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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugheizungs-, -lüftungs- oder -klimaanlage mit einem Gebläse mit einer Niederdruck- und einer Hochdruckseite und einer niederdruckseitigen Luftzufuhrbaugruppe, welche eine Luftkühlungseinheit und eine Kondensatableitung zum Ableiten einer an der Luftkühlungseinheit kondensierten Flüssigkeit umfasst.
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Eine derartige Fahrzeugklimaanlage ist aus der
US 3,626,713 bekannt. Um ein Ansaugen von Luft über die Kondensatableitung aufgrund eines Unterdrucks auf der Niederdruckseite des Gebläses zu verhindern, ist am Ende der Kondensatableitung ein flexibler Schlauch vorgesehen, welcher sich bei entsprechendem Druckunterschied zusammenfalten kann und somit ein Eindringen von Luft verhindert.
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Eine derartige Fahrzeugklimaanlage kann nur bei warmen Außentemperaturen betrieben werden, da bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt ein Einfrieren der kondensierten Flüssigkeit in der Kondensatableitung droht, wodurch die Kondensatableitung verstopft wird und ein Ableiten der kondensierten Flüssigkeit nicht möglich ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Fahrzeugheizungs-, -lüftungs- oder -klimaanlage zu schaffen, welche einen zuverlässigen Betrieb auch bei Außentemperaturen unter dem Gefrierpunkt ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird dies durch eine Fahrzeugheizungs-, -lüftungs- oder -klimaanlage der oben genannten Art gelöst, wobei eine Druckausgleichsvorrichtung, welche ein Ableiten der kondensierten Flüssigkeit gegen einen Außendruck ermöglicht, sowie eine Heizvorrichtung zum Heizen der Kondensatableitung vorgesehen sind. Ferner sind ein Hochdrucksystem stromabwärts des Gebläses sowie ein Warmluftkanal vorgesehen, welcher das Hochdrucksystem mit der Heizvorrichtung verbindet, sodass warme Luft aus dem Hochdrucksystem die Kondensatableitung heizt.
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Die Heizvorrichtung verhindert ein Einfrieren der kondensierten Flüssigkeit in der Kondensatableitung und somit ein Zufrieren der Kondensatableitung. Die Druckausgleichsvorrichtung reduziert oder verhindert zudem ein Eindringen von kalter Außenluft über die Kondensatableitung.
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Die Luftkühlungseinheit ist beispielsweise ein Verdampfer.
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Vorzugsweise umfasst das Hochdrucksystem eine Luftheizungseinheit. Der Warmluftkanal ist stromauf- oder -abwärts der Luftheizungseinheit mit dem Hockdrucksystem verbunden. Auf diese Weise kann die Heizvorrichtung sehr effektiv mit heißer Luft betrieben werden, wobei insbesondere nur ein geringer Volumenstrom heißer Luft benötigt wird.
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Die Luftheizungseinheit kann einen Kondensator umfassen, der von der Luft durchströmt wird.
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Eine einfache Ausbildung der Heizvorrichtung wird realisiert, indem die Heizvorrichtung eine Einmündung des Warmluftkanals in die Kondensatableitung stromabwärts der Druckausgleichsvorrichtung aufweist. Auf diese Weise wird die warme Luft direkt in die Kondensatableitung eingeleitet.
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Es ist auch möglich, dass die Heizvorrichtung zumindest einen Heizkanal umfasst, welcher mit dem Warmluftkanal verbunden ist und die Kondensatableitung, das heißt den Abflusskanal, zumindest teilweise umgibt. Auf diese Weise wird die Kondensatableitung durch die Warmluft erwärmt, ohne dass Warmluft in die Kondensatableitung geleitet wird.
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Der Heizkanal der Heizvorrichtung ist zum Beispiel als Ringkanal um die Kondensatableitung ausgebildet.
