-
Die Erfindung betrifft ein Klimatisierungs-Dachmodul zum Kühlen und/oder Heizen eines Fahrzeug-Innenraums gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
-
Dieses Klimatisierungs-Dachmodul kann sowohl ausschließlich dazu dienen, den Fahrzeug-Innenraum zu kühlen, als auch dazu, für diesen alternativ einen Kühl- oder Heizbetrieb durchzuführen.
-
Um beide Varianten sprachlich zu erfassen, werden in der folgenden Beschreibung für die in diesem Klimatisierungs-Dachmodul zum Einsatz kommenden Wärmetauscher die Ausdrücke „Verdampfer“ und „Kondensator“ vermieden, und stattdessen die Bezeichnungen „Außenluft-Wärmetauscher“ und „Innenluft-Wärmetauscher“ verwendet. Das ist so zu verstehen, dass bei einer nur zum Kühlen dienenden Klimaanlage der Außenluft-Wärmetauscher immer als Kondensator und der Innenluft-Wärmetauscher immer als Verdampfer arbeitet, während bei einer Anlage, die alternativ zu einem Kühl- auch einen Heizbetrieb ermöglicht, jeder dieser beiden Wärmetauscher je nach Betriebsart (Kühlen oder Heizen) entweder als Kondensator oder Verdampfer arbeiten kann. Diese Funktionsvertauschung erfolgt vorzugsweise dadurch, dass mithilfe von steuerbaren Ventilen die Kältemittel-Ströme entsprechend geändert werden, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist.
-
Ein Klimatisierungs-Dachmodul für Fahrzeuge der eingangs genannten Art ist beispielsweise der
EP 1 736 333 A2 entnehmbar und weist ebenso wie ein erfindungsgemäßes Klimatisierungs-Dachmodul einen Kältekreislauf auf, der unter anderem einen von einem Elektromotor angetriebenen Kompressor, wenigstens die beiden erwähnten Wärmetauscher und ein Expansionsorgan umfasst. Bei diesem bekannten Dachmodul sind der Außenluft-Strömungsraum und der Innenluft-Strömungsraum in Vorwärts-Fahrtrichtung des Fahrzeugs gesehen hintereinander angeordnet. Daraus ergibt sich sowohl ein vergleichsweise großer Bauraumbedarf als auch eine Beschränkung der Montagemöglichkeiten, da das Dachmodul immer so auf dem Fahrzeugdach montiert werden muss, dass sich der geneigt angeordnete Außenluft-Wärmetauscher in Fahrtrichtung vorne befindet, damit sein Wärmeaustausch vom Fahrtwind unterstützt wird. Somit sind die Verbaumöglichkeiten des bekannten Klimatisierungs-Dachmoduls stark eingeschränkt. Dadurch entstehen Schwierigkeiten insbesondere bei modernen Elektro- und Hybridbussen, bei denen je nach Einsatzgebiet verschiedenste weitere Dachaufbauten vorgesehen sind, sodass der für die herkömmlichen Aufdach-Klimaanlagen benötigte Bauraum häufig nicht vorhanden ist.
-
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Klimatisierungs-Dachmodul der eingangs genannten Art zu schaffen, das hinsichtlich der Positionierung auf dem Fahrzeugdach eine wesentlich höhere Flexibilität besitzt.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im Anspruch 1 zusammengefassten Merkmale vor.
-
Dadurch, dass der Innenluft- und der Außenluft-Strömungsraum im Gegensatz zu dem oben genannten Stand der Technik nicht hintereinander, sondern so ineinander verschachtelt angeordnet sind, dass der Außenluft-Strömungsraum den Innenluft-Strömungsraum weitestgehend umschließt, werden bei optimaler Ausnutzung der wärmeübertragenden Flächen die Bauraumdimensionen minimiert.
-
Vorzugsweise ist der Außenluft-Wärmetauscher mehrfach gebogen, sodass sowohl der Innenluft-Wärmetauscher als auch Kältekreislaufkomponenten des Klimatisierungs-Dachmoduls, wie zum Beispiel der Kompressor, das Expansionselement sowie die zum Steuern der Kältemittel-Ströme erforderlichen Ventile innerhalb des so gebildeten U- oder rechtecksförmigen Raumes untergebracht werden können.
