dem Kühlmodul 10b geführt; wird in dem Kühlmodul 10b gekühlt; wird aus dem Kühlmodul 10b über den Reheat-Kanal 15 teilweise in den HL-Kanal 4a zu dem Heizmodul 10a geführt; wird in dem Heizmodul 10a wieder aufgeheizt; und wird vollständig zu dem HL-Auslass 6a und weiter zu dem Innenraum 8 geführt. Umluft UL wird dabei durch das Belüftungssystem 1 nicht geführt.
In 15 ist das Reheat-Modus des Belüftungssystems 1 mit Umluft UL dargestellt. Umluft UL wird dabei von dem KL-Einlass 5b mittels der Bypass-Kanalanordnung 11 vollständig in den KL-Kanal 4b geführt; wird in dem Kühlmodul 10b gekühlt; wird aus dem Kühlmodul 10b über den Reheat-Kanal 15 teilweise in den HL-Kanal 4a zu dem Heizmodul 10a geführt; wird in dem Heizmodul 10a wieder aufgeheizt; und wird vollständig zu dem HL-Auslass 6a und weiter zu dem Innenraum 8 geführt. Frischluft FL wird dabei durch das Belüftungssystem 1 nicht geführt.
16 zeigt eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Belüftungssystems 1 in einer zweiten Ausführungsform. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform weist das Belüftungssystem 1 in der zweiten Ausführungsform keinen Reheat-Kanal 15 auf. Um das Reheat-Modus in dem hier gezeigten Belüftungssystem 1 zu realisieren, ist dem Luftverteilkasten 17 ein PTC-Reheatmodul 30 vorgeschaltet. Im Übrigen stimmt das Belüftungssystem 1 in der ersten und in der zweiten Ausführungsform überein.
In 16 wird das Belüftungssystem in dem Reheat-Modus mit Mischluft betrieben. Frischluft FL wird dabei von dem HL-Einlass 5a über den HL-Bypasskanal 12a der Bypass-Kanalanordnung 11 vollständig in den KL-Kanal 4b geführt; wird in dem Kühlmodul 10b gekühlt; wird aus dem Kühlmodul 10b teils zu dem KL-Ablass 7b und größtenteils zu dem KL-Auslass 6b und von dem KL-Auslass 6b weiter zu dem PTC-Reheatmodul 30 geführt. Umluft UL wird dabei von dem KL-Einlass 5b über den KL-Bypasskanal 12b der Bypass-Kanalanordnung 11 vollständig in den HL-Kanal 4a zu dem Heizmodul 10a geführt; wird in dem Heizmodul 10a aufgeheizt; wird aus dem Heizmodul 10a größtenteils zu dem HL-Ablass 7a und teils zu dem HL-Auslass 6a und von dem HL-Auslass 6a weiter zu dem PTC-Reheatmodul 30 geführt.
