DE19741862A1

DE19741862A1 - Vehicle air conditioning unit

Info

Publication number: DE19741862A1
Application number: DE19741862A
Authority: DE
Inventors: Klaus Arold
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1997-09-23
Filing date: 1997-09-23
Publication date: 1999-03-25

Abstract

The air conditioning unit has a fan and a box containing a heat exchanger and the vaporizer of a cold-producing unit. There is a mixing cavity in the box. The vaporizer (11) and heat exchanger (12) are one above the other vertically. A cross wall (20) runs between them, dividing the intermediate cavity into two sectors (21, 22). The sector (21) in front of the vaporizer is connected to the fan output. The sector (22) in front of the heat exchanger is connected to the cold air channel (23) running past the vaporizer.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an air conditioning system for vehicles the preamble of claim 1.

Bei einer bekannten Klimaanlage dieser Art (DE 39 25 726 A1) sind Verdampfer und Wärmetauscher im Klimakasten mit vertikal ausgerichteten Luftein- und -austrittsflächen in Abstand voneinander angeordnet. Ein Teil der vom Gebläse durch den Verdampfer hindurchgedrückten Luft wird an der Luftaustrittsseite des Verdampfer von einem Kaltluftkanal abgeschöpft und direkt dem Mischraum zugeführt. Der weitaus größere Teil der Luft durchströmt weiter den Wärmetauscher und gelangt in einen an der Luftaustrittsseite des Wärmetauschers angeordneten Luftverteiler. Von hier aus wird die Luft über zwei um den Wärmetauscher seitlich links und rechts herumgeführte Umgehungskanäle dem Mischraum zugeführt. Außerdem gehen von dem Luftverteiler Luftkanäle zu Fond- und Fußraumdüsen sowie zu Entfrosterdüsen ab. Von dem Mischraum führt ein Luftkanal zu einer in der Mittelebene des Fahrzeuginnenraums angeordneten Mitteldüse.In a known air conditioning system of this type (DE 39 25 726 A1) are evaporators and heat exchangers in a climate box with vertical aligned air inlet and outlet surfaces at a distance arranged from each other. Part of the blower through the Air pushed through the evaporator is at the Air outlet side of the evaporator from a cold air duct skimmed off and fed directly to the mixing room. The far The greater part of the air continues to flow through the heat exchanger and gets into one on the air outlet side of the heat exchanger arranged air distributor. From here the air is over two around the heat exchanger on the left and right bypass channels routed to the mixing room. In addition, air ducts go from the air distributor to the rear and Footwell nozzles and defroster nozzles. From the mixing room an air duct leads to one in the central plane of the Vehicle interior arranged center nozzle.

