DE19734145C1 - Klimaanlage für Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer bekannten Klimaanlage dieser Art (EP 0 419 707 B1) ist die Warmluftklappe mit ihrer Schwenkachse am V-förmig ausgebildeten Boden des Gehäuseabschnitts, und zwar in dessen ansteigendem Bereich, festgelegt und liegt in ihrer Sperrstellung mit ihrer parallel zur Schwenkachse ausgerichteten Klappenkante an der in Luftströmungsrichtung gesehenen Vorderkante des Wärmetauschers an, so daß die Luftdurchtrittsfläche des Wärmetauschers vollständig abgeschottet ist. In ihrer Freigabestellung liegt die Warmluftklappe am Boden des Gehäuseabschnitts an. Die Warmluftklappe ist mit einer Kaltluftklappe zwangsgekoppelt, die in einem den Wärmetauscher umgehenden Bypass vom Verdampfer zu einem hinter dem Wärmetauscher liegenden Mischraum angeordnet ist, und kann jede beliebige Zwischenstellung zwischen ihren beiden Schwenkendstellungen einnehmen. Bei voll geöffneter Warmluftklappe bildet sich zwischen dem Wärmetauscher und dem ansteigenden Bereich des Bodens des Gehäuseabschnitts ein Luftführungskanal aus, in dem der den Verdampfer verlassende Luftstrom hin zum Wärmetauscher geführt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß einerseits eine sehr gute Luftanströmung zum Wärmetauscher in allen Schwenkstellungen der Warmluftklappe sichergestellt ist und andererseits eine ausreichend gute Wasserausfällung aus dem nach Durchströmen des Verdampfers feuchtigkeitsbeladenen Luftstrom erreicht wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die erfindungsgemäße Klimaanlage hat den Vorteil, daß durch die erfindungsgemäße Ausbildung und Anordnung der Warmluftklappe die bei aus ihrer Sperrstellung herausgeschwenkter Warmluftklappe vom Verdampfer zum Wärmetauscher strömende Luft in jeder Schwenkstellung der Warmluftklappe auf zwei Teilluftströme aufgeteilt wird, von denen einer auf der Oberseite des Wärmetauschers entlangströmt und der andere in einem zwischen Warmluftklappe und Boden des Gehäuseabschnitts gebildeten, zum Wärmetauscher führenden Strömungskanal geführt ist. Dadurch erhält die Warmluftklappe eine die Anströmung des Wärmetauschers verbessernde Luftleitfunktion. Aus den an der Warmluftklappe und am Boden des Gehäuseabschnitts zwangsweise entlanggeführten Luftströmen werden außerdem im Grenzschichtbereich längs der Warmluftklappe und des Bodens wesentlich mehr Feuchtigkeit und Wassertröpfchen ausgefällt als aus einem frei zum Wärmetauscher strömenden Luftstrom. Die sich dabei an der Warmluftklappe und am Boden niederschlagenden Wassertröpfchen werden zu der tiefsten Stelle des V-förmig ausgebildeten Bodens gelenkt. Damit erhält die Warmluftklappe auch noch eine Wasserabscheidfunktion, so daß erreicht wird, daß den Wärmetauscher nur bereits weitgehend entfeuchtete Luft durchströmt.

Zweckmäßige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Klimaanlage mit vorteilhaften Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auf der dem Verdampfer zugekehrten Oberfläche der Warmluftklappe eine Wasserablaufrinne ausgebildet, die parallel zu und in Luftströmungsrichtung gesehen vor der Schwenkachse verläuft und an den beiden Längsseitenkanten der Warmluftklappe frei mündet. Der Rinnenboden der Wasserablaufrinne ist dabei zu beiden Längsseitenkanten der Warmluftklappe hin abfallend ausgebildet, was durch eine leicht konvexe Krümmung der Warmluftklappe in Richtung ihrer Schwenkachse, symmetrisch zur Mittellinie erreicht werden kann. Durch diese Wasserablaufrinne wird der sich auf der Oberseite der Warmluftklappe durch die sich dort niederschlagenden Wassertröpfchen bildende Wasserfilm sehr schnell abgeführt und aus dem Luftstrom entfernt, so daß keine Gefahr besteht, daß die sich ablagernden Wassertröpfchen wiederum von dem Luftstrom mitgerissen werden.

