DE602004007308T2

DE602004007308T2 - Klimagerät und Klimaanlage für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE602004007308T2
Application number: DE602004007308T
Authority: DE
Inventors: Yukio C/O Calsonic Kansei Corporatio OZEKI; Toshio c/o Calsonic Kansei Corporati Ohashi; Masato c/o Calsonic Kansei Corporati Ohno; Manabu c/o Calsonic Kansei Corporati Uomoto; Masaharu C/O Calsonic Kansei Corpora ONDA
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-01-31
Filing date: 2004-01-29
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2024-01-30
Also published as: EP1442904A2; US7252137B2; US20040182561A1; JP4209695B2; EP1442904A3; JP2004231121A; DE602004007308D1; EP1442904B1

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimatisierungseinheit für ein Fahrzeug und ein Klimatisierungssystem, das die Klimatisierungseinheit verwendet.
2. Beschreibung der zugehörigen Technik
Die Fahrzeuge sind heutzutage mit einer Klimatisierungssystemkomponente in einem Armaturenbrett vor dem Vordersitz ausgerüstet. Das Armaturenbrett ist üblicherweise mit verschiedenen elektronischen Instrumenten des Fahrzeuges versehen und solche Instrumente grenzen den Raum für das Klimatisierungssystem in dem Armaturenbrett ein.
Herkömmlich wird das Klimatisierungssystem in einem Armaturenbrett eines Fahrzeuges durch Anordnen der Klimatisierungseinheit ausgelegt, die einen Verdampfer und einen Heizerkern in der Mitte in Richtung der Breite des Fahrzeuges hat, und durch Anordnen einer Lüftereinheit auf der Seite des vorderen Fahrgastsitzes der Klimatisierungseinheit (z. B. 26 der ungeprüften veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. Hei- 9-123748). Diese Auslegung konzentriert den Verdampfer und den Heizerkern in der Mitte in Richtung der Breite des Fahrzeuges, um im Armaturenbrett Raum zu sparen. Dies ist die so genannte zentralisierte Auslegung.
Überdies ist aus der EP 0 816 788 ein Klimatisierungssystem bekannt, das auf dem Oberbegriff des angehängten Anspruches 1 begründet ist.
Um den jüngsten Anforderungen zum Vermindern von Geräusch in einem Fahrgastraum (in dem Fahrgastabteil) zu genügen, gibt es die Notwendigkeit, das durch das Klimatisierungssystem erzeugte Geräusch zu vermindern. Das Vermindern des Geräusches des Klimatisierungssystems kann durch Reduzieren der Luftströmungsrate des Klimatisierungssystems erreicht werden. Jedoch verschlechtert die Reduzierung der Luftströmungsrate die Leistung des Klimatisierungssystems. Es besteht die Notwendigkeit für ein Klimatisierungssystem, eine hohe Luftströmungsrate und ein niedriges Geräusch zu erreichen. Zum Erreichen von einem niedrigen Geräusch und einer hohen Luftströmungsrate für das Klimatisierungssystem ist der effektivste Weg, den Ventilationsbereich des Wärmetauschers (insbesondere eines Verdampfers) in dem Klimatisierungssystem zu vergrößern. Das Vergrößern des Ventilationsbereiches zum Beispiel durch einfaches Erhöhen der Breite des Verdampfers führt zu einer Erhöhung in dem Raum, der in Richtung der Breite durch den Verdampfer eingenommen wird, um dadurch insgesamt die Größe der Klimatisierungseinheit zu vergrößern. Dies macht es schwierig, einen Installationsraum für das Klimatisierungssystem in einem Fahrzeug zu schaffen und trägt nicht wesentlich dazu bei, das Geräusch zu vermindern und die Luftströmungsrate für das Klimatisierungssystem zu erhöhen. In der zentralisierten Anordnung verhindert ein großer Verdampfer das Schaffen eines Raumes für einen Sitz des Fahrers oder für einen Raum für ein Handschuhfach vor dem Sitz des Beifahrers.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Klimatisierungseinheit und ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug zu schaffen, das in der Lage ist, ein niedriges Geräusch und eine hohe Luftströmungsrate zu schaffen und die äußeren Durchmesser der Klimatisierungseinheit zu minimieren.
Zusammenfassung der Erfindung
Zum Erreichen des Zieles sieht ein Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Klimatisierungseinheit für ein Fahrzeug vor, die ein Klimatisierungsgehäuse enthält, das darin Strömungspfade hat, einen Verdampfer, der in dem Klimatisierungsgehäuse angeordnet ist und eine im Wesentlichen U-Form hat, einen äußeren Strömungspfad, der auf der Außenseite des U-förmigen Verdampfers auf einer von der stromaufwärtigen oder stromabwärtigen Seite einer Luftströmung des U-förmigen Verdampfers vorgesehen ist, einen inneren Strömungspfad, der an der Innenseite des U-förmigen Verdampfers von auf einer der stromabwärtigen oder stromaufwärtigen Seite des Luftstromes des U-förmigen Verdampfers befestigt ist und einen Heizerkern, der auf der stromabwärtigen Seite des Luftstromes des U-förmigen Verdampfers angeordnet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine Klimatisierungseinheit entsprechend eines ersten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Schnittdarstellung, genommen entlang der Linie II-II der 1;
3 ist eine Draufsicht, die schematisch ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug zeigt, das durch Kombinieren der Klimatisierungseinheit von 1 und einer Lüftereinheit gebildet ist;
4 ist eine Draufsicht, die schematisch ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug zeigt, das durch Kombinieren einer Klimatisierungseinheit entsprechend eines zweiten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung und einer Lüftereinheit gebildet ist;
5 ist eine Draufsicht, die schematisch ein Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug zeigt, das durch Kombinieren einer Klimatisierungseinheit entsprechend eines dritten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung und einer Lüftereinheit gebildet ist;
6 ist eine Draufsicht, die schematisch eine Klimatisierungseinheit entsprechend eines vierten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist eine Ansicht, die eine statische Druckverteilung in der Klimatisierungseinheit des vierten Ausführungsbeispieles zeigt; und
8 ist eine Ansicht, die eine statische Druckverteilung in einer weiteren Klimatisierungseinheit zum Vergleich mit der 7 zeigt.
Ausführliche Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Erstes Ausführungsbeispiel
Die 1 und 2 zeigen eine Klimatisierungseinheit 1A entsprechend des ersten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung und 3 zeigt ein Klimatisierungssystem, das die Klimatisierungseinheit 1A und eine Lüftereinheit 70 verwendet. Die Klimatisierungseinheit 1A enthält ein kastenförmiges Klimatisierungsgehäuse 10.
Das Klimatisierungsgehäuse 10 enthält einen Verdampfer 50, der als ein Kühlwärmetauscher, um die Luft zu kühlen, dient. Der Verdampfer 50 ist in einer aufrechten Haltung vertikal angeordnet und ist in einer im Wesentlichen U-Form in der Draufsicht konfiguriert. In der 3 ist der U-förmige Verdampfer 50 eine Kombination von drei flachen Verdampfern 51, 52 und 53. Der zentrale Verdampfer 51 ist in der Mitte der U-Form positioniert und die Seitenverdampfer 52 und 53 sind auf jeder Seite des zentralen Verdampfers 51 angeordnet.
In dem Klimatisierungsgehäuse 10 geht, da jede Ventilationsfläche der Verdampfer 51, 52 und 53 im Wesentlichen rechtwinklig angeordnet ist, Luft hindurch, weil ein äußerer Strömungspfad und ein innerer Strömungspfad auf der äußeren Seite und auf der inneren Seite des U-förmigen Verdampfers 50 jeweils vorgesehen sind. Der äußere Strömungspfad besteht aus einem mittleren Pfad 11 auf der Außenseite des zentralen Verdampfers 51 und Seitenpfaden 12 und 13 auf den jeweiligen äußeren Seiten der Seitenverdampfer 52 und 53. Als ein Ergebnis ist der Außenströmungspfad ein im Wesentlichen U-förmiger Raum in einer Draufsicht. Der innere Strömungspfad besteht jeweils aus einem inneren zentralen Pfad 21 auf der Innenseite des zentralen Verdampfers 51 und aus inneren Seitenpfaden 22 und 23 auf den Innenseiten der Seitenverdampfer 52 und 53. Als ein Ergebnis ist der innere Strömungspfad ein U-förmiger Raum in der Draufsicht. Die inneren Seitenpfade 22 und 23 werden durch die Wände 22H und 23H gebildet, die von den inneren Seiten der Verdampfer 52 und 53 jeweils beabstandet sind. Der innere zentrale Pfad 21 ist ein Raum.
Entsprechend des ersten Ausführungsbeispieles ist der äußere Strömungspfad auf der stromaufwärtigen Seite des U-förmigen Verdampfers 50 in einer Luftströmungsrichtung und der innere Strömungspfad ist auf der stromabwärtigen Seite desselben. Auf der stromabwärtigen Seite des Verdampfers 50 ist ein Heizerkern 60 angeordnet, um als ein Heizungswärmetauscher um die Luft zu erwärmen zu dienen. Der Heizerkern 60 ist in einem Raum auf der Innenseite des U-förmigen Verdampfers 50. In der 2 führt der Heizerkern 60 in die Richtung zu einer hinteren Ventilationsfläche des zentralen Verdampfers 51.
Zwischen dem zentralen Verdampfer 51 und dem Heizerkern 60 ist ein zentraler Raum 25 sichergestellt, um den Luftstrom, der durch den Verdampfer 50 und durch die inneren Strömungspfade 21, 22 und 23 hindurchgeht, zusammenzubringen und um die zusammengebrachte Luft zu einer vorderen Ventilationsfläche des Heizerkerns 60 zu führen.
Noch genauer, der innere zentrale Pfad 21 wird direkt zu dem zentralen Raum 25 fortgeführt und die inneren Seitenpfade 22 und 23 verbinden jeweils den zentralen Raum 25 durch die Verbindungen 22e und 23e. Entsprechend dieses Ausführungsbeispieles sind der zentrale Verdampfer 51 und der Heizerkern 60 nahe beieinander angeordnet und demzufolge ist der innere zentrale Pfad 21 im Wesentlichen derselbe wie der zentrale Raum 25.
In der 2 ist ein Bypass 31 über dem Heizerkern 60 gebildet. Der Bypass 31 führt direkt zumindest einen Teil der in den zentralen Raum 25 eingeleiteten Luft in einen Luftmischraum 26 unter Umgehung des Heizerkerns 60. Der Bypass hat eine Schmetterlingsbypassklappe 31D, um den Bypass 31 zu öffnen oder zu schließen. Der Luftmischraum 26 ist hinter (auf der stromabwärtigen Seite) dem Heizerkern 60, um die Luft, die durch den Bypass 31 hindurchgegangen ist, mit der Luft, die durch den Heizerkern 60 hindurchgegangen ist, zu mischen.
Das Klimatisierungsgehäuse 10 hat eine Entlüftungsöffnung 32 und einen Fußauslass 34, die von dem Luftmischraum 26 abgezweigt sind. Die Lüftungsöffnung 32 hat eine Lüftungsklappe 32D, um die Lüftungsöffnung 32 zu öffnen oder zu schließen. Der Fußauslass 34 hat eine Fußklappe 34D, um den Fußauslass 34 zu öffnen oder zu schließen.
Ein stromäbwärtiger Teil des Fußauslass 34 ist in einen vorderen Fußauslass 35 und einen Fußauslass 36 abgezweigt. Unmittelbar oberhalb der Bypassklappe 31D ist ein Entfrosterauslass 33 vorgesehen, der die Entfrosterklappe 33D hat.
Das Klimatisierungsgehäuse 10 hat einen Lufteinlass 14, um Luft von der Lüftereinheit 70 einzuleiten. Der Einlass 14 ist an einer Ecke zwischen dem zentralen Pfad 11 und dem linken Pfad 12 angeordnet. Der Einlass 14 ist so ausgerichtet, um Luft direkt in die sich erstreckende Richtung des zentralen Pfades 11 zu führen.
Zum Installieren der Klimatisierungseinheit 1A in ein Fahrzeug ist die Lüftereinheit 70 neben der Klimatisierungseinheit 1A angeordnet und der Auslass der Lüftereinheit 70 ist mit dem Einlass 14 der Luftklimatisierungseinheit 1A, wie in der 3 gezeigt, verbunden. In diesem Zustand wird die Klimatisierungseinheit 1A in eine Mitte in Richtung der Breite eines Armaturenbrettes vor dem vorderen Sitz in das Fahrzeug eingesetzt. Zu dieser Zeit ist eine Öffnung des U-förmigen Verdampfers 50 in die Richtung nach hinten des Fahrzeuges ausgerichtet, so dass die Lüftereinheit 70 auf der Fahrgastsitzseite sein kann.
Der Betrieb des ersten Ausführungsbeispieles wird nunmehr erläutert. Wenn die Lüftereinheit 70 eingeschaltet wird, wird Luft aus der Lüftereinheit 70 in das Klimatisierungsgehäuse 10 durch den Lufteinlass 14 geführt. Die in das Klimatisierungsgehäuse 10 eingeleitete Luft strömt durch den äußeren Strömungspfad, der den zentralen Pfad 11 und die Seitenpfade 12 und 13 aufweist, die Verdampfer 51, 52 und 53 und die inneren Strömungspfade 21, 22 und 23. Während dieses Vorganges wird die Luft entfeuchtet und durch die Verdampfer 51, 52 und 53 gekühlt. Die durch die Verdampfer 51, 52 und 53 hindurchgeführte klimatisierte Luft strömt durch die inneren Strömungspfade 21, 22 und 23 und kommt in dem zentralen Raum 25 vor dem Heizerkern 60 zusammen. Die in dem zentralen Raum 25 zusammengeführte Luft strömt durch den Heizerkern 60 in den Luftmischraum 26. Die Luft, die in den Luftmischraum 26 geströmt ist, wird in den Fahrgastraum von zumindest einem der Auslässe 32, 33 oder 34, jeweils der offen ist, geblasen.
Zum Beispiel wird in einem vollen Kühlmodus der Heizerkern 60 nicht in den Heizmodus versetzt. Es wird nämlich kein Heizmedium zu dem Heizerkern 60 zugeführt, so dass demzufolge die Luft hindurchgeht wie sie ist. Die Bypassklappe 31D wird geschlossen oder geöffnet. Als ein Ergebnis wird die gekühlte Luft in den Fahrgastraum geblasen.
In einem Heizmodus wird der Heizerkern in den Heizmodus gebracht. Es wird nämlich das Heizmedium zu dem Heizerkern 60 zugeführt, das hindurchgeht und die Luft erwärmt und die Bypassklappe 31D wird geöffnet. Als ein Ergebnis wird die Luft, die durch den Verdampfer 50 hindurchgegangen ist, durch den Heizerkern 60 erwärmt und in den Fahrgastraum geblasen.
In einem Luftmischmodus wird der Heizerkern 60 in den Heizmodus festgelegt und die Bybassklappe 31D wird geöffnet, um einen Teil der Luft, die durch den Verdampfer 50 hindurchgegangen ist, direkt in den Luftmischraum 26 zu führen. Als ein Ergebnis werden die erwärmte Luft, die durch den Heizerkern 60 und die gekühlte Luft, die durch den Bypass 31 hindurchgegangen ist, miteinander in dem Luftmischraum 26 gemischt und die gemischte Luft wird in den Fahrgastraum eingeblasen. Die Temperatur der Luft, die in den Fahrgastraum geblasen werden soll, ist durch Steuern der Öffnung der Bypassklappe 31D einstellbar.