Bei einer ebenfalls bekannten Klimaanlage für Kraftfahrzeuge (DE 32 29 866 A1) hat man zur Erzielung eines geringen Bauvolumens und zur Verringerung des Strömungswiderstandes im Klimakasten Verdampfer und Wärmetauscher vertikal so angeordnet, daß sie in Bezug auf die Luftströmung parallel zueinander liegen. Verdampfer und Wärmetauscher sind dabei spitzwinklig zueinander angeordnet, und der Verdampfer ist unterhalb des Wärmetauschers plaziert. Zwischen Verdampfer und Wärmetauscher ist eine Luftklappe angeordnet, die um ihr eines Ende schwenkbar gelagert ist. Mittels der Luftklappe kann die vom Gebläse kommende Luft nur dem Wärmetauscher, nur dem Verdampfer oder zu wählbaren Anteilen sowohl dem Wärmetauscher als auch dem Verdampfer zugeführt werden. Die in zwei Luft strömen den Wärmetauscher einerseits und den Verdampfer andererseits durchströmende Luft gelangt in einen Luftverteiler und strömt von dort über diverse Luftkanäle zu Austrittsdüsen an verschiedenen Stellen des Fahrzeuginnenraums. Bei dieser Klimaanlage werden Wärmetauscher und Verdampfer parallel und nicht hintereinander durchströmt, so daß zwar der Strömungswiderstand sinkt, aber der zur Luftentfeuchtung vorgesehene Reheat-Betrieb, bei welcher die Luft zunächst im Verdampfer abgekühlt wird, dabei Feuchtigkeit ausscheidet und anschließend im Wärmetauscher wieder aufgeheizt wird, nicht möglich ist.In a likewise known air conditioning system for motor vehicles (DE 32 29 866 A1) one has to achieve a low one Construction volume and to reduce the flow resistance in the Air conditioning box evaporator and heat exchanger vertically so arranged to be parallel with respect to the air flow lie to each other. Evaporators and heat exchangers are included arranged at an acute angle to each other, and the evaporator is placed below the heat exchanger. Between evaporator and An air damper is arranged around the heat exchanger, one around it End is pivotally mounted. By means of the air flap, the Air coming from the fan only the heat exchanger, only that Evaporator or in selectable proportions both the heat exchanger as well as the evaporator. The two Air flows through the heat exchanger on the one hand and the evaporator on the other hand, air flowing through gets into one Air distributor and flows in from there via various air channels Outlet nozzles at different points of the Vehicle interior. With this air conditioner Heat exchanger and evaporator in parallel and not in series flows through, so that the flow resistance decreases, but the reheat mode intended for dehumidification, at which the air is first cooled in the evaporator Moisture excretes and then in the heat exchanger is reheated, is not possible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage der eingangs genannten Art unter Beibehaltung der Möglichkeit des Reheat-Betriebs kompakter zu gestalten.The invention has for its object an air conditioning system type mentioned at the beginning while maintaining the possibility of To make rehabilitation operations more compact.

Die Aufgabe ist bei einer Klimaanlage der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 gelöst.The task with an air conditioning system is in the preamble of Claim 1 defined genus according to the invention the features in the characterizing part of claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Klimaanlage hat den Vorteil, daß durch die Anordnung von Verdampfer und Wärmetauscher in Vertikalrichtung übereinander und mit etwa paralleler Ausrichtung eine recht geringe Bauhöhe erreicht wird, ohne hierfür den Reheat-Betrieb opfern zu müssen. Der um den Verdampfer und Wärmetauscher herumgeführte Kaltluftkanal und die Schottwand zwischen Verdampfer und Wärmetauscher ermöglichen die Luftströmung von der Ausgangsseite des Verdampfers zu der Eingangsseite des Wärmetauschers und damit das Reheat. Dabei wird infolge der vertikalen Durchströmung des Verdampfers durch die Gebläseluft eine sehr gute Kondenswasserabscheidung erreicht. Die Anordnung von Verdampfer und Wärmetauscher übereinander mit zueinander parallelen und einander zugekehrten Lufteintrittsflächen ermöglichen nicht nur eine niedrige Bauweise des Klimakastens sondern läßt auch ein sehr gutes Crashverhalten der Klimaanlage erreichen, da eine Blockbildung von Verdampfer und Wärmetauscher - anders als bei der Hintereinanderordnung mit vertikal ausgerichteten Luftdurchtrittsflächen - möglich ist.The air conditioning system according to the invention has the advantage that the arrangement of evaporator and heat exchanger in Vertical direction one above the other and with approximately parallel Alignment a fairly low overall height is achieved without to have to sacrifice rehabilitation for this. The one around Evaporators and heat exchangers routed cold air duct and the bulkhead between the evaporator and the heat exchanger allow the air flow from the exit side of the Evaporator to the input side of the heat exchanger and thus the reheat. This is due to the vertical flow of the evaporator through the fan air a very good one Condensation removal achieved. The arrangement of Evaporator and heat exchanger on top of each other with each other parallel and facing air inlet surfaces not only enable a low construction of the climate box but also leaves a very good crash behavior Reach the air conditioning system because the evaporator and Heat exchanger - in contrast to the arrangement in a row vertically aligned air passage surfaces - is possible.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Klimaanlage mit zweckmäßigen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention Air conditioning with appropriate training and Embodiments of the invention are in the further Claims specified.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verläuft die Schottwand zwischen Verdampfer und Wärmetauscher diagonal durch den von Verdampfer und Wärmetauscher begrenzten Zwischenraum und erstreckt sich von der einen, die Luftaustrittsfläche des Verdampfers begrenzenden, schmalen Seitenkante bis zu der von dieser abgekehrten, anderen, die Lufteintrittsfläche des Wärmetauschers begrenzenden, schmalen Seitenkante. Durch diese konstruktive Maßnahme werden bei extrem niedriger Bauweise ausreichend große Raumabschnitte vor Verdampfer und Wärmetauscher zum Zuführen der Luft geschaffen.According to a preferred embodiment of the invention the bulkhead between the evaporator and the heat exchanger diagonally by that limited by the evaporator and heat exchanger Gap and extends from the one that Narrow, narrow air outlet area of the evaporator Side edge up to the side away from this, the other Narrow, narrow air inlet surface of the heat exchanger Side edge. Through this constructive measure extremely low construction sufficiently large room sections Evaporators and heat exchangers created to supply air.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in der Schottwand eine Verbindungsöffnung vorgesehen, die mittels eines Schließglieds verschlossen und bei Bedarf freigebbar ist. Dabei sind Steuermittel vorgesehen, die bei nicht eingeschaltetem Kälteaggregat das vorzugsweise als Luftklappe ausgebildete Schließglied von der Verbindungsöffnung abschwenken und diese damit freigeben. Damit kann die vom Gebläse kommende Luft unter Umgehung des Verdampfer direkt in den Wärmetauscher einströmen, wodurch der innere Widerstand der Klimaanlage im Heizbetrieb deutlich reduziert wird.According to a preferred embodiment of the invention, in the bulkhead is provided with a connection opening, which means closed by a locking member and can be released if necessary is. Control means are provided which are not switched on refrigeration unit preferably as an air damper trained closing member from the connection opening swing down and release it with it. So that from Blower coming in directly bypassing the evaporator flow into the heat exchanger, causing internal resistance the air conditioning is significantly reduced in heating mode.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung einen Längsschnitt einer Klimaanlage, schematisch dargestellt.The invention is based on one shown in the drawing Embodiment described in more detail below. Here the drawing shows a longitudinal section of an air conditioning system, shown schematically.