Dieser Effekt wird noch verbessert, wenn gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung auf der Oberfläche des in Luftströmungsrichtung vor der Schwenkachse liegenden Klappenteils der Warmluftklappe quer zur Wasserablaufrinne verlaufende Längsrinnen ausgebildet sind, die in der Wasserablaufrinne münden. Zusätzlich können diese Längsrinnen an der vorderen Klappenkante frei auslaufen.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ausschnittweise einen Längsschnitt einer Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug, schematisch dargestellt,

Fig. 2 ausschnittweise eine perspektivische Darstellung einer Warmluftklappe in der Klimaanlage gemäß Fig. 1.

Die in Fig. 1 ausschnittweise schematisch skizzierte Klimaanlage weist ein Gehäuse 10 auf, das eingangsseitig an einem hier nicht dargestellten Gebläse angeordnet ist. Im Gehäuse 10 ist ein Verdampfer 11 und ein Wärmetauscher 12 in Luftströmungsrichtung gesehen aufeinanderfolgend und im Abstand voneinander angeordnet. Verdampfer 11 und Wärmetauscher 12 sind dabei so im Gehäuse 10 ausgerichtet, daß ihre Luftdurchtrittsflächen 111 bzw. 112 ungefähr rechtwinklig zueinander liegen, wobei sie dabei einen kleinen spitzen Winkel einschließen können. Der Verdampfer 11 und der Wärmetauscher 12 begrenzen einen Gehäuseabschnitt 13, dessen Boden etwa V-förmig ausgebildet ist und von der Unterkante 112 des Verdampfers 11 aus abfallend und zu der Hinterkante 122 des Wärmetauschers 12 hin ansteigend ausgebildet ist. Im tiefsten Bereich des Bodens 131, also in der Knickstelle zwischen dem abfallenden und ansteigenden Bodenbereich, ist ein Wasserauslaß 14 vorgesehen.

Oberhalb des Wärmetauschers 12 führt ein Bypass 15 vom Verdampfer 11 zu einem hinter dem Wärmetauscher 12 im Gehäuse 10 ausgebildeten Mischraum 16. Im Bypass 15 ist eine Kaltluftklappe 17 angeordnet, die hier aus einer Vielzahl von einzelnen Lamellen 171 besteht, die je nach Schwenkstellung eine mehr oder weniger großen Kaltluftstrom direkt vom Verdampfer 11 zum Mischraum 16 hin durchlassen.

Im Gehäuseabschnitt 13 ist eine Warmluftklappe 18 angeordnet, die um eine Schwenkachse 19 zwischen zwei Schwenkendstellungen manuell oder motorisch geschwenkt werden kann, wobei in der einen Schwenkendstellung, der sog. Sperrstellung der Warmluftklappe 18, die Luftzufuhr zu dem Wärmetauscher 12 hermetisch abgesperrt ist und in der zweiten Schwenkendstellung, der sog. Freigabestellung, die Luftzuführung zu dem Wärmetauscher 12 maximal freigegeben ist. Die Warmluftklappe 18 ist dabei so ausgebildet, daß ihre Schwenkachse 19 sich mittig in der Klappenfläche und parallel zu der vorderen und hinteren querverlaufenden Klappenkante 181 bzw. 182 erstreckt. Die Anordnung der Schwenkachse 19 im Gehäuseabschnitt 13 ist dabei so getroffen, daß in der Sperrstellung der Warmluftklappe 18 die hintere Klappenkante 182 an dem Gehäuseabschnittboden 131 in dessen ansteigendem Bereich 131a und die vordere Klappenkante 181 an der Vorderkante 123 des Wärmetauschers 12 anliegt und in der Freigabestellung der Warmluftklappe 18 die hintere Klappenkante 182 etwa mittig vor die Luftdurchtrittsfläche 121 des Wärmetauschers 12 geschwenkt ist und die vordere Klappenkante 181 in oder nahe einer durch die Schwenkachse 19 verlaufenden Horizontalebene liegt. Die Schwenkachse 19 liegt dabei unterhalb der Luftdurchtrittsfläche 121 des Wärmetauschers 12.

Wie in Fig. 2 angedeutet ist, sind zur Realisierung der Schwenkbeweglichkeit der Warmluftklappe 18 um die Schwenkachse 19 zwei koaxial zur Schwenkachse 19 angeordnete Schwenkzapfen 20 im Gehäuse 10, und zwar in dessen Seitenwänden, drehbar gelagert, die in zwei in der Warmluftklappe 18 ausgebildete, seitliche Zapfenaufnahmen 21 formschlüssig eingreifen. Von den beiden Schwenkzapfen 20 ist nur der in Luftströmungsrichtung linke Schwenkzapfen 20 dargestellt. Um die Zapfenaufnahmen 21 herum ist eine sich an die zugeordnete Seitenwand des Gehäuseabschnitts 13 andrückende Dichtmanschette 22 angeordnet, die die Längsseitenkanten 183, 184 der Warmluftklappe 18 gegenüber den Seitenwänden im Gehäuseabschnitt 13 abdichten. Auf die Bedeutung der Dichtmanschetten 22 wird noch weiter unten eingegangen.