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Der Heizkanal der Heizvorrichtung kann sich zumindest bis zum axialen, unteren Ende der Kondensatableitung, vorzugsweise über das axiale Ende der Kondensatableitung hinaus, erstrecken. Wenn der Heizkanal der Heizvorrichtung im Bereich des axialen Endes der Kondensatableitung endet, so wird das Ende der Kondensatableitung von warmer Luft aus dem Heizkanal umströmt. Sollte sich in der Kondensatableitung ein ungewünschter Unterdruck ausbilden, so wird die aus dem Heizkanal austretende warme Luft angesaugt, wodurch ein Eindringen von kalter Außenluft in die Kondensatableitung verhindert wird.
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Die Druckausgleichsvorrichtung ist vorzugsweise ein Ventil, insbesondere ein Rückschlagventil.
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Es ist auch möglich, dass die Druckausgleichsvorrichtung und/oder die Heizvorrichtung durch eine Injektordüse ausgebildet sind/ist, welche mit dem Warmluftkanal verbunden ist und Warmluft in Strömungsrichtung der Kondensatableitung einbläst. Auf diese Weise verhindert der aerodynamische Druck der Warmluft ein Eindringen von Umgebungsluft in die Kondensatableitung oder reduziert das Eindringen von Umgebungsluft.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer Fahrzeugheizungs-, -lüftungs- oder -klimaanlage gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine erste Ausführungsvariante der bei der Erfindung verwendeten Druckausgleichsvorrichtung und der Heizvorrichtung;
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3 eine zweite Ausführungsvariante der bei der Erfindung verwendeten Druckausgleichsvorrichtung und der Heizvorrichtung;
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4 eine dritte Ausführungsvariante der bei der Erfindung verwendeten Druckausgleichsvorrichtung und der Heizvorrichtung; und
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5 eine schematische Ansicht einer Fahrzeugheizungs-, -lüftungs- oder -klimaanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Fahrzeugheizungs-, -lüftungs- oder -klimaanlage 10 mit einem Gebläse 12, das die Anlage in eine Niederdruckseite 14 und eine Hochdruckseite 16 teilt.
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Die Fahrzeugsheizungs-, -lüftungs- oder -klimaanlage wird im Folgenden der Einfachheit halber als Fahrzeugklimaanlage bezeichnet und umfasst insbesondere sogenannte HVAC-Anlagen. Die Erfindung ist nicht auf reine Klimaanlagen beschränkt, vielmehr kann sie im Zusammenhang mit den im Folgenden erläuterten Einzelmerkmalen auch in einer reinen Fahrzeugheizungs- und/oder -lüftungsanlage verwendet werden.
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Auf der Niederdruckseite 14 des Gebläses 12 ist eine sogenannte Luftzufuhrbaugruppe 18 vorgesehen, welche eine Luftkühlungseinheit 20 mit wenigstens einem kühlmitteldurchströmten Wärmetauscher und eine Kondensatableitung 22 zum Ableiten einer an der Luftkühlungseinheit 20 kondensierten Flüssigkeit umfasst.
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Die Luftzufuhrbaugruppe 18 ist vorzugsweise durch ein ein- oder mehrteiliges Gehäuse begrenzt, welches die Strömungskanäle für die zugeführte Luft enthält. Die Luftkühlungseinheit 20 ist insbesondere vertikal oder im Wesentlichen vertikal ausgerichtet. Strömungsmäßig nach der Luftkühlungseinheit 20 oder sogar in deren Bereich sitzt die Kondensatableitung 22, die durch eine Vertiefung des Bodens des Gehäuses gebildet ist.
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Auf der Hochdruckseite 16 des Gebläses 12 ist ein Hochdrucksystem 24 vorgesehen, welches eine Luftheizungseinheit 26 umfasst.