Die in der Zeichnung im Längsschnitt schematisch dargestellte Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug umfaßt einen Klimakasten 10, in dem ein Verdampfer 11 eines hier nicht weiter dargestellten Kälteaggregats und ein Wärmetauscher 12 angeordnet ist, der von dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine durchströmt ist. Eingangsseitig ist der Klimakasten 10 an der Druckseite eines Gebläses 13 angeschlossen, das in bekannter Weise Frischluft aus der Fahrzeugumgebung oder Umluft aus dem Fahrzeuginnenraum ansaugt und in den Klimakasten 10 fördert. Nach dem Einbau in den Personenkraftwagen ist der Klimakasten 10 im Fahrzeuginnenraum 14 unterhalb des sich längs einer Front- oder Windschutzscheibe 15 erstreckenden Armaturenbretts 16 angeordnet. Das Gebläse 13 ist ebenso wie das Kälteaggregat im Motorraum 17 des Fahrzeugs angeordnet, der durch eine Stirnwand 18 von dem Fahrzeuginnenraum getrennt ist, wobei ein Teil des Gebläsegehäuses durch eine Stirnwandöffnung 19 hindurchgeführt ist.The air conditioning system for a motor vehicle, shown schematically in longitudinal section in the drawing, includes an air conditioning box 10 , in which an evaporator 11 of a refrigeration unit (not shown here) and a heat exchanger 12 , through which the cooling water of the internal combustion engine flows, is arranged. On the input side, the air conditioning box 10 is connected to the pressure side of a blower 13 , which draws fresh air from the vehicle environment or recirculated air from the vehicle interior in a known manner and conveys it into the air conditioning box 10 . After installation in the passenger car, the air conditioning box 10 is arranged in the vehicle interior 14 below the dashboard 16 extending along a front or windshield 15 . The blower 13 , like the cooling unit, is arranged in the engine compartment 17 of the vehicle, which is separated from the vehicle interior by an end wall 18 , a part of the blower housing being passed through an end wall opening 19 .