Nunmehr wird die Wirkung des ersten Ausführungsbeispieles erläutert. Das Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug entsprechend des ersten Ausführungsbeispieles verwendet den im Wesentlichen U-förmigen Verdampfer 50. Der zentrale Verdampfer 51 dient als eine Basis und die Seitenverdampfer 52 und 53 erhöhen die Ventilationsfläche, um dadurch ein niedriges Geräusch und hohe Luftströmungsraten zu erreichen. Verglichen mit den Verdampfern, die in einer horizontalen Reihe angeordnet sind, hat der im Wesentlichen U-förmige Verdampfer 50 eine reduzierte Breite. Dies minimiert die Breite des Klimatisierungsgehäuses 10, das heißt die Breite der Klimatisierungseinheit 1A. Dem entsprechend kann das Klimatisierungssystem entsprechend des ersten Ausführungsbeispieles ein niedriges Geräusch und hohe Luftströmungsraten erreichen und die Breite der Klimatisierungseinheit 1A minimieren.
Das Ausführungsbeispiel ordnet den Verdampfer 50 und den Heizerkern 60 in aufrechten Haltungen an, so dass Luft dort hindurch horizontal gehen kann, um eine gute Wärmeaustauschleistung zu erreichen.
Der Heizerkern 60 ist vorwärts geneigt, um die Ventilationsfläche des Heizerkerns 60 zu vergrößern ohne den Raum, der dadurch eingenommen wird, ebenfalls zu vergrößern. Dies erhöht die Wärmeaustauschleistung des Heizerkernes 60.
Der Heizerkern 60 wendet sich dem zentralen Verdampfer 51 zu, um die Strömungspfadanordnung zu vereinfachen und gestaltet die Klimatisierungseinheit 1A kompakt. Insbesondere ist der Heizerkern 60 in einem Innenraum des U-förmigen Verdampfers 50 angeordnet, um die Abmessungen der Klimatisierungseinheit 1A in einer Richtung rechtwinklig zu dem Heizerkern 60 zu reduzieren. Entsprechend des Ausführungsbeispieles werden die Abmessungen der Klimatisierungseinheit 1A in einer vorn nach hinten Richtung des Fahrzeuges reduziert.
Da die Breite der Klimatisierungseinheit 1A wie zuvor erwähnt reduziert worden ist, können die Klimatisierungseinheit 1A und die Lüftereinheit 70 in der zentralisierten Anordnung, wie in der 3 gezeigt, angeordnet werden, um einen ausreichenden Fußraum vor dem Sitz des Fahrers zu schaffen und einen Handschuhfach vor dem Fahrgastsitz zu schaffen.
Zweites Ausführungsbeispiel
In der Klimatisierungseinheit 1A entsprechend des ersten Ausführungsbeispieles sind der Bypass 31 und die Bypassklappe 31D über dem Heizerkern 60 angeordnet. Andererseits ordnet eine Klimatisierungseinheit 1B entsprechend des zweiten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung, die in der 4 gezeigt ist, die Bypässe 42 und 43 jeweils in den inneren Strömungspfaden 22 und 23 an. Die Bypässe 42 und 43 sind jeweils mit Bypassklappen 42D und 43D versehen, um die Bypässe 42 und 43 zu öffnen oder zu schließen.
Die Bypassklappen 42D und 43D werden geöffnet, um gekühlte Luft, die durch die Verdampfer 52 und 53 hindurchgegangen ist, in einen Luftmischraum 26 zu führen, wo die gekühlte Luft mit erwärmter Luft, die durch den Heizerkern 60 hindurchgegangen ist, zu mischen.
Drittes Ausführungsbeispiel
Die 5 zeigt eine Klimatisierungseinheit 1C entsprechend des dritten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung. Das dritte Ausführungsbeispiel hat keinen Bypass. Das dritte Ausführungsbeispiel führt vollständig die gesamte Luft aus den Verdampfern 51, 52 und 53 durch einen Heizerkern 60. In diesem Fall wird die Temperatur der Luft durch Steuern der Strömungsrate eines zu dem Heizerkern 60 zugeführten Heizmediums eingestellt.
Viertes Ausführungsbeispiel
Die 6 zeigt eine Klimatisierungseinheit 1D entsprechend eines vierten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel formt Strömungspfade in einem Klimatisierungsgehäuse 10, um die Luftströmung zu glätten und die Klimatisierungsleistung zu verbessern.
Die Klimatisierungseinheit 1D des vierten Ausführungsbeispieles hat eine Einschränkung (eine Stufe)15 an einer Verbindung zwischen einem Lufteinlass 14 und einem zentralen Strömungspfad 11, um die Luftverteilung in den linken Pfad 12 zu erhöhen.
Zusätzlich ist jeder der linken und rechten Pfade 12 und 13 verjüngt, um in der Richtung des vorderen Endes derselben enger zu werden. Entsprechend dieses Ausführungsbeispieles werden die äußeren Wände 12H und 13H der linken und rechten Pfade 12 und 13 verjüngt und in Richtung der vorderen Enden der Pfade 12 und 13 eingeschränkt. Anstelle der sich verjüngenden äußeren Wände 12H und 13H können die Seitenverdampfer 52 und 53 erweitert werden, um die Seitenpfade 12 und 13 in Richtung zu den Enden derselben zu verengen.
Außerdem ist eine Ecke 16 zwischen dem zentralen Pfad 11 und dem rechten Pfad 13 durch eine gekrümmte äußere Wand 16H abgerundet. Die äußere Wand 13H ist fortlaufend von der gekrümmten Wand 16H nach innen gekrümmt.
Überdies sind an den Schnittstellen zwischen einem zentralen Verdampfer 51 und den Seitenverdampfern 52 und 53 die Glätteinrichtungen 55 und 56 verbunden, um die Luftströmung zu glätten. Die inneren Seitenpfade 22 und 23 sind mit den Bypässen 22a, 22b, 23a und 23b versehen.
Die 7 zeigt eine statische Druckverteilung in der Klimatisierungseinheit 1D des vierten Ausführungsbeispieles und 8 zeigt eine statische Druckverteilung in einer Klimatisierungseinheit 1E, die als ein Vergleichsbeispiel dient (die Klimatisierungseinheit 1E ähnelt der Klimatisierungseinheit 1A des ersten Ausführungsbeispieles).
Wenn die 7 und 8 miteinander vergleichen werden, wird es verstanden, dass die hohen statischen Druckkomponenten in der Klimatisierungseinheit 1D der 7 durchschnittlich sind und ein gleichmäßiger statischer Druck unmittelbar nach dem Verdampfer 50 erreicht wird. Dies wird ausführlicher erläutert.
In der Klimatisierungseinheit 1E der 8 tendiert Luft aus dem Lufteinlass 14 meist dazu, in einen zentralen Pfad 11 anstatt in einen linken Pfad 12 infolge der Trägheit zu strömen. In der Klimatisierungseinheit 1D der 7 ist die Konzentration 15 an der Verbindung zwischen dem Lufteinlass 14 und dem zentralen Pfad 11, um eine Luftverteilung richtig einzustellen und auch ausreichend Luft in den linken Pfad 12 vorzusehen.
In der Klimatisierungseinheit 1E der 8 sind eine Ecke 16 von dem zentralen Pfad 11 zu einem rechten Pfad 13 und die vorderen Enden der Seitenpfade 12 und 13 im Wesentlichen tote Enden für die Luftströmung. Demzufolge bilden infolge der großen Kraft, die von der Lüftereinheit 70 geschaffen wird und infolge des großen Strömungswiderstandes durch die Verdampfer 51, 52 und 53 die toten Enden Hochdruckzonen (die schraffierten Zonen A und B). Dies verursacht eine ungleichförmige Strömungsratenverteilung rund um die Verdampfer 51, 52 und 53. Andererseits unterstützt die Klimatisierungseinheit 1D der 7 eine glatte Strömung der Luft wie in 7 gezeigt und verbessert die statischen Druckverteilungen vor und hinter dem Verdampfer 50.
In jeden der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist der Verdampfer in einer im Wesentlichen U-Form angeordnet. Die vorliegende Erfindung gestattet aber auch andere Anordnungen, in denen die Seitenverdampfer nicht vollständig rechtwinklig zu dem zentralen Verdampfer sind.
Die vorliegende Erfindung ist ausführlich in Bezug auf die Ausführungsbeispiele erläutert worden. Wie für diejenigen, die Fachleute auf dem Gebiet der Technik sind, deutlich wird, ist es nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung zu begrenzen. Die vorliegende Erfindung ist in anderen Formen erreichbar, ohne von den angehängten Ansprüchen abzuweichen. Diese Spezifikation dient nur zur beispielhaften Erläuterung der vor liegenden Erfindung und es ist nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung einzuschränken.
Wie gezeigt, verwendet die Erfindung einen Verdampfer, der im Wesentlichen eine U-Form hat. Andere Verdampfer sind in einer horizontalen Reihe angeordnet, wobei der U-förmige Verdampfer eine kurze Breite hat und eine erhöhte Ventilationsfläche. Diese Konfiguration erreicht eingeringes Geräusch und hohe Luftströmungsraten und minimiert die Breite des Klimatisierungsgehäuses einer Klimatisierungseinheit.
Die Erfindung kombiniert eine Mehrzahl von flachen Verdampfern in einem U-förmigen Verdampfer, der leicht herzustellen ist.
Drei flache Verdampfer werden in einen im Wesentlichen U-förmigen Verdampfer kombiniert, der leicht herzustellen ist und einen einfachen Aufbau hat.
Ein Heizerkern ist angeordnet um einem zentralen Verdampfer der Verdampfer, die in einer U-Form angeordnet sind, gegenüberzustehen. Diese Konfiguration schafft eine Klimatisierungseinheit mit einfachen Strömungspfaden und einem einfachen Aufbau.
Der Heizerkern ist in einem Raum auf der Innenseite des U-förmigen Verdampfers angeordnet, um die Abmessung der Klimatisierungseinheit zu reduzieren. Der Verdampfer und der Heizerkern können in einer vorn nach hinten Richtung eines Fahrzeuges installiert werden, um die Abmessungen der Klimatisierungseinheit in der vorn nach hinten Richtung zu reduzieren.
Der Heizerkern ist relativ zu dem zentralen Verdampfer geneigt, um die Ventilationsfläche und die Wärmeaustauschkapazität des Heizerkerns zu erhöhen ohne einen Raum, der durch den Heinzerkern eingenommen, wird zu vergrößern.
Der Verdampfer und der Heizerkern sind in aufrechten Haltungen angeordnet, um Luft horizontal hindurch zu leiten, um dadurch die Wärmeaustauschleistung zu verbessern. Der Heizerkern kann geneigt werden, so dass ein Spitzenende des Heizerkernes näher zu dem zentralen Verdampfer ist und ein unteres Ende des Heizerkernes weiter von dem zentralen Verdampfer entfernt ist. In diesem Fall neigt sich der Heizerkern in die Richtung zu dem zentralen Verdampfer, so dass Luft, die durch den Heizerkern hindurchgegangen ist, aufwärts strömen kann. Dies ist vorteilhaft, wenn ein Auslass der Klimatisierungseinheit oberhalb des Heizerkerns positioniert ist.
Luft wird durch den zentralen Verdampfer und die Seitenverdampfer in einen zentralen Raum und dann durch den Heizerkern hindurchgeführt. Nämlich die Luft, die durch den Verdampfer hindurchgeführt wird, wird vollständig durch den Heizerkern hindurchge führt. In diesem Fall ist die Temperatur der Luft durch Steuern der Menge des Heizmediums, das zu dem Heizerkern zugeführt wird, einstellbar.
Eine Bypassklappe kann geöffnet werden, um einen Teil der klimatisierten Luft, die durch den Verdampfer hindurchgegangen ist, in einen Fahrgastraum unter Umgehung des Heizerkerns einzublasen.
Ein Bypass kann über dem Heizerkern gebildet werden. Eine Lüftungsöffnung kann an einer oberen Fläche der Klimatisierungseinheit gebildet werden, um gekühlte Luft, die durch den Verdampfer hindurchgegangen ist, aus der Lüftungsöffnung auszublasen. Diese Konfiguration verbessert die maximale Strömungsrate der Kaltluft, die durch die Lüftungsöffnung hindurchgeht.
Die Bypassklappe kann geöffnet werden, um einen Teil der klimatisierten Luft, die durch die Seitenverdampfer gegangen ist, direkt in den Fahrgastraum unter Umgehen des Heizerkerns einzublasen.
Ein Luftmischraum ist stromab von dem Heizerkern vorgesehen, um klimatisierte Luft, die durch den Bypass hindurchgegangen ist, mit der klimatisierten Luft, die durch den Heizerkern hindurchgegangen ist, zu mischen. Die Bypassklappe ist steuerbar, um das Mischungsverhältnis der Kaltluft und der Warmluft einzustellen und um die Temperatur der Luft, die von einem Auslass der Klimatisierungseinheit in dem Fahrgastraum geblasen worden ist, zu steuern.
Der Luftmischraum ist stromab von dem Heizerkern vorgesehen, um die klimatisierte Luft, die durch den Bypass hindurchgegangen ist, mit der klimatisierten Luft, die durch den Heizerkern hindurchgegangen ist, zu mischen. Die Bypassklappe ist steuerbar, um ein Mischungsverhältnis der Kaltluft und der Warmluft einzustellen und um die Temperatur der Luft, die von einem Auslass der Klimatisierungseinheit in den Fahrgastraum eingeblasen wird, zu steuern.
Ein äußerer Strömungspfad ist auf der Außenseite des Verdampfers vorgesehen. Der äußere Strömungspfad ist ein U-förmiger Raum in der Draufsicht, der einen zentralen Pfad, vorgesehen auf der Außenseite des zentralen Verdampfers, und Seitenpfade, vorgesehen jeweils auf den Außenseiten der Seitenverdampfer, aufweist. An einer Ecke, wo der zentrale Pfad sich mit einem der Seitenpfade verbindet, ist ein Lufteinlass angeordnet, um Luft gerade in einer sich erstreckenden Richtung des zentralen Pfades zu führen. Der Lufteinlass ist mit einem Auslass einer Lüftereinheit verbindbar. Dies ermöglicht der Lüftereinheit neben der Klimatisierungseinheit angeordnet zu werden. Die Klimatisierungseinheit und die Lüftereinheit können nebeneinander in einer Richtung der Breite des Fahrzeuges installiert werden, um einen Raum in der Richtung von vorn nach hinten des Fahrzeuges, der durch die Klimatisierungseinheit eingenommen wird, die aus der Klimatisierungseinheit und der Lüftereinheit gebildet wird, zu minimieren. Mit dieser Konfiguration kann die Lüftereinheit Luft richtig zu dem Verdampfer durch den Raum (der äußere Strömungspfad) senden, der eine U-Form in der Draufsicht hat und der auf der Außenseite des Verdampfers vorgesehen ist.
Eine Pfadverengung ist an einer Verbindung zwischen dem Lufteinlass und dem zentralen Pfad vorgesehen, um die Luftverteilung zu einem Seitenpfad zu erhöhen (dem Seitenpfad, der näher zu dem Lufteinlass ist). Diese Konfiguration sendet ausreichend Luft zu dem Seitenpfad. Die Luft von dem Lufteinlass tendiert nämlich meistens dazu, von dem zentralen Pfad anstelle von dem Seitenpfad infolge der Trägheit zu strömen. Zu dieser Zeit steuert die Pfadverengung an der Verbindung die Luftverteilungen richtig.
Die ersten und zweiten Seitenpfade sind verjüngt, um sie in Richtung des vorderen Endes derselben enger zu machen, um dadurch Luft zu dem Verdampfer richtig zu verteilen. Das vordere Ende jedes Pfades ist im Wesentlichen ein totes Ende für die Luftströmung und demzufolge sendet die Lüftereinheit, die eine große Druckkraft hat, Luft in den zentralen Pfad. Zu dieser Zeit bildet der Verdampfer einen großen Luftwiderstand und die toten Enden erzeugen einen hohen Druck, um die Strömungsratenverteilung der Luft, die durch den Verdampfer hindurchgeht, ungleichmäßig zu machen. Die Pfadformen der vorliegenden Erfindung können eine Luftströmung glätten und die Strömungsratenverteilungen verbessern.
Eine Außenwand ist abgerundet, um einen gekrümmten Pfad entlang einer Ecke zwischen dem zentralen Pfad und einem der Seitenpfade zu schaffen, um die Strömungsratenverteilungen weiter zu verbessern. Die Ecke zwischen dem zentralen Pfad und dem Seitenpfad bildet im Wesentlichen ein totes Ende für die Luftströmung. Als ein Ergebnis verursacht die Ecke einen hohen Druck, um eine ungleichmäßige Strömungsratenverteilung von Luft, die durch den Verdampfer hindurchgeht, zu schaffen. Der gekrümmte Pfad kann, wie zuvor erwähnt worden ist, die Luftströmung glätten und die Strömungsratenverteilungen verbessern.
Ein glatter Teil (ein abgerundeter Teil) ist an jeder der Schnittstellen zwischen dem zentralen Verdampfer und den Seitenverdampfern angeordnet, um die Luftströmung zu glätten. Dies verbessert weiter die Luftströmungsratenverteilung.
Die Klimatisierungseinheit ist in einer Mitte in Richtung der Breite des Fahrzeuges mit der Lüftereinheit, die sich neben der Klimatisierungseinheit befindet, angeordnet. Die Klimatisierungseinheit ist nämlich in der Mitte in Richtung der Breite des Fahrzeuges und die Lüftereinheit ist auf der Vordersitzseite angeordnet. Dies macht das Klimatisierungssystem in der Richtung nach vorne nach hinten und in der vertikalen Richtung in dem Fahrzeug kompakt. Demzufolge kann das Klimatisierungssystem in einem Armaturenbrett des Fahrzeuges richtig installiert werden.
Anders als bei Verdampfern, die in einer Reihe angeordnet sind, minimiert der Verdampfer eine Installationsbreite und vergrößert eine Ventilationsfläche. Dies führt zu einer Minimierung der Breite des Klimatisierungsgehäuses oder einer Klimatisierungseinheit und schafft ein geringes Geräusch und hohe Luftströmungsraten. Die Klimatisierungseinheit und eine Lüftereinheit können in der Richtung der Breite in einem Fahrzeug installiert werden, um das Klimatisierungssystem in der vertikalen und in der Richtung von vorne und nach hinten des Fahrzeuges kompakt zu machen. Demzufolge kann das Klimatisierungssystem in einem Armaturenbrett des Fahrzeuges richtig installiert werden.
Der Verdampfer und ein Heizerkern sind in einer Mitte in Richtung der Breite des Armaturenbretts vorgesehen. Diese Konfiguration schafft einen Fußraum für den Sitz des Fahrers und für den Fahrgastsitz.

Claims

Klimatisierungseinheit für ein Fahrzeug, aufweisend: ein Luftklimatisierungsgehäuse (10), in dem Strömungspfade (11, 12, 13, 21, 22, 23) vorgesehen sind; einen Verdampfer (50), angeordnet in dem Luftklimatisierungsgehäuse; und einen Heizerkern (60), angeordnet auf der stromabwärtigen Seite der Luftströmung des Verdampfers; dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (50) in einem im Wesentlichen U- förmigen Verdampfer ist, ein U-förmiger äußerer Strömungspfad (11, 12, 13) auf einer Außenseite des U-förmigen Verdampfers auf einer der stromaufwärtigen oder stromabwärtigen Seiten einer Luftströmung des U- förmigen Verdampfers vorgesehen ist; und ein innerer Strömungspfad (21, 22, 23) auf einer Innenseite des U- förmigen Verdampfers auf einer von der stromabwärtigen oder stromaufwärtigen Seite der Luftströmung des U- förmigen Verdampfers vorgesehen ist.
Klimatisierungseinheit nach Anspruch 1, wobei der U- förmige Verdampfer aus einer Mehrzahl von Verdampfern gebildet ist.
Klimatisierungseinheit nach Anspruch 2, wobei der U- förmige Verdampfer aus einem mittleren Verdampfer und seitlichen Verdampfern, angeordnet auf jeder Seite des mittleren Verdampfers, gebildet ist.
Klimatisierungseinheit nach Anspruch 3, wobei der U-förmige äußere Strömungspfad auf der stromaufwärtigen Seite der Luftströmung des U-förmigen Verdampfers ist und der innere Strömungspfad auf der stromabwärtigen Seite der Luftströmung des U-förmigen Verdampfers ist; und der Heizerkern angeordnet ist, dem mittleren Verdampfer zugewandt zu sein.
Klimatisierungseinheit nach Anspruch 4, wobei der Heizerkern in einem Raum, gebildet an der Innenseite des U- förmigen Verdampfers, angeordnet ist.
Klimatisierungseinheit nach Anspruch 5, wobei der U- förmige Verdampfer relativ zu dem mittleren Verdampfer des U- förmigen Verdampfers geneigt ist und angeordnet ist, dem mittleren Verdampfer zugewandt zu sein.
Klimatisierungseinheit nach Anspruch 6, wobei der U-förmige Verdampfer angeordnet ist in einer aufrechten Position und der Heizerkern relativ zu dem mittleren Verdampfer geneigt ist und angeordnet ist, dem mittleren Verdampfer zugewandt zu sein.
Klimatisierungseinheit nach Anspruch 4, aufweisend: einen mittleren Raum, vorgesehen zwischen dem mittleren Verdampfer und dem Heizerkern, konfiguriert, um die Luft zu mischen, die in dem inneren Strömungspfad strömt, so dass die gemischte Luft in dem mittleren Raum vollständig durch den Heizerkern hindurchgehen kann.
Klimatisierungseinheit nach Anspruch 4, außerdem aufweisend: einen mittleren Raum, vorgesehen zwischen dem mittleren Verdampfer und dem Heizerkern, konfiguriert um die Luft, die in dem inneren Strömungspfad strömt, zu mischen und die vermischte Luft durch den Heizerkern hindurchzuführen; einen Bypass, konfiguriert um einen Teil der Luft in den Mittelraum in die Richtung zu einem stromabwärtigen Raum hinter dem Heizerkern unter Umgehen des Heizerkerns zu führen; und eine Bypassklappe, die in dem Bypass angeordnet ist, konfiguriert, um den Bypass zu öffnen oder zu schließen.
Klimatisierungseinheit nach Anspruch 4, außerdem aufweisend: einen Bypass, gebildet für einen inneren Strömungspfad, vorgesehen für jeden der seitlichen Verdampfer, konfiguriert, um zumindest einen Teil der Luft, die durch die seitlichen Verdampfer hindurchgegangen ist, direkt in einen stromabwärtigen Raum hinter dem Heizerkern unter Umgehen des Heizerkerns zu führen; und eine Bypassklappe, angeordnet in dem Bypass, konfiguriert, den Bypass zu öffnen oder zu schließen.
Klimatisierungseinheit nach Anspruch 9, außerdem aufweisend: einen Luftmischraum, vorgesehen auf der stromabwärtigen Seite des Heizerkerns, konfiguriert, um die Luft, die durch den Bypass hindurchgegangen ist, mit der Luft, die durch den Heizerkern hindurchgegangen ist, zu mischen.
Klimatisierungseinheit nach Anspruch 10, außerdem aufweisend: einen Luftmischraum, vorgesehen auf der stromabwärtigen Seite des Heizerkerns, konfiguriert, um Luft, die durch den Bypass hindurchgegangen ist, mit Luft, die durch den Heizerkern hindurchgegangen ist, zu mischen.
Klimatisierungseinheit nach Anspruch 5, wobei der U- förmige äußere Strömungspfad jeweils aufweist einen Mittelpfad, vorgesehen auf der Außenseite des mittleren Verdampfers, und die ersten und zweiten Seitenpfade, vorgesehen auf den Außenseiten der seitlichen Verdampfer, wobei die Klimatisierungseinheit außerdem aufweist: einen Lufteinlass, gebildet an einer Ecke, wo sich der mittleren Pfad verbindet mit dem ersten Seitenpfad, konfiguriert, um Luft in einer sich gerade erstreckenden Richtung des mittleren Pfades zu führen.
Klimatisierungseinheit nach Anspruch 13, außerdem aufweisend: eine Pfadverengung, gebildet an einer Verbindung zwischen dem Lufteinlass und dem mittleren Pfad, konfiguriert, um die Luftverteilung in den ersten Seitenpfad zu erhöhen.
Klimatisierungseinheit nach Anspruch 13, wobei die ersten und zweiten Seitenpfade verjüngt sind, um in Richtung ihrer vorderen Enden enger zu werden.
Klimatisierungseinheit nach Anspruch 13, außerdem aufweisend: einen Eckpfad, gekrümmt entlang einer Ecke zwischen dem mittleren Pfad und dem zweiten Seitenpfad, wobei der Eckpfad durch Abrunden einer Außenwand des Eckpfades gekrümmt ist.
Klimatisierungseinheit nach Anspruch 13, außerdem aufweisend: eine Glättungseinrichtung, angeordnet an jedem Schnittpunkt zwischen dem mittleren Verdampfer und den seitlichen Verdampfern, konfiguriert, um die Luftströmung zu glätten.
Klimatisierungseinheit nach Anspruch 13, wobei die Klimatisierungseinheit angeordnet ist in einer Richtung der Breite des Fahrzeuges in einem Armaturenbrett vor einem Vordersitz des Fahrzeuges, so dass eine Öffnung des U- förmigen Verdampfers und der Heizerkern nach hinten des Fahrzeuges ausgerichtet sind und derart, dass der Lufteinlass in einer Richtung der Breite des Fahrzeuges ausgerichtet ist.
Klimatisierungssystem für ein Fahrzeug mit einer Lüftereinheit, gekennzeichnet durch die Klimatisierungseinheit nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der U- förmige Verdampfer (50) angeordnet ist, sich in die Richtung zu einer Rückseite des Fahrzeuges zu öffnen, wobei der Lufteinlass (14) der Klimatisierungseinheit, konfiguriert, um mit der Lüftereinheit (70) zu verbinden und zu kommunizieren, in einer Richtung der Breite des Fahrzeuges ausgerichtet ist, wobei die Klimatisierungseinheit und die Lüftereinheit nebeneinander in der Richtung der Breite des Fahrzeuges angeordnet sind.
Klimatisierungssystem nach Anspruch 19, wobei die Klimatisierungseinheit in der Mitte in der Richtung der Breite des Fahrzeuges in einem Armaturenbrett vor einem Vordersitz des Fahrzeuges angeordnet ist und der Lüfter neben der Klimatisierungseinheit in der Richtung der Breite des Fahrzeuges angeordnet ist.