DE19646123A1 - Heiz- oder Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Heiz- oder Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug

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Description

Die Erfindung betrifft eine Heizungs- oder Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der US 4,482,009 ist eine Heiz- oder Klimaanlage mit einem Ge­ bläse und einer Heizkörpereinheit bekannt, wobei stromabwärts der Heizkörpereinheit der Luftverteilungsraum geteilt ausgebildet ist. Von dem ersten Luftverteilungsraum führen zwei Luftkanäle zu Klimatisierungszonen des Vorderraums, nämlich zum Fahrer- und Bei­ fahrersitz. Von einem zweiten Luftverteilungsraum führen zwei Kanäle zu Klimatisierungszonen des Rückraums, nämlich zu einem Rücksitz hinter dem Fahrer und einem Rücksitz hinter dem Beifahrer. An den Verzweigungsstellen der Luftkanäle sind jeweils Luftsteuerelemente angeordnet zur Steuerung der zu den jeweiligen Klimatisierungszonen zuzuführenden Luftmenge. Nachteilig an der bekannten Anlage ist, daß lediglich die Temperaturen von zwei Klimatisierungszonen, nämlich einerseits die Temperatur der Klimatisierungszonen für den Vorder­ raum und andererseits der Temperatur für die Klimatisierungszonen des Rückraums, unabhängig voneinander einstellbar sind. Zwar sind im weiteren Verlauf der Luftführung Luftsteuerelemente vorgesehen, die die Mischung eines zu einer vorderen Klimatisierungszone führenden Luftstroms mit einem zu einer hinteren Klimatisierungszone führenden Luftstromes erlaubt. Die dadurch bewirkte Temperatureinstellung ist jedoch weiterhin abhängig von der Stellung der Luftsteuerelemente, die die Luftmenge zu anderen Klimatisierungszonen steuern.
Weiterhin ist aus der DE 39 40 361 A1 eine Heiz- oder Klimaanlage für Kraftfahrzeuge zu den Klimatisierungszonen des Rückraums be­ kannt, wobei ein erster Luftkanal zur Führung von Kaltluft und ein zweiter Luftkanal zur Führung von Warmluft dient. Die beiden Luftkanäle münden in einem Mischraum, in dem eine gewünschte Tempe­ ratur des zur Belüftung des Rückraums dienenden Luftstroms einstell­ bar ist. Der Luftkanal zur Führung des Luftstroms in den Fußbereich des Rückraums zweigt stromaufwärts des Mündungsbereichs von dem Warmluftkanal ab, so daß dessen Temperatur abhängig ist von den Temperaturverhältnissen in dem Vorderraum. Nachteilig an dieser be­ kannten Anlage ist, daß mit der Steuerung der Luftmenge für den Rückraum in einem rückraumnahen Bereich ein erheblicher Platzbedarf verbunden ist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Heiz- oder Klimaanlage zur Temperierung des Vorder- und Rückraums eines Fahrzeugs anzugeben, die für den Nutzer den Komfort bei der Temperatureinstellung verbes­ sert und die platzsparend aufgebaut ist.
Zur Lösung der Aufgabe weist die Erfindung die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 auf.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß auf einfache Weise die Temperatur für mindestens vier Klimatisierungszonen des Kraftfahrzeugs unabhängig voneinander einstellbar ist. Unmittelbar im Bereich des Heizkörpers wird die Temperatur des jeweils zu einer Klimatisierungszone führenden Luftstroms eingestellt, wobei eine Wechselwirkung bzw. ein Austausch von Luftströmen unterschiedlicher Klimatisierungszonen vermieden wird. Somit kann eine getrennte und unbeeinflußbare Temperatureinstellung zwischen Vorder- und Rückraum erfolgen. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß die Tempera­ tureinstellung der Luftströme unmittelbar im Bereich der Heizkör­ pereinheit vorgenommen wird. Die Mittel zur Einstellung der Tempera­ tur erfordern keinen höheren Platzbedarf als eine herkömmliche Kli­ maanlage für lediglich zwei Klimatisierungszonen.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Heizkörpereinheit in vier Heizkörperzonen aufgeteilt, so daß vier Teilluftströme durch die Heizkörpereinheit hindurch geleitet werden. Diese Teilluftströme werden nach Verlassen der Heizkörpereinheit jeweils Luftkanälen zu­ geführt, ohne daß eine Vermischung mit anderen Teilluftströmen er­ folgen kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung besteht die Heizkörpereinheit aus einem einzigen Heizkörper, der zur Bildung der vier Heizkörper­ zonen eine vertikale und eine horizontale Trennung aufweist. Die vertikale Trennung erfolgt dadurch, daß der Anschluß für den Vorlauf mittig des Heizkörpers angeordnet ist, so daß das Kühlmittel jeweils in Richtung zu den außenliegenden und parallelen gegenüberliegenden Wasserkästen in etwa einer Ebene strömt. Der Heizkörper ist im wesentlichen symmetrisch aufgebaut, wobei er einen gleichartigen linken und rechten Teil aufweist. Der linke und rechte Teil des Heizkörpers weisen jeweils eine horizontale Trennwand auf, die die­ sen in ein oberes Segment und ein unteres Segment aufteilt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung sind die dem unteren Segment zugeordneten Rohre des Heizkörpers mit Turbulenzeinlagen versehen. Hierdurch wird ein besserer Wärmeübergang in den unteren Segmenten erzeugt, so daß für den Luftstrom des den unteren und somit dem Rückraum zugeordneten Teil des Heizkörpers eine vergleichsweise hö­ here Temperatur erzielbar ist.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Un­ teransprüchen.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 Eine schematische Darstellung einer Klimaanlage nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Klimaanlage nach einem zweiten Ausführungsbeispiel und
Fig. 3 eine Vorderansicht einer Heizkörpereinheit.
