DE19829440A1

DE19829440A1 - Heiz- und/oder Klimaanlage eines Fahrzeuges mit einem Peltiereffekt-Wärmetauscher

Info

Publication number: DE19829440A1
Application number: DE1998129440
Authority: DE
Inventors: Hariolf Gentner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 2000-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heiz- und/oder Klimaanlage eines Fahrzeuges, insbesondere Personenkraftwagen, wobei dem Fahrzeug-Innenraum über zumindest einen Luftaustritt wahlweise Frischluft aus der Umgebung und/oder Umluft aus dem Fahrzeug-Innenraum zuführbar ist, und wobei im zum Luftaustritt führenden Luft-Kanal die zweite Seite zumindest eines Peltiereffekt-Wärmetauschers angeordnet ist, dessen erste Seite sich in einem anderen Luft-Kanal befindet. Erfindungsgemäß ist der sog. andere die erste Seite des Peltiereffekt-Wärmetauschers enthaltende Luft-Kanal der die Umluft aus dem Fahrzeug-Innenraum abführende Umluft-Ansaug-Kanal.

Description

Die Erfindung betrifft eine Heiz- und/oder Klimaanlage eines Fahrzeuges, insbesondere Personenkraftwagens, wobei dem Fahrzeug-Innenraum über zumindest einen Luftaustritt wahlweise Frischluft aus der Umgebung und/oder Umluft aus dem Fahrzeug-Innenraum zuführbar ist, und wobei im zum Luftaustritt führenden Luft-Kanal die zweite Seite zumindest eines Pel tiereffekt-Wärmetauschers angeordnet ist, dessen erste Seite sich in einem anderen Luft-Kanal befindet.

Zum technischen Umfeld wird beispielshalber auf die DE-AS 14 55 904 oder die DE 42 07 283 A1 verwiesen.

Wie die beispielshalber genannten Schriften belegen, ist es bekannt, an Fahrzeug-Heiz- und/oder Klimaanlagen Peltierelemente zur Temperierung des dem Fahrzeug-Innenraum zugeführten sog. Klimatisierungs-Luftstromes zumindest hilfsweise, d. h. in Form eines Zusatzwärmetauschers vorzusehen, der im folgenden als Peltiereffekt-Wärmetauscher bezeichnet wird. Derartige Peltierelemente, auch thermoelektrische Batterie genannt, besitzen dabei ei ne sog. Kaltseite sowie eine Heißseite und geben bei Beaufschlagung mit elektrischer Spannung sowie einem dementsprechenden Stromfluß an der Kaltseite Kälte und an der Heißseite Wärme ab. In den Peltierelementen wird somit elektrische Energie in Temperierungsenergie umgesetzt, wobei sowohl Kälteleistung als auch Heizleistung anfällt.

Beim bekannten Stand der Technik wird in Verbindung mit der Nutzung von Peltierelementen als Zusatzwärmetauscher in Fahrzeug-Heiz- und/oder Kli maanlagen stets nur eine der beiden Seiten der Peltierelemente (bzw. des Peltiereffekt-Wärmetauschers) genutzt, d. h. es wird der Klimatisierungsluft strom für den Fahrzeug-Innenraum entweder mit deren (bzw. dessen) Heiß seite erwärmt oder mit deren (bzw. dessen) Kaltseite gekühlt. Die an der je weils anderen Seite der Peltierelemente anfallende Temperierungsleistung wird dabei nutzlos in die Umgebung abgeführt, und zwar über den im Ober begriff des Anspruchs 1 sog anderen Kanals. Dabei wird im folgenden die im bekannten Stand der Technik zur Temperierung des Klimatisierungs-Luft stromes genutzte Seite als "zweite" Seite des Peltiereffekt-Wärme tauschers und die bislang ungenutzte Seite als "erste" Seite bezeichnet.

Gegenüber diesem bekannten Stand der Technik eine Verbesserung aufzu zeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.