-
Da der Außenluft-Wärmetauscher vorzugsweise auf drei Seiten zumindest einen Teil der Außenwand des im wesentlichen quaderförmigen Gehäuses bildet, kann das erfindungsgemäße Klimatisierungs-Dachmodul in drei verschiedenen Ausrichtungen so angeordnet werden, dass sich immer eine dieser Seiten in Vorwärts-Fahrtrichtung des Fahrzeugs vorne befindet und somit die Luftströmung durch den Außenluft-Wärmetauscher durch den Fahrtwind verstärkt wird. Darüber hinaus können die Abmessungen der Einheit so gewählt werden, dass aufgrund der modularen Bauweise auch zwei erfindungsgemäße Klimatisierungs-Dachmodule in Querrichtung nebeneinander auf ein Fahrzeugdach passen.
-
Einerseits ergibt sich dadurch, dass der Innenluft-Wärmetauscher und der Außenluft-Wärmetauscher ineinander verschachtelt sind, eine optimale Kompaktheit der Anlage, die darüber hinaus durch entsprechende Positionierung und Dimensionierung der die Verbindung mit dem Fahrzeug-Innenraum herstellenden Luftdurchgangsöffnungen innerhalb der Innenluft-Wärmetauscher-Einheit auf jede vom Kunden gewünschte Einblasvariante (mittig oder seitlich) auch bei engen Einbausituationen angepasst werden kann.
-
Die Bodenwand besitzt vorzugsweise eine rechteckige Form (allenfalls mit abgerundeten Ecken). Die Luftdurchgangsöffnung, welche den Luftaustausch zwischen dem Fahrzeuginnenraum und dem vom Innen-Wärmetauscher umschlossenen Zentralraum ermöglicht, ist zumindest in Längsrichtung vorzugsweise zentral angeordnet, sodass eine Drehung des Klimatisierungs-Dachmoduls um 90° bzw. 180° ihre Lage nicht wesentlich verändert. Die außerhalb des Zentralraums aber innerhalb des Innenluft-Strömungsbereichs angeordneten Luftdurchgangsöffnungen der Bodenwand können zur Anpassung an unterschiedliche Einbausituationen auf einfache Weise an verschiedenen Stellen vorgesehen werden, wobei allenfalls eine andere Anordnung der Gebläse erforderlich ist, die Gesamtbauform aber unverändert bleibt.
-
Somit genügen geringfügige Änderungen an ein und demselben Basismodell für eine Anpassung des erfindungsgemäßen Klimatisierungs-Dachmoduls an die unterschiedlichsten Einbausituationen. Dadurch werden der Herstellungsprozess und die Lagerhaltung der zum Bau und zur Wartung erforderlichen Komponenten erheblich vereinfacht.
-
Auch kann durch die Kombination von mehreren Klimatisierungs-DachModulen auf unterschiedliche Leistungsanforderungen reagiert werden.
-
Durch die bidirektionale Luftführung am Innenluft-Wärmetauscher kann bei mittiger Einblasung in den Fahrzeuginnenraum wahlweise ein zentraler Luftverteiler direkt unter der Anlage vorgesehen werden, oder es können zwei Luftkanäle vor und hinter der Anlage zur Verteilung der Luft in Längsrichtung im Inneren des Fahrzeugs vorgesehen sein.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:
- 1 eine perspektivische, stark schematisierte, teilweise aufgeschnittene Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Klimatisierungs-Dachmodul, wobei alle zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Komponenten weggelassen sind,
- 2 eine der 1 entsprechende Ansicht des Klimatisierungs-Dachmoduls, bei der die Deckenwand und das den Außenluft-Strömungsraum vom Innenluft-Strömungsraum trennende Innengehäuse weggelassen sind, wobei zwei Luftdurchgangsöffnungen zum Fahrzeuginnenraum in Längsrichtung des Gehäuses voneinander beabstandet angeordnet sind,
- 3 einen Vertikalschnitt längs der Linie III-III durch das Klimatisierungs-Dachmodul aus 1 gemäß einer ersten Variante,
- 4 einen der 3 entsprechenden Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Klimatisierungs-Dachmodul gemäß einer zweiten Variante,
- 5 einen der 3 entsprechenden Vertikalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Klimatisierungs-Dachmodul gemäß einer dritten Variante,
- 6 eine perspektivische Darstellung eines Fahrzeugdaches, in der in schematischer Weise verschiedene Verwendungsvarianten von erfindungsgemäßen Klimatisierungs-Dachmodulen wiedergegeben sind,
- 7 eine der 2 entsprechende Darstellung einer Ausführungsform mit einer einzigen, Luftdurchgangsöffnung zum Fahrzeuginnenraum, die sich in Längsrichtung des Gehäuses erstreckt, und
- 8 eine der 2 entsprechende Darstellung einer Ausführungsform mit zwei Luftdurchgangsöffnungen zum Fahrzeuginnenraum, die in Querrichtung des Gehäuses voneinander beabstandet sind.
