ITRM990074A1

ITRM990074A1 - Impianto di climatizzazione per autoveicoli.

Info

Publication number: ITRM990074A1
Application number: IT1999RM000074A
Authority: IT
Inventors: Klaus Arold
Original assignee: Daimler Benz Ag
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 2000-08-01
Also published as: GB2334095A; JPH11286210A; DE19804287C5; GB2334095B; FR2774336A1; JP3165915B2; GB9902195D0; US6994157B1; IT1306588B1; DE19804287C1; FR2774336B1

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto per invenzione dal titolo: "Impianto' di climatizzazione per autoveicoli".

L'invenzione riguarda un impianto di climatizzazione per veicoli, del tipo indicato nel preambolo della rivendicazione 1.

In un noto impianto di climatizzazione di questo tipo, con la possibilità di regolazione individuale della temperatura del vano anteriore e posteriore (EP 0 397 997 Bl) lo scambiatore di calore è disposto trasversalmente all'evaporatore, per cui il vano di aria fredda, che si unisce alla superficie di uscita dell'evaporatore, si estende anche al di sotto del detto scambiatore di calore e il vano di aria calda si trova al di sopra dello scambiatore di calore, che presenta due uscite, munite ciascuna di una valvola a battente oscillabile di aria, verso il rispettivo vano di aria mista. Il vano di aria mista per la zona frontale della cabina passeggeri si estende direttamente dal settore del vano di aria fredda, che è delimitato dal lato frontale dello scambiatore di calore, rivolto verso l'evaporatore e può essere aperto alternativamente rispetto al vano di aria fredda o di aria calda mediante la prima valvola a battente d'aria, concepita quale valvola a battente di aria mista, del vano di aria calda, aumentando l'apertura del vano di aria calda, il vano di aria fredda viene chiuso sempre di più, e viceversa. Il secondo vano di aria mista, formato. sul lato frontale dello scambiatore di calore, opposto all'evaporatore, per la zona posteriore o fondo della cabina passeggeri, può essere chiuso o aperto nello stesso modo, alternativamente rispetto alla camera di aria calda e alla camera di aria fredda,·mediante la seconda valvola a battente di aria calda, ugualmente formata quale valvola a battente per aria mista. Sul lato frontale dello scambiatore di calore, rivolto verso l'evaporatore, è disposta una valvola a battente oscillabile per aria fredda, che delimita il settore del vano di aria fredda, delimitato dalla superficie di entrata di aria dello scambiatore di calore, rispetto al rimanente vano di aria fredda, limitato dall’evaporatore. Mediante l'apertura parziale di questa valvola a battente di aria fredda viene determinata la percentuale del flusso di aria fredda, che viene addotta da un lato al vano di aria mista per la zona posteriore o fondo e dall'altro lato al vano di aria mista per la zona frontale, dalla quota di aria fredda addotta al vano di aria mista per il fondo, a seconda della posizione delle valvole di aria mista una quantità più o meno grande essendo fatta passare attraverso lo scambiatore di calore per trovarsi a disposizione quale aria calda nel vano di aria calda. La valvola di aria fredda è collegata attraverso una tiranteria alle due valvole di aria mista, ugualmente accoppiate tra di loro, per cui durante le regolazioni delle valvole esiste un rapporto di dipendenza ben determinato.

Con questa concezione dell'impianto di climatizzazione, la temperatura nel fondo della cabina passeggeri può essere regolata solo in modo limitatamente dipendente dalla regolazione della temperatura nel vano frontale, poiché un influenzamento della regolazione di temperatura nel fondo avviene mediante la posizione momentanea della valvola a battente di aria fredda, che viene azionata per la regolazione della temperatura nel vano frontale. Se ad esempio il vano frontale deve essere riscaldato al massimo, per cui la valvola di aria fredda deve essere completamente aperta, la valvola di aria mista nel vano di aria mista per la zona frontale chiude completamente il vano di aria fredda e il vano di aria calda si apre completamente e la valvola di aria mista nel vano di aria mistaper il fondo chiude completamente il vano di aria calda e apre quindi al massimo il vano di aria fredda, per cui alla zona di fondo perviene solo l'aria fredda. Se invece viene regolato il vano frontale, allora nel vano frontale, a seconda della posizione della valvola di aria fredda, affluiscono diverse correnti divaria fredda e la temperatura per il vano di fondo deve essere continuamente aggiustata. Inoltre il flusso di aria fredda per la zona di fonda si riscalda gradualmente nello scambiatore di calore da esso attraversato, per cui viene compromessa l'alimentazione con l'aria fredda della zona di fondo.