In Fig. 1 ist eine Klimaanlage für den Einbau in Kraftfahrzeuge schematisiert dargestellt. Die Klimaanlage ist bezüglich einer ver­ tikalen Längsmittelebene symmetrisch ausgebildet, so daß die Tempe­ ratur auf der Beifahrerseite getrennt von der Fahrerseite einge­ stellt werden kann. Die in Fig. 1 dargestellte Luftführung kann dem­ nach sowohl für die Fahrer- als auch Beifahrerseite gelten.
Die in Fig. 1 dargestellte Klimaanlage weist eingangsseitig ein Ge­ bläse 1 auf, das einen Luftstrom 2 ansaugt. Der Luftstrom 2 kann in Abhängigkeit von einer nicht dargestellten Umluft/Frischluft-Klappe entweder ein Frischluftstrom oder ein Umluftstrom sein. Der zuge­ führte Luftstrom 2 beaufschlagt einen Verdampfer 3, der von einem Kältemittel durchflossen wird und den Luftstrom auf eine vorgegebene Temperatur abkühlt. Stromabwärts des Verdampfers 3 ist eine Heizkör­ pereinheit angeordnet, die aus einem einstückigen Heizkörper 4 be­ steht. Alternativ dazu kann die Heizkörpereinheit auch aus mehreren Heizkörper-Segmenten bestehen, die modulartig zusammensetzbar sind. Stromabwärts des Heizkörpers 4 führen eine Mehrzahl von Luftkanälen zu den entsprechenden Austrittsdüsen im Kraftfahrzeug. Zur Führung des Luftstroms an einer Vorderraumseite sind ein Belüftungskanal 5, ein Defrostkanal 6 und ein Fußraumkanal 7 vorgesehen. Der Belüf­ tungskanal 5 ist gehäusewandseitig angeordnet. Die Kanäle 5, 6 und 7 sind einem oberen Segment 8 des Heizkörpers zugeordnet und führen den Luftstrom zu Klimatisierungszonen des Vorderraums. Einem unteren Segment 9 des Heizkörpers 4 sind Luftkanäle zugeordnet, die tempe­ rierte Luft den Klimatisierungszonen eines Rückraums zuführen. Zur Führung des Luftstroms zu einem Fußbereich des Rückraums ist ein Fußraumkanal 10 vorgesehen, der benachbart ist zum Fußraumkanal 7 für den Vorderraum. Gehäusewandseitig anschließend ist ein Belüf­ tungskanal 11 ausgebildet, der einen Luftstrom in einen höheren Be­ reich des Rückraums führt. Die vorgenannten Luftkanäle sind derart angeordnet, daß auf einfache Weise eine Temperaturschichtung erfol­ gen kann. Die Belüftungskanäle 5 und 11 sind gehäusewandseitig in Verlängerung eines Bypasses 12 bzw. 13 angeordnet, wobei jeweils eine Mischklappe 14 für den oberen Bereich und eine Mischklappe 15 für den unteren Bereich vorgesehen sind zur Einstellung der Luft­ menge bzw. der Lufttemperatur. Die Mischklappen 14 und 15 sind un­ mittelbar im Anschluß an den Heizkörper 4 angeordnet und bilden einen Luftverteilraum, wobei mittels der Mischklappe 14 die Tempera­ tur in dem Belüftungskanal 5 und dem Defrostkanal 6 beeinflußbar ist sowie mittels der Mischklappe 15 die Temperatur in dem Fußraumkanal 10 und dem Belüftungskanal 11 für den Rückraum einstellbar ist. Der Fußraumkanal 7 ist mittig angeordnet und erhält einen unmittelbar im Heizkörper 4 temperierten Luftstrom. Zur Einstellung der Temperatur ist der Heizkörper 4 wasserseitig geregelt, d. h. der Heizkörper 4 ist über Anschlußstutzen mit nicht gezeigten Ventilen verbunden, de­ ren Öffnungsstellung abhängig ist von der einzustellenden Tempera­ tur. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, kann durch Betätigen der Misch­ klappe 15 die Temperatur im Fußraumkanal 10 und in dem Belüftungska­ nal 11 unabhängig von der Temperatur in den zu den vorderen Klimati­ sierungszonen führenden Kanälen 5, 6 und 7 eingestellt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Heiz­ körper 4 segmentartig ausgebildet. Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, besteht der Heizkörper 4 aus einem linken und rechten Teil 16, bzw. 17. Die Zuführung des Kühlmittels erfolgt über eine zwischen diesen beiden Teilen 16 und 17 angeordnete mittlere Eintrittsöffnung 18, die das Kühlmittel in einen mittleren Wasserkasten 19 führt, von dem aus es durch waagerechte Rohre 20 zu dem seitlich versetzten linken Wasserkasten 21 und rechten Wasserkasten 22 geleitet wird. Sowohl der linke Teil 16 als auch der rechte Teil 17 des Heizkörpers 4 ist in ein oberes Segment 23 bzw. 24 als auch in eine unteres Segment 25 bzw. 26 aufgeteilt. Eine sich vom mittleren Wasserkasten 19 bis zu einer Seitenwand 27 erstreckende Trennwand 28 trennt das obere Seg­ ment 23 von dem unteren Segment 25. Korrespondierend dazu verläuft im rechten Teil 17 des Heizkörpers 4 eine Trennwand 29 bis unmittel­ bar zu einer gegenüberliegenden Seitenwand 30 des Heizkörpers 4. Den Segmenten 23, 24, 25, 26 sind jeweils Austrittsöffnungen 31, 32, 33 und 34 zugeordnet, durch die das Kühlmittel wieder aus dem Heizkör­ per 4 ausströmen kann. Nach einer besonderen Ausgestaltung der Er­ findung werden die oberen Segmente 23 und 24 wasserseitig geregelt, während die unteren Segmente 25 und 26 luftseitig geregelt werden. Hierdurch läßt sich eine weitgehend unabhängige Temperatureinstel­ lung zwischen Vorderraum einerseits und Rückraum andererseits ermög­ lichen.
Vorteilhaft können die Rohre der unteren Segmente 25, 26 derart aus­ gebildet sein, daß der Heizkörper 4 für den Fußraum eine höhere Tem­ peratur zur Verfügung stellt als für den Vorderraum. Zu diesem Zweck könnten beispielsweise Turbulenzeinlagen in die wärmeführenden Rohre der unteren Segmente 25, 26 eingesetzt sein, die eine Verwirbelung des Kühlmittels verursachen und damit einen besseren Wärmeübergang schaffen.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Fig. 2 wird der Heizkörper 35 ausschließlich luftseitig geregelt. Zu diesem Zweck sind stromaufwärts des Heizkörpers 35 eine obere Mischluft­ klappe 36 und eine stromabwärts angeordnete zweite Mischluftklappe 37 zur Luftmengeneinstellung des Vorderraums vorgesehen. In dem un­ teren Bereich des Heizkörpers 35 sind zur Einstellung der Luftmenge für den Rückraum eine untere Mischluftklappe 38 stromaufwärts und eine zweite Mischluftklappe 39 stromabwärts des Heizkörpers 35 angeordnet. Durch die Stellung dieser Mischluftklappen 36, 37, 38, 39 kann die Temperatur des von einem Verdampfer 40 beaufschlagten Luftstroms 41 getrennt zwischen Vorder- und Rückraum eingestellt werden. Oberhalb einer Trennwand 42 wird ein oberer Luftverteilraum 43 gebildet, von dem aus die temperierte Luft durch einen Belüf­ tungskanal 43, einen Defrostkanal 44 und einen Fußraumkanal 45 in den Vorderraum geleitet wird. Der Belüftungskanal 43 erstreckt sich im wesentlichen direkt stromabwärts des Verdampfers 40 unter Umge­ hung des Heizkörpers 35, wobei eine Schwenkklappe 46 im Bereich des Luftverteilraums 43 vorgesehen ist, mittels derer erwärmte Luft bei­ gemischt werden kann. Unterhalb der Trennwand 42 ist ein unterer Luftverteilraum 48 ausgebildet, in dem die Temperatur des für den Rückraum vorgesehenen Luftstroms eingestellt wird. Zusätzlich ist eine Schwenkklappe 49 in einem Bereich zwischen einem beginnenden Fußraumkanal 50 und einem Belüftungskanal 51 angeordnet, so daß bei­ den Kanälen 50, 51 ein unterschiedlicher Anteil von durch den Ver­ dampfer 40 abgekühlter Luft beigemischt werden kann. Auch diese Aus­ führungsform der Erfindung ermöglicht eine unabhängige Tempera­ tureinstellung der zu den verschiedenen Klimatisierungszonen führen­ den Luftströme. Insbesondere durch die Segmentierung des Heizkör­ pers gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 läßt sich eine platz­ sparende Klimaanlage verwirklichen, die den steigenden Komfortbe­ dürfnissen gerecht wird. Alternativ dazu kann aber auch der gleiche Komfort gewährleistet werden, wenn gemäß Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ein herkömmlicher Heizkörper verwendet wird. Durch Anordnung der Luftkanäle und der Mischklappen im Bereich des Heizkörpers wer­ den die gleichen Wirkungen erzielt.
