DE19944531C1

DE19944531C1 - Air conditioning casing for fitting to vehicle air conditioning units has an inlet for a fan, an air cooler designed as a vaporizer in a refrigeration cycle and an air heater consisting of a heat exchanger connected to a cooling cycle

Info

Publication number: DE19944531C1
Application number: DE1999144531
Authority: DE
Inventors: Klaus Arold
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 1999-09-17
Publication date: 2000-08-17
Anticipated expiration: 2019-09-18

Abstract

A casing (10) with an inlet (11) for adding a fan has an air cooler (12) inside designed as a vaporizer included in a refrigeration cycle for a refrigeration unit and an air heater (13) consisting of a heat exchanger (14) connected to a cooling cycle in a vehicle's internal combustion engine and electrical supplementary heating (17) made from PTC elements. In an air conditioning casing (18) there are two cold air channels to the left and right of the air heater.

Description

Die Erfindung betrifft einen Klimakasten für Klimaanlagen von Fahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a climate box for air conditioning systems from Vehicles according to the preamble of claim 1.

Bei einem bekannten Klimakasten dieser Art (DE 197 31 908 A1) ist der in Strömungsrichtung sich an den Lufterhitzer anschließende Gehäuseabschnitt in einzelne Mischräume unterteilt, in denen die Luft durch Luftsteuerorgane jeweils auf eine bestimmte Temperatur mischbar und von dort einer Klimazone in der Fahrgastzelle zuführbar ist. Zur dosierten Vermischung von Warm- und Kaltluft zwecks Einstellung einer gewünschten Lufttemperatur sind jedem Mischraum zwei Luftsteuerorgane zugeordnet, von denen eines als Kaltluftklappe in dem Kaltluftkanal und ein zweites als Jalousieverschluß unmittelbar an der Austrittsseite des Lufterhitzers angeordnet ist, wobei jeder Jalousieverschluß in seiner Schließstellung einen dem jeweiligen Mischraum zugeordneten Teilbereich der Austrittsseite des Lufterhitzers abdeckt. In jedem Mischraum sind eine oder mehrere Verteileröffnungen zu den Klimazonen vorgesehen.In a known climate box of this type (DE 197 31 908 A1) is in the direction of flow to the air heater subsequent housing section in individual mixing rooms divided in which the air is controlled by air controls miscible to a certain temperature and from there one Climatic zone can be fed into the passenger compartment. For dosed Mixing warm and cold air to set one The desired air temperature is two for each mixing room Air control devices assigned, one of which as Cold air damper in the cold air duct and a second as Blind closure directly on the outlet side of the Air heater is arranged, with each shutter in its closed position in the respective mixing room assigned portion of the outlet side of the air heater covers. There are one or more in each mixing room Distribution openings to the climate zones are provided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Klimakasten der eingangs genannten Art die Vermischung von Kalt- und Warmluft zu optimieren, so daß von allen Verteileröffnungen gleich temperierte Luft abströmt und eine Temperaturschichtung zwischen den Verteileröffnungen oder eine Temperatursträhnigkeit in der Mischluft an den Verteileröffnungen vermieden wird. The invention is based, with one Climate box of the type mentioned the mixing of Optimize cold and warm air so that everyone can Distribution openings at the same temperature flow and one Temperature stratification between the distributor openings or a Temperature roughness in the mixed air at the Distribution openings are avoided.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.The object of the invention is through the features of Claim 1 solved.