L'invenzione si è posta il compito di realizzare un impianto di climatizzazione del tipo precedentemente indicato, in cui una regolazione individuale della temperatura nel vano frontale e nel vano di fondo della cabina passeggeri sia possibile senza un reciproco influenzamento e riflesso e inoltre rispettivamente per la zona di sedili di destra e di sinistra.

Il compito viene risolto secondo l'invenzione, in un impianto di climatizzazione del tipo indicato nel preambolo della rivendicazione 1, mediante le caratteristiche indicate nel-la parte caratterizzante della rivendicazione 1.

L'impianto di climatizzazione secondo l'invenzione presenta il vantaggio che mediante il vano di aria mista separato, coordinato ad ogni zona di sedili nel vano frontale e di fondo e mediante la coppia di valvole, consistente di una valvola di aria calda e di una valvola di aria fredda, coordinata ad ogni vano di .aria mista rinunciando ad una valvola di aria mista a doppia azione, diventa possibile una regolazione di temperatura nelle quattro zone di sedili, sia completamente indipendente, sia anche molto precisa. Contemporaneamente,viene usata in modo ottimale la potenza dello scambiatore di calore.

Forme di realizzazione vantaggiose dell'impianto di climatizzazione secondo l'invenzione, con configurazioni convenienti e con ulteriori sviluppi dell’invenzione, risultano dalle altre rivendicazioni .

Secondo una forma di realizzazione vantaggiosa dell'invenzione, le valvole di aria, appartenenti al vano di aria mista, sono accoppiate forzatamente tra di loro di modo che una delle valvole d’aria apra al massimo l'apertura di immissione, ad essa coordinata, del vano di aria mista, quando l'altra valvola di aria chiude completamente l'apertura di immissione, ad essa coordinata, del vano di aria mista, e viceversa; in tale maniera per ogni zona di sedili è necessario solo un unico regolatore di temperatura. Secondo una preferita forma di realizzazione dell'invenzione, l'evaporatore e lo scambiatore di calore delimitano, con le loro superfici di passaggio d'aria, orientate all'incirca parallelamente tra di loro, il vano di aria fredda sui lati tra loro affacciati e le aperture di immissione dei vani di aria mista, controllabili dalle valvole di aria fredda, sono disposte a coppie al di sopra e al di sotto dello scambiatore di calore, trovandosi di preferenza in piani che si estendono parallelamente oppure ad un angolo acuto rispetto alle superfici di passaggio d'aria dello scambiatore di calore. Mediante questa disposizione si ottiene una forma strutturale compatta dell'impianto di climatizzazione e si evita contemporaneamente che un continuo flusso di aria fredda passi lungo lo scambiatore e venga in tale maniera riscaldato.

Secondo una vantaggiosa forma di realizzazione dell'invenzione, dai vani di aria mista della zona frontale della cabina passeggeri si dirama un canale d'aria conducente verso le aperture di uscita di sinistra e un canale d'aria conducente verso le aperture di uscita di destra nella zona anteriore di piedi e un canale d'aria conducente verso le aperture di uscita di sinistra e un canale di aria conducente verso le aperture di uscita di destra nel piano centrale anteriore della cabina passeggeri e dal vano di aria fredda che si estende rispettivamente verso i due canali d'aria conducenti davanti al piano centrale, un canale di aria fredda regolabile con una valvola di chiusura. Mediante questo accorgimento costruttivo si può inoltre abbassare la temperatura nel piano centrale di sinistra e di destra del vano frontale della cabina passeggeri in modo mirato rispetto alla temperatura nella zona di piedi del vano frontale, il che viene sentito in modo gradevole dai passeggeri del veicolo e contribuisce a migliorare il conforto di climatizzazione.

