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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimagerät, das besonders
für eine
Verwendung in einem Kraftfahrzeug geeignet ist.
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Ein
derartiges Heiz-, Belüftungs-
und/oder Klimagerät
ist im Allgemeinen mit einem Verteilerkasten ausgestattet, in dem
mindestens zwei zu einer Mischzone führende Luftzirkulationswege,
im Allgemeinen für
warme Luft und für
kalte oder frische Luft, definiert sein können. Die warme Luft wird im
Allgemeinen erhalten, indem sie durch einen Heizwärmetauscher
geleitet wird, hinter dem eine optionale elektrische Heizvorrichtung
angeschlossen sein kann. Wenn eine Klimatisierung vorgesehen ist,
verläuft
die kalte oder frische Luft im Allgemeinen durch einen Verdampfer,
in dem sie gekühlt
wird. Bei den meisten, derzeitig verfügbaren Geräte, die mit einem Klimagerät ausgestattet
sind, strömt
die zu erwärmende Luft
auch durch den Verdampfer des Klimakreises, bevor sie in den Heizwärmetauscher
strömt.
In der Mischzone versucht man folglich mittels einer luftseitigen
und/oder wärmetauscherseitigen
Steuerung eine gewünschte
Temperatur einzustellen, wie sie im Fahrzeuginnenraum anzugeben
ist.
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Die
bekannten Heiz-, Belüftungs-
und/oder Klimageräte
verfügen
im Allgemeinen über
mindestens zwei Auslässe,
von denen mindestens einer mit Luft aus der Mischzone versorgt werden
kann. Eine Vielzahl von Auslässen
ist jedoch in den meisten Fällen
auf Höhe
des Verteilerkastens vorgesehen, wie z.B. ein sogenannter Entfrostungsauslass,
der dazu dient, Luft zur Windschutzscheibe zu leiten, ein persönlicher
Belüftungsauslass
sowie ein Auslass auf Höhe
der Füße, und
optional ein Auslass für
den Fußraum
in hinterem Fahrzeugbereich.
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Mit
ausgeklügelten
Systemen ist es möglich, über verschiedene
klimatische Bereiche im Fahrzeug zu verfügen. Es gibt beispielsweise
Lösungen,
die eine Unterteilung in einen rechten und linken und/oder in einen
hinteren und vorderen Bereich gestatten. Eine Anforderung, die immer
an Heiz-, Belüftungs-
und/oder Klimageräte
dieser Art gestellt wird, besteht darin, dass sie so kompakt wie
möglich
ausgestaltet werden, wobei die Druckabfälle in den Zirkulationswegen
so gering wie möglich
sein müssen. Ein
weiteres auftretendes Problem ist die Tatsache, dass der Luftdiffusor,
der direkt unter der Windschutzscheibe angeordnet und mit dem Entfrostungsauslass
verbunden ist, mit warmer Luft versorgt werden muss, während der
allgemeine Wunsch darin besteht, dass die Luft, die aus den Diffusoren
strömt, um
direkt zu den Personen zu gelangen, relativ frisch ist und es erwünscht ist,
dass die Luft, die an den Füßen austreten
soll, im Allgemeinen wärmer
ist. Diese aerothermischen und benutzerspezifischen Anforderungen
stehen jedoch einer kompakten Ausgestaltung des Heiz-, Belüftungs-
und/oder Klimageräts entgegen,
da meistens mehrere Mischzonen vorzusehen sind, die gegebenenfalls über spezifische
Umleitungsleitungen versorgt werden müssen.
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Folglich
besteht ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung in der Weiterentwicklung
eines Heiz-, Belüftungs-
und/oder Klimageräts,
insbesondere für
ein Kraftfahrzeug, mit einem Verteilerkasten, in dem mindestens
zwei Luftzirkulationswege zu einer Mischzone definiert sein können und
das mindestens zwei Auslässe
aufweist, von denen mindestens einer mit Luft aus der Mischzone
versorgt werden kann, um auf einfache Weise eine gewünschte Verteilung
in Temperaturschichten bei minimalem Platzverbrauch und Zirkulationswegen
bereitzustellen, die so kurz wie möglich sind.
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Ein
Beispiel für
ein derartiges Gerät
ist in der
EP845375 beschrieben,
das eine Leitung aufweist, um warme Luft zu einem Auslass zu leiten.
Ein weiteres Beispiel ist in der
EP461421 dargestellt,
das ein System mit zwei Klappen zeigt.
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Erfindungsgemäß wird dieser
Gegenstand dadurch realisiert, dass die Mischzone strömungstechnisch
vor einer Vorrichtung angeschlossen ist, die eine wechselseitige
Wirkung der aus der Mischzone austretenden Luft mit der Luft, die
sich in eine andere Richtung bewegt, verringert und genauer gesagt
fast vollständig
ausschließt.