Der erfindungsgemäße Klimakasten für eine Fahrzeugklimaanlage hat den Vorteil, daß durch die von der Luftverteilung separierte Ausbildung einer nur die Einlaßöffnungen enthaltenden Luftmischkammer in dem hinteren Luftsammelraum des Klimakastens die Luft sich in der Luftmischkammer sehr gut mischt, bevor sie zur Luftverteilung in die darüber angeordnete Luftverteilungskammer einströmt. Die gleichmäßig temperierte Luft strömt dabei von unten in den Luftverteilungsraum ein und steht an allen Verteileröffnungen in gleich konditionierter Weise an, so daß eine Temperatursträhnigkeit an den Verteileröffnungen vermieden wird. Die optimierte Luftmischung wird dabei ohne zusätzliche Luftleit- oder Luftmischungsteile erreicht.The climate box according to the invention for a vehicle air conditioning system has the advantage that by the air distribution separate formation of only the inlet openings containing air mixing chamber in the rear air plenum of the climate box the air in the air mixing chamber is very good mixes before air distribution in the above arranged air distribution chamber flows. The evenly tempered air flows from below into the Air distribution room and is at all distribution openings in the same conditioned manner, so that a Temperature sluggishness at the distributor openings avoided becomes. The optimized air mixture is without additional Air guide or air mixing parts reached.

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

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die vertikale Höhe der Luftmischkammer wesentlich kleiner als die vertikale Höhe der Luftaustrittsfläche des Lufterhitzers ausgebildet. Auf diese Weise lassen sich unter Beibehaltung der vorgegebenen Bauhöhe des Klimakastens die mindestens beiden übereinanderliegenden Luftkammern im hinteren Luftsammelraum des Klimakastens realisieren.According to a preferred embodiment of the invention, the vertical height of the air mixing chamber much smaller than that vertical height of the air outlet surface of the air heater educated. This way you can keep it the specified height of the climate box the minimum two superimposed air chambers in the rear Realize air collection space of the climate box.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind Luftkühler und Lufterhitzer kaskadenartig mit abnehmender vertikaler Höhe angeordnet, und oberhalb des Lufterhitzers ist ein Kaltluftbypass an dem Lufterhitzer vorbeigeführt, der in dem Luftverteilungsraum mündet. Der dadurch dem Luftverteiler direkt zuführbare Kaltluftstrom dient der Temperaturabsenkung der in die Klimazone des mittleren Bereichs der Fahrgastzelle einströmenden Mischluft, da aus Gründen eines als angenehm und komfortabel empfundenen Raumklimas der mittlere und obere Bereich der Fahrgastzelle eine niedrigere Temperatur aufweisen sollen als der Fußraum. Durch die kaskadenförmige Anordnung von Luftkühler und Lufterhitzer wird der notwendige Bauraum für den Kaltluftbypass im Klimakasten geschaffen, ohne die äußere Abmessung des Klimakastens, insbesondere dessen Bauhöhe, zu verändern.According to an advantageous embodiment of the invention Air cooler and air heater cascading with decreasing vertical height, and is above the air heater a cold air bypass bypasses the air heater, which in the air distribution room opens. The air distributor Directly fed cold air flow serves to lower the temperature in the climate zone of the middle area of the passenger compartment incoming mixed air, because for reasons of one as pleasant and Comfortable indoor climate of the middle and upper Area of the passenger compartment have a lower temperature are said to be the footwell. Due to the cascade arrangement Air coolers and air heaters provide the necessary space created for the cold air bypass in the climate box, without the outer dimensions of the climate box, in particular its Height to change.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen in schematischer Darstellung:The invention is based on one shown in the drawing Embodiment described in more detail below. Show it in a schematic representation:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines Klimakastens für eine Fahrzeug-Klimaanlage gemäß Schnittlinie I-I in Fig. 2, Fig. 1 a longitudinal section of an air conditioning case for a vehicle air conditioner according to section line II in Fig. 2,

Fig. 2 ausschnittweise einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1. Fig. 2, a fragmentary section along the line II-II in FIG. 1.