Secondo una vantaggiosa forma di realizzazione dell'invenzione, dai vani di aria mista per la zona di fondo della cabina . passeggeri si dirama rispettivamente un canale d'aria estendentesi verso le aperture di uscita di sinistra e un canale d'aria estendentesi verso le aperture di uscita di destra posteriormente al piano centrale e rispettivamente un canale d'aria estendentesi versò le aperture di uscita di sinistra e un canale d'aria estendentesi verso le aperture di uscita di destra nella zona di piedi posteriore e dal vano di aria fredda si estende rispettivamente verso i due canali d'aria, conducenti verso il piano centrale posteriore, un canale di aria fredda controllabile da una valvola a battente di chiusura. Mediante questo accorgimento strutturale anche nella zona di fondo della cabina passeggeri la temperatura nel piano centrale di sinistra e di destra può essere abbassata rispetto alla temperatura nella zona di piedi, il che costituisce un perfezionamento del conforto di climatizzazione per gli utenti del sedile di fondo.

Secondo un'altra variante di realizzazione dell'invenzione, le valvole a battente di aria appartenenti ai vani di aria mista per la zona di fondo, sono accoppiate con le valvole a battente di aria appartenenti ai vani di aria mista per la zona frontale. In tale maniera, anche se la regolazione autonoma della temperatura nella zona di fondo viene ridotta entro certi limiti, tuttavia si evitano separati elementi di regolazione per entrambe le zone di sedili nel vano di fondo.

L'invenzione verrà qui di seguito descritto più da vicino con riferimento ad esempi di realizzazione illustrati nei disegni schematici, in cui:

la figura 1 mostra una sezione longitudinale di una scatola di climatizzazione con un ventilatore ad essa accoppiato, per una cabina passeggeri di un autoveicolo;

la figura 2 rappresenta una sezione lungo la linea II-II della figura 1;

la figura 3 mostra una sezione lungo la linea III-III della figura 1.

L'impianto di climatizzazione per una cabina passeggeri di un autoveicolo, in particolare di un'autovettura, presenta una scatola di climatizzazione 11, illustrata in sezione nella figura 1, alla quale è connesso dal lato di entrata un ventilatore 12 e la quale presenta dal lato di uscita una pluralità di bocchettoni di uscita d'aria per la connessione di apertura di uscita d'aria distribuite nella cabina passeggeri. Per la climatizzazione della cabina passeggeri, essa è divisa in quattro zone di sedili con due zone di sedili a sinistra e a destra del centro nella zona frontale e con due zone di sedili a sinistra e a destra del centro nella zona di fondo. Le aperture di uscita d'aria connesse all'impianto di climatizzazione e conformate come ugelli, sono distribuite sulle quattro zone di sedi-li nella cabina passeggeri e connesse a diversi bocchettoni di uscita d'aria della scatola di climatizzazione. Tutti i bocchettoni di uscita d'aria 13-17, visibili nella figura 1, sono previsti in doppio e precisamente per la metà di sinistra e per quella di destra del veicolo. Il bocchettone di uscita d'aria 13 è destinato per la connessione di ugelli di sbrinamento a sinistra al di sotto della lastra frontale della cabina passeggeri, il bocchettone di uscita d'aria 14 è destinato per la connessione degli ugelli di uscita d'aria a sinistra nel piano centrale della zona frontale della cabina passeggeri, il bocchettone di uscita d'aria 15 è destinato per la connessione degli ugelli di uscita d'aria a sinistra nella zona di piedi del vano frontale della cabina passeggeri, il bocchettone di uscita d'aria 16 è destinato per la connessione degli ugelli di uscita d'aria a sinistra nel piano centrale della zona di fondo della cabina passeggeri e il bocchettone di uscita d'aria 17 è destinato per la connessione degli ugelli di uscita d'aria a sinistra nella zona di piedi del vano di fondo della cabina passeggeri. I bocchettoni di uscita d'aria, che si vedono parzialmente nelle figure 2 e 3, per gli stessi ugelli di uscita d'aria nella metà di destra del veicolo sono muniti di un apostrofo. Così, il bocchettone di uscita d'aria 14' (figura 3) si estende verso gli ugelli di uscita d'aria a destra nel piano centrale della zona frontale e i bocchettoni di uscita d'aria 16' (figura 2) si estendono verso gli ugelli di uscita d'aria a destra nel piano centrale della zona di fondo. In ogni bocchettone di uscita d'aria 13-17 e 13'-17' è disposta una valvola di chiusura a battente oscillabile 18, che può essere azionata manualmente e serve per la regolazione della quantità d'aria defluente dai singoli ugelli di uscita d'aria.