Wie in Fig. 1 angedeutet ist, sind die beiden in Luftströmungsrichtung vor und hinter der Schwenkachse 19 angeordneten Klappenteile 18a und 18b der einstückig ausgebildeten Warmluftklappe 18 zueinander etwas angewinkelt. Die beiden Klappenteil 18a und 18b können aber auch miteinander fluchten und eine ebene Fläche bilden.

Wie in Fig. 1 illustriert ist, definiert die aus ihrer Sperrstellung herausgeschwenkte Warmluftklappe 18 in jeder ihrer Schwenkstellungen zwei von dem Verdampfer 11 zu dem Wärmetauscher 12 führende Luftströmungskanäle, deren lichte Querschnitte von der Schwenkstellung der Warmluftklappe 18 abhängig sind. Der eine Luftströmungskanal wird von dem Boden 131 im Gehäuseabschnitt 13 und der andere Luftführungskanal von der Luftdurchtrittsfläche 121 des Wärmetauschers 12 begrenzt. Dadurch erhält die Warmluftklappe 18 zusätzlich zu ihrer Steuerfunktion für die den Wärmetauscher 12 durchsetzende Luftmenge noch eine Luftleitfunktion, die eine optimale Lufteinströmung am Wärmetauscher 12 herstellt. Zusätzlich übernimmt die Warmluftklappe 18 noch die Funktion eines Wasserabscheiders, da in dem Grenzschichtbereich der beiden Luftströme längs der Warmluftklappe 18 einerseits und längs des Bodens 131 im Gehäuseabschnitt 13 andererseits von dem Luftstrom im Verdampfer 11 mitgerissene Wasser- und Nebeltröpfchen sehr viel leichter kondensieren und damit aus dem Luftströmen wieder ausgeschieden werden.

Zur Abführung des auf der Oberfläche der Warmluftklappe 18 sich niederschlagenden Wasserfilms ist in der Oberfläche der Warmluftklappe 18 eine Wasserablaufrinne 23 ausgebildet, die parallel zu und in Luftströmungsrichtung gesehen vor der Schwenkachse 19 verläuft und an den beiden Längsseitenkanten 183, 184 der Warmluftklappe 18 frei mündet. Der Rinnenboden der Wasserablaufrinne 23 ist dabei zu beiden Längsseitenkanten 183, 184 der Warmluftklappe 18 hin abfallend ausgebildet, was im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 dadurch erreicht wird, daß die Warmluftklappe 18 in Richtung ihrer Schwenkachse 19 leicht konvex gekrümmt ist und dabei die Krümmung symmetrisch zur Mittellinie vorgenommen ist. Auf der Oberfläche des vorderen Klappenteils 18a sind noch weitere, rechtwinklig zu der Wasserablaufrinne 23 sich erstreckende Längsrinnen 24, hier zwei Längsrinnen 24, ausgebildet, die in der Wasserablaufrinne 23 münden. Die beiden Längsrinnen 24 sind dabei parallel zueinander und symmetrisch zur Klappenmitte angeordnet und laufen frei an der vorderen Klappenkante 181 der Warmluftklappe 18 aus. Diese beiden Längsrinnen 24 unterstützen den Ablauf des auf der Warmluftklappe 18 sich bildenden Wasserfilms, wobei das Wasser hin zur Wasserablaufrinne 23 geführt wird und aus der Wasserablaufrinne 23 seitlich an den Seitenwänden des Gehäuses 10 abtropft, um über den V-förmig ausgebildeten Boden 131 im Gehäuseabschnitt 13 zum Wasserablauf 14 abzufließen. Die unmittelbar hinter der Wasserablaufrinne 23 liegenden beiden Dichtmanschetten 22 an den Zapfenaufnahmen 21 der Warmluftklappe 18 verhindern dabei, daß das abtropfende Wasser von dem Luftstrom wieder mit in Richtung zum Wärmetauscher 12 gerissen wird.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So muß die Schwenkachse 19 nicht mittig zwischen der vorderen und hinteren Klappenkante 181, 182 verlaufen. Je nach räumlicher Gegebenheit kann die Schwenkachse 19 einen recht unterschiedlichen Parallelabstand von der vorderen Klappenkante 181 einerseits und der hinteren Klappenkante 182 andererseits aufweisen. Die Warmluftklappe 18 muß auch nicht einstückig ausgebildet sein, vielmehr kann sie längs ihrer Schwenkachse 19 in zwei separate Klappenflügel unterteilt werden, wobei jeder Klappenflügel individuell schwenkbar um die Schwenkachse 19 ausgebildet ist.