Der in Fig. 1 und 2 in verschiedenen Schnittdarstellungen schematisch skizzierte Klimakasten für eine Klimaanlage eines Fahrzeugs weist ein Gehäuse 10 auf, das mit einer Eingangsöffnung 11 zum Anschließen eines hier nicht dargestellten Gebläses versehen ist. Im Innern des Klimakastens 10 ist ein Luftkühler 12 in Form eines in den Kältekreislauf einer Kälteanlage eingeschlossenen Verdampfers sowie ein Lufterhitzer 13 angeordnet, der in Strömungsrichtung der Gebläseluft stromabwärts des Luftkühlers 12 liegt. Der Lufterhitzer 13 besteht aus einem Wärmetauscher 14, der in bekannter Weise über ein Vorlaufrohr 15 und ein Rücklaufrohr 16 an dem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine des Fahrzeugs angeschlossen ist, sowie aus einer elektrischen Zusatzheizung 17, die vorzugsweise aus PTC-Elementen aufgebaut ist. Im Klimakasten 18 sind einerseits zwei seitlich links und rechts am Lufterhitzer 13 vorbeiführende Kaltluftkanäle, von denen der in Strömungsrichtung linke Kaltluftkanal 18 in Fig. 1 strichliniert angedeutet und in Fig. 2 zu sehen ist, und andererseits ein stromabwärts des Lufterhitzers 13 diesen unmittelbar nachgeordnet ein Luftsammelraum 19 zum Mischen von Warm- und Kaltluft und zum Verteilen der Mischluft auf in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs vorgegebene Klimazonen ausgebildet. Um ein Aufwärmen der Kaltluft durch den Wärmetauscher 14 beim Kühlen der Fahrgastzelle zu vermeiden, sind die beiden Kaltluftkanäle 18 zwischen den beiden Anschlußenden von Vor- und Rücklaufrohr 15, 16 am Wärmetauscher 14 vorbeigeführt. Für eine individuelle Belüftung der linken und rechten Seite der Fahrgastzelle ist der Luftsammelraum 19 durch eine vertikal verlaufende Trennwand 20 in eine linke und rechte Raumhälfte 191, 192 unterteilt. Beide Raumhälften 191, 192 sind identisch ausgebildet, so daß im folgenden lediglich auf die in Fig. 1 und 2 zu sehende linke Raumhälfte 191 Bezug genommen ist, die Beschreibung in gleicher Weise für die rechte Raumhälfte 192 gilt.The air conditioning box for an air conditioning system of a vehicle, which is schematically outlined in different sectional views in FIGS . 1 and 2, has a housing 10 which is provided with an inlet opening 11 for connecting a blower (not shown here). An air cooler 12 in the form of an evaporator enclosed in the refrigeration circuit of a refrigeration system and an air heater 13 which is located downstream of the air cooler 12 in the direction of flow of the blower air are arranged in the interior of the air conditioning box 10 . The air heater 13 consists of a heat exchanger 14 , which is connected in a known manner via a feed pipe 15 and a return pipe 16 to the cooling circuit of the internal combustion engine of the vehicle, and from an additional electrical heater 17 , which is preferably constructed from PTC elements. In the air-box 18, two left and right side leading past the heater 13 cold air passages, of which the left in the direction of flow of cold air passage 18 in FIG. 1 by dashed lines are on the one hand as indicated, and in Fig. 2 is visible, and on the other hand a downstream of the air heater 13 situated immediately downstream from a Air-collecting space 19 for mixing warm and cold air and for distributing the mixed air to climate zones predefined in the passenger compartment of the vehicle. In order to prevent the cold air from being warmed up by the heat exchanger 14 when the passenger compartment is being cooled, the two cold air channels 18 are guided past the heat exchanger 14 between the two connection ends of the supply and return pipes 15 , 16 . For individual ventilation of the left and right side of the passenger compartment, the air collecting space 19 is divided into a left and right half of the room 191 , 192 by a vertically extending partition 20 . Both halves of the room 191 , 192 are of identical design, so that in the following only reference is made to the left half of the room 191 shown in FIGS. 1 and 2, the description applies in the same way to the right half of the room 192 .