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Das Gebläse 12 der Fahrzeugklimaanlage 10 saugt über eine Luftzufuhröffnung 28 Außenluft und/oder Umluft aus dem Fahrzeuginnenraum an, welche in der Luftzufuhrbaugruppe 18 die Luftkühlungseinheit 20 durchströmt und dabei abgekühlt wird. In der Luft enthaltene Luftfeuchtigkeit kondensiert an der Luftkühlungseinheit 20. Die kondensierte Flüssigkeit sammelt sich im unteren Bereich der Luftzufuhrbaugruppe 18 und strömt zur Kondensatableitung 22, welche die kondensierte Flüssigkeit zum Fahrzeugaußenraum ableitet. Fahrzeuginnenraum und Fahrzeugaußenraum sind in 1 durch die strichpunktierte Linie L getrennt dargestellt.
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Die in der Luftkühlungseinheit 20 gekühlte und getrocknete Luft wird im Gebläse 12 verdichtet und durchströmt anschließend das Hochdrucksystem 24 auf der Hochdruckseite 16. Die Luft kann dabei zumindest teilweise die Luftheizungseinheit 26 durchströmen, in der die Luft aufgeheizt wird.
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An der Kondensatableitung 22 ist eine Druckausgleichsvorrichtung 30 vorgesehen, welche ein Ableiten der kondensierten Flüssigkeit gegen einen Außendruck im Außenbereich des Fahrzeugs ermöglicht.
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Ferner ist eine Heizvorrichtung 32 zum Heizen der Kondensatableitung 22 vorhanden. Ein Warmluftkanal 34 verbindet das Hochdrucksystem 24 mit der Heizvorrichtung 32, sodass warme Luft aus dem Hochdrucksystem 24 die Kondensatableitung 22 heizt.
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Bei der Ausführungsform nach 1 ist Heizvorrichtung 32 so ausgeführt, dass die warme Luft von einer Einmündung 36 stromabwärts der Luftheizungseinheit 26 zur Kondensatableitung 22 strömt. Alternativ hierzu könnte die Einmündung 36 des Warmluftkanals 34 auch stromaufwärts und nicht stromabwärts der Heizungseinheit 26 vorgesehen sein oder Einmündungen 36 stromauf- und stromabwärts der Luftheizungseinheit 26 sitzen.
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Die Druckausgleichsvorrichtung 30 schließt ein Eindringen von Außenluft durch die Kondensatableitung 22 in die Luftzufuhrbaugruppe 18 der Fahrzeugklimaanlage 10 zumindest weitgehend, insbesondere komplett aus. Die Heizvorrichtung 32 verhindert ein Zufrieren der Kondensatableitung 22 auch bei Außentemperaturen unter dem Gefrierpunkt, sodass die Fahrzeugklimaanlage 10 in einem großen Temperaturbereich betrieben werden kann.
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2 zeigt eine erste Ausführungsvariante der Druckausgleichsvorrichtung 30 und der Heizvorrichtung 32. Die Druckausgleichsvorrichtung 30 wird durch ein Ventil 38 in Form eines Rückschlagventils gebildet. Bei Betrieb der Fahrzeugklimaanlage 10 baut sich auf der Niederdruckseite 14 in der Luftzufuhrbaugruppe 18 ein Unterdruck auf. Bei Unterdruck ist das Ventil 38 der Druckausgleichsvorrichtung 30 geschlossen. Im Betrieb der Luftkühlungseinheit 20 sammelt sich kondensierte Flüssigkeit im unteren Bereich der Luftzufuhrbaugruppe 18 und strömt in die Kondensatableitung 22, wobei sie sich am geschlossenen Ventil 38 ansammelt. Das Ventil 38 ist so in der Kondensatableitung 22 angeordnet, dass die sich ansammelnde Flüssigkeit einen hydrostatischen Druck aufbauen kann, der die Druckdifferenz zwischen Außendruck und dem Unterdruck in der Luftzufuhrbaugruppe 18 kompensiert, wodurch das Ventil 38 geöffnet und ein Abfließen der Flüssigkeit durch die Kondensatableitung 22 in den Außenraum ermöglicht wird.
