DE3839131C2

DE3839131C2 -

Info

Publication number: DE3839131C2
Application number: DE19883839131
Authority: DE
Inventors: Elmar Dipl.-Ing. Freitag (Fh), 7252 Weil Der Stadt, De
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 1988-11-19
Filing date: 1988-11-19
Publication date: 1990-09-13
Also published as: DE3839131A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für Fahrzeuge der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Bei einer bekannten Klimaanlage dieser Art (EP 01 03 838 A2) sind die beiden Wärmetauscher mit ihren Luftdurchtrittsflächen parallel zueinander und quer zu der Gehäuselängsachse ausgerichtet. Der Wärmetauscher für die Lufterwärmung weist dabei einen Abstand zu der unteren Gehäuseseite auf. Dieser Bereich ist durch eine schwenkbare Klappe überbrückt, die in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Klimaanlage derart verstellt werden kann, daß bei voll zugeschalteter Heizung der gesamte Luftstrom durch den Wärmetauscher für die Lufterwärmung hindurchtritt und bei abgeschalteter Heizung zumindest ein Teil des Luftstromes an diesem Wärmetauscher vorbeigeführt wird.

Bei einer solchen Klimaanlage ist das die Wärmetauscher aufnehmende Gehäuse recht voluminös und erfordert einen relativ großen Einbauraum im Fahrzeug, der bei den heutigen Bestrebungen nach Kompaktheit im Kraftfahrzeugbau häufig nicht zur Verfügung steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die wenig voluminös ist und sich insbesondere durch eine in der Vertikalen flache Bauweise auszeichnet. Mit der Klimaanlage soll in üblicher Weise Kühlen, Heizen und Reheat-Betrieb, also Wiederanwärmen zuvor abgekühlter Luft zum Zwecke der besseren Raumentfeuchtung, möglich sein.

Die Aufgabe ist bei einer Klimaanlage der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.

Die kreuzweise Anordnung der beiden Wärmetauscher ermöglicht bei vorgegebenen Luftdurchtrittsflächen der Wärmetauscher eine relativ geringe Bauhöhe, wobei die Trennwand die richtige Luftführung für den Gebläseluftstrom derart sicherstellt, daß zuerst ausschließlich der Wärmetauscher für die Luftkühlung von der Gebläseluft durchströmt wird.

Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Klimaanlage mit zweckmäßigen Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

Bei der Ausführung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist es möglich, durch die Bypaßklappe den Luftstrom wahlweise an dem Wärmetauscher für die Lufterwärmung ganz oder teilweise vorbeizuführen. Dadurch wird im Kühlbetrieb ein geringerer Druckverlust im Luftstrom erzielt und sowohl ein geregelter Reheat-Betrieb als auch eine Temperierung nach dem Prinzip der luftmengengeregelten Heizung möglich.

Wird die Wärmetauscheranordnung im Gehäuse gemäß der Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 3 vorgenommen, so wird im Reheat-Betrieb eine sehr gute Luftentfeuchtung und eine gute Kondenswasserabführung vom Wärmetauscher weg für die Luftkühlung erzielt.

Bei der Anordnung der Wärmetauscher im Gehäuse gemäß der Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 4 ist bei Umgehung des Wärmetauschers für die Lufterwärmung durch Öffnen der Bypaßklappe im Kühlbetrieb eine nur geringe Luftumlenkung vorhanden. Der Strömungswiderstand ist damit gering, und ein hoher Luftdurchsatz wird erreicht.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im folgenden näher beschrieben. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Schnitt einer Klimaanlage gemäß Schnittführung II-II in Fig. 2,

Fig. 2 einen Schnitt der Klimaanlage gemäß Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen gleichen Schnitt einer Klimaanlage wie in Fig. 1 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 einen Schnitt der Klimaanlage gemäß Linie IV-IV in Fig. 3.

Die in Fig. 1 schematisch im Schnitt dargestellte Klimaanlage für einen Personenkraftwagen hat ein Gehäuse 10, das einerseits zwei Wärmetauscher 11, 12 für die Luftkühlung bzw. Lufterwärmung aufnimmt und andererseits die Funktion eines Luftführungskanals übernimmt. Das Gehäuse 10 besitzt eine Lufteintrittsöffnung 13 und eine Luftaustrittsöffnung 14. Die Lufteintrittsöffnung 13 ist von der Luftausblasöffnung 15 eines elektromotorisch angetriebenen Gebläses 16 überdeckt. Im Ausführungsbeispiel ist das schematisch in Seitenansicht dargestellte Gebläse 16 als Axial-Tangential-Gebläse mit axialer Luftansaugrichtung und tangentialer Luftausblasrichtung ausgebildet. An die Luftaustrittsöffnung 14 schließt sich ein Luftführungsstutzen 17 an, der im Fahrzeuginnenraum und dort in einem Luftverteilungskasten (nicht dargestellt) mündet. Im Ausführungsbeispiel ist der Luftführungsstutzen 17 einstückig mit dem Gehäuse 10 ausgebildet.