17 zeigt eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Belüftungssystems 1 in einer dritten Ausführungsform. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform weist das Belüftungssystem 1 in der dritten Ausführungsform das zweistufige Temperierungsmodul 3 auf. Im Übrigen stimmen die erste Ausführungsform und die dritte Ausführungsform des Belüftungssystems 1 überein. 18 zeigt das zweistufige Temperierungsmodul 3, das eine weitere Ausführungsform des Temperierungsmoduls 3 in 3 ist. Das hier gezeigte Temperierungsmodul 3 weist zwei elastokalorische Folien 19 und zwei Schiebeträger 20 auf. Die Folien sind dabei über einen wärmeleitenden Wärmeübertragungsvermittler 31 wärmeübertragend verbunden. Die eine Folie gibt Wärme an den Wärmeübertragungsvermittler 31 ab und die andere Folie nimmt Wärme von dem Wärmeübertragungsvermittler 31 auf. Abhängig von der einzustellenden Temperatur im Innenraum 8 können die Heizleistung des Heizmoduls 10a und die Kühlleistung des Kühlmoduls 10b durch Änderung der auf die Folien 19 wirkenden Biegekraft eingestellt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017215668 A [0003]
DE 102018200376 A1 [0003]
DE 102016224923 A1 [0003]

Claims

Belüftungssystem (1) für einen Innenraum (8) eines Kraftfahrzeugs, - wobei das Belüftungssystem (1) eine Kanalanordnung (2) und ein Temperierungsmodul (3) umfasst, - wobei die Kanalanordnung (2) einen von Luft durchströmbaren HL-Kanal (4a) umfasst, der einen HL-Einlass (5a) zum Ansaugen von Luft, einen HL-Auslass (6a) zum Zuführen von Luft zum Innenraum (8) und einen nach außen führenden HL-Ablass (7a) aufweist, - wobei die Kanalanordnung (2) einen von Luft durchströmbaren KL-Kanal (4b) umfasst, der einen KL-Einlass (5b) zum Ansaugen von Luft, einen KL-Auslass (6b) zum Zuführen von Luft zum Innenraum (8) und einen nach außen führenden KL-Ablass (7b) aufweist, und - wobei der HL-Kanal (4a) und der KL-Kanal (4b) mittels einer Bypass-Kanalanordnung (11) miteinander luftleitend verbunden sind, wobei die Bypass-Kanalanordnung (11) dem HL-Einlass (5a) und dem KL-Einlass (5b) nachgeschaltet und dem Temperierungsmodul (3) vorgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, - dass das Temperierungsmodul (3) ein kalorisches Heizmodul (10a) und ein kalorisches Kühlmodul (10b) umfasst, die miteinander kalorisch zusammenwirken, und - dass das Heizmodul (10a) dem HL-Kanal (4a) zum Aufheizen von Luft und das Kühlmodul (10b) dem KL-Kanal (4b) zum Abkühlen von Luft zugeordnet sind.
Belüftungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - dass die Bypass-Kanalanordnung (11) einen HL-Bypasskanal (12a) mit einer HL-Bypassklappe (13a) umfasst, wobei der HL-Bypasskanal (12a) von dem HL-Kanal (4a) zu dem KL-Kanal (4b) führt und die HL-Bypassklappe (13a) die in den HL-Einlass (5a) einströmende Luft zwischen dem HL-Kanal (4a) und dem KL-Kanal (4b) verteilt, und - dass die Bypass-Kanalanordnung (11) einen KL-Bypasskanal (12b) mit einer KL-Bypassklappe (13b) umfasst, wobei der KL-Bypasskanal (12b) von dem KL-Kanal (4b) zu dem HL-Kanal (4a) führt und die KL-Bypassklappe (13b) die Luft von dem KL-Einlass (5b) zwischen dem KL-Kanal (4b) und dem HL-Kanal (4a) verteilt.
Belüftungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass der HL-Ablass (7a) dem Heizmodul (10a) nachgeschaltet ist, wobei eine HL-Ablassklappe (14a) dem HL-Ablass (7a) unmittelbar vorgeschaltet ist und die Luft aus dem Heizmodul (10a) zwischen dem HL-Ablass (7a) und dem HL-Auslass (6a) verteilt, und - dass der KL-Ablass (7b) dem Kühlmodul (10b) nachgeschaltet ist, wobei eine KL-Ablassklappe (14b) dem KL-Ablass (7b) unmittelbar vorgeschaltet ist und die Luft aus dem Kühlmodul (10b) zwischen dem KL-Ablass (7b) und dem KL-Auslass (6b) verteilt.
Belüftungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, - dass dem HL-Auslass (6a) und dem KL-Auslass (6b) ein Luftverteilkasten (17) nachgeschaltet ist, der mehrere Luftaustrittkanäle (18) zum Verteilten von einströmender Luft in dem Innenraum (8) umfasst, und - dass in dem Luftverteilkasten (17) eine Verteilanordnung (27) mit mehreren Klappen angeordnet und zumindest einigen Luftaustrittkanälen (18) vorgeschaltet ist, so dass die in den Innenraum (8) strömende Luft zwischen den Luftaustrittkanälen (18) abweichend verteilbar ist, und/oder - dass in dem Luftverteilkasten (12) ein PTC-Heizmodul (28) angeordnet und zumindest einigen Luftaustrittkanälen (18) vorgeschaltet ist, so dass die in den Innenraum (8) strömende Luft aufheizbar ist.
Belüftungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, - dass die Kanalanordnung (2) einen Reheat-Kanal (15) umfasst, der den HL-Kanal (4a) und den KL-Kanal (4b) luftleitend verbindet und der stromab von dem Kühlmodul (10b) in dem KL-Kanal (4b) und stromauf von dem Heizmodul (10a) in dem HL-Kanal (4a) mündet, und - dass in dem Reheat-Kanal (15) wenigstens eine Reheat-Klappe (16) angeordnet ist, die den Reheat-Kanal (15) schließt oder öffnet.
Belüftungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, - dass das Temperierungsmodul (3) eine elastokalorische Folie (19) und einen Schiebeträger (20) umfasst, wobei die Folie (19) mittels des Schiebeträgers (20) zwischen dem HL-Kanal (4a) und dem KL-Kanal (4b) periodisch verschiebbar ist und mittels des Schiebeträgers (20) verformbar ist, und wobei die Folie (19) an dem KL-Kanal (4b) im nicht verformten Zustand und an dem HL-Kanal (4a) im verformten Zustand wärmeübertragend anliegt, oder - dass das Temperierungsmodul (3) mehrere elastokalorische Drähte (22) und einen drehbaren Drehträger (23) umfasst, wobei die Drähte (22) mittels des Drehträgers (23) nacheinander zu dem KL-Kanal (4b) und zu dem HL-Kanal (4a) führbar sind und mittels des Drehträgers (23) dehnbar sind, und wobei die Drähte (22) im nicht gedehnten Zustand an dem KL-Kanal (4b) und im gedehnten Zustand an dem HL-Kanal (4a) wärmeübertragend anliegen, oder - dass das Temperierungsmodul (3) ein magnetokalorisches Rohr (24), einen Rohrträger und einen Magneten (26) umfasst, wobei das Rohr (24) mittels des Rohrträgers an dem Magneten (26) führbar ist und mittels des Magneten (26) bereichsweise aktivierbar ist, und wobei der nicht aktivierte Bereich des Rohrs (24) an dem KL-Kanal (4b) und der aktivierte Bereich des Rohrs (24) an dem HL-Kanal (4a) wärmeübertragend anliegen.
Verfahren (29) zum Regeln des Belüftungssystems (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, - wobei die aus dem HL-Einlass (5a) einströmende Luft und die aus dem KL-Einlass (5b) einströmende Luft durch die Bypass-Kanalanordnung (11) zwischen dem HL-Kanal (4a) und dem KL-Kanal (4b) verteilt werden, - wobei die dem HL-Kanal (4a) zugeordnete Luft in dem HL-Kanal (4a) mittels des Heizmoduls (10a) aufgeheizt wird und die dem KL-Kanal(4b) zugeordnete Luft in dem KL-Kanal (4b) mittels des Kühlmoduls (10b) gekühlt wird, und - wobei die in dem HL-Kanal (4a) geheizte Luft zwischen dem HL-Auslass (6a) und dem HL-Ablass (7a) und die in dem KL-Kanal (4b) gekühlte Luft zwischen dem KL-Auslass (6b) und dem KL-Ablass (7b) verteilt werden, und - wobei die dem HL-Auslass (6a) zugeordnete Luft und die dem KL-Auslass (6b) zugeordnete Luft dem Innenraum (8) des Kraftfahrzeugs zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, - dass in einem Reinluft-Modus des Belüftungssystems (1) zum Heizen die von dem HL-Einlass (5a) oder dem KL-Einlass (5b) einströmende Luft mittels der Bypass-Kanalanordnung (11) vollständig in den HL-Kanal (4a) zu dem Heizmodul (10a) und die in dem Heizmodul (10a) aufgeheizte Luft vollständig zu dem HL-Auslass (6a) geführt wird, und dass die von dem KL-Einlass (5b) oder dem HL-Einlass (5a) einströmende Luft mittels der Bypass-Kanalanordnung (11) vollständig in den KL-Kanal (4b) zu dem Kühlmodul (10b) und die in dem Kühlmodul (10b) gekühlte Luft vollständig zu dem KL-Ablass (7b) geführt wird, oder - dass in einem Reinluft-Modus des Belüftungssystems zum Kühlen die von dem HL-Einlass (5a) oder dem KL-Einlass (5b) einströmende Luft mittels der Bypass-Kanalanordnung (11) vollständig in den KL-Kanal (4b) zu dem Kühlmodul (10b) und die in dem Kühlmodul (10b) gekühlte Luft vollständig zu dem KL-Auslass (6b) geführt wird, und dass die von dem KL-Einlass (5b) oder dem HL-Einlass (5a) einströmende Luft mittels der Bypass-Kanalanordnung (11) vollständig in den HL-Kanal (4a) zu dem Heizmodul (10a) und die in dem Heizmodul (10a) aufgeheizte Luft vollständig zu dem HL-Ablass (7a) geführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, - dass in einem Mischluft-Modus des Belüftungssystems (1) zum Heizen oder zum Kühlen die von dem HL-Einlass (5a) einströmende Luft und die von dem KL-Einlass (5b) einströmende Luft mittels der Bypass-Kanalanordnung (11) jeweils teilweise in den HL-Kanal (4a) zu dem Heizmodul (10b) und teilweise in den KL-Kanal (4b) zu dem Kühlmodul (10b) geführt werden, und - dass die in dem Kühlmodul (10b) gekühlte Luft teilweise zu dem KL-Auslass (6b) und zu dem KL-Ablass (7b) und die in dem Heizmodul (10a) aufgeheizte Luft teilweise zu dem HL-Auslass (6a) und zu dem HL-Ablass (7a) geführt werden, und - dass die Luft zwischen dem HL-Kanal (4a) und dem KL-Kanal (4b) sowie zwischen dem KL-Auslass (6b) und dem KL-Ablass (7b) sowie zwischen dem HL-Auslass (6a) und dem HL-Ablass(7a) abhängig von der einzustellenden Temperatur von in den Innenraum (8) einströmender Luft verteilt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, - dass in einem Reheat-Modus des Belüftungssystems (1) die von dem HL-Einlass (5a) und/oder von dem KL-Einlass (5b) einströmende Luft mittels der Bypass-Kanalanordnung (1) vollständig in den KL-Kanal (4b) geführt wird, und dass die in dem Kühlmodul (10b) gekühlte Luft über einen Reheat-Kanal (15) in den HL-Kanal (4a) zu dem Heizmodul (10a) geführt wird, und dass die in dem Heizmodul (10a) aufgeheizte Luft teilweise oder vollständig zu dem HL-Auslass (6a) geführt wird, oder - dass in einem Reheat-Modus des Belüftungssystems (1) die von dem HL-Einlass (5a) und/oder von dem KL-Einlass (5b) einströmende Luft mittels der Bypass-Kanalanordnung (11) vollständig in den KL-Kanal (4b) zu dem Kühlmodul (10b) geführt wird, und dass die in dem Kühlmodul (10b) gekühlte Luft teilweise oder vollständig zu dem KL-Auslass (6b) und weiter zu einem PTC-Reheatmodul (31) geführt wird, und dass die in dem PTC-Reheatmodul (31) aufgeheizte Luft dem Innenraum (8) zugeführt wird.