-
Soweit in der vorliegenden Beschreibung die Ausdrücke „oben“ und „unten“ verwendet werden, beziehen sie sich auf die Position eines betriebsbereit auf der Oberseite eines Fahrzeugdaches montierten, erfindungsgemäßen Klimatisierungs-Dachmoduls; unter „vorne“ ist, wenn nichts anderes gesagt wird, die Vorwärts-Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu verstehen.
-
In 1 ist in schematischer Weise das Gehäuse 1 eines erfindungsgemäßen Klimatisierungs-Dachmoduls dargestellt, von dessen Deckenwand 2, die zwei Axialgebläse 4 trägt, eine Hälfte weggeschnitten ist, um einen Blick in das Innere des Gehäuses 1 zu ermöglichen.
-
Drei der Seitenwände des Gehäuses 1 werden von einem stehenden Außenluft-Wärmetauscher 6 gebildet, der, wie man insbesondere der 2 entnehmen kann, im Wesentlichen U-förmig ausgebildet ist. Die vierte Seitenwand 7 des Gehäuses 1 besteht ebenso wie die Deckenwand 2 und die Bodenwand 8 aus einem luftundurchlässigen Material, beispielsweise Blech oder Kunststoff.
-
Im Inneren des Gehäuses 1 befindet sich ein Innengehäuse, das bei diesem Beispiel von einer Haube 10 gebildet wird, von der in 1 (bezogen auf diese Figur) nur die Seitenwände, nicht aber die Vorder- und Rückwand sichtbar sind. Alle diese Wände der Haube 10 sind mit der Bodenwand 8 des Gehäuses längs der in 2 gestrichelt dargestellten Linie 9 luftdicht verbunden, sodass der Innenraum des Gehäuses 1 in einen außerhalb der Haube 10 liegenden und diese umgebenden Außenluft-Strömungsraum 12 und einen hiervon strömungsmäßig völlig getrennten, im Inneren der Haube 10 befindlichen Innenluft-Strömungsraum 14 unterteilt ist, wie man dies auch den 2 bis 5 entnehmen kann. Die Wände der Haube 10 sind mit einem Haubendach 11 verbunden, das zur Deckenwand 2 des Gehäuses 1 einen Abstand aufweist, sodass die in den 1 bis 5 links und rechts befindlichen Teile des Außenluft-Strömungsraums 12 auch oberhalb der Haube 10 strömungsmäßig miteinander in Verbindung stehen. Soweit zwischen den Seitenwänden der Haube 10 und dem Außenluft-Wärmetauscher 6 Freiräume vorhanden sind, können diese zur Aufnahme der übrigen, für den Betrieb erforderlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Klimatisierungs-Dachmoduls verwendet werden, wie dies in den 3 bis 5 beispielhaft durch einen schematisch dargestellten Kompressor 17 angedeutet ist.
-
Die in der Deckenwand 2 montierten Axialgebläse 4 saugen durch den stehenden Außenluft-Wärmetauscher 6, der einen Teil der Außenwände des Außenluft-Strömungsraums 12 bildet, Umgebungsluft an, die sich je nach Betriebsart des erfindungsgemäßen Klimatisierungs-Dachmoduls am Wärmetauscher 6 erwärmt oder abkühlt, bevor sie wieder an die Umgebung abgegeben wird, wie dies in 1 durch die Strömungspfeile 15 angedeutet ist.
-
Weiterhin ist ein im Inneren der Haube 10 befindlicher Zentralraum 16 vorgesehen, der von einem ebenfalls U-förmigen, stehenden Innenluft-Wärmetauscher 18 und einer dessen beide U-Schenkel miteinander verbindenden Trennwand 20 umschlossen ist, wobei sich diese Trennwand 20 und der Innenluft-Wärmetauscher 18 in vertikaler Richtung von der Bodenwand 8 bis zum Haubendach 11 erstrecken und mit diesem jeweils luftdicht verbunden sind.
-
Im Zentrum des Zentralraums 16 ist in der Bodenwand 8 eine erste Luft-Durchgangsöffnung 22 vorgesehen, die in den 1 und 2 durch das dort gezeigte Radialgebläse 24 verdeckt und in den 3 bis 5 jeweils als verdickte Linie kenntlich gemacht ist. Wenn das erfindungsgemäße Klimatisierungs-Dachmodul auf einem Fahrzeugdach montiert ist, ermöglicht diese erste Luft-Durchgangsöffnung 22 eine Strömungsverbindung des Zentralraums 16 mit dem Fahrzeuginnenraum.