Die Raumhälfte 191 des Luftsammelraums 19 ist in eine untere Luftmischkammer 21 und eine obere Luftverteilungskammer 22 unterteilt, die auf der Luftmischkammer 21 dachförmig aufgesetzt ist. Die untere Luftmischkammer 21 weist ausschließlich Einlaßöffnungen 23, 24, und zwar für den linken Kaltluftkanal 18 und für einen linken Warmluftkanal 25 (Fig. 1) auf, der eingangsseitig an der linken Hälfte der Austrittsseite des Lufterhitzers 13 ansetzt und zu der Luftmischkammer 21 führt. Die vertikale Höhe der Einlaßöffnung 24 ist dabei wesentlich kleiner als die vertikale Höhe der Luftaustrittsfläche des Lufterhitzers 13 bemessen, so daß sich der Warmluftkanal 25 in seinem Verlauf vom Lufterhitzer 13 zur Luftmischkammer 21 in seinem Querschnitt extrem verjüngt. Ebenso verjüngen sich die an der Austrittsseite des Luftkühlers 12 ansetzenden Kaltluftkanäle 18, wobei die Einlaßöffnungen 23 etwa die gleiche vertikale Höhe besitzt wie die Einlaßöffnung 24. Wie in Fig. 1 und 2 angedeutet ist, sind die beiden Einlaßöffnungen 23, 24 mit einem Luftsteuerorgan 26 bzw. 27 zum Dosieren der in die Luftmischkammer 21 einströmenden Kalt- und Warmluftmengen versehen. Jedes Luftsteuerorgan 26 bzw. 27 ist als Jalousieverschluß aus einer Mehrzahl von sich in Schließstellung überlappenden Schwenklamellen 28 bzw. 29 ausgebildet, die in bekannter Weise um ihre Längsachse schwenkbar sind und in der Schließstellung des Luftsteuerorgans 26 bzw. 27 die Einlaßöffnung 23 bzw. 24 vollständig abdecken.The space half 191 of the air collection space 19 is divided into a lower air mixing chamber 21 and an upper air distribution chamber 22 , which is placed on the air mixing chamber 21 in a roof shape. The lower air mixing chamber 21 has only inlet openings 23 , 24 , specifically for the left cold air duct 18 and for a left warm air duct 25 ( FIG. 1), which starts at the left half of the outlet side of the air heater 13 and leads to the air mixing chamber 21 . The vertical height of the inlet opening 24 is dimensioned much smaller than the vertical height of the air outlet surface of the air heater 13 , so that the warm air duct 25 tapers extremely in its cross section from the air heater 13 to the air mixing chamber 21 . Likewise, the cold air channels 18 , which start at the outlet side of the air cooler 12 , taper, the inlet openings 23 having approximately the same vertical height as the inlet opening 24 . As is indicated in FIGS . 1 and 2, the two inlet openings 23 , 24 are provided with an air control member 26 and 27 for metering the cold and warm air quantities flowing into the air mixing chamber 21 . Each air control member 26 or 27 is formed as a shutter closure from a plurality of overlapping in the closed position swivel blades 28 and 29 , which are pivotable in a known manner about their longitudinal axis and in the closed position of the air control member 26 or 27, the inlet opening 23 or 24 completely cover.