Die Lösung dieser Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß der sog. andere die erste Seite des Peltiereffekt-Wärmetauschers enthaltende Luft-Kanal der die Umluft aus dem Fahrzeug-Innenraum abführende Umluft-Ansaug-Kanal ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird somit - wie bekannt - zunächst einmal die zweite Seite der Peltierelemente bzw. des Peltiereffekt-Wärmetauschers genutzt, und zwar beispielsweise bzw. bevorzugt zur Erwärmung des dem Fahrzeug-Innen raum zugeführten sog. Klimatisierungsluftstromes. Bevorzugt befinden sich dabei diese Peltierelemente bzw. der durch diese gebildete Peltieref fekt-Wärmetauscher stromauf des eigentlichen, üblichen Heizungs-Wärme tauschers im Heiz- und/oder Klimagerät des Fahrzeuges bzw. Personen kraftwagens. Letzterer temperiert dann den Klimatisierungsluftstrom in ge wünschter Weise, d. h. auf den von den Fahrzeug-Insassen gewünschten Wert, wohingegen der Peltierelement-Zusatzwärmetauscher als Zusatzhei zer bezeichnet werden bzw. als solcher fungieren kann, insbesondere wenn die am eigentlichen Heizungs-Wärmetauscher abgreifbare Wärmemenge nicht ausreicht, um den Klimatisierungs-Luftstrom auf den gewünschten Wert zu temperieren bzw. zu erwärmen.

Erfindungsgemäß ist jedoch zusätzlich auch die erste Seite und somit bei spielsweise bzw. bevorzugt die Kaltseite der Peltierelemente nutzbar, und zwar zur Abkühlung des im Umluftansaugkanal bzw. im die Umluft aus dem Fahrzeug-Innenraum dem Gebläse zuführenden Kanal geführten Umluft stromes. Eine derartige Kühlung des Umluftstromes ist insofern vorteilhaft, als hierdurch dieser Umluftstrom entfeuchtet und somit getrocknet wird, was insbesondere dann erforderlich ist, wenn die Heiz- und/oder Klimaanlage mit nahezu 100% Umluftanteil betrieben wird.

Im bekannten Stand der Technik erfolgt diese Abkühlung und somit Ent feuchtung des angesaugten Umluftstromes am ggf. im Heiz-Klimagerät vor gesehenen Verdampfer einer Klimaanlage, der seinerseits dem Heizungs-Wärme tauscher vorgeschaltet ist, d. h. die Heiz-Klimaanlage arbeitet dann im dem Fachmann bekannten sog. Reheat-Betrieb. Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Heiz- und/oder Klimaanlage hin gegen muß zur Entfeuchtung des angesaugten Umluftstromes die Klimaan lage bzw. deren Kältemittelkreislauf überhaupt nicht betrieben werden bzw. es kann auch eine Entfeuchtung des angesaugten Umluftstromes erfolgen, wenn überhaupt kein Kältemittelkreislauf vorgesehen ist.

Näher erläutert wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungs beispieles, welches in der beigefügten Prinzipskizze dargestellt ist.

Mit der Bezugsziffer 1 ist ein Heiz-Klimagerät eines Personenkraftwagens bezeichnet, das wie üblich einen Frischlufteintrift 2 sowie einen Umlufteintritt 3 aufweist. Mittels eines Gebläses 4 wird über einen oder beide der Luftein tritte 2, 3 ein Luftstrom angesaugt, der danach zunächst durch einen Ver dampfer 5 einer Klimaanlage bzw. eines Kältemittelkreislaufes und anschlie ßend daran durch einen Heizungs-Wärmetauscher 5 geführt wird bzw. führ bar ist. Über verschiedene als Defrosterdüsen, Fußraumdüsen oder Belüf tungsdüsen fungierende Luftaustritte 7 wird dieser durch Pfeile 10 darge stellte Klimatisierungs-Luftstrom danach aus dem Heiz-Klimagerät heraus und dem Innenraum des Fahrzeuges/Personenkraftwagens zugeführt. Dies ist soweit üblicher Stand der Technik, ebenso wie diverse Klappen 8 an den Luftaustritten 7 sowie eine weitere Klappe 8 stromauf eines nicht bezeich neten Bypasses zum Heizungs-Wärmetauscher 6.

