WO2007121926A1 - Klimaanlage für ein fahrzeug und luftmischvorrichtung - Google Patents

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WO2007121926A1
WO2007121926A1 PCT/EP2007/003446 EP2007003446W WO2007121926A1 WO 2007121926 A1 WO2007121926 A1 WO 2007121926A1 EP 2007003446 W EP2007003446 W EP 2007003446W WO 2007121926 A1 WO2007121926 A1 WO 2007121926A1
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air
mixing
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air conditioner
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PCT/EP2007/003446
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Eduard Mesicek
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Denso Automotive Deutschland Gmbh
Denso Coporation
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    • B60H2001/0015—Temperature regulation
    • B60H2001/00164—Temperature regulation with more than one by-pass

Definitions

  • the invention relates to an air conditioning system for the passenger compartment of a vehicle, and more particularly to an air mixing device for mixing cold and warm air flowing through an air duct.
  • Show it 1 shows a schematic longitudinal section of an air conditioner in the state of Lucasmi-,
  • FIG. 2 shows the air conditioner of FIG. 1 in the state of maximum cooling
  • FIG. 10 is a front view of another form of mixing apparatus
  • FIG. 11 shows a further embodiment of a mixing device in a perspective view from the front
  • Fig. 13 is a longitudinal section of the embodiment of Fig. 8, and
  • Fig. 14 is a longitudinal section of another embodiment of the air mixing device in an air conditioner.
  • a housing 1 of an air conditioning system forms an air duct 2, on whose downstream side different outlets 2a, 2b and 2c are formed, which lead to different areas in the passenger compartment.
  • Rotatable flaps 1a to 1c are provided for opening and closing the outlets 2a to 2c.
  • a cooling device 3 for example an evaporator or a cooling heat exchanger, is provided in the air duct 2 for cooling the air flowing therethrough.
  • a heater 4 for heating the air flowing therethrough is positioned at a distance downstream of the cooling device 3.
  • the heating device 4 comprises a heating heat exchanger 4 and an auxiliary heating element 4a, such as a PTC heating element.
  • a bypass channel 5 branches off on the upper and the lower side of the heating device 4, 4a in such a way that at least part of the air coming from the cooling device 3 can bypass the heating device 4, 4a.
  • the heating device 4, 4a is arranged in an enclosure 6.
  • the inner side wall of the two bypass channels 5 is formed by the outside of the enclosure 6 and the outer side wall through the housing 1.
  • the casing 6 has an approximately circular axial extension 6a on the downstream side, which forms an outlet 6b for the warm air coming from the heating device 4, 4a.
  • the two bypass channels 5 pass into an annular air passage which forms an annular outlet of the bypass channels.
  • an air mixing device comprising, in the embodiment of Figs. 1-3, a first outer mixing element 7 and a second inner mixing element 8 inside the frame outer mixing element 7 is arranged so that a gap 9 is formed between the two mixing elements, leaves through the mixed cold and warm air, the mixing device, as indicated by arrows x.
  • the inner mixing element 8 has the shape of a disk.
  • a protrusion 8a is provided at the center of the disk-like mixing element 8, and an air guide surface 8b is formed curved between the protrusion 8a and the outer circumference of the disk so that the warm air is guided radially outward to the area in front of the gap 9.
  • the outer mixing element 7 in these embodiments has the shape of a ring as shown in Fig. 5-9.
  • a cylindrical jacket 7 a is provided, which is guided in an annular part Id of the housing 1.
  • An air guide surface 7b of the outer mixing element 7 is curved so that the cold air flowing through the bypass channels 5 is directed radially inward into the region in front of the gap 9, as shown by the cross section of the mixing element 7 in FIG.
  • the radial width of the annular gap 9 is limited by the distance between the outer diameter of the inner mixing element 8 and the inner diameter of the outer mixing element 7.
  • the two mixing elements 7 and 8 are in FIGS. 1 to 13 relative to each other in the axial direction displaceable in order to control the width of the air passage in the form of the gap 9 in the axial direction and the opening or closing degree of the bypass channels 5 and the outlet 6b of the enclosure. 6 to change. In this way, the temperature of the mixed air flowing out through the gap 9 can be adjusted by the amount of cold air in proportion to the amount of warm air and vice versa.