Die dachartig über der Luftmischkammer 21 angeordnete Luftverteilungskammer 22 weist ausschließlich Verteileröffnungen 30-32 zum Verteilen der von der Luftmischkammer 21 in die Luftverteilungskammer 22 einströmenden temperierten Mischluft auf die einzelnen Klimazonen der Fahrgastzelle auf. So ist die Verteileröffnung 30 für den Anschluß eines zur Mittelzone der Fahrgastzelle führenden Luftkanals, die Verteileröffnung 31 für einen zu Seiten- und Entfrosterdüsen im Armaturenbrett der Fahrgastzelle führenden Luftkanal und die Verteileröffnung 32 für den Anschluß eines in den Fußraum der Fahrgastzelle führenden Luftkanals bestimmt. Die Aufteilung der Luft zwischen den Verteileröffnungen 31, 32 für Seiten- und Entfrosterdüsen erfolgt durch eine Luftklappe 34, die wahlweise die Verteileröffnung 31 sperrt und die Verteileröffnung 32 freigibt und umgekehrt, während die Verteileröffnung 30 für die Mittelzone der Fahrgastzelle von einer Luftklappe 35 (Fig. 2) gesteuert wird. Durch die Aufteilung der Raumhälften 191, 192 in eine untere Luftmischkammer 21, die ausschließlich die Einlaßöffnungen 23, 24 enthält, und in eine darüber angeordnete Luftverteilungskammer 22, die ausschließlich mit den Verteileröffnungen 30-33 versehen ist, wird eine sehr gute Luftvermischung der Kaltluft- und Warmluftströme erreicht, so daß an allen Verteileröffnungen 30-33 eine gleich temperierte Luft ohne Temperatursträhnigkeit und Temperaturschichtung ansteht.The roof-like manner over the air mixing chamber 21 arranged air distribution chamber 22 has only manifold holes 30-32 for distributing the inflowing of the air mixing chamber 21 into the air distribution chamber 22 tempered mixed air to the individual climate zones of the passenger compartment on. The distributor opening 30 is intended for the connection of an air duct leading to the central zone of the passenger compartment, the distributor opening 31 for an air duct leading to side and defroster nozzles in the dashboard of the passenger compartment and the distributor opening 32 for the connection of an air duct leading into the footwell of the passenger compartment. The air is divided between the distributor openings 31 , 32 for side and defroster nozzles by means of an air flap 34 , which optionally blocks the distributor opening 31 and opens the distributor opening 32 and vice versa, while the distributor opening 30 for the central zone of the passenger compartment is separated by an air flap 35 ( FIG . 2) is controlled. By dividing the halves of the space 191 , 192 into a lower air mixing chamber 21 , which only contains the inlet openings 23 , 24 , and into an air distribution chamber 22 arranged above, which is exclusively provided with the distributor openings 30-33 , very good air mixing of the cold air and warm air flows reached, so that at all distributor openings 30-33 there is air of the same temperature without temperature latency and temperature stratification.

Oberhalb des Lufterhitzers 13 ist ein Kaltluftbypass 36 am Lufterhitzer 12 vorbeigeführt, der direkt in dem Luftverteilungsraum 22, und zwar auf der der Verteileröffnung 30 für die Mittelzone gegenüberliegenden Kammerseite, mündet. Dieser Kaltluftbypass 36 kann mittels einer Luftklappe 36 wahlweise geschlossen oder teilweise oder vollständig freigegeben werden. Der Kaltluftbypass 36 dient der Beimischung von Kaltluft zu der über die Verteileröffnung 30 in die Mittelzone der Fahrgastzelle strömenden temperierten Luft, um zur Erzielung eines verbesserten Klimakomforts die Temperatur der Mittelzone gegenüber der Fußraumzone abzusenken. Um diesen Kaltluftbypass 36 in dem Gehäuse 10 zu integrieren, sind Luftkühler 12 und Lufterhitzer 13 kaskadenartig mit abnehmender vertikaler Höhe angeordnet, so daß der durch den oberen Bereich des Luftkühlers 12 strömende Kaltluftstrom direkt in den Kaltluftbypass 36 und in die Luftverteilungskammer 22 gelangt.Above the air heater 13 , a cold air bypass 36 is guided past the air heater 12 and opens directly into the air distribution space 22 , specifically on the chamber side opposite the distribution opening 30 for the central zone. This cold air bypass 36 can be closed or by means of an air damper 36 optionally partly or completely released. The cold air bypass 36 serves to admix cold air to the temperature-controlled air flowing through the distributor opening 30 into the central zone of the passenger compartment in order to lower the temperature of the central zone compared to the footwell zone in order to achieve improved climate comfort. In order to integrate this cold air bypass 36 in the housing 10 , the air cooler 12 and air heater 13 are arranged in a cascade fashion with decreasing vertical height, so that the cold air flow flowing through the upper region of the air cooler 12 passes directly into the cold air bypass 36 and into the air distribution chamber 22 .