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Die Heizvorrichtung 32 ist in der ersten Ausführungsvariante durch eine einfache Einmündung 40 des Warmluftkanals 34 in die Kondensatableitung 22 unmittelbar stromabwärts der Druckausgleichsvorrichtung 30 ausgebildet. Die Warmluft strömt somit aus dem Warmluftkanal 34 in die Kondensatableitung 22 und wärmt somit die Kondensatableitung 22.
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3 zeigt eine alternative Ausbildung der Heizvorrichtung 32. Der Warmluftkanal 34 ist mit einem Heizkanal 42 verbunden, welcher die Kondensatableitung 22 zumindest teilweise umgibt.
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In der gezeigten Ausführungsform ist der Heizkanal 42 als Ringkanal um die Kondensatableitung 22 ausgebildet. Der Heizkanal 42 erstreckt sich über das axiale, auslassseitige Ende 43 der Kondensatableitung 22 hinaus und ist nach oben geschlossen.
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Die durch den Warmluftkanal 34 strömende Warmluft durchströmt den Heizkanal 42, wodurch die Kondensatableitung 22 außenseitig geheizt wird. Am axialen Ende des Heizkanals 42 strömt die Warmluft im Bereich des axialen Endes der Kondensatableitung 22 aus dem Heizkanal 42. Sollte sich in der Kondensatableitung 22 ein Unterdruck ausbilden, so wird in erster Linie die aus dem Heizkanal 42 austretende Warmluft angesaugt, wodurch ein Eindringen von kalter Luft aus dem Außenraum des Fahrzeugs in die Kondensatableitung 22 verhindert wird.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante, in der die Druckausgleichsvorrichtung 30 und die Heizvorrichtung 32 gemeinsam durch eine Injektordüse 44 ausgebildet sind. Die Injektordüse 44 ist mit dem Warmluftkanal 34 verbunden und bläst Warmluft in Strömungsrichtung in die Kondensatableitung 22 ein. Durch den hydrodynamischen Druck der Warmluft wird nach dem Prinzip einer Strahlpumpe die kondensierte Flüssigkeit aus der Luftzufuhrbaugruppe 18 angesaugt und gegen den Außendruck durch die Kondensatableitung 22 zur Fahrzeugaußenseite befördert. Der hydrodynamische Druck der Warmluft verhindert ein Eindringen von Umgebungsluft in die Kondensatableitung 22.
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Die Druckausgleichsvorrichtung 30 und die Heizvorrichtung 32 können auch beliebige Kombinationen der in den 2 bis 4 gezeigten Merkmale aufweisen. Dazu kann beispielsweise die durch den Warmluftkanal 34 strömende Warmluft aufgeteilt werden.
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5 zeigt eine alternative Ausführungsform der Fahrzeugklimaanlage 10, die weitgehend mit der in 1 gezeigten Fahrzeugklimaanlage 10 identisch ist, wobei die Einmündung 36 des Warmluftkanals 34 im Hochdrucksystem 24 zwischen dem Gebläse 12 und der Luftheizungseinheit 26 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform wird die Luft bei der Komprimierung im Gebläse 12 so stark erwärmt, dass ein ausreichendes Heizen der Kondensatableitung 22 über die Heizvorrichtung 32 mittels der Warmluft ermöglicht wird.
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Im Warmluftkanal 34 ist ferner eine Steuer- oder Regeleinheit 46 vorgesehen, welche eine Steuerung oder Regelung des Volumenstroms von Warmluft durch den Warmluftkanal 34 ermöglicht. Auf diese Weise kann bei hinreichend warmen Außentemperaturen, bei denen kein Heizen der Kondensatableitung 22 benötigt wird, verhindert werden. Auf diese Weise kann die Leistung des Gebläses 12 der Fahrzeugklimaanlage 10 erhöht werden.
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Die Steuer- oder Regeleinheit 46 kann beispielsweise über einen Temperatursensor gesteuert oder über einen Thermostat geregelt werden.