  • the outer diameter of the inner mixing element 8 is slightly larger than the inner diameter of the outlet 6b for warm air, so that the inner mixing element 8 can be adjusted in the axial direction to close the outlet 6b, as shown in FIG.
  • the inner diameter of the annular outer mixing element 7 is slightly smaller than the outer diameter of the extension 6a of the casing 6, so that the outer mixing element 7 for closing the By- Passage channels 5 can be moved in the axial direction, as shown in FIG. 3, wherein the inner edge of the outer mixing element 7 rests against the extension 6a of the enclosure 6.
  • This extension 6a of the enclosure 6 forms a partition wall between the passage for cold air in the form of the bypass ducts 5 and the passage for warm air in the form of the outlet 6b.
  • an adjusting device in the form of a gear 10 is provided, which is connected to a rack 11 which is connected to the inner mixing element 8, and a further rack 12 is engaged, which is connected via struts 13 a to the outer mixing element 7 ,
  • the rack 11 is guided in an approximately rectangular housing 13, as shown in FIG. 9, one side of which is designed as a rack 12.
  • the gear 10 is fixedly mounted on a shaft 10 a, which extends in the transverse direction through the housing 1 and is rotatable by an actuating device, not shown.
  • the shaft 10a may be rotatably supported in bearings in the housing 1.
  • Fig. 1 shows the air mixing state of the air conditioner, wherein a part of the cold air flows through the two bypass channels 5 in the mixing region between the two mixing elements and warm air through the sheath 6 in the mixing area. Part of the cold air from the cooler 3 flows through the heater 4 and is heated. The two streams of cold and warm air are directed in the mixing area between the two mixing elements against each other, as shown by arrows in Fig. 1, so that the two initially separate air streams are intimately mixed. The mixed air flows out of the mixing device through the gap 9, as indicated by arrows X.
  • Both mixing elements 7 and 8 have a short axial extension or dimension, so that the mixing process of the two air streams can take place within a small volume.
  • the downstream side of the extension 6a of the sheath 6 has a certain radial extent or thickness because of the difference between the outside and inside diameters.
  • the radial thickness of the end of the extension 6a corresponds approximately to the radial width of the gap 9.
  • ribs 6c extending in the radial direction at a distance from each other by the radial dimension of the downstream side of the extension 6a of the enclosure 6th train. These radially spaced ribs 6 c assist the mixing of the two air streams in the mixing area in front of the gap 9.
  • FIG. 2 shows the air conditioner in the state of maximum cooling, with the inner mixing element 8 being displaced to the left by turning the toothed wheel 10 in such a way that the outlet 6b of the envelope is displaced to the left. ment 6 is closed. In this position, no warm air can flow into the mixing area and the entire cold air is passed through the bypass channels 5.
  • the outer mixing element 7 is simultaneously shifted to the right by rotation of the gear 10 so that the gap 9 between the two mixing elements has a maximum width in the axial direction, which is bounded by the end of the extension 6a of the casing 6 and the inner diameter of the outer mixing element 7 ,
  • Fig. 3 shows the position of the two mixing elements in the maximum heating state, wherein the outer mixing element 7 is displaced upstream so that the bypass channels 5 are closed by the outer mixing element 7, while the inner mixing element 8 is simultaneously displaced downstream so that the gap 9 between the two mixing elements has a maximum width in the axial direction and only warm air can flow to the outlets 2 a to 2 c of the housing 1.
  • only the flap Ia is opened to guide all the warm air to an outlet, for example, located near the windshield of the passenger compartment.
  • the two mixing elements 7 and 8 mainly have a mixing function and the function of adjusting the opening degree of the outlet 6b and the bypass channels 5, while in the maximum cooling state of FIG Both mixing elements additionally have the function of a flap for opening and closing the air passage. In this way, the construction of the air conditioner can be made very compact.
  • Fig. 1 to 3 show a first embodiment of the air guide surfaces 7b and 8b of the two mixing elements 7 and 8, which are formed smooth. This is also shown in FIG. 4 on the outer mixing element 7 and in FIG. 5 on the inner mixing element 8.
  • a second embodiment is shown in Fig. 4, wherein spirally extending guide ribs or guide surfaces 14 are provided on the front side of the inner mixing element 8, which direct the warm air from the heater 4 not only radially outward, but also in the circumferential direction to the mixing to improve with the cold air, which is passed through the curved surface of the outer mixing element 7 radially inwardly.