Claims (11)

1. Klimaanlage für Fahrzeuge mit einem Gehäuse, mit einem Verdampfer und einem Wärmetauscher, die in Luftströmungsrichtung gesehen aufeinanderfolgend im Abstand voneinander im Gehäuse angeordnet und so ausgerichtet sind, daß die Luftdurchtrittsflächen von Verdampfer und Wärmetauscher ungefähr rechtwinklig zueinander liegen, mit einem zwischen Verdampfer und Wärmetauscher vorhandenen Gehäuseabschnitt, dessen Boden etwa V-förmig von der Unterkante des Verdampfers aus abfallend und zu der Hinterkante des Wärmetauschers hin ansteigend ausgebildet ist, und mit einer um eine Schwenkachse zwischen zwei Schwenkendstellungen schwenkbar im Gehäuseabschnitt angeordneten Warmluftklappe, die die Luftströmung zum Wärmetauscher in der einen Schwenkendstellung vollständig sperrt und in der anderen maximal freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (19) im Parallelabstand von der in Luftströmungsrichtung gesehen vorderen und hinteren Klappenkante (181, 182) verläuft und deren Anordnung im Gehäuseabschnitt (13) so getroffen ist, daß in der Sperrstellung der Warmluftklappe (18) die hintere Klappenkante (182) an dem Boden (113) des Gehäuseabschnitts (13) in dessen ansteigendem Bereich (131b) und die vordere Klappenkante (181) an der Vorderkante (123) des Wärmetauschers (12) anliegt und in der Freigabestellung der Warmluftklappe (18) die hintere Klappenkante (182) vor die Luftdurchtrittsöffnung (121) des Wärmetauschers (12) geschwenkt ist und die vordere Klappenkante (181) in oder nahe einer durch die Schwenkachsen (19) verlaufenden Horizontalebene liegt.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (19) mittig in der Klappenfläche der Warmluftklappe (18) verläuft und im Gehäuseabschnitt (13) unterhalb der Luftdurchtrittsfläche (121) des Wärmetauschers (12) angeordnet ist.

3. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Verdampfer (11) zugekehrten Oberfläche der Warmluftklappe (18) eine Wasserablaufrinne (23) ausgebildet ist, die parallel zu und in Luftströmungsrichtung gesehen vor der Schwenkachse (19) liegt und an den beiden Längsseitenkanten (183, 184) der Warmluftklappe (18) frei ausläuft.

4. Klimaanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rinnenboden (231) der Wasserablaufrinne (23) zu beiden Längsseitenkanten (183, 184) der Warmluftklappe (18) hin abfallend ausgebildet ist.

5. Klimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmluftklappe (18) in Richtung ihrer Schwenkachse (19) leicht konvex und symmetrisch zur Mittellinie gekrümmt ist.

6. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche des in Luftströmungsrichtung vor der Schwenkachse (19) liegenden Klappenteils (18a) der Warmluftklappe (18) quer zur Wasserablaufrinne (23) verlaufende Längsrinnen (24) ausgebildet sind, die in der Wasserablaufrinne (23) münden.

7. Klimaanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsrinnen (24) an der vorderen Klappenkante (181) frei auslaufen.

8. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmluftklappe (18) im Umgebungsbereich der Schwenkachse (19) an ihren beiden Längsseitenkanten (183, 184) gegenüber den Seitenwänden des Gehäuseabschnitts (13) abgedichtet ist.

9. Klimaanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuseabschnitt (13) zwei mit der Schwenkachse (19) koaxiale Schwenkzapfen (20) drehbar gelagert sind, die in zwei in der Warmluftklappe (18) ausgebildeten, seitlichen Zapfenaufnahmen (21) formschlüssig eingreifen, und daß um jede der Zapfenaufnahmen (21) herum eine sich an die Seitenwände des Gehäuseabschnitts (13) andrückende Dichtmanschette (22) angeordnet ist.

10. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmluftklappe (18) längs ihrer Schwenkachse (19) in zwei Klappenflügel unterteilt ist und jeder Klappenflügel separat schwenkbar um die Schwenkachse (19) ausgebildet ist.

11. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß an der tiefsten Stelle des V-förmigen Bodens (131) des Gehäuseabschnitts (13) ein Wasserauslaß (14) vorgesehen ist.