In anderen Worten wird erfindungsgemäß die gewünschte Verteilung in Temperaturschichten
dadurch erreicht, dass die aus der Mischkammer austretende Luft
bezüglich
der anderen Luft getrennt wird. Es ist mit viel Verwunderung festgestellt
worden, dass die Strömungsmechanik
im gesamten Gerät
hier viel einfacher zu steuern ist.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Heiz-,
Belüftungs-
und/oder Klimagerät
ist vorteilhaft auch eine Vorrichtung vorgesehen, die eine Umleitung
der Luft aus einem der definierbaren Zirkulationswege ermöglicht,
um die Luft weiterleiten zu können,
die in eine andere Richtung strömt
als die aus der Mischzone kommende Luft. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
kann diese Vorrichtung über
eine selektive und/oder verstellbare Umleitung verfügen. Es
ist somit z.B. möglich,
die aus einem Zirkulationsweg kommende warme Luft, die zur Windschutzscheibe
geleitet werden soll, umzuleiten, wobei der übrige Warmluftanteil zur Mischzone
zurückgeleitet werden
kann.
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Die
hinter der Mischzone angeschlossene Vorrichtung besitzt vorteilhaft
mindestens ein Element, das eine oder mehrere leitungsartige Durchführungen
bildet. Es ist somit z.B. möglich,
eine Mischluftleitung zu bilden, die die Luft aus der Mischzone
direkt zum persönlichen
Diffusor und/oder zum Auslass auf Höhe der Füße weiterleitet. Es ist selbstverständlich auch
möglich,
mehrere leitungsartige Durchführungen
vorzusehen, die gegebenenfalls auch über gemeinsame Abschnitte verfügen können.
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Ferner
weist die hinter der Mischzone angeschlossene Vorrichtung vorzugsweise
mindestens ein Element auf, das eine oder mehrere leitungsartige
Durchführungen
bildet, in denen die Luft strömen kann,
die sich in eine andere Richtung bewegt als die aus der Mischzone
austretende Luft. Durch das Vorsehen derartiger leitungsartiger
Durchführungen,
die möglicherweise über gemeinsame
Abschnitte verfügen
können,
kann eine perfekt definierte Zirkulation vorgeschlagen werden, z.B.
eine Zirkulation von warmer Luft zum Entfrostungsauslass, der dazu
dient, Luft zur Windschutzscheibe zu leiten.
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Der
Querschnitt der leitungsartigen Durchführungen kann jedes Mal konstant
sein oder in Abhängigkeit
von den Anforderungen hinsichtlich der Zirkulation variieren. Es
ist z.B. möglich,
dass sich der Querschnitt der leitungsartigen Durchführungen in
Zirkulationsrichtung erweitert und/oder verengt.
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Die
leitungsartigen Durchführungen
bilden vorteilhaft einen Winkel zwischen 30° und 180° zueinander, insbesondere einen
Winkel von 90°.
In anderen Worten ist es mit den leitungsartigen Durchführungen
möglich,
auf definierte Weise eine Kreuzung der Luftzirkulationswege vorzuschlagen.
Man sollte z.B. den Fall erwähnen,
bei dem die Mischluft in einer Mittellleitung zum persönlichen
Diffusor und zu den Auslässen
auf Höhe
der Füße transportiert
wird, während
die reine warme Luft, die nicht durch die Mischzone geströmt ist,
auf der einen und auf der anderen Seite dieser Leitung und praktisch
senkrecht dazu in zwei Leitungen zum Entfrostungsauslass transportiert
wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die leitungsartigen Durchführungen
nebeneinander ausgebildet, um eine Ausnutzung des Bauraums zu ermöglichen,
die so wirksam wie möglich
ist.
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Die
hinter der Mischzone angeschlossene Vorrichtung kann vorteilhaft
Mittel zum Steuern der Luftströmung
besitzen, z.B. Ventilelemente oder ähnliches, die insbesondere
in mindestens einer, in mehrere oder in allen leitungsartigen Durchführungen
angeordnet sein können.
Das Vorsehen von zusätzlichen
Mitteln zum Steuern der Luftströmung
ermöglicht
eine beliebige Einstellung der aerothermischen Parameter.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
gelangen die Luftzirkulationswege so in die Mischzone, dass sich
in dieser eine Verteilung nach Temperaturschichten oder ein Temperaturgradient
ergibt, der mindestens teilweise in der hinter der Mischzone angeschlossenen
Vorrichtung beibehalten werden kann. Es ist somit z.B. möglich, Luft,
die bezüglich der
relativ frischen Luft in der persönlichen Diffusorzone relativ
warm ist, in den Fußraum
und sehr warme Luft zum Entfrostungsauslass zu leiten, wobei dann
anzumerken ist, dass die für
den Entfrostungsauslass vorgesehene warme Luft nicht aus der Mischzone
kommt.
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Als
Variante ist es auch möglich,
die Mischzone über
die beiden Luftzirkulationswege so zu speisen, dass sich darin eine
praktisch einheitliche Luftvermischung ergibt, wenn z.B. ein Temperaturunterschied
zwischen der Luft im Fußraum
und der Luft in der persönlichen
Diffusorzone nicht notwendig oder nicht vorgesehen ist.
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Die
hinter der Mischzone angeschlossene Vorrichtung weist vorteilhaft
mindestens eine Trennwand auf, um z.B. eine Verteilung der Mischluft
in eine rechte Hälfte
und eine linke Hälfte
des Fahrzeugs zu ermöglichen,
wobei die Trennwand insbesondere dazu dient, ein, mehrere oder alle
leitungsartigen Durchführungen
und/oder die Vorrichtung, die eine Umleitung der Luft ermöglicht,
zu stützen.
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Schließlich überschneiden
sich vorzugsweise die leitungsartigen Durchführungen in Draufsicht und/oder
in Seitenansicht gesehen mindestens abschnittsweise. Es ist somit
z.B. möglich,
dass sich die leitungsartige Durchführung, die die Mischluft aus
der Mischzone leiten soll, in einem Bereich befindet, der bezüglich einer
weiteren leitungsartigen Durchführung,
in der z.B. die warme Luft strömt,
die zum Entfrostungsauslass gelangen soll, im Wesentlichen koaxial
ist.
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Weitere
Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch
aus der lediglich beispielhaft angegebenen Beschreibung einer derzeit
bevorzugten Ausführungsform,
in der auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen wird. Darin zeigen:
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1 eine
schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Heiz-, Belüftungs-
und/oder Klimageräts;
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2 ein
Schnitt der in 1 veranschaulichten Darstellung
in einer perspektivischen Ansicht;
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3 die
hinter der Mischzone angeschlossene Vorrichtung von oben von der
Seite der Mischzone aus gesehen, in einer zu 1 entgegengesetzten
Seitenansicht und in einer bezüglich
der Mischzone hinteren, jedoch leicht isometrischen Ansicht.
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Eine
derzeit bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Heiz-,
Belüftungs-
und/oder Klimageräts
wird zunächst
anhand von 1 beschrieben. Das Gerät weist
in einer an sich üblichen Weise
einen Verdampfer 1 auf, der an einen entsprechenden Klimatisierungskreis
zum Kühlen
der Luft angeschlossen ist. Strömungstechnisch
ist ein nicht dargestellter Ventilator vor dem Verdampfer 1 angeschlossen,
der frische Luft und/oder Zirkulationsluft zuführen kann, damit diese durch
das Gerät
strömt.
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Im
unteren Bereich des Verdampfers 1 schließt sich
strömungstechnisch
gesehen ein Wärmetauscher 2 an,
der mit einer dahinter angeschlossenen, optionalen elektrischen
Heizung 3 ausgestattet ist. Die aus dem Verdampfer 1 austretende
Luft kann direkt in eine Mischzone 20 über dem Heizwärmetauscher 2 eintreten,
die sich bei der veranschaulichten Ausführungsform direkt an den Verdampfer anschließt und über dem
Heizwärmetauscher 2 ausgeführt ist.
Die aus dem unteren Bereich des Verdampfers 1 austretende
Luft strömt
somit gemäß dem Zirkulationsweg 17 durch
den Heizwärmetauscher 2 und
durch die elektrische Heizung, z.B. ein Heizkörper 3 mit positivem
Temperaturkoeffizient, um schließlich nach oben abgeleitet
zu werden. Wie veranschaulicht, ist eine Vorrichtung 50 am
Auslass des Heizwärmetauschers 2 und
etwas über
diesem angeordnet, der in der veranschaulichten Ausführungsform
in Form eines schalenartigen Ventilelements vorgesehen ist und eine
Umleitung eines variablen Teils der warmen Luft und eine Weiterleitung
der übrigen
warmen Luft zur Mischzone 20 ermöglicht. Bei der veranschaulichten
Ausführungsform
kann die Vorrichtung 50 den Auslass der Mischkammer 20 mittels
einer radialen Verlängerung
so schließen,
dass die gesamte aus dem Verdampfer 1 austretende Luft dazu
gezwungen ist, durch den Heizwärmetauscher 2 zu
strömen
und zum Entfrostungsauslass und/oder zur Mischkammer 20 transportiert
wird. Dies entspricht dem Modus einer maximalen Entfrostung oder "maximalen Beheizung".
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Über der
Vorrichtung 50 ist eine leitungsartige Durchführung 18 ausgebildet,
die, wie veranschaulicht, die Luft aus der Mischzone 20 zum
Auslass des persönlichen
Diffusors 11 und zu anderen Auslässen 14, 15 leitet,
z.B. für
den Fußraum
im hinteren Bereich und zur Belüftungsleitung
der Mittelkonsole.
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Eine
leitungsartige Durchführung 19,
die den Warmluftweg 17 zum Entfrostungsauslass 10 führen kann,
ist praktisch senkrecht dazu angeordnet.
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Wie
man anhand der umfassenden perspektivischen Ansicht von 2 feststellen
kann, ist die Vorrichtung 50 an eine Trennwand 52 angelenkt,
auf deren Höhe
die leitungsartigen Durchführungen 18 und 19 für die Mischluft
bzw. für
die warme Luft definiert sind. Es sollte angemerkt werden, dass
in der Darstellung aus 2 lediglich die Hälfte des
Leitungssystems veranschaulicht ist, die dem Betrachter zugewandt
ist. In anderen Worten ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
eine entsprechende symmetrische Ausgestaltung vorgesehen.
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Wie
man klar feststellen kann, strömt
ein Teil der aus der Mischzone 20 austretenden Luft durch die
leitungsartige Durchführung
neben der warmen Luft, die in der leitungsartigen Durchführung 19 transportiert
wird, welche näher
an der Trennwand angeordnet ist.
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Die
ausführliche
Darstellung in 3 veranschaulicht die genaue
Ausgestaltung und Anordnung der leitungsartigen Durchführungen 18, 19.
Im linken Abschnitt von 3 ist die hinter der Mischzone 20 angeschlossene
Vorrichtung 100 in einer praktisch mischzonenseitigen Ansicht
gezeigt. Wie man feststellen kann, ruht die leitungsartige Durchführung 19 für die warme
Luft auf der Trennwand 52, während diese von der leitungsartigen
Durchführung 18 zur Abführung der
aus der Mischzone 20 kommenden Mischluft umgeben ist. Wie
man anhand der mittleren Darstellung aus 3 feststellen
kann, ist es mit der Vorrichtung 100 somit möglich, die
kalte oder vermischte Luft, die aus der Mischzone 20 austritt,
so zu leiten, dass jeglicher Einfluss der warmen Luft beseitigt
wird, da diese von den entsprechenden leitungsartigen Durchführungen 19 transportiert
wird. Erfindungsgemäß ist es
somit möglich,
eine Kreuzung der getrennten Luftströme zu realisieren.
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Der
rechte Teil von 3 stellt schließlich eine
Ansicht der Vorrichtung 100 dar, in der der Einlass der
leitungsartigen Durchführung 19 und
der Auslass der leitungsartigen Durchführung 18 zu sehen
sind. Wie veranschaulicht, sind die leitungsartigen Durchführungen 18, 19 in
der Seitenansicht (s. mittlere Abbildung aus 3) und in
einer Draufsicht zumindest teilweise überlappt, wie dies anhand eines Vergleichs
zwischen den Darstellungen des rechten und des linken Teils von 3 festgestellt
werden kann.
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Es
lässt sich
folglich feststellen, dass die Erfindung eine Verteilung in Temperaturschichten
gemäß den Anforderungen
ermöglicht,
ohne dass die Bildung einer komplizierten Struktur erforderlich
ist und ohne übermäßige Einschränkungen
hinsichtlich des Platzverbrauchs. Aufgrund der sich kreuzenden Luftströme gibt
es außerdem
praktisch keine Druckabfälle
und keine Verwirbelungen.
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Die
vorliegende Erfindung wurde zwar hier vollständig anhand einer derzeit bevorzugten
Ausführungsform
beschrieben, doch es sollte zu verstehen sein, dass die Erfindung
nicht auf die Ausführungsform
beschränkt
ist, sondern im Gegenteil zahlreiche auswählbare Variante umfasst, wie
sie in den Ansprüchen
definiert sind. Es ist somit z.B. möglich, zusätzliche Mittel zur Steuerung
der Luftströmung
in einer leitungsartigen Durchführung
oder in mehreren leitungsartigen Durchführungen vorzusehen. Es ist auch
nicht zwingend erforderlich, dass die Anordnung der leitungsartigen
Auslässe
symmetrisch zur Trennwand erfolgt, und die Anordnung der Einlässe und
Auslässe
in den jeweiligen leitungsartigen Durchführungen sind auch nicht als
einschränkend zu
betrachten. Lediglich beispielhaft ist anzumerken, dass es auch
möglich
ist, die Einlässe
im System der leitungsartigen Durchführungen 19 außerhalb
der leitungsartigen Durchführung 18 vorzusehen.