-
Wie man den 1 bis 6 entnimmt, sind in dem von der Haube 10 überdeckten Bereich der Bodenwand 8 zum Innenluft-Strömungsraum 14 führende, weitere Luftdurchgangs-Öffnungen 26 vorgesehen, die in den Schnittansichten der 3 bis 5 ebenfalls durch verdickte Linien kenntlich gemacht und im montierten Zustand mit dem Fahrzeuginnenraum strömungsmäßig verbunden sind.
-
Dadurch, dass der Zentralraum 16 durch den U-förmigen, stehenden Wärmetauscher 18 und die Trennwand 20 begrenzt ist, die sich beide in vertikaler Richtung von der Bodenwand 8 bis zum Haubendach 11 erstrecken, muss die Luft, die durch die Luftdurchgangsöffnung 22 und die weiteren Luftdurchgangsöffnungen 26 aus dem Fahrzeuginnenraum heraus und in diesen zurück zirkuliert, durch den Innenluft-Wärmetauscher 18 hindurchtreten, um sich dort je nach Betriebsart des erfindungsgemäßen Klimatisierungs-Dachmoduls zu erwärmen oder abzukühlen.
-
Die 3 bis 5 zeigen verschiedene Gebläseanordnungen, mit deren Hilfe der den Innenluft-Wärmetauscher 18 durchsetzende Luftstrom erzeugt werden kann.
-
So ist in 3 ein Radialgebläse 24 mit vertikaler Rotationsachse dargestellt, das in dem vom Wärmetauscher 18, der Trennwand 20 und dem Haubendach 11 eingeschlossenen Zentralraum 16 angeordnet ist. Dieses Radialgebläse 24 saugt, wie dies die Pfeile 36 andeuten, Luft aus dem (nicht dargestellten) Fahrzeuginnenraum, durch die erste Luftdurchgangsöffnungen 22 von unten so an, dass sie den Innenluft-Wärmetauscher 18 durchströmt und dann wieder durch die weiteren Luftdurchgangsöffnungen 26 in den Fahrzeuginnenraum zurückkehrt, wo sie über längs der Fahrzeugachse angebrachte Luftverteiler weiter verteilt wird. Dabei kann sie je nach Betriebsmodus im Innenluft-Wärmetauscher 18 abgekühlt oder erwärmt werden.
-
Entsprechendes gilt auch für die in 4 dargestellte Anordnung, bei welcher die Luftströmung durch zwei Radialgebläse 28 mit horizontalen Rotationsachsen erzeugt wird, die unterhalb der weiteren Luftdurchgangsöffnungen 26 angeordnet sind, und die zentral durch die erste Luftdurchgangsöffnungen 22 angesaugte Luft nach Durchströmen des Innern-Wärmetauschers 18 in zwei Luftkanäle 30 abgeben, in denen sie zu Bereichen des Fahrzeugs weitergeleitet wird, die bezüglich der Fahrtrichtung seitlich angeordnet sind. Dies wird durch die Pfeile 38, 38' symbolisiert.
-
In 5 ist ein unterhalb der zentralen ersten Luftdurchgangsöffnung 22 im Fahrzeuginnenraum angeordnetes Zentralgebläse 32 mit vertikaler Rotationsachse dargestellt, das mit einem zentralen Luftverteiler 34 kombiniert ist und Luft aus dem Zentralraum 16 des Klimatisierungs-Dachmoduls so ansaugt, dass sie den Innenluft-Wärmetauscher 18 durchströmt, nachdem sie in den unter der Haube 10 gebildeten Innenluft-Strömungsraum 14 durch die weiteren Luftdurchgangsöffnungen 26 angesaugt worden ist, wie dies die Pfeile 40 andeuten.
-
Es versteht sich, dass auch bei den erfindungsgemäßen Klimatisierungs-Dach-Modulen in den Zeichnungsfiguren nicht dargestellte Einrichtungen wie zum Beispiel steuerbare Klappen vorgesehen sein können, die dazu dienen, nach Bedarf Teile des Außenluftstroms mit dem inneren Luftstrom zu mischen, um dem Fahrzeuginnenraum Frischluft zuzuführen oder verbrauchte Luft aus dem Fahrzeuginnenraum an die Umgebung abzugeben.