Verdampfer 11 und Wärmetauscher 12 sind mit horizontal ausgerichteten Lufteintrittsflächen 111, 121 und Luftaustrittsflächen 112, 122 übereinander angeordnet, wobei der Wärmetauscher 12 oberhalb des Verdampfers 11 liegt. Der von den einander zugekehrten Lufteintrittsflächen 111 und 121 begrenzte Zwischenraum ist durch eine Schottwand 20 in zwei Raumabschnitte unterteilt, von denen der Raumabschnitt 21 der Lufteintrittsfläche 111 des Verdampfers 11 und der Raumabschnitt 22 der Lufteintrittsfläche 121 des Wärmetauschers 12 vorgeordnet ist. Zur optimalen Raumausnutzung verläuft die Schottwand 20 im Zwischenraum diagonal und erstreckt sich von der einen, die Lufteintrittsfläche 111 des Verdampfers 11 begrenzenden, schmalen Seitenkante 113 zu der von dieser abgekehrten anderen schmalen Seitenkante 123 des Wärmetauschers 12, die die Lufteintrittsfläche 121 des Wärmetauschers 12 begrenzt. Von der Luftaustrittsfläche 112 des Verdampfers 11 führt ein Kaltluftkanal 23 um den Verdampfer 11 und den Wärmetauscher 12 herum zu einem im Klimakasten 10 ausgebildeten Mischraum 24. Dieser Kaltluftkanal 23 steht mit dem dem Wärmetauscher 12 vorgelagerten Raumabschnitt 22 in Verbindung, so daß Luft aus dem Kaltluftkanal 23 durch den Wärmetauscher 12 hindurchströmen kann. Von der Luftaustrittsfläche 122 des Wärmetauschers 12 führt ein Warmluftkanal 25 zu dem Mischraum 24, in dem eine Absperrklappe 26 zum Absperren der Warmluft im Kühlbetrieb angeordnet ist. Diese Absperrklappe 26 kann entfallen, wenn die Durchströmung des Wärmetauschers 12 durch das Kühlwasser der Brennkraftmaschine regelbar ist. In dem Luftdurchtrittsöffnung 27 zwischen dem Kaltluftkanal 23 und dem dem Wärmetauscher 12 vorgelagerten Raumabschnitt 22 ist eine erste Luftklappe 28 und in der Mündungsöffnung 29 des Kaltluftkanals 23 im Mischraum 24 ist eine zweite Luftklappe 30 angeordnet. Durch diese beiden Luftklappen 28,30 können die Anteile der Kaltluft, die über den Wärmetauscher 12 und den Warmluftkanal 25 einerseits und über den Kaltluftkanal 23 andererseits in den Mischraum 24 einströmen, eingestellt werden.Evaporator 11 and heat exchanger 12 are arranged one above the other with horizontally oriented air inlet surfaces 111 , 121 and air outlet surfaces 112 , 122 , the heat exchanger 12 being located above the evaporator 11 . The space delimited by the air inlet surfaces 111 and 121 facing each other is divided by a bulkhead 20 into two room sections, of which the room section 21 is arranged upstream of the air inlet surface 111 of the evaporator 11 and the room section 22 of the air inlet surface 121 of the heat exchanger 12 . For optimum use of space, the bulkhead 20 runs diagonally in the intermediate space and extends from the one narrow side edge 113 delimiting the air inlet surface 111 of the evaporator 11 to the other narrow side edge 123 of the heat exchanger 12 facing away from it, which delimits the air inlet surface 121 of the heat exchanger 12 . A cold air duct 23 leads from the air outlet surface 112 of the evaporator 11 around the evaporator 11 and the heat exchanger 12 to a mixing space 24 formed in the air conditioning box 10 . This cold air duct 23 is connected to the space section 22 upstream of the heat exchanger 12 , so that air can flow out of the cold air duct 23 through the heat exchanger 12 . Of the air outlet surface 122 of the heat exchanger 12, a warm air duct 25 leads to the mixing chamber 24 is arranged in which a butterfly valve 26 for shutting off the hot air in the cooling operation. This butterfly valve 26 can be omitted if the flow through the heat exchanger 12 through the cooling water of the internal combustion engine can be regulated. A first air flap 28 is arranged in the air passage opening 27 between the cold air duct 23 and the space section 22 upstream of the heat exchanger 12 , and a second air flap 30 is arranged in the opening 29 of the cold air duct 23 in the mixing chamber 24 . By means of these two air flaps 28 , 30 , the proportions of the cold air which on the one hand flow into the mixing chamber 24 via the heat exchanger 12 and the warm air duct 25 and on the other hand via the cold air duct 23 can be set.

