DE3520553A1

DE3520553A1 - Heizungs- oder klimaanlage fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3520553A1
Application number: DE19853520553
Authority: DE
Inventors: Klaus 7032 Sindelfingen Arold; Hermann 7261 Ostelsheim Grimm; Heinz 7032 Sindelfingen Koukal; Hans Dipl.-Ing. 7032 Herrenberg Trube
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1985-06-07
Filing date: 1985-06-07
Publication date: 1986-12-11
Also published as: DE3520553C2; FR2583002A1; JPS61295119A; SE463506B; SE8602526D0; SE8602526L; JPH0558924B2; FR2583002B1; US4693417A

Description

'Heizungs- oder Klimaanlage für Fahrzeuge"

Die Erfindung betrifft eine Heizungs- oder Klimaanlage für Fahrzeuge insbesondere Personenkraftwagen, die einen Hauptwärmetauscher besitzt, der aus einem von der in den Fahrgastraum geleiteten Luft angeströmten Rippenrohrblock und aus einem von Wasser durchströmten Vorlauf- und einem Rücklauf wasserkasten besteht, sowie einen oder mehrere Zusatz-Flächenheizkörper aufweist, die an einem Zusatzkreislauf angeschlossen und am oder im Fahrzeuginnenraum verteilt angeordnet sind.

Heizungs- oder Klimaanlagen dieser Art sind bekannt. Dabei sind die Zusatz-Flächenwärmetauscher beispielsweise unter den Windschutzscheibe oder auch unter den Sitzen angeordnet und können über einen Zusatzkreislauf am Vorlauf für den Hauptwärmetauscher angeschlossen werden. Nachteilig ist bei solchen Einrichtungen, daß der Zusatzheizkreislauf mit dem heißen Vorlaufwasser gespeist wird, so daß gesonderte Vorkehrungen getroffen werden müssen, um die Zusatz-Flächenwärmetauscher die jeweils gewünschte Temperatur annehmen zu lassen. Die Anordnung solcher Zusatzwärmetauscher ist daher relativ aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß es hierzu wegen der geringeren Temperaturen des Wärmetauschmittels vorteilhaft ist, den Zusatzheizkreislauf von dem kälteren Rücklauf des Hauptwärmetauschers aus zu beaufschlagen, besteht die Erfindung bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art

darin, daß dem Rücklaufwasserkasten des Hauptwärmetauschers eine Vorlaufkammer für den Zusatzkreislauf zugeordnet ist. Durch diese Ausgestaltung kann die Versorgung des Zusatzheizkreislaufes unmittelbar vom Hauptwärmetauscher aus erfolgen, ohne daß noch gesonderte Regelorgane zwischen den Zusatz-Flächenwärmetauschern und ihrem Vorlauf vorgesehen werden müssen. Bei Klimaanlagen, bei denen dem Hauptwärmetauscher ein Verdampfer vorgeschaltet ist, der die durch den Hauptwärmetauscher und in das Fahrzeug einströmende Luft abkühlt, kann der Hauptwärmetauscher aufgrund der erfindunsgemäßen Ausgestaltung als Kühleinrichtung für die den Zusatzkreislauf durchströmende Flüssigkeit dienen, so daß im Kühlbetrieb auch die Zusatz-Flächenwärmetauscher zur Kühlung des Fahrzeugsinnenraumes ausgenutzt werden können, was bisher nicht möglich war.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Die Ansprüche 2 und 3 bringen dabei den Vorteil mit sich, daß eine kompakte Bauweise für die Heizungs- oder Klimaanlage trotz der Anordnung eines Zusatzkreislaufes möglich ist und daß die bisher übliche Bauweise des Hauptwärmetauschers beibehalten werden kann. Anspruch 4 ermöglicht einen einfachen Betrieb des Zusatzkreislaufes im Kühlbetrieb, bei dem der Hauptwärmetauscher nicht von erwärmtem Kühlwasser vom Motor her durchflossen ist. Anspruch 5 verhindert beim Leckwerden eines Bestandteiles des Zusatzkreislaufes, daß der Kühlwasserstand im Motor einen Wert einnimmt, der den Motorbetrieb gefährden könnte. Anspruch 6 schließlich stellt sicher, daß der Zusatzkreislauf nicht von dem möglicherweise im Hauptwärmetauscher auftretenden Druckverhältnissen nachteilig beeinflußt wird.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizungsund Klimaanlage ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben.

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Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Klimaanlage eines Personenkraftwagens mit einem vom Motorkühlwasser gespeisten Hauptwärmetauscher für die Heizung und einem Verdampfer für Kühlbetrieb mit einem angeschlossenen Kreislauf für Flächenwärmetauscher, wobei der Hauptwärmetauscher teilweise geschnitten ist;

Fig. 2 den Schnitt durch den Hauptwärmetauscher der Fig. längs der Linie II/II und

Fig. 3 den schematischen Schnitt durch die Klimaanlage längs der Linie III/III in Fig. 1.