  • Fig. 5 shows a third embodiment, wherein the guide ribs 15 are provided only on the outer mixing element 7, which extend from the outer periphery to the inner periphery in a curved shape such that the cold air not only radially inward, but which is also conducted in the circumferential direction in the region of the gap 9.
  • the air guide surface 8b of the inner mixing element 8 is formed smooth in this embodiment.
  • Fig. 6 shows a fourth embodiment, wherein the air guide ribs 14 and 15 extend on both mixing elements in the opposite circumferential direction, so that the two air streams are directed in the circumferential direction against each other, the cold and warm air flows are intimately mixed before they leave the gap 9.
  • Fig. 7 shows a fifth embodiment, wherein the two mixing elements are provided with the Lucasbuchungsrippen 14a and 15 such that the two groups of air guide ribs direct the air streams in the same circumferential direction. In this way, the air flow of mixed cold and warm air gets a twist as it exits through the gap 9.
  • a branch passage 16 is formed which may be integrally formed with the outer mixing member 7 or fixed to the outer circumference of the outer mixing member.
  • This branch passage 16 is preferably positioned between two air guide ribs 15, wherein the air guide surface 16 a between the two guide ribs has such a shape that the inner wall of the bypass passage 5 is extended into the branch passage 16 so that cold air through the branch passage 16 to an outlet of the not shown Housing 1 can be passed, which is intended for a specific cooling purpose.
  • the position of the branch channel 16 on the circumference is preferably provided in the region of a bypass channel 5.
  • the branching of cold air through the branch channel 16 may be provided independently of the mixing position of the outer mixing element 7.
  • FIG. 13 shows the outer mixing element 7 in the state of maximum cooling, with the hot air outlet 6 b closed by the inner mixing element 8.
  • FIGS. 4 to 9 has circular mixing elements 7 and 8.
  • the outer mixing element T for example, has a rectangular shape, wherein the inner mixing element 8 'may have the shape of an approximately rectangular plate, as shown schematically in a front view in Fig. 10.
  • 8a ' denotes an elongated elevation which corresponds to the projection 8a in FIG.
  • the two mixing elements 7 'and 8' also have curved air guide surfaces and they are movable relative to each other in order to control the width of the gap 9 and to release and close the air passage for cold and warm air.
  • an oval shape of the outer mixing element 7 'and the gap 9 may be provided in conjunction with an oval inner mixing element 8.
  • the outer mixing element comprises two elongate mixing elements 70a and 70b arranged on the two sides of an elongate inner mixing element 80, which preferably has an approximately V-shaped cross section. In this way, two gaps 9a and 9b are formed between the inner and the two outer mixing elements. At the ends of the mixing elements side walls 71 are provided, which connect the two outer mixing elements 70a and 70b together.
  • the two air gaps 9a and 9b may be provided on the upper and on the lower side corresponding to the outlets of the two bypass channels 5 in Figs. 1 to 3. These gaps 9a and 9b may also have a curved shape due to an oval inner mixing element and correspondingly curved outer mixing elements. The shape of a single approximately annular gap 9 or two gaps 9 a, 9 b may be adapted to the shape of the outlet of the bypass channels 5.
  • FIGS. 1 to 3 wherein the upper mixing element corresponds to the upper part of the mixing element 7 and the lower mixing element approximately to the upper half of the mixing element 8 in Fig. 1.
  • the lower mixing element can close or cover the entire outlet 6b of the enclosure 6.
  • FIG. 12 shows an embodiment with a first channel 50 corresponding to a bypass channel 5 and a second channel 40 corresponding to a hot air duct coming from the heater 4, the two channels 40 and 50 being separated by a partition wall or element 60 of FIG. are separated, which has a downstream end 60a, the thickness of which substantially corresponds to the width of the gap 9 between the first mixing element 7 and the second mixing element 8, which can be adjusted in the axial direction of the air channel 2 simultaneously or independently, so the ⁇ ffhungs - And degree of closure of each channel 40, 50 can be adjusted by adjusting the mixing elements 7 and 8 in the arrow direction.