Von dem Mischraum 24 zweigt ein Luftkanal 31 ab, der zur Mittelebene des Fahrzeuginnenraums führt und beispielsweise mit einer in dem Armaturenbrett 11 angeordneten Mitteldüse 32 abgeschlossen ist. Um die zu der Mittelebene führende Luft zusätzlich temperaturmäßig absenkbar machen zu können, ist zwischen dem Luftkanal 31 und dem Kaltluftkanal 23 ein den Mischraum 24 umgehender Bypass 33 vorgesehen, der mit einer Mischklappe 34 versehen ist. Je nach Stellung der Mischklappe 34 kann dem im Luftkanal 31 geführten Luftstrom ein mehr oder weniger großer Kaltluftstrom beigemischt werden. Der Luftkanal 31 ist mittels einer Absperrklappe 35 absperrbar. Außerdem führt von dem Mischraum 24 ein weiterer Luftkanal 36 weg, über den Fond- und Fußraumdüsen im Fahrzeuginnenraum versorgt werden. Schließlich zweigt auch von dem Mischraum 24 noch ein Luftkanal 37 ab, der zu im Armaturenbrett 16 unterhalb der Windschutzscheibe 15 angeordneten Entfrosterdüsen 38 führt. Der Abgang des Luftkanals 37 vom Mischraum 24 kann dabei mittig oder symmetrisch zur Mischraummitte, links und rechts angeordnet sein.An air duct 31 branches off from the mixing chamber 24 , which leads to the central plane of the vehicle interior and is closed, for example, by a central nozzle 32 arranged in the dashboard 11 . In order to be able to additionally lower the temperature of the air leading to the central plane, a bypass 33 which bypasses the mixing space 24 and is provided with a mixing flap 34 is provided between the air duct 31 and the cold air duct 23 . Depending on the position of the mixing flap 34 , a more or less large cold air flow can be mixed into the air flow guided in the air duct 31 . The air duct 31 can be shut off by means of a butterfly valve 35 . In addition, a further air duct 36 leads away from the mixing chamber 24 , via which the rear and footwell nozzles in the vehicle interior are supplied. Finally, an air duct 37 also branches off from the mixing space 24 and leads to defroster nozzles 38 arranged in the dashboard 16 below the windshield 15 . The outlet of the air duct 37 from the mixing chamber 24 can be arranged centrally or symmetrically to the middle of the mixing chamber, left and right.

In der Schottwand 20 ist noch eine Verbindungsöffnung 39 vorgesehen, die mittels eines hier als Schwenkklappe ausgeführten Schließglieds 40 verschlossen ist und bei Bedarf freigebbar ist. Das Schließglied 40 wird von einer Steuerautomatik so gesteuert, daß sie bei nicht eingeschaltetem Kälteaggregat und damit inaktivem Verdampfer 11, was meist unter 1°C der Fall ist, öffnet und damit die vom Gebläse 13 geförderte Luft unter Umgehung des Verdampfers 11 unmittelbar durch den Wärmetauscher 12 strömt. Im reinen Heizbetrieb entfällt damit der vom Verdampfer 11 erzeugte Strömungswiderstand, so daß der Luftwiderstand der Klimaanlage sich im Heizbetrieb deutlich reduziert.A connection opening 39 is also provided in the bulkhead 20 , which is closed by means of a closing member 40 embodied here as a pivoting flap and can be released if required. The closing member 40 is controlled by an automatic control system so that when the refrigeration unit is not switched on and thus the evaporator 11 is inactive, which is usually below 1 ° C., it opens and the air conveyed by the blower 13 bypassing the evaporator 11 directly through the heat exchanger 12 streams. In pure heating mode, the flow resistance generated by the evaporator 11 is thus eliminated, so that the air resistance of the air conditioning system is significantly reduced in heating mode.

Claims

1.Air conditioning system for vehicles with a blower, a climate box connected to the blower, in which a heat exchanger and an evaporator of a refrigeration unit are arranged one behind the other in the direction of air flow, and with a mixing chamber designed in the air conditioning box, in which a cold air duct originating from the evaporator and one from the heat exchanger outgoing warm air duct open, characterized in that the evaporator ( 11 ) and heat exchanger ( 12 ) are arranged one above the other in the vertical direction, that in the space between the evaporator ( 11 ) and the heat exchanger ( 12 ) there is a partition wall ( 20 ) which divides the space into two separate room sections ( 21 , 22 ), and that the room section ( 21 ) upstream of the evaporator ( 11 ) is connected to the blower outlet and the room section ( 22 ) upstream of the heat exchanger ( 12 ) with the one on the evaporator ( 11 ) and heat exchanger ( 12 ) passed cold air duct ( 23 ) in connection stands.

2. Air conditioning system according to claim 1, characterized in that the evaporator ( 11 ) below the heat exchanger ( 12 ) and is arranged so that the air inlet surfaces ( 111 , 121 ) of the evaporator ( 11 ) and heat exchanger ( 12 ) are approximately horizontal and each other are turned.

3. Air conditioning system according to claim 1 or 2, characterized in that the bulkhead ( 20 ) in the space between the evaporator ( 11 ) and the heat exchanger ( 12 ) runs diagonally and from the one, the air inlet surface ( 111 ) of the evaporator ( 11 ) delimiting, Narrow side edge ( 113 ) extends to the other narrow side edge ( 123 ) facing away from it and delimiting the air inlet surface ( 121 ) of the heat exchanger ( 12 ).

4. Air conditioning system according to one of claims 1-3, characterized in that between the heat exchanger ( 12 ) upstream space section ( 22 ) and the cold air duct ( 23 ) an air passage opening ( 27 ) is provided, the clear cross section of which by means of a first air flap ( 28 ) is controllable.

5. Air conditioning system according to one of claims 1-4, characterized in that at the mouth ( 29 ) of the cold air duct ( 23 ) in the mixing chamber ( 24 ) a two air flap ( 30 ) is arranged for controlling the releasable mouth cross-section.

6. Air conditioning system according to one of claims 1-5, characterized in that an opening ( 39 ) is provided in the bulkhead ( 20 ), which is closed by means of a closing member ( 40 ) and can be released if necessary.

7. Air conditioning system according to claim 6, characterized in that control means are provided which lift the closing member ( 40 ) from the opening ( 39 ) when the cooling unit is not switched on.

8. Air conditioning system according to one of claims 1-7, characterized in that in the warm air duct ( 25 ), preferably at its mouth in the mixing chamber ( 24 ), a butterfly valve ( 26 ) is arranged to shut off the hot air flow in cooling mode.

9. Air conditioning system according to one of claims 1-8, characterized in that from the mixing chamber ( 24 ) leading to the central plane in the vehicle interior ( 14 ) leading air duct ( 31 ) and that between the cold air duct ( 23 ) and air duct ( 31 ) a Mixing chamber ( 24 ) bypass ( 33 ) is arranged.

10. Air conditioning system according to claim 9, characterized in that a mixing flap ( 34 ) for controlling the clear bypass cross section is arranged in the bypass ( 33 ).

11. Air conditioning system according to claim 9 or 10, characterized in that a shut-off valve ( 35 ) is arranged at the outlet opening of the mixing chamber ( 24 ) to the air duct ( 31 ) leading to the central plane.

12. Air conditioning system according to one of claims 1-11, characterized in that from the mixing chamber ( 24 ) leading to defroster nozzles ( 38 ) leading air duct ( 37 ) and that the outlet is arranged centrally or symmetrically to the middle of the mixing room left and right.