Alternativ kann der Heizkörper 4 auch mit aufrechten, vertikalen Rohren ausgebildet sein. Hierdurch wird eine automatische Tempera­ turschichtung erzielt, wobei die Temperatur des Kühlmittels gleich­ mäßig von einem Bereich in Höhe der Eintrittsöffnung 18 in Richtung der in der Höhe der endseitigen Rohre am oberen und unteren Ende des Heizkörpers 4 angeordneten Austrittsöffnungen abnimmt. Durch diese Maßnahme wird insbesondere dem Fußraumkanal 7 des Vorderraums eine höhere Temperatur als dem Belüftungskanal 5 desselben zugeordnet. In gleicher Weise wird der benachbarte und eintrittsöffnungsnahe Fuß­ raumkanal 10 des Rückraums mit einem Luftstrom höherer Temperatur als der Belüftungskanal 11 des Rückraums beaufschlagt.

Claims (7)

1. Heiz- oder Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem Ge­ häuse, das
  • - ein Gebläse zum Ansaugen von Frisch- und/oder Umluft,
  • - eine Heizkörpereinheit zum Erwärmen mindestens eines Teils des Luftstroms,
  • - einen im Anschluß der Heizkörpereinheit geteilten Luftver­ teilungsraum, von dem aus Luftkanäle zumindest in zwei Kli­ matisierungszonen des Rückraums führen und
  • - Luftsteuerelemente zur Steuerung der den Klimatisierungszonen zugeführten Luftmenge,
    dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, derart, daß die Lufttemperatur der jeweils zu den Klimatisierungszonen füh­ renden Luftkanäle (5, 6, 7; 10, 11; 44, 45 46; 50, 51) unabhän­ gig voneinander einstellbar ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Luftsteuer­ elemente (14, 15; 36, 37; 38, 39) und/oder Trennwände (42) des Gehäuses stromaufwärts und/oder stromabwärts der Heizkörperein­ heit (Heizkörper 4, 35) derart angeordnet sind, daß mindestens vier Teilluftströme zu wenigstens vier Klimatisierungszonen ge­ leitet werden.
3. Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß un­ mittelbar im Bereich der Heizkörpereinheit (Heizkörper 4, 35) Luftsteuerelemente (14, 15; 36, 37; 38, 39) zur Steuerung und/oder Verteilung der Luft zu den Luftkanälen (5, 6, 7; 10, 11; 44, 45 46; 50, 51) angeordnet sind.
4. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zu den Klimatisierungszonen führen­ den Luftkanäle (5, 6, 7; 10, 11; 44, 45 46; 50, 51) unmittelbar an die Heizkörpereinheit (Heizkörper 4, 35) anschließen.
5. Anlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkörpereinheit (Heizkörper 4, 35) eine horizontale Trennwand (28, 29) aufweist, wobei ein oberes Segment (23, 24) dem Vorderraum und ein unteres Segment (25, 26) dem Rückraum zugeordnet ist.
6. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkör­ pereinheit (Heizkörper 4, 35) derart ausgebildet ist, daß das dem Rückraum zugeordnete Segment (25, 26) von einem Kühlmittel unter Abgabe einer größeren Wärmeleistung als das dem Vorderraum zugeordneten Segment (23, 24) durchströmt wird.
7. Anlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizkör­ pereinheit als einstückiger Heizkörper (4, 35) ausgebildet ist, der eine rechts/links-Trennung aufweist und insgesamt vier von­ einander trennbare Segmente (23, 24, 25, 26) aufweist.
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