-
6 zeigt in schematischer Weise ein Fahrzeugdach 42 auf dem beispielhaft verschiedene Verwendungsvarianten MV1 bis MV4 von erfindungsgemäßen Klimatisierungs-Dach-Modulen vorgesehen sind.
-
Die in 6 ganz links wiedergegebene Verwendungsvariante MV1 umfasst zwei erfindungsgemäße Klimatisierungs-Dachmodule, die den in 7 gezeigten Aufbau besitzen. Von dem in 2 gezeigten Klimatisierungs-Dachmodul unterscheiden sich diese Dachmodule dadurch, dass jeweils in ihrer Bodenwand 8 statt der beiden weiteren Luftdurchgangsöffnungen 26 nur eine einzige, sich in Längsrichtung erstreckende Luftdurchgangsöffnung 44 vorgesehen ist, die sich neben dem Zentralraum 16 innerhalb des Innenluft-Strömungsbereichs 14 angeordnet ist. Auch hier stellt die Linie 9 den Grundriss der in der Zeichnung weggelassenen, den Zentralraum 16 überdeckenden Haube dar, die längs dieser Linie 9 mit der Bodenwand 8 des Gehäuses 1 luftdicht verbunden ist, um den Außenluft-Strömungsraum 12 vom Innenluft-Strömungsraum 14 zu trennen.
-
Zwei solcher Klimatisierungs-Dachmodule können wie in 6 gezeigt, entweder gemäß der ganz links dargestellten Verwendungsvariante MV1 oder gemäß der in 6 ganz rechts gezeigten Verwendungsvariante MV 4 auf dem Fahrzeugdach paarweise montiert sein. Im erstgenannten Fall befinden sich die Luftdurchgangsöffnungen 44 auf den voneinander abgewandten Seiten der Klimatisierungs-Dachmodule, sodass die durch sie hindurchtretende Innenluft direkt längs der Wandbereiche des Fahrzeuginnenraums austreten bzw. angesaugt werden kann, wo sie beispielsweise durch sich in Fahrzeug-Längsrichtung im Innenraum erstreckende Luftleitkanäle strömt. Da hier die einander zugewandten Längsseiten der Gehäuse vom jeweiligen Außenluft-Wärmetauscher 6 gebildet werden, ist zwischen den beiden Klimatisierungs-DachModulen ein vergleichsweise großer Abstand vorgesehen, um eine optimale Luftansaugung zu gewährleisten.
-
Demgegenüber sind bei der Verwendungsvariante MV4 entsprechend ausgebildete Klimatisierungs-Dachmodule gegenüber der Verwendungsvariante MV1 jeweils um 180° gedreht so angeordnet, dass sich ihre Luftdurchgangsöffnungen 44 auf den einander zugewandten Längsseiten der Dachmodule befinden, und die durch sie hindurchtretende Innenluft aus einem zentralen Bereich des Fahrzeuginnenraums angesaugt bzw. in diesen abgegeben werden kann. Da hier die vom jeweiligen Außenluft-Wärmetauscher 6 gebildeten Gehäuse-Außenwände voneinander abgewandt angeordnet sind, kann der Abstand zwischen den beiden Klimatisierungs-Dachmodulen wesentlich kleiner sein als bei der Verwendungsvariante MV1.
-
Bei der Verwendungsvariante MV2 kommt ein Klimatisierungs-Dachmodul zum Einsatz, das der in den 1 bis 5 gezeigten Ausführungsform entspricht.
-
Demgegenüber ist bei der Verwendungsvariante MV3 das Außengehäuse im Vergleich zu den anderen Verwendungsvarianten um 180° gedreht und die Luftdurchgangsöffnungen zum Fahrzeuginnenraum sind in Fahrzeuglängsrichtung voneinander im Abstand angeordnet.
-
8 zeigt eine Ausführungsform, die sich von der in 2 gezeigten Variante dahingehend unterscheidet, dass hier die Luftdurchgangsöffnungen 48 ,48' zum Fahrzeuginnenraum einen sich quer zur Gehäuselängsachse erstreckenden Abstand aufweisen.
-
Gemeinsam ist allen Ausführungsformen, dass die Anordnung der Hauben und der Innenwärmetauscher immer die gleiche ist und lediglich die Luftdurchgangsöffnungen zum Fahrzeuginnenraum je nach Verwendungsvariante hinsichtlich ihrer Positionierung und/oder ihrer Anzahl verändert sind.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