Nella scatola di climatizzazione 11 sono disposti l'uno dietro l'altro, guardando in direzione di flusso dell'aria, un evaporatore 19 e uno scambiatore di calore 20 in maniera tale che le loro superfici di passaggio d'aria sino orientate parallelamente l'una all'altra e racchiudano tra di esse un vano di aria fredda 21. Nel fondo del vano di aria fredda 21 è previsto un deflusso di acqua 22 per far defluire l'aria di condensa che vi si deposita. Sul lato dorsale dello scambiatore di calore 20, opposto al vano di aria fredda 21, è formata una camera di aria calda 23, alla quale si unisce superiormente ed inferiormente una coppia di camere di aria mista 24 e 24' nonché 25'e 25’. Ogni camera di aria mista 24, 24', 25, 25' è coordinata ad una zona di sedili e serve per alimentarla con l'aria climatizzata individualmente. A tal fine dalla camera di aria mista 24 si diramano bocchettoni di uscita d'aria 14 e 15, dalla camera di aria mista 24' si diramano i bocchettoni di uscita d'aria 14' e 15', dalla camera di aria mista 25 i bocchettoni di uscita d'aria 16 e 17 e dalla camera di aria mista 25' si diramano i bocchettoni di uscita d'aria 16' e 17'. Le camera di aria mista 24, 24' rispettivamente 25, 25', appartenenti ad una coppia, sono conformate in modo identico, per cui qui di seguito verranno descritti solo la conformazione e l'equipaggiamento delle camere di aria mista 24, 25, tuttavia la descrizione vale nello stesso modo per le camere di aria mista 24', 25', i cui componenti strutturali sono muniti di medesimi numeri di riferimento, caratterizzati da un apostrofo.

Ogni camera di aria mista 24, 25 è connessa, attraverso una apertura di immissione 241 rispettivamente 251,alla camera dì aria calda 23. Ogni apertura di immissione 241 o 251 è munita di una valvola a battente 26 rispettivamente 27, a mezzo della quale la quantità di aria calda entrante nella camera di aria mista 24 rispettivamente 25 può essere regolata dallo zero al 100%. Nell'esempio di realizzazione,le valvole a battente 26, 27 per l'aria calda sono conformate come cosiddette chiusure a veneziana dà una pluralità di singole lamelle oscillabili 28, disposte l'una accanto all'altra. La camera di aria mista 24 si estende al di sopra dello scambiatore di calore 20 fino alla camera di aria fredda 21 e la camera di aria mista 25 per la zona di fondo è connessa, al di sotto dello scambiatore di calore 20, alla camera di aria fredda 21. Le entrate 242 e 252 per l'aria fredda, adiacenti alla camera di aria fredda 21, delle camere di aria mista 24, 25 sono munite rispettivamente di una valvola 30 rispettivamente 31, che sono in grado di chiudere e aprire in modo parziale e completo le entrate di aria fredda 242 e 252, con una qualsiasi posizione intermedia tra le due posizioni di regolazione estreme. Nell'esempio di regolazione, le valvole di aria fredda 30, 31 ugualmente come le valvole di aria calda 26, 27, sono conformate come chiusure a veneziana di una pluralità di singole lamelle 29 oscillatali, disposte l'una accanto all'altra. Mentre i piani delle entrate di aria calda 241, 251 sono inclinati ad angolo acuto rispetto alle superfici di passaggio d’aria dello scambiatore di calore 20 e le valvole di aria calda 26, 27 formano per così dire i cateti di un triangolo isoscele, i piani delle entrate di aria fredda 242, 252 si estendono parallelamente alle superfici- di passaggio d'aria dello scambiatore di calore 20. In alternativa è anche possibile orientare i piani delle entrate di aria fredda 242, 252 ad un angolo ottuso rispetto alle superfici di passaggio di aria dello scambiatore di calore 20. Le valvole di aria (la valvola di aria calda 26 e la valvola di aria fredda 30 rispettivamente la valvola di aria calda 27 e la valvola di aria fredda 31), appartenenti ad ogni camera di aria mista 24 rispettivamente 25, sono accoppiate forzatamente tra di loro di modo che una delle valvole di aria liberi al massimo l'entrata corrispondente della camera di aria mista 24 rispettivamente 25, quando l'altra valvola di aria ricopre completamente la corrispondente entrata della camera di aria mista 24 rispettivamente 25 e viceversa. L'accoppiamento forzato della valvola di aria calda 26 con la valvola di aria fredda 30 e della valvola di aria calda 27 con la valvola di aria fredda 31 è simbolizzato nel disegno da una ruota di controllo 32 rispettivamente 3, indicata a tratteggio, che viene azionata da un comando di regolazione 34 rispettivamente· 35. I comandi di regolazione 34, 25 vengono comandati da un dispositivo di comando, qui non illustrato, in funzione della regolazione di temperatura prestabilita per le zone di sedili nel vano frontale e nel fondo dalla cabina di passeggeri.