  • the two channels 40 and 50 have in the mixing area an outlet 40a and 50a, which can be released and closed by the sliding mixing elements 7 and 8.
  • the two outlets 40a and 50a may have a different shape and / or size.
  • the mixing element which serves as a flap for the relevant outlet, is adapted to the shape of the outlet.
  • Fig. 14 shows a further embodiment of an air mixing device in an air conditioner according to that in Fig. 1 to 3, wherein the inner and outer mixing element 7 and 8 are arranged stationary or fixedly mounted in the housing 1.
  • ring elements 100 and 200 are provided in the axial direction adjustable, wherein the outer ring member 100, for example on the outer circumference of the extension 6a of the enclosure 6 and the inner ring member 200 on the inner circumference of the extension 6a through an adjusting device, not shown, is displaceable.
  • the two ring elements 100 and 200 can be adjusted simultaneously in opposite directions as the mixing elements in Fig. 1 or they can be adjusted independently.
  • the two annular members 100 and 200 are positioned so that the downstream end of each ring member is substantially aligned with the downstream end of the extension 6a of the sheath 6, so that the outlet of the bypass channels 5 and the outlet 6b for the warm air between the inner mixing element 8 and the downstream end of the extension 6a of the enclosure 6 are maximally open.
  • the inner ring member 200 In the maximum cooling state, the inner ring member 200 is axially shifted to the downstream side so that the downstream end of the ring member 200 abuts against the outer edge of the inner mixing member 8, so that the warm air passage is closed. In the state of maximum heating, the inner ring member 200 is in the position shown in Fig. 14, while the outer ring member 100 is adjusted in the axial direction to the downstream gene side so that the downstream end of the ring member 100 at the inner edge of the outer mixing element is applied.
  • the two ring elements 100 and 200 have the function of axially adjustable partitions between cold and warm air, which may also be provided in an air mixing device according to FIG. 12, when the mixing elements 7 and 8 are provided stationary.
  • the mixing elements 7 and 8 may be arranged stationary, wherein the separating element 60 between the two channels 40 and 50 z. B. can be formed in two parts so that the indicated in Fig. 12 by dashed lines parts 60a and 60b relative to each other in the axial direction of the air channel 2 can be adjusted to open the outlets 40a and 50a and close.

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Abstract

Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einem Fahrgastraum, umfassend ein Gehäuse (1), das einen Luftkanal (2) bildet, eine Kühleinrichtung (3) zum Kühlen der hindurchströmenden Luft, die in dem Luftkanal (2) angeordnet ist, eine Heizeinrichtung (4) zum Heizen der hindurchströmenden Luft, die stromabwärts von der Kühleinrichtung (3) in dem Luftkanal (2) angeordnet ist, wenigstens einen Bypasskanal (5), der in dem Luftkanal (2) so vorgesehen ist, dass ein Teil der kalten Luft von der Kühleinrichtung (3) die Heizeinrichtung (4) umgehen kann, und eine Mischvorrichtung stromabwärts von der Heizeinrichtung (4), wobei die Mischvorrichtung ein erstes Mischelement (7), das kalte Luft von dem Bypasskanal (5) nach innen leitet, und ein zweites Mischelement (8) aufweist, das warme Luft von der Heizeinrichtung (4) nach außen in Gegenrichtung zur kalten Luft leitet, wobei das zweite Mischelement (8) in einem Abstand von dem ersten Mischelement (7) so angeordnet ist, dass ein Spalt (9) zwischen den beiden Mischelementen ausgebildet wird, durch den die gemischte Luft austritt.

Description

Klimaanlage für ein Fahrzeug und Luftmischvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für den Fahrgastraum eines Fahrzeugs und insbesondere eine Luftmischvorrichtung zum Mischen kalter und warmer Luft, die durch einen Luftkanal strömt.