Ebenfalls bekannter Stand der Technik ist eine stromauf des Gebläses 4 vorgesehene Umschaltklappe 9, mit Hilfe derer diesem Gebläse 4 wahlweise entweder nur Frischluft aus der Umgebung (nämlich über den Frischluftein tritt 2) oder nur Umluft 10' aus dem Fahrzeug-Innenraum (nämlich über einen sich an den Umlufteintritt 3 anschließenden Umluft-Ansaug-Kanal 3a) oder eine beliebige Mischung hiervon zuführbar ist. Mit der hier gezeigten Position dieser Umschaltklappe 9 wird dem Gebläse 4 alleinig Umluft 10' aus dem Fahrzeug-Innenraum über den Kanal 3a zugeführt.

Der die Umluft 10' dem Gebläse 4 zuführende Kanal 3a verläuft zumindest abschnittsweise im wesentlichen parallel neben dem den Klimatisie rungs-Luftstrom 10 vom Gebläse 4 wegführenden, zum Verdampfer 5 sowie zum Heizungs-Wärmetauscher 6 hinführenden Luft-Kanal 11 im Heiz-Klimagerät 1.

In der Trennwand 13 zwischen diesen beiden Kanälen 3a, 11 ist eine Batterie von Peltier-Elementen in Form eines sog. Peltiereffekt-Wärme tauschers 12 derart angeordnet, daß diese Peltier-Elemente mit ihrer ersten Seite 12a, hier der sog. Kaltseite 12a, in den Umluft-Ansaug-Kanal 3a und mit ihrer zweiten Seite 12b, hier der sog. Heißseite 12b, in den Luft-Kanal 11 hineinragen.

Bezüglich der Begriffe "Kaltseite" und "Heißseite" der Peltier-Elemente bzw. des Peltiereffekt-Wärmetauschers 12 wird auf die eingangs gemachten Er läuterungen bzw. auf das allgemeine Fachwissen bezüglich Peltierelemen ten verwiesen. Werden nun die Peltier-Elemente (bzw. der Peltieref fekt-Wärmetauscher 12) mit elektrischem Strom beschickt, so wird an de ren/dessen Heißseite 12b Wärme frei, die an den im Luft-Kanal 11 geführten Luftstrom 10 abgegeben wird, so daß diese Heißseite 12b des Peltieref fekt-Wärmetauschers 12 als Zusatzwärmetauscher fungiert, der demzufolge ebenfalls mit der Bezugsziffer 12b bezeichnet wird. An diesem Zusatzwär metauscher 12b erfolgt somit durch Umwandlung der den Peltierelementen im Peltiereffekt-Wärmetauscher 12 zugeführten elektrischen Energie bereits eine Vorab-Erwärmung des Klimatisierungs-Luftstromes 10, was insbeson dere dann vorteilhaft ist, wenn die am Heizungs-Wärmetauscher 6 abgreifba re Wärmemenge nicht ausreichend ist, um den Luftstrom 10 in gewünschter Weise zu erwärmen.

Im Kanal 3a hingegen wird die aus dem Fahrzeug-Innenraum angesaugte Umluft 10' an der ersten Seite 12a, d. h. hier an der Kaltseite 12a der Peltier-Elemente des Peltiereffekt-Wärmetauschers 12 abgekühlt, wodurch eine vorteilhafte Entfeuchtung, d. h. Trocknung dieses Umluft-Luftstromes 10' er folgt. Mit der beschriebenen Anordnung des Peltiereffekt-Wärmetauschers 12 ist somit sowohl die Heißseite 12b als auch die Kaltseite 12a der in die sem befindlichen Peltierelemente in vorteilhafter Weise nutzbar.