Dalla camera di aria fredda 21 si dirama inoltre un canale di aria fredda 36, che è munito di una valvola di chiusura 37 e sbocca nei bocchettoni di uscita d'aria 14 per il piano centrale di sinistra del vano frontale della cabina passeggeri. Mediante una apertura più o meno larga della valvola di chiusura 37, l'aria condizionata affluente dalla camera di aria mista 24 nella zona di sedili di sinistra del vano frontale può essere abbassata nel piano centrale rispetto alla zona di piedi in misura più o meno grande, il che migliora il conforto di climatizzazione per il passeggero frontale in questa zona di sedili. Nella stessa maniera, un canale di aria fredda 38 con una valvola di chiusura 39 viene fatto passare al di sotto dell'entrata di aria fredda 252 per la camera di aria mista 25. Questo canale di aria fredda 38 sbocca nel bocchettone di uscita d'aria 16 per il piano centrale di sinistra del fondo della cabina passeggeri ..e rende possibile nella stessa maniera la riduzione della temperatura nel piano centrale di sinistra del fondo rispetto all'aria affluente ugualmente dalla camera di aria mista 25 attraverso il bocchettone di uscita d'aria 17 nella zona di piedi di sinistra del fondo. Gli stessi canali di aria fredda 36' e 38' sono previsti nella stessa maniera per le zone di sedili di destra nel vano frontale e nella zona di fondo.

Inoltre, le valvole di aria 26, 27, 30, 31 delle camere di aria mista 24, 25, nonché le valvole di aria 26', 27', 30', 31' delle due camere di aria mista 24 25' possono essere accoppiate forzatamente tra di loro, potendo cosi risparmiare un rispettivo comando di regolazione.