Es ist bekannt, kalte und warme Luftströme in einer Klimaanlage für ein Fahrzeug zur Steuerung der Temperatur der Luft zu mischen, die in den Fahrgastraum geblasen wird. Da der Aufbau einer solchen Klimaanlage kompakt sein soll, besteht die Notwendigkeit, kalte und warme Luft innerhalb eines kleinen Volumens zu mischen. Dies ist jedoch schwierig, weil zwei getrennte Luftströme von kalter und warmer Luft die Tendenz haben, einen geschichteten Luftstrom zu bilden, der aufgrund der unterschiedlichen Dichte von kalter und warmer Luft aus einer Schicht kalter Luft und einer Schicht warmer Luft besteht. Dies führt zu einer inhomogenen Temperaturverteilung in der in den Fahrgastraum strömenden Mischluft.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Luftmischvorrichtung vorzuschlagen, mittels der getrennte Luftströme innerhalb eines kleinen Volumens gut durchmischt werden können, um eine gleichmäßige Temperaturverteilung zu erhalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst, der sich auf eine Klimaanlage bezieht, und durch die Merkmale im Anspruch 12, der eine Luftmischvorrichtung betrifft. Dadurch, dass die zwei getrennten Luftströme mittels zweier Mischelemente, die einen Spalt zwischen sich bilden, gegeneinander geleitet werden, kreuzen sich die Luftströme im Bereich des Spaltes innerhalb eines kleinen Volumens, sodass gut durchmischte Luft den Spalt zwischen den zwei Mischelementen verlässt. Durch Verschieben der beiden Mischelemente relativ zu einer stationären Trennwand zwischen den beiden Luftströmen oder durch Verschieben der Trennwand relativ zu stationär angeordneten Mischelementen kann der Öffhungs- und Schließgrad der getrennten Luftkanäle eingestellt werden.
Γ»ΪP p rfinriπr>σ wirH hp.iςni eisweise anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 in einem schematischen Längsschnitt eine Klimaanlage im Zustand des Luftmi- schens,
Fig. 2 die Klimaanlage nach Fig. 1 im Zustand maximalen Kühlens,
Fig. 3 die Klimaanlage im Zustand maximalen Heizens,
Fig. 4-8 Ausführungsformen der Mischelemente in einer perspektivischen Ansicht von vorne,
Fig. 9 die Mischelemente in einer Rückansicht,
Fig. 10 eine Vorderansicht einer anderen Form einer Mischvorrichtung,
Fig. 11 eine weitere Ausführungsform einer Mischvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht von vorne,
Fig. 12 einen Längsschnitt einer anderen Ausführungsform,
Fig. 13 einen Längsschnitt der Ausführungsform von Fig. 8, und
Fig. 14 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der Luftmischvorrichtung in einer Klimaanlage.
In Fig. 1 bis 3 bildet ein Gehäuse 1 einer Klimaanlage einen Luftkanal 2, auf dessen stromabwär- tiger Seite verschiedene Auslässe 2a, 2b und 2c ausgebildet sind, welche zu verschiedenen Bereichen im Fahrgastraum führen. Drehbare Klappen Ia bis Ic sind zum Öffnen und Schließen der Auslässe 2a bis 2c vorgesehen. Eine Kühleinrichtung 3, beispielsweise ein Verdampfer oder ein kühlender Wärmetauscher, ist in dem Luftkanal 2 zum Kühlen der hindurchströmenden Luft vorgesehen. Eine Heizeinrichtung 4 zum Heizen der durch sie hindurchströmenden Luft ist in einem Abstand stromabwärts von der Kühleinrichtung 3 positioniert. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst die Heizeinrichtung 4 einen heizenden Wärmetauscher 4 und ein Hilfs- heizelement 4a wie beispielsweise ein PTC-Heizelement. Zwischen Kühleinrichtung 3 und Heizeinrichtung 4 zweigt ein Bypasskanal 5 auf der oberen und der unteren Seite der Heizeinrichtung 4, 4a in der Weise ab, dass wenigstens ein Teil der von der Kühleinrichtung 3 kommenden Luft die Heizeinrichtung 4, 4a umgehen kann. Die Heizeinrichtung 4, 4a ist in einer Umhüllung 6 angeordnet. Die innere Seitenwand der beiden Bypasskanäle 5 wird durch die Außenseite der Umhüllung 6 und die äußere Seitenwand durch das Gehäuse 1 gebildet. Die Umhüllung 6 weist eine etwa kreisförmige axiale Verlängerung 6a auf der stromabwärtigen Seite aus, die einen Aus- lass 6b für die von der Heizeinrichtung 4, 4a kommende warme Luft bildet. Auf der Außenseite dieser Verlängerung 6a gehen die beiden Bypasskanäle 5 in einen ringförmigen Luftdurchtritt über, der einen ringförmigen Auslass der Bypasskanäle bildet. Stromabwärts von den Bypasskanälen 5 für Kaltluft und stromabwärts von dem Auslass 6b für warme Luft ist eine Luftmischvorrichtung vorgesehen, die bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 ein erstes, äußeres Mischelement 7 und ein zweites, inneres Mischelement 8 umfasst, das innerhalb des rahmenförmigen äußeren Mischelementes 7 so angeordnet ist, dass ein Spalt 9 zwischen den beiden Mischelementen gebildet wird, durch den gemischte kalte und warme Luft die Mischvorrichtung verlässt, wie durch Pfeile x angedeutet.
Das innere Mischelement 8 hat die Form einer Scheibe. Ein Vorsprung 8a ist in der Mitte des scheibenähnlichen Mischelementes 8 vorgesehen, wobei eine Luftführungsfläche 8b zwischen dem Vorsprung 8a und dem äußeren Umfang der Scheibe derart gekrümmt ausgebildet ist, dass die warme Luft radial nach außen in den Bereich vor dem Spalt 9 geführt wird. Das äußere Mischelement 7 hat bei diesen Ausführungsformen die Form eines Rings wie in Fig. 5 bis 9 gezeigt.
Auf dem äußeren Umfang des äußeren Mischelements 7 ist ein zylindrischer Mantel 7a vorgesehen, der in einem ringförmigen Teil Id des Gehäuses 1 geführt ist. Eine Luftführungsfläche 7b des äußeren Mischelementes 7 ist so gekrümmt, dass die durch die Bypasskanäle 5 strömende kalte Luft radial nach innen in den Bereich vor dem Spalt 9 geleitet wird, wie dies durch den Querschnitt des Mischelements 7 in Fig. 1 wiedergegeben ist.
Die radiale Breite des ringförmigen Spalts 9 wird durch den Abstand zwischen dem Außendurchmesser des inneren Mischelements 8 und dem Innendurchmesser des äußeren Mischelements 7 begrenzt. Die beiden Mischelemente 7 und 8 sind in Fig. 1 bis 13 relativ zueinander in Achsrichtung verschiebbar, um die Breite des Luftdurchlasses in Form des Spaltes 9 in axialer Richtung zu steuern und den Öffnungs- oder Schließgrad der Bypasskanäle 5 und des Auslasses 6b der Umhüllung 6 zu verändern. Auf diese Weise kann die Temperatur der gemischten Luft, die durch den Spalt 9 ausströmt, durch die Menge an kalter Luft im Verhältnis zu der Menge an warmer Luft und umgekehrt eingestellt werden.
Der Außendurchmesser des inneren Mischelementes 8 ist etwas größer als der Innendurchmesser des Auslasses 6b für warme Luft, sodass das innere Mischelement 8 in Achsrichtung zum Schließen des Auslasses 6b verstellt werden kann, wie dies Fig. 2 zeigt. Der Innendurchmesser des ringförmigen äußeren Mischelementes 7 ist etwas kleiner als der Außendurchmesser der Verlängerung 6a der Umhüllung 6, sodass das äußere Mischelement 7 zum Schließen der By- passkanäle 5 in Achsrichtung verschoben werden kann, wie dies Fig. 3 zeigt, wobei der Innenrand des äußeren Mischelementes 7 an der Verlängerung 6a der Umhüllung 6 anliegt. Diese Verlängerung 6a der Umhüllung 6 bildet eine Trennwand zwischen dem Durchtritt für kalte Luft in Form der Bypasskanäle 5 und dem Durchtritt für warme Luft in Form des Auslasses 6b. Zum Verschieben der beiden Mischelemente ist eine Verstelleinrichtung in Form eines Zahnrades 10 vorgesehen, das mit einer Zahnstange 11, die mit dem inneren Mischelement 8 verbunden ist, und einer weiteren Zahnstange 12 in Eingriff steht, die über Streben 13a mit dem äußeren Mischelement 7 verbunden ist. Die Zahnstange 11 ist in einem etwa rechteckigen Gehäuse 13 geführt, wie Fig. 9 zeigt, dessen eine Seite als Zahnstange 12 ausgebildet ist. Das Zahnrad 10 ist auf einer Welle 10a fest angebracht, die sich in Querrichtung durch das Gehäuse 1 erstreckt und durch eine nicht dargestellte Betätigungseinrichtung verdrehbar ist. Die Welle 10a kann in Lagern im Gehäuse 1 drehbar gehalten sein.
Fig. 1 zeigt den Luftmischzustand der Klimaanlage, wobei ein Teil der kalten Luft durch die beiden Bypasskanäle 5 in den Mischbereich zwischen den beiden Mischelementen und warme Luft durch die Umhüllung 6 in den Mischbereich strömt. Ein Teil der kalten Luft von der Kühleinrichtung 3 strömt durch die Heizeinrichtung 4 und wird erwärmt. Die beiden Ströme kalter und warmer Luft werden im Mischbereich zwischen den beiden Mischelementen gegeneinander gerichtet, wie dies durch Pfeile in Fig. 1 wiedergegeben ist, sodass die beiden zunächst getrennten Luftströme innig vermischt werden. Die gemischte Luft strömt aus der Mischvorrichtung durch den Spalt 9 aus, wie durch Pfeile X angedeutet.
Beide Mischelemente 7 und 8 haben eine kurze axiale Erstreckung oder Abmessung, sodass der Mischvorgang der beiden Luftströme innerhalb eines kleinen Volumens stattfinden kann. Die stromabwärtige Seite der Verlängerung 6a der Umhüllung 6 hat eine gewisse radiale Erstreckung bzw. Dicke wegen des Uterschieds zwischen Außen- und Innendurchmesser. Die radiale Dicke des Endes der Verlängerung 6a entspricht etwa der radialen Breite des Spalts 9. Bei der dargestellten Ausführungsform erstrecken sich Rippen 6c in Achsrichtung, die in radialer Richtung einen Abstand voneinander haben, um die radiale Abmessung der stromabwärtigen Seite der Verlängerung 6a der Umhüllung 6 auszubilden. Diese radial beabstandeten Rippen 6c unterstützen das Vermischen der beiden Luftströme im Mischbereich vor dem Spalt 9.
Fig. 2 zeigt die Klimaanlage im Zustand maximalen Kühlens, wobei das innere Mischelement 8 durch Verdrehen des Zahnrads 10 so nach links verschoben ist, dass der Auslass 6b der Umhül- lung 6 geschlossen ist. In dieser Stellung kann keine warme Luft in den Mischbereich einströmen und die gesamte kalte Luft wird durch die Bypasskanäle 5 geleitet. Das äußere Mischelement 7 ist gleichzeitig nach rechts durch Drehung des Zahnrads 10 so verschoben, dass der Spalt 9 zwischen den beiden Mischelementen eine maximale Breite in Achsrichtung hat, die durch das Ende der Verlängerung 6a der Umhüllung 6 und den Innendurchmesser des äußeren Mischelementes 7 begrenzt wird.
Fig. 3 zeigt die Stellung der beiden Mischelemente im Zustand maximalen Heizens, wobei das äußere Mischelement 7 stromaufwärts so verschoben ist, dass die Bypasskanäle 5 durch das äußere Mischelement 7 geschlossen sind, während das innere Mischelement 8 gleichzeitig stromabwärts so verschoben ist, dass der Spalt 9 zwischen den beiden Mischelementen eine maximale Breite in Achsrichtung hat und nur warme Luft zu den Auslässen 2a bis 2c des Gehäuses 1 strömen kann. In Fig. 3 ist nur die Klappe Ia geöffnet, um die gesamte warme Luft zu einem Auslass zu leiten, der beispielsweise nahe der Windschutzscheibe des Fahrgastraums angeordnet ist.
Im Mischzustand nach Fig. 1 haben die beiden Mischelemente 7 und 8 hauptsächlich eine Mischfunktion und die Funktion des Einstellens des Öffnungsgrades des Auslasses 6b und der Bypasskanäle 5, während im Zustand maximalen Kühlens nach Fig. 2 und im Zustand maximalen Heizens nach Fig. 3 die beiden Mischelemente zusätzlich die Funktion einer Klappe zum Öffnen und Schließen des Luftdurchtritts haben. Auf diese Weise kann der Aufbau der Klimaanlage sehr kompakt ