DE1604160C3

DE1604160C3 - Air conditioning for automobiles

Info

Publication number: DE1604160C3
Application number: DE19661604160
Authority: DE
Inventors: Albert 7032 Sindelfingen Stolz
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1966-03-16
Filing date: 1966-03-16
Publication date: 1976-09-09

Description

das beide Wärmetauscher mit dem auf eine wählbare Temperatur gemischten oder jeweils ein Wärmetauscher mit gekühltem und der andere mit beheiztem Austauschmedium in dosierter Menge beschickbar sind.the two heat exchangers with the mixed to a selectable temperature or one heat exchanger each can be charged with cooled and the other with heated exchange medium in metered quantities.

Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß zum einen eine genaue Temperatur sowohl für das Beheizen als auch für das Kühlen des Fahrgastraumes eingehalten wird. Dabei stehen gleichzeitig die Wärmeaustauschfläche zweier Wärmetauscher zur Verfugung. Darüber hinaus wird die Möglichkeit geboten, durch eine besondere Einregelung der beiden Wärmetauscher eine Luftentfeuchtung vorzunehmen. Diese Vorteile werden vor allen Dingen dadurch erreicht, daß dem oder den Wärmetauschern ein auf eine wählbare Temperatur eingeregeltes Medium zugeführt wird.This training ensures that, on the one hand, a precise temperature for both heating and is also observed for cooling the passenger compartment. At the same time, the heat exchange surface is located two heat exchangers available. In addition, there is the possibility of a special Adjustment of the two heat exchangers to carry out air dehumidification. These benefits are presented all things achieved in that the heat exchanger (s) is regulated to a temperature that can be selected Medium is fed.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist als Kühleinrichtung der Verdampfer einer Kühlanlage in den anderen Abschnitt eingeschaltet. Vorteilhafterweise ist weiter vorgesehen, daß das Mischventil zwei Ausgänge aufweist, von denen jeder an einen oder beide Eingänge des Mischventils unmittelbar anschließbar ist, und daß von den beiden Ausgängen Leitungen zu je einem der im Luftführungskanal des Gebläses angeordneten Wärmetauscher führen. Vorteilhaft wird weiter vorgesehen, daß als Heizeinrichtung das Motorkühlwasser verwendet ist. Um auch im Stillstand ein Heizen vornehmen zu können, kann zweckmäßig vorgesehen werden, daß zusätzlich zur Heizeinrichtung durch das Motorkühlwasser ein Kraftstoffheizkörper eingesetzt ist. Bei einer baulich vorteilhaften Ausführungsform werden dann die Motorabgase in einen mit dem einen durch die Heizeinrichtung beaufschlagten Abschnitt verbundenen Wärmetauscher geleitet.In an advantageous embodiment of the invention, the evaporator is a cooling device Cooling system switched on in the other section. Advantageously, it is further provided that the Mixing valve has two outputs, each of which is directly connected to one or both inputs of the mixing valve can be connected, and that from the two outputs lines to each one of the in the air duct the blower arranged heat exchanger lead. It is also advantageously provided that as a heating device the engine cooling water is used. In order to be able to carry out heating even when the vehicle is at a standstill, can It is expedient to provide that, in addition to the heating device, a fuel heater is provided by the engine cooling water is used. In a structurally advantageous embodiment, the engine exhaust gases are then into a heat exchanger connected to the one section acted upon by the heating device directed.

Es ist zweckmäßig, wenn der im Luftzuführungskanal in Fahrtrichtung gesehen vorne liegende Wärmetauscher eine größere Leistung als der hinten liegende Wärmetauscher aufweist. Dadurch kann eine bessere Trocknung der Luft durchgeführt werden. Vor den vorne liegenden Wärmetauschern kann eine Luftbefeuchtungseinrichtung angeordnet sein.It is useful if the heat exchanger located at the front in the air supply duct as seen in the direction of travel has a higher performance than the heat exchanger at the rear. This can make a better one Air drying can be carried out. An air humidifier can be installed in front of the heat exchangers at the front be arranged.

Bei einer einfachen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Verdampfer der Kühleinrichtung im wesentlichen aus einem Metallrohr, insbesondere aus Kupfer, besteht, das von einem zweiten, aus elastischem Material hergestellten Rohr mit Abstand umgeben ist und im Gegenstrom von den wärmetauschenden Medien durchströmt wird. Dabei ist es zweckmäßig, wenn das kühlende Medium durch das Metallrohr geleitet ist.In a simple embodiment of the invention it is provided that the evaporator of the cooling device consists essentially of a metal tube, in particular made of copper, which from a second, from elastic material made tube is surrounded at a distance and in countercurrent of the heat exchanging Media is flowed through. It is useful when the cooling medium through the Metal pipe is passed.

Für die Unteransprüche wird nur Schutz im Zusammenhang mit dem Patentanspruch 1 beansprucht.Only protection in connection with claim 1 is claimed for the subclaims.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawing.

Die Figur zeigt eine Vollklimaanlage mit welcher die Heizung, die Kühlung, die Lüftung, die Regulierung der Luftfeuchtigkeit und die Entstaubung der Luft durchgeführt werden kann. Hierfür ist ein geschlossener Kreislauf vorgesehen, der vorzugsweise mit einem Strömungsmittel aus Wasser mit einem Gefrierschutzmittel gefüllt ist. Das Strömungsmittel wird durch die Purnpe 1 gefördert und gelangt von der Pumpe 1 zu einem Strömungsmittelteiler 2, von dem es je nach Stellung des Mischventils 3 entweder nur in einer oder in beiden der vom Strömungsmittelteiler 2 ausgehenden Leitungen 4,5 weitergeleitet wird.The figure shows a full air conditioning system with which the heating, cooling, ventilation, regulation of the Humidity and the dedusting of the air can be carried out. This is a closed cycle provided, preferably with a fluid of water with an anti-freeze agent is filled. The fluid is conveyed through the pump 1 and arrives at a pump from the pump 1 Fluid divider 2, of which there is either only one or both, depending on the position of the mixing valve 3 the lines 4,5 emanating from the fluid divider 2 are passed on.

Einerseits kann also das Strömungsmittel über die Ausgangsleitung 4 in die Kühlwasserräume des Motors 6 gelangen. Bei laufendem Motor wird das Strömungsmittel dort bis zu einer Temperatur von etwa 80⁰C aufgeheizt und fließt sodann weiter über die Leitung 7 zum Mischventil 3. Hierbei kann es gegebenenfalls die gestrichelt eingezeichnete Kraftstoffzusatzheizung 8 oder auch eine nicht näher dargestellte Abgasheizung passieren.On the one hand, the fluid can reach the cooling water spaces of the engine 6 via the outlet line 4. When the engine is running, the fluid is ^{heated up to a temperature of about 80 °} C. and then flows on via line 7 to mixing valve 3. Here, it can optionally pass through the additional fuel heater 8 shown in dashed lines or an exhaust gas heater (not shown).

Andererseits kann das Strömungsmittel über die von dem Strömungsmittelteiler 2 ausgehende Leitung 5 zum Verdampfer 9 einer nicht näher dargestellten Kühlanlage gelangen und dort auf etwa -2⁰C abgekühlt werden. Von diesem Verdampfer 9 wird das Strömungsmittel in der Umgehungsleitung 5 zum Mischventil 3 geführt.On the other hand, the fluid can reach the evaporator 9 of a cooling system (not shown in detail) via the line 5 starting from the fluid divider 2 and there it can be cooled ^{to approximately −2 ° C.} From this evaporator 9, the fluid is guided in the bypass line 5 to the mixing valve 3.

An dem ersten Eingang 10 des Mischventils 3 ist somit ein Strömungsmittel mit +8O⁰C und an dem anderen Eingang 11 des Mischventils 3 ein Strömungsmittel mit — 2°C vorhanden.Is thus a fluid at + 8O ⁰ C and at the other input 11 of the mixing valve 3, a fluid with at the first input 10 of the mixing valve 3 - 2 ° C found.

Das Mischventil 3 ist mit zwei Ausgängen 12 und 17 ausgestattet. Es kann von Hand oder auch durch andere an sich bekannte, nicht näher dargestellte Stelleinrichtungen, die von Betriebswertfühlern gesteuert werden, betätigt werden. Je nach der Stellung des Mischventils 3 wird entweder nur ein kaltes oder nur ein heißes Strömungsmittel oder auch ein Strömungsmittel mit einer mittleren Temperatur, die zwischen —2 und + 8O⁰C liegt, in die Wärmetauscher 14 und 18 weitergeleitet. The mixing valve 3 is equipped with two outlets 12 and 17. It can be actuated by hand or by other actuating devices known per se, not shown in detail, which are controlled by operating value sensors. Depending on the position of the mixing valve 3 is either a cold or has a hot fluid or a fluid having an average temperature which is between -2 and + 8O ⁰ C, passed into the heat exchanger 14 and 18th

Der erste Ausgang 12 des Mischventils 3 ist über die Leitung 13 mit dem Wärmetauscher 14 und der zweite Ausgang 17 des Mischventils 3 über die Leitung 19 mit dem Wärmetauscher 18 im Luftführungskanal 15 des Gebläses 16 verbunden. Durch einen Pfeil ist die Richtung der Luftströmung innerhalb des Luftführungs-Schachtes 15 angezeigt worden. Beide Wärmetauscher 14, 18 münden in eine gemeinsame Leitung 20, die zur Pumpe 1 des Strömungsmittelkreislaufes führt.The first output 12 of the mixing valve 3 is via the line 13 to the heat exchanger 14 and the second Output 17 of the mixing valve 3 via line 19 to the heat exchanger 18 in the air duct 15 of the Fan 16 connected. The direction of the air flow inside the air duct is indicated by an arrow 15 has been displayed. Both heat exchangers 14, 18 open into a common line 20, which for Pump 1 of the fluid circuit leads.

Je nach Stellung des Mischventils 3 wird die durch den Luftführungsschacht 15 strömende Luft aufgehe'/t, gekühlt oder getrocknet oder auch aufgeheizt und getrocknet bzw. gekühlt und getrocknet.Depending on the position of the mixing valve 3, the air flowing through the air duct 15 is increased, cooled or dried or also heated and dried or cooled and dried.

Soll die Luft beispielsweise nur aufgeheizt werden, so wird der Eingang 11 des Mischventils 3 abgesperrt. Die gesamte durch die Pumpe 1 geförderte Strömungsmittelmenge fließt dann über den Strömungsmittelteiler 2 und die Leitung 4 zum Motor 6, wird in dem Motor 6 aufgeheizt und gelangt durch die Leitung 7 zum Eingang 10 des Mischventils 3. Im Mischventil 3 wird das Strömungsmittel aufgeteilt und auf beide Ausgänge 12 und 17 geleitet. Von diesen Ausgängen 12 und 17 gelangt das Strömungsmittel sodann über die Leitungen 13 und 19 zu den Wärmetauschern 14 und 18. Die Wärmetauscher 14 und 18 werden aufgeheizt und die durch den Luftführungsschacht 15 strömende Luft wird erwärmt. If, for example, the air is only to be heated, the inlet 11 of the mixing valve 3 is shut off. the The entire amount of fluid conveyed by the pump 1 then flows via the fluid divider 2 and the line 4 to the motor 6, is heated in the motor 6 and passes through the line 7 to the inlet 10 of the mixing valve 3. In the mixing valve 3, the fluid is divided and distributed to both outlets 12 and 17 headed. The fluid then passes from these outlets 12 and 17 via the lines 13 and 19 to the heat exchangers 14 and 18. The heat exchangers 14 and 18 are heated and the through Air flowing through the air duct 15 is heated.

Soll die Luft beispielsweise nur gekühlt werden, so wird der Eingang 10 des Mischventils 3 abgesperrt und die gesamte, durch die Pumpe 1 geförderte Strömungsmittelmenge fließt durch die Umgehungsleitung 5 mit dem Kühlkörper 9 zum Mischventil 3. Im Mischventil 3 wird wiederum eine Aufteilung des Strömungsmittels auf die Ausgänge 17 und 12 vorgenommen, und das abgekühlte Strömungsmittel wird auf die Wärmetauscher 18 und 14 verteilt. Die Wärmetauscher 18 und 14 werden abgekühlt und die durch den Luftschacht 15 strömende Luft wird gekühlt.If, for example, the air is only to be cooled, the inlet 10 of the mixing valve 3 is shut off and the entire amount of fluid conveyed by the pump 1 also flows through the bypass line 5 the heat sink 9 to the mixing valve 3. In the mixing valve 3 there is again a division of the fluid on outlets 17 and 12, and the cooled fluid is on the heat exchangers 18 and 14 distributed. The heat exchangers 18 and 14 are cooled down and those through the air shaft 15 flowing air is cooled.

Wird zum Kühlen oder Aufheizen der Luft zusätzlich eine Entfeuchtung der Luft gewünscht, was beispiels-If dehumidification of the air is also required for cooling or heating the air, which, for example,

weise in heißen Klimazonen sogar erforderlich sein kann, so wird das Mischventil 3 derart eingestellt, daß beide Eingänge 10,11 und beide Ausgänge 12, 17 geöffnet sind. Bei einer solchen Stellung des Mischventils 3 wird in den vorn im Luftführungsschacht 15 liegenden Wärmetauscher 18 das kalte Strömungsmittel und in den im Luftführungsschacht 15 hinten liegenden Wärmetauscher 14 das erwärmte Strömungsmittel geleitet. Die Temperatur des zu den einzelnen Wärmetauschern 14, 18 gelangenden Strömungsmittels ist von der Stellung des Mischventils 3 abhängig, je nachdem wie weit der eine oder andere Eingang 10, 11 geöffnet ist, wird ein Teil des warmen Strömungsmittels dem kalten oder umgekehrt beigemischt. In der Folge hat der im Luftführungsschacht 15 vorn liegende Wärmetauscher 18 eine niedrigere Temperatur als der hinten liegende Wärmetauscher 14. Hierdurch wird die im Luftschacht 15 strömende Luft durch den Wärmetauscher 18 zunächst unter ihre Taupunktstemperatur abgekühlt und sodann vom zweiten Wärmetauscher 14 wieder auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt. Durch das Abkühlen der Luft unter ihre Taupunktstemperatur wird ein Teil der in der Luft enthaltenen Feuchtigkeit niedergeschlagen und als Kondenswasser aus dem Luftführungsschacht 15 durch die öffnung 21 abgeführt.may even be necessary in hot climates, the mixing valve 3 is set in such a way that both inputs 10, 11 and both outputs 12, 17 are open. In such a position of the mixing valve 3 is in the front in the air duct 15 lying heat exchanger 18, the cold fluid and in the heat exchanger 14 located at the rear in the air duct 15 is guided by the heated fluid. The temperature of the fluid flowing to the individual heat exchangers 14, 18 depends on the position of the mixing valve 3 depending on how far one or the other input 10, 11 is open, is part of the warm fluid is mixed with the cold fluid or vice versa. As a result, the has in the air duct 15 heat exchanger 18 located at the front has a lower temperature than the one at the rear Heat exchanger 14. As a result, the air flowing in the air shaft 15 through the heat exchanger 18 is initially cooled below their dew point temperature and then from the second heat exchanger 14 back to the desired temperature heated up. By cooling the air below its dew point temperature, a Part of the moisture contained in the air is precipitated and as condensation from the air duct 15 discharged through the opening 21.

Um umgekehrt auch bei zu trockner Luft eine Befeuchtung der Luft durchführen zu können, ist vor dem vorn liegenden Wärmetauscher 18 eine Befeuchtungseinrichtung 22 angeordnet. Conversely, in order to be able to humidify the air even if the air is too dry, the A humidifying device 22 is arranged in front of the heat exchanger 18.

Der in die Umgehungsleitung 5 eingesetzte Verdampfer 9 kann in besonders günstiger Weise aus einem innenliegenden Metallrohr und einem dieses Metallrohr mit Abstand umfassenden zweiten elastischem Rohr gebildet werden. Beide Rohre können im Gegenstrom von den wärmetauschenden Medien durchflossen werden. Im Ausführungsbeispiel ist das innenliegende Rohr aus Kupfer hergestellt und wird von dem Kühlmittel durchströmt. Der außen liegende Schlauch besteht aus Gummi und ist an seinen Enden mit metallenen Anschlußstutzen versehen, durch welche die Zufluß- und Abflußstutzen des innenliegenden Kupferrohres geführt sind.The evaporator 9 used in the bypass line 5 can be used in a particularly advantageous manner an inner metal tube and a second elastic one encompassing this metal tube at a distance Tube can be formed. The heat-exchanging media can flow through both tubes in countercurrent will. In the exemplary embodiment, the inner tube is made of copper and is of the Coolant flows through. The outside hose is made of rubber and has metal ends at its ends Connection piece provided through which the inflow and outflow nozzles of the inner copper pipe are led.

Der Vorteil einer derartigen Klimaanlage beruht vor allem darin, daß die im Luftführungsschacht 15 angeordneten Wärmetauscher 14, 18 mit sehr geringen Abmessungen und sehr hoher Leistung ausgeführt werden können. Hierdurch wird äußerst wenig Raum im sogenannten Vorbau des Kraftfahrzeuges unter dem Armaturenbrett benötigt. Die Anlage kann sehr einfach gefertigt werden und ist dabei sehr betriebssicher. Ebenfalls einfach und betriebssicher ist die RegulierungThe advantage of such an air conditioning system is based primarily on the fact that the air duct 15 arranged in the air duct Heat exchangers 14, 18 are designed with very small dimensions and very high performance be able. As a result, there is very little space in the so-called front end of the motor vehicle under the Dashboard required. The system can be manufactured very easily and is very reliable in operation. Regulation is also simple and reliable

«5 und Steuerung der Anlage.«5 and control of the system.

Bei größeren Fahrzeugen kann es wünschenswert sein, daß nicht nur im Vorbau des Kraftfahrzeuges ein Luftführungsschacht 15 angeordnet ist, sondern daß auch für die hinteren Sitze ein besonderes Gebläse mit einem Luftführungsschacht vorhanden ist. Diese Forderung kann in äußerst einfacher Weise erfüllt werden, indem ein zweiter Luftführungsschacht mit zwei Wärmetauschern im Fahrzeug angeordnet wird und die Wärmetauscher mit ihren Eingängen an die Leitungen 13 und 19 der Klimaanlage angeschlossen werden. Die in den zweiten Luftführungskanal strömende Luft kann dann in gleicher Weise wie die durch den ersten Luftführungskanal strömende Luft beheizt, gekühlt, getrocknet usw. werden. Es ist aber auch möglich, daß die Wärmetauscher des zweiten Luftführungsschachtes mit ihren Eingängen an die Leitungen 5 und 7 vor dem Mischventil 3 angeschlossen werden und daß ein weiteres Mischventil zur Steuerung der Wärmetauscher im zweiten Luftführungskanal vorgesehen wird. Hierdurch kann der zweite Luftführungskanal getrennt vom ersten Luftführungskanal gesteuert werden.In the case of larger vehicles, it may be desirable that a Air duct 15 is arranged, but that also for the rear seats with a special fan an air duct is available. This requirement can be met in an extremely simple way, by arranging a second air duct with two heat exchangers in the vehicle and the Heat exchangers can be connected with their inputs to lines 13 and 19 of the air conditioning system. the Air flowing into the second air duct can then be used in the same way as that through the first air duct flowing air can be heated, cooled, dried, etc. But it is also possible that the Heat exchanger of the second air duct with their inputs to the lines 5 and 7 before Mixing valve 3 are connected and that another mixing valve to control the heat exchanger in the second air duct is provided. As a result, the second air duct can be separated from the first Air duct can be controlled.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Air conditioning for motor vehicles with a heating device and a cooling device as well two heat exchangers arranged one behind the other in an air supply duct to the passenger compartment, characterized in that the circuit for the same exchange medium in two parallel Sections (4, 5) is divided, of which one section (4) through the heating device (6) and the other section (5) is acted upon by the cooling device (9) and the two sections lead to a mixing valve (3) via which both heat exchangers (14, 18) can be connected to one Temperature mixed or one heat exchanger with cooled and the other with heated Exchange medium can be charged in dosed quantities.

2. Air conditioning system according to claim 1, characterized in that the evaporator as the cooling device (9) a cooling system is switched on in the other section (5).

3. Air conditioning system according to claim 1 or 2, characterized in that the mixing valve (3) has two outputs (12, 17), each of which is connected to one or both inputs (10, 11) of the mixing valve (3) is directly connectable and that from the two outputs lines (13, 19) to each one of the lead in the air duct (15) of the fan (16) arranged heat exchanger (14, 18).

4. Air conditioning system according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that as Heater (6) the engine cooling water is used.

5. Air conditioning system according to claim 4, characterized in that in addition to the heating device a fuel heater (8) is inserted through the engine cooling water.

6. Air conditioner according to claim 4 or 5, characterized in that the engine exhaust gases in one with the heat exchanger connected to a section acted upon by the heating device are.

7. Air conditioning system according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the in the air supply duct (15), seen in the direction of travel, the front heat exchanger (18) has a larger one Has performance than the rear heat exchanger (14).

8. Air conditioning system according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that before an air humidifier (22) is arranged in front of the heat exchanger (18).

9. Air conditioning system according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the The evaporator (9) of the cooling device consists essentially of a metal tube, in particular made of copper, consists, which is surrounded by a second tube made of elastic material at a distance and is flowed through in countercurrent by the heat-exchanging media.

10. Air conditioning system according to claim 9, characterized in that the cooling medium through the Metal pipe is passed.

The invention relates to an air conditioning system for

Motor vehicles with a heating device and a cooling device and two in one air supply duct heat exchangers arranged one behind the other to the passenger compartment.

In a known air conditioning system of the type mentioned (FR-PS 11 21 933), the two are in Series of heat exchangers arranged one behind the other are charged with various exchange media, which in independent circuits are housed. If only heating is required, the cooling circuit remains switched off. In this case, only one of the heat exchangers is used, preferably the one closer to the passenger compartment lying, charged with the heated engine cooling water via a thermostat-operated valve. To the Cooling the cooling circuit is switched on. In this operating state, the first heat exchanger serves as a Evaporator of the cooling circuit, which cools the incoming air. As a regulation of the If the cooling capacity is not possible, temperature control can only be used to cool the vehicle interior take place in that the heating circuit is also switched on. The cooling effect then depends on how much or how little is coming from the heat exchanger serving as the evaporator of the cooling circuit Air is then heated.

In another design (US-PS 22 64 848) two are optionally acted upon with the inflowing air Heat exchangers are provided, one for heating and the other for cooling the Passenger compartment is to be used. With this design, where only one of the two heat exchangers is ever used can be used, different media are also provided for heating and cooling.

In another known design (DT-AS 12 51 493) there is only one heat exchanger in the air supply duct arranged to the passenger compartment of a vehicle. This heat exchanger is using either applied to a heating medium or a cooling medium. In the latter case it serves as a vaporizer for a refrigeration cycle.

In a also known type (US-PS 20 17 579) is also in the air supply duct to the Passenger compartment of a vehicle only provided a heat exchanger, which either with cooling medium or is flowed through with superheated steam. The superheated steam is transferred from the vehicle's exhaust system won a separate heat exchanger.

It is also known (US-PS 31 98 431) a mixing valve to be provided with which the air blown into the passenger compartment of the vehicle is mixed can, which is conveyed through a heating device and a cooling device with the help of fans will. The mixing valve sets an air mixture with a selectable temperature from the two different heated air flows together.

The invention is based on the object of creating an air conditioning system of the type mentioned at the outset, which a heating, cooling and air conditioning of the passenger compartment enables and that in their structure and their Control and regulation is kept simple and reliable.

This object is achieved in that the circuit for the same exchange medium in two parallel Sections is divided, of which one section by the heater and the other section are acted upon by the cooling device and lead the two sections to a mixing valve over