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann bei Verzicht auf eine Links-/Rechtstrennung der Temperaturzonen in der Fahrgastzelle die Trennwand 20 im Luftsammelraum 19 entfallen, so daß nur eine einzige Luftmischkammer 21, in welcher die beiden Kaltluftkanäle 18 und ein einziger, mit seinem Einlaß die Luftaustrittsfläche des Lufterhitzers 13 überdeckender Warmluftkanal 25 münden, und eine einzige Luftmischkammer 21, die dachartig auf die Luftmischkammer 21 aufgesetzt ist, vorhanden sind.The invention is not restricted to the exemplary embodiment described above. Thus, if there is no left / right separation of the temperature zones in the passenger compartment, the partition 20 in the air collecting space 19 can be omitted, so that only a single air mixing chamber 21 in which the two cold air channels 18 and a single one, with its inlet, overlap the air outlet surface of the air heater 13 Warm air duct 25 open, and a single air mixing chamber 21 , which is placed on the roof of the air mixing chamber 21 , are available.

Claims

1.Air conditioning box for air conditioning systems of vehicles, with a housing ( 10 ) having an inlet opening ( 11 ) for blown air, in which an air cooler ( 12 ) and an air heater ( 13 ) are arranged one behind the other in the flow direction of the blower air and at least one of the air heater ( 13 ) exhausting warm air duct ( 25 ), two cold air ducts ( 18 ) leading to the side of the air heater ( 13 ) and a downstream air plenum ( 19 ) for mixing warm and cold air and for distributing the mixed air to the climate zones specified in the vehicle Air ducts ( 18 , 25 ) connected inlet openings ( 23 , 24 ) and distributor openings ( 30-33 ) for the exit of the mixed air into the climatic zones, characterized in that the air collecting space ( 19 ) into at least one lower, only the inlet openings ( 23 , 24 ) containing air mixing chamber ( 21 ) and at least one upper L containing only the distributor openings ( 30-33 ) air distribution chamber ( 22 ) is divided, which is placed on the air mixing chamber ( 21 ) roof-shaped.

2. Air conditioning box according to claim 1, characterized in that the vertical height of the air mixing chamber ( 21 ) with the cold air duct ( 18 ) and on the warm air duct ( 25 ) connected inlet openings ( 24 ) is formed substantially smaller than the vertical height of the air heater ( 13 ) is.

3. Air conditioning box according to claim 2, characterized in that the air cooler ( 12 ) and air heater ( 13 ) are arranged in cascade with decreasing vertical height and above the air heater ( 13 ) a cold air bypass ( 36 ) is guided past the air heater ( 13 ) in the air distribution chamber ( 22 ) opens.

4. Air conditioning box according to claim 3, characterized in that the mouth of the cold air bypass ( 36 ) in the air distribution chamber ( 22 ) of the distributor opening ( 30 ) for the climate zone in the central region of the passenger compartment is arranged directly opposite.

5. Air conditioning box according to one of claims 1-4, characterized in that the air heater ( 12 ) has a heat exchanger ( 14 ) which is connected via a supply and return pipe ( 15 , 16 ) to a cooling circuit of an internal combustion engine of the vehicle, and that the cold air channels ( 18 ) extend in the area between the connection ends of the supply and return pipes ( 15 , 16 ) on the heat exchanger ( 14 ).

6. Air conditioning box according to claim 5, characterized in that the air heater ( 13 ) has a downstream of the heat exchanger ( 14 ) arranged electrical auxiliary heater ( 17 ), which is preferably constructed from PTC elements.

7. Air conditioning box according to one of claims 1-6, characterized in that the inlet openings ( 23 , 24 ) of the air mixing chamber ( 21 ) are associated with air control elements ( 26 , 27 ) for metering the air quantities flowing into the air mixing chamber ( 21 ).