In den Figuren ist parallel zum Kühlwasserkreislauf eines Motors 1 ein mit einem Hauptwärmetauscher 2 ausgerüsteter Wasserkreislauf für eine Fahrzeugheizung geschaltet, bei dem das vom Motor 1 kommende heiße Kühlwasser über eine Vorlaufleitung 3 in eine Zuflußkammer 4 des Hauptwärmetauschers 2 geleitet wird. Bei der dargestellten Ausführungsform des Hauptwärmetauschers wird das der Zulaufkammer 4 zugeführte heiße Kühlwasser im Heizbetrieb durch Rohre 5 dem eigentlichen Vorlaufwasserkasten 6 des Hauptwärmetauschers 2 zugeführt, der beim Ausführungsbeispiel durch eine Trennwand 7 in zwei Kammern 6 a und 6 b unterteilt ist, von denen aus das heiße Kühlwasser jeweils in einen linken und einen rechten Wärmetauscherteil geführt werden kann, mit deren Hilfe - in bekannter Weise - die Heizung für den Fahrer und Beifahrer getrennt geregelt werden kann. Da die übrige Ausbildung von rechtem und linkem Wärmetauscherteil gleich ist, wird im folgenden nur die linke Hälfte beschrieben, der die Vorlaufkammer 6a zugeordnet ist. Natürlich ist es auch möglich, eine erfindungsgemäße Heizungs- und Klimaanlage auch vorzu-

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sehen, wenn der Hauptwärmetauscher 2 nicht mit zwei getrennten Wärmetauschhälften ausgerüstet ist.

Von der Vorlaufkammer 6 a aus gelangt das heiße Kühlwasser durch die Rohre 8 im Sinne der Pfeile 9 nach oben in die Rücklaufkammer 10 des Hauptwärmetauschers 2 und wird von dort durch die Rücklaufleitung 11 über ein Taktventil 12 zum Motor zurückgeführt. Der Kreislauf über die Vorlaufleitung 3, Hauptwärmetauscher 2 und Rücklaufleitung 11 kann durch die Kühlwasserpumpe des Motors aufrechterhalten werden. Deren Funktion ist schematisch durch die der Vorlaufleitung 3 zugeordnete Pumpe 13 angedeutet. Das Taktventil 12 steuert die im Kreislauf 3, 2, 11 umlaufende Wassermenge je nach gewünschter Heizwirkung. Die (siehe Figur 3) von einem Gebläse 14 von außen angesaugte Frischluft durchströmt den Hauptwärmetauscher 2, wobei sie beim Durchströmen des aus den Rohren 8 und den diese umgebenden Rippen 15 gebildeten Rippenrohrblockes erwärmt wird und im Sinne der Pfeile 17 in den Fahrzeuginnenraum geleitet wird.

Der Rücklaufkammer 10 des Hauptwärmetauschers 2 zugeordnet ist eine Vorlaufkammer 18 für einen Zusatzheizkreislauf 19, dessen Vorlaufleitung 20 von der Vorlaufkammer 18 ausgeht. Diese Vc^. lauf leitung 20 ist mit einer Pumpe 21 versehen, die das der Vorlaufkammer 18 entnommene Kühlwasser - geringerer Temperatur als in der Vorlaufleitung 3 - einem oder mehreren Flächenwärmetauschern 22 zuleitet, die beispielsweise im Fahrzeug im Bereich der Armlehnen, unter den Sitzen, oder auch an der Windschutzscheibe oder den Seitenscheiben angeordnet sein können. Nach dem Durchströmen der Flächenwärmetau^cher 22 gelangt das Kühlwasser über die Rücklaufleitung des Zusatzheizkreislaufes 19 und über ein Rückschlagventil in die Rücklaufkammer 10 des Hauptwärmetauschers, von wo aus es über die Rücklaufleitung 11 zum Motor zurückgeführt wird. In der Vorlaufleitung 20 des Zusatzheizkreislaufes 19 ist

außerdem noch ein Absperrventil 25 angeordnet, das mit einem Wasserstandsfühler am Motor in nicht näher dargestellter Weise verbunden ist und den übertritt von Kühlwasser aus der Vorlaufkammer 18 in den Zusatzheizkreislauf 19 verhindert, wenn der Kühlwasserstand im Motor einen bestimmten Wert unterschreitet. Dadurch kann verhindert werden, daß beispielsweise beim Leckwerden eines Flächenwärmetauschers oder seiner Zuleitungen, der Wasserstand im Kühlsystem des Motors unter einen Wert absinkt, der eine Gefahr beim Betrieb des Motors darstellt.

Das im Hauptwärmetauscher 2 in dessen Vorlaufkammer 6 a befindliche, und zum Teil durch die Führung in den Rohren 5 schon abgekühlte Kühlwasser, gelangt von der Vorlaufkammer 6 a zur Vorlaufkammer 18 des Zusatzheizkreislaufes 19 über ein oder mehrere Rohre 26, die nicht, so wie die Rohre 8, mit den üblichen Turbulenzeinlagen 27 zur Erhöhung des Wärmeübergangs an die Rohrwandungen versehen sind. Dadurch wird bei entsprechender Dimensionierung der Rohre 8 bzw. 26 und 5 stets für eine ausreichende Versorgung des Zusatzheizkreislaufes mit dem Heizmedium gesorgt. Der Rücklaufwasserkasten 28 des Hauptwärmetauschers 2 dient aufgrund dieser Ausgestaltung gleichzeitig auch zur Versorgung des Zusatzheizkreislaufes

Diese Ausgestaltung erlaubt es daher, nicht nur wie bei bekannten Ausführungen, den Fahrzeuginnenraum sowohl über die Heizungs- und Klimaanlage mit vorgeheizter Luft zu versorgen und die Flächenwärmetauscher zu beheizen, sondern auch die gesamte Einrichtung für den Kühlbetrieb einzusetzen. Die Klimaanlage ist nämlich, wie aus Figur 3 deutlich wird, zwischen dem Gebläse 14 und dem zum Hauptwärmetauscher 2 gehörenden Rippenrohrblock 16 mit einem Verdampfer 29 ausgerüstet, der in nicht näher dargestellter Weise Teil einer der Klimaanlage zugeordneten Kühleinrichtung ist. Wird daher im Kühlbetrieb der Klimaanlage in bekannter Weise der

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Heizkreislauf durch Schließen des Taktventiles 12 abgeschaltet, so kann die vom Gebläse 14 angesaugte Frischluft beim Durchströmen des Verdampfers 29, der in bekannter Weise ausgebildet ist, gekühlt werden und tritt gekühlt im Sinne der Pfeile 17 nach dem Durchströmen des Rippenrohrblocks 16 in den Fahrzeuginnenraum ein. Die in den Figuren gezeigte Klimaanlage kann in diesem Betriebszustand auch dazu ausgenutzt werden, die Flächenwärmetauscher 22 zur Kühlung des Fahrzeuginnenraumes einzusetzen. Zu diesem Zweck befördert die Pumpe 21 das im Hauptwärmetauscher 2 enthaltene Kühlwasser ausschließlich durch den Zusatzkreislauf 19, ein Rückfluß zum Motor ist durch das Abschließen des Taktventiles 12 verhindert. Die vom Verdampfer 29 abgekühlte Luft kühlt daher beim Durchströmen des Rippenrohrblocks 16 auch das im Zusatkreislauf 19 umgewälzte Wärmetauschmedium, so daß die ganze Anlage in diesem Betriebszustand nicht nur zum Abkühlen von Frischluft, die durch das Gebläse 14 in den Fahrzeuginnenraum gefördert wird, sondern auch zum Kühlen zusätzlicher Flächenwärmetauscher ausgenutzt werden kann, ohne daß eine prinzipielle Änderung vorhandener Klimaanlagen notwendig ist.

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Claims

Ansprüche

1. Heizungs- oder Klimaanlage für Fahrzeuge insbesondere Personenkraftwagen, die einen Hauptwärmetauscher besitzt, der aus einem von der in den Fahrgastraum geleiteten Luft angeströmten Rippenrohrblock und aus einem vom Wasser durchströmten Vorlauf- und einem Rücklaufwasserkasten besteht, sowie einen oder mehrere Zusatz-Flächenheizkörper aufweist, die an einem Zusatzkreislauf angeschlossen und am oder im Fahrzeuginnenraum verteilt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rücklaufwasserkasten (28) des Hauptwärmetauschers (2) eine Vorlaufkammer (18) für den Zusatzkreislauf (19) zugeordnet ist.

2. Heizungs- oder Klimaanlage nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufkammer (18) Teil des Rücklaufwasserkastens (28) ist und über Anschlußrohre (26) mit geringerem Strömungswiderstand als die der Rohre (8) des Rippenrohrblockes (16) mit dem Vorlaufwasserkasten (6 a) verbunden sind.

3. Heizungs- oder Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußrohre (26) gleichen Durchmesser wie die übrigen Rohre (8) des Rippenrohrblockes (16), jedoch keine Turbulenzeinlage (27) aufweisen.

4. Heizungs- oder Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zusatzkreislauf (19) eine getrennt vom Hauptkreislauf (3,2,11) steuerbare Pumpe (21) zugeordnet ist.

5. Heizungs- oder Klimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß an der Vorlaufkammer (18) des Zusatzkreislaufes (19) ein abhängiges vom Wasserstand im Hauptkreislauf steuerbares Absperrventil (25) angeordnet ist.

6. Heizungs- oder Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklauf (23) des Zusatzkreislaufes (19) über ein Rückschlagventil (24) in den Rücklaufwasserkasten (28) des Hauptwarmetauschers (2) mündet.