In una forma di realizzazione semplificata, si rinuncia ai bocchettoni di connessione d'aria 17 e 17' per la zona di piedi del fondo, per cui dal vano di aria mista 25 e 25' della zona di fondo viene prelevata attraverso i bocchettoni di connessione 1 e 16’ solo l'aria per il piano centrale della zona d fondo.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Impianto di climatizzazione per una cabina passeggeri, avente un vano frontale e una zona di fondo, rispettivamente con una zona di sedili di destra e di sinistra, di un veicolo con una scatola di climatizzazione, in cui sono disposti un evaporatore ed uno scambiatore di calore nonché un camera di aria fredda giacente tra l'evaporatore e lo scambiatore di calore, una camera di aria calda disposta a valle dello scambiatore di calore e camere di aria mista, che si trovano in collegamento regolabile con esse, per l'alimentazione della zona frontale e della zona di fondo con l'aria condizionata, caratterizzato dal fatto che ad ogni zona di sedili nel vano frontale e nella zona di fondo è coordinata una propria camera di aria mista (24, 24', 25, 25') e dal fatto che per il collegamento regolabile delle quattro camere di aria mista (24, 24', 25, 25') con la camera di aria fredda e di aria calda (21, 23) in ogni camera di aria mista (24, 24', 25, 25') sono previste una valvola dì aria calda (26, 26', 27, 27') ed una valvola di aria fredda (30, 30', 31, 31').
2. Impianto di climatizzazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che le valvole di aria (le valvole di aria fredda e di aria calda) appartenenti rispettivamente .ad ‘una camera di aria mista (24 rispettivamente 25) sono accoppiate forzatamente tra di loro in maniera tale che una delle valvole di aria (26, 30 rispettivamente 27, 31) apre al massimo l'entrata ad essa coordinata della camera di aria mista (24 rispettivamente 25), quando l'altra valvola di aria (27, 31 o 26, 30) copre completamente l'entrata ad essa coordinata della camera di aria mista (24 o 25) e viceversa.
3. Impianto di climatizzazione secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che l'evaporatore (19) e lo scambiatore di calore (20) .delimitano con le loro superfici di passaggio d'aria, estenditisi all'incirca parallelamente tra di loro, il vano di aria fredda (21) sui lati tra loro affacciati e dal fatto che le entrate di aria fredda, regolabili dalla valvole di aria calda (30, 30', 31, 31') delle quattro camere di aria mista (24, 24', 25, 25') sono disposte a due al di sopra e al di sotto dello scambiatore di calore (20).
4. Impianto di climatizzazione secondo la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che le entrate di aria fredda (242, 252) , controllabili dalle valvole di aria fredda (30, 30', 31, 31'), delle quattro camere di aria mista (24, 24’, 25, 25') si trovano ogniqualvolta a due l'una accanto all'altra in un piano estendentèsi parallelamente oppure ad un angolo ottuso rispetto alle superfici di passaggio di aria dello scambiatore di calore (20).
5. Impianto di climatizzazione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che le entrate di aria calda (241, 251), controllabili dalle valvole di aria calda (26, 26', 27, 27'), delle quattro camere di aria mista (24, 25) giacciono a due l'una accanto all'altra in un piano, che racchiude con la superficie di passaggio d'aria, dal lato di uscita, dello scambiatore di calore (20) ad un angolo acuto.
6. Impianto di climatizzazione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che le valvole di aria (26, 26', 27, 27', 30, 30', 31, 31') sono conformate come chiusure a veneziana.
7. Impianto di climatizzazione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che dalle due camere di aria mista {24, 24') per il vano frontale della cabina passeggeri si diramano canali d'aria (14, 14', 15), dei quali uno di estende verso le aperture di uscita di sinistra rispettivamente di destra nella zona di piedi e l'altro verso le aperture di uscita di sinistra rispettivamente di destra nel piano centrale anteriore della cabina passeggeri e dal fatto che dalla camera di aria fredda (21) si estende verso i due canali d'aria (14, 14'), conducenti davanti al piano centrale, rispettivamente un canale di aria fredda (36, 36') regolabile con una valvola di chiusura (37, 37').
8. Impianto di climatizzazione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che dalle due camere di aria mista (25, 25') per la zona di fondo della cabina passeggeri si dirama rispettivamente un canale d’aria (16, 16') conducente verso le aperture di uscita di sinistra rispettivamente di destra posteriormente al piano centrale e dal fatto che dalla camera di aria fredda (21) si estende verso i due canali d'aria (16, 16'), conducenti posteriormente al piano centrale, rispettivamente un canale di aria fredda (38) regolabile con una valvola di chiusura (39).
9. Impianto di climatizzazione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che da ogni camera di aria mista (25, 25') si estende, per la zona di fondo della cabina passeggeri, un canale d'aria (17, 17') conducente verso le aperture di uscita di sinistra rispettivamente di destra nella zona di piedi posteriore .
10. Impianto di climatizzazione secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, caratterizzato dal fatto che le valvole d'aria (la valvola di aria calda 27, 27', la valvola di aria fredda 31, 31'), corrispondenti alle camere di aria mista (25, 25') per la zona di fondo, sono accoppiate con le valvole d'aria (valvole di aria calda 26, 26', valvole di aria fredda 30, 30'), corrispondenti alle camere di aria mista (24, 24') per il vano frontale.