Die beiden, jeweils eine rechteckförmige Luftdurchtrittsfläche 18 bzw. 19 aufweisenden Wärmetauscher 11, 12 sind nebeneinander (in Fig. 1 in Zeichnungstiefe gesehen) sich überkreuzend angeordnet. Dabei liegt der Wärmetauscher 11 für die Luftkühlung so, daß seine eine Stirnseite 20 mit der unteren Kante 202 an der unteren Gehäuseseite 102 des Gehäuses 10 und seine andere Stirnseite 21 mit der oberen Kante 211 an der oberen Gehäuseseite 101 anliegt. Die Stirnseite 20 ist dabei dem Gebläse 16 zugekehrt, und die Lufteintrittsöffnung 13 liegt in der oberen Hälfte der von dem Gebläse 16 überdeckten Stirnseite des Gehäuses 10. Der Wärmetauscher 12 für die Lufterwärmung ist demgegenüber so ausgerichtet, daß seine eine Stirnseite 22 mit ihrer oberen Kante 221 an der oberen Gehäuseseite 101 und seine andere Stirnseite 23 mit ihrer unteren Kante 232 an der unteren Gehäuseseite 102 des Gehäuses 10 anliegt. Wie insbesondere auch aus Fig. 2 zu erkennen ist, verläuft im Gehäuse 10 mittig eine axiale Trennwand 24, welche die Luftdurchtrittsfläche 19 des Wärmetauschers 12 für die Lufterwärmung gegenüber der Lufteintrittsöffnung 13 abschottet. Wie Fig. 1 zeigt, verläuft von dieser Trennwand 24 ein Trennwandabschnitt 24 b von der vom Gebläse 16 überdeckten Stirnseite des Gehäuses 10 aus an der oberen Längskante 111 des Wärmetauschers 11 für die Luftkühlung und mittig an der oberen Gehäuseseite 101 des Gehäuses 10 entlang und ein zweiter Trennwandabschnitt 24 a erstreckt sich in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Kreuzungsbereich des Wärmetauschers 11, 12 zwischen der oberen Längskante 121 des Wärmetauschers 12 und der unteren Längskante 112 des Wärmetauschers 11. Die Luftaustrittsöffnung 14 erstreckt sich über die Gesamtlänge der beiden Stirnseiten der Wärmetauscher 11, 12 und reicht von der oberen Gehäuseseite 101 bis zur unteren Gehäuseseite 102 des Gehäuses 10. Ein Teil der Luftaustrittsöffnung 14 wird von der Stirnseite 21 des Wärmetauschers 11 abgeschottet. Der von der unteren Gehäuseseite 102 bis zu der unteren Kante 212 der Stirnseite 21 des Wärmetauschers 11 einerseits reichende und sich zwischen einer Seitenwand des Gehäuses 10 und dem Trennwandabschnitt 24 a andererseits erstreckende lichte Bereich 142 der Luftaustrittsöffnung 14 ist von einer Bypaßklappe 25 abgesperrt, während der andere, von der oberen Gehäuseseite 101 bis zu der Oberseite des Wärmetauschers 12 einerseits und von der anderen Seitenwand des Gehäuses 10 bis zum Trennwandabschnitt 24 a andererseits reichende lichte Bereich 141 der Luftaustrittsöffnung stets offen ist. Die Bypaßklappe 25 ist im Gehäuse 10 schwenkbar angeordnet und kann in der angedeuteten Pfeilrichtung so verdreht werden, daß der von ihr abgedeckte lichte Bereich 142 der Luftaustrittsöffnung 14 ganz oder teilweise freigegeben wird.

Im Heizbetrieb der Klimaanlage ist die Bypaßklappe 25 geschlossen und nimmt ihre in Fig. 1 und 2 dargestellte Stellung ein. Der vom Gebläse 16 geförderte Luftstrom (Pfeile in Fig. 1 und 2), der über die Lufteintrittsöffnung 13 in den von der Trennwand 24 abgeschotteten Bereich oberhalb des Wärmetauschers 11 für die Luftkühlung eintritt, durchströmt die Luftdurchtrittsfläche 18 des Wärmetauschers 11 und tritt in den unterhalb des Wärmetauschers 11 liegenden Bereich des Gehäuses 10 ein, der zur Luftaustrittsöffnung 14 hin von der Bypaßklappe 25 und dem Trennwandabschnitt 24 a abgedichtet ist. Dadurch wird der Luftstrom gezwungen, durch die Luftdurchtrittsfläche 19 des Wärmetauschers 12 für die Lufterwärmung hindurchzuströmen, um dann über den von der Bypaßklappe 25 nicht verschließbaren Bereich 141 (in Fig. 2 links oben) der Luftaustrittsöffnung 14 in den Luftführungsstutzen 17 einzutreten. Im reinen Kühlbetrieb wird die Bypaßklappe 25 in Pfeilrichtung verschwenkt bis sie etwa parallel zu der Luftdurchtrittsfläche 18 des Wärmetauschers 11 für die Luftkühlung liegt. Dadurch wird der von der Bypaßklappe 25 verschlossene Bereich 142 (in Fig. 2 rechts unten) freigegeben, und die den Wärmetauscher 11 für die Luftkühlung durchströmende Luft kann unmittelbar über diesen Bereich 142 in den Luftführungsstutzen 17 eintreten. Der Wärmetauscher 12 für die Lufterwärmung wird damit von dem Luftstrom umgangen. Je nach Stellung der Bypaßklappe 25 kann auch ein Teilluftstrom der aus der Luftdurchtrittsfläche 18 des Wärmetauschers 11 für die Luftkühlung austretenden Luft über den Wärmetauscher 12 für die Lufterwärmung geleitet werden, so daß sowohl Reheat-Betrieb als auch eine Temperierung nach dem Prinzip der luftmengengeregelten Heizung möglich ist. Der Luftstrom bei Heizbetrieb ist in Fig. 1 und 2 durch Pfeile angedeutet.

Die in Fig. 3 und 4 im Längs- und Querschitt dargestellte Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug unterscheidet sich von der Klimaanlage in Fig. 1 und 2 nur dadurch, daß die Neigungsrichtung der Wärmetauscher 11 und 12 vertauscht ist und die Lufteintrittsöffnung 13 in der unteren Hälfte der Stirnseite des Gehäuses 10 liegt. Der Wärmetauscher 11 für die Luftkühlung ist nunmehr derart ausgerichtet, daß seine dem Gebläse 16 zugekehrte Stirnseite 20 mit der oberen Kante 201 an der oberen Gehäuseseite 101 und seine andere Stirnseite 21 mit ihrer unteren Kante 212 an der unteren Gehäuseseite 102 des Gehäuses 10 liegt. Notwendigerweise ist damit der Wärmetauscher 12 für die Lufterwärmung in entgegengesetzter Richtung geneigt, so daß seine dem Gebläse 16 zugekehrte Stirnseite 22 mit ihrer unteren Kante 222 an der unteren Gehäuseseite 102 und seine andere Stirnseite 23 mit ihrer oberen Kante 231 an der oberen Gehäuseseite 101 des Gehäuses 10 anliegt. Durch die veränderte Ausrichtung der Wärmetauscher 11 und 12 erstreckt sich der von der Bypaßklappe 25 abgedeckte lichte Bereich 142′ der Luftaustrittsöffnung 14 von der oberen Gehäuseseite 101 des Gehäuses 10 etwa bis zur oberen Kante 211 der der Luftaustrittsöffnung 14 zugekehrten Stirnseite 21 des Wärmetauschers 11. Der stets offene Bereich 141 der Luftaustrittsöffnung 14 liegt damit in Fig. 4 unten links. Die Trennwand 24′ verläuft im Gehäuse 10 mit einem Trennwandabschnitt 24 b′ längs der unteren Gehäuseseite 102 bis zur unteren Längskante 112 des Wärmetauschers 11 für die Luftkühlung und mit einem Trennwandabschnitt 24 a′ in Strömungsrichtung gesehen hinter dem Kreuzungsbereich der Wärmetauscher 11, 12 zwischen der oberen Längskante 111 des Wärmetauschers 11 und der unteren Längskante 122 des Wärmetauschers 12 bis hin zur Bypaßklappe 25′ und der oberen Gehäuseseite 101, so daß wiederum die Lufteintrittsöffnung 13 von der Luftdurchtrittsfläche 19 des Wärmetauschers 12 für die Lufterwärmung und der nicht verschließbare Bereich 141 von dem von der Bypaßklappe 25′ verschließbaren Bereich 142′ der Luftaustrittsöffnung 14 abgeschottet ist.

Die Luftströmung im Gehäuse 10 ist in Fig. 3 und 4 wiederum durch Pfeile kenntlich gemacht. Die Gebläseluft strömt über die Lufteintrittsöffnung 13 in das Gehäuse 10, tritt durch die Luftdurchtrittsfläche 18 des Wärmetauschers 11 für die Luftkühlung hindurch und gelangt in den oberhalb des Wärmetauschers 11 liegenden Gehäusebereich, der von der Luftaustrittsöffnung 14 durch die Bypaßklappe 25′ und dem Trennwandabschnitt 24 a′ abgeschottet ist. Dadurch wird die Luft gezwungen, ihren Weg über die Luftdurchtrittsflächen 19 des Wärmetauschers 12 für die Lufterwärmung zu nehmen (Pfeil in Fig. 4). Nach Verlassen des Wärmetauschers 12 kann die Luft über den offenen Bereich 141 der Luftdurchtrittsöffnung 14 in den Luftführungsstutzen 17 überströmen. Durch Schwenken der Bypaßklappe 25′ in die angedeutete Pfeilrichtung kann wiederum der Luftstrom ganz oder teilweise an dem Wärmetauscher 12 für die Lufterwärmung vorbeiströmen.

Claims

1. Klimaanlage für Fahrzeuge mit einem eine Lufteintritts- und eine Luftaustrittsöffnung für einen Gebläseluftstrom aufweisenden Gehäuse und mit zwei im Gehäuse angeordneten Wärmetauschern, von denen der eine zur Kühlung und der andere zur Erwärmung des die Wärmetauscher in der genannten Reihenfolge durchströmenden Luftstroms dient, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wärmetauscher (11, 12) mit etwa rechteckförmigen Luftdurchtrittsflächen (18, 19) nebeneinander und - in Seitenansicht gesehen - sich überkreuzend derart angeordnet sind, daß jeweils die Oberkante (201, 211, 221, 231) einer Stirnseite (20-23) an der oberen Gehäuseseite (101) und die Unterkante (202, 212, 222, 232) der gegenüberliegenden Stirnseite (20-23) an der unteren Gehäuseseite (102) anliegen, und daß im Gehäuse (10) eine axial verlaufende vertikale Trennwand (24; 24′) vorgesehen ist, welche die Luftdurchtrittsfläche (18) des Wärmetauschers (12) für die Lufterwärmung gegenüber der Lufteintrittsöffnung (13) des Gehäuses (10) abschottet.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftaustrittsöffnung (14) sich über die gesamte Breite der beiden kurzen Stirnseiten (21, 23) der Wärmetauscher (11, 12) erstreckt und von der oberen Gehäuseseite (101) bis zur unteren Gehäuseseite (102) des Gehäuses (10) reicht und daß ein zwischen dem einen Rand der Luftaustrittsöffnung (14) und der diesem gegenüberliegenden Kante (212; 211) der der Luftaustrittsöffnung (14) zugeordneten Stirnseite (21) des Wärmetauschers (11) für die Luftkühlung einerseits und zwischen einer Gehäuseseitenwand und einem Trennwandabschnitt (24 a) andererseits liegender lichter Bereich (142; 142′) der Luftaustrittsöffnung (14) mittels einer verstellbaren Bypaßklappe (25; 25′) abgedeckt ist.

3. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (11) für die Luftkühlung so geneigt ist, daß seine nahe der unteren Gehäuseseite (102) liegende Stirnseite (20) der Lufteintrittsöffnung (13) zugekehrt ist, daß die Lufteintrittsöffnung (13) in der oberen Hälfte der Stirnseite des Gehäuses (10) liegt und daß die Bypaßklappe (25) den zwischen der unteren Gehäuseseite (102) und der Unterkante (212) des Wärmetauschers (11) für die Luftkühlung liegenden Bereich (142) der Luftaustrittsöffnung (14) abdeckt.

4. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (11) für die Luftkühlung so geneigt ist, daß seine nahe der oberen Gehäuseseite (101) liegende Stirnseite (20) der Lufteintrittsöffnung (13) zugekehrt ist, daß die Lufteintrittsöffnung (13) in der unteren Hälfte der Stirnseite des Gehäuses (10) liegt und daß die Bypaßklappe (25′) den zwischen der oberen Gehäuseseite (101) und der Oberkante (211) des Wärmetauschers (11) für die Luftkühlung liegenden Bereich (142′) der Luftaustrittsöffnung (14) abdeckt.

5. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteintrittsöffnung (13) von der Luftausblasöffnung (15) eines Gebläses (16) überdeckt ist.

6. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß an die Luftaustrittsöffnung (14) sich ein im Fahrzeuginnenraum mündender Luftführungsstutzen (17) anschließt.