Abweichend vom erläuterten Ausführungsbeispiel kann jedoch die Anord nung auch so getroffen sein, daß die Kaltseite der Peltierelemente des Pel tiereffekt-Wärmetauschers 12 die sog. zweite Seite 12b ist, während deren Heißseite als sog. erste Seite 12a fungiert.

Ferner sei darauf hingewiesen, daß die Kanäle 3a, 11 durchaus auch anders als in der erläuterten Prinzipskizze gezeigt verlaufen können. Wesentlich ist, daß die zweite Seite 12b der Peltierelemente des Peltiereffekt-Wärmetauschers 12 in den zu den Luftaustritten 7 führenden Luft-Kanal 11 hineinragt und somit einen der Temperierung des Luftstromes 10 dienenden Zusatzwär metauscher 12b bildet, während die erste Seite 12a der Peltierelemente in den sog. Umluft-Ansaug-Kanal 3a hineinragt. Selbstverständlich kann in die sem Zusammenhang auch die Trennwand 13 bzw. die detaillierte Anordnung des Peltiereffekt-Wärmetauschers 12 andersartig gestaltet sein, ebenso wie eine Vielzahl weiterer Details insbesondere konstruktiver Art durchaus ab weichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein können, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Bezugszeichenliste

1

Heiz-Klimagerät

2

Frischlufteintritt

3

Umlufteintritt

3

a Umluft-Ansaug-Kanal

4

Gebläse

5

Verdampfer

6

Heizungs-Wärmetauscher

7

Luftaustritt(e)

8

Klappe(n)

9

Umschaltklappe

10

Klimatisierungs-Luftstrom

10

' Umluft (-Luftstrom)

11

Luft-Kanal, von

4

wegführend

12

Peltiereffekt-Wärmetauscher

12

a erste Seite (bevorzugt Kaltseite) von

12

b zweite Seite (bevorzugt Heißseite) von

12

= Zusatzwärmetauscher

13

Trennwand

Claims

1. Heiz- und/oder Klimaanlage eines Fahrzeuges, insbesondere Perso nenkraftwagens, wobei dem Fahrzeug-Innenraum über zumindest ei nen Luftaustritt (7) wahlweise Frischluft aus der Umgebung und/oder Umluft (10') aus dem Fahrzeug-Innenraum zuführbar ist, und wobei im zum Luftaustritt (7) führenden Luft-Kanal (11) die zweite Seite (12b) zumindest eines Peltiereffekt-Wärmetauschers (12) angeordnet ist, dessen erste Seite (12a) sich in einem anderen Luft-Kanal befindet, dadurch gekennzeichnet, daß der andere die erste Seite (12a) des Peltiereffekt-Wärmetauschers (12) enthaltende Luft-Kanal der die Umluft (10') aus dem Fahrzeug-Innenraum abführende Umluft-Ansaug-Kanal (3a) ist.

2. Heiz- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Seite (12a) des Peltieref fekt-Wärmetauschers (12) die Kaltseite der Peltierelemente ist und die zweite Seite (12b) deren Heißseite.

3. Heiz- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Seite (12b) des Peltier effekt-Wärmetauscher (12) stromab eines den Klimatisierungs-Luft strom (10) fördernden Gebläses (4) sowie stromauf eines Hei zungs-Wärmetauschers (6) befindet.

4. Heiz- und/oder Klimaanlage nach einem der vorangegangenen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste Seite (12a) des Peltier effekt-Wärmetauschers (12) stromauf eines den Klimatisierungs-Luft strom (10) fördernden Gebläses (4) befindet.

5. Heiz- und/oder Klimaanlage nach einem der vorangegangenen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Peltiereffekt-Wärmetauscher (12) in einer Trennwand (13) zwischen dem vom Gebläse (4) wegführenden Luft-Kanal (11) und dem daneben verlaufenden, den Umluftstrom zum Gebläse (4) hinführenden Umluft-Ansaug-Kanal (3a) angeordnet ist und dabei mit seiner zweiten Seite (12b) in den erstgenannten Kanal (11) und mit seiner ersten Seite (12a) in den letztgenannten Kanal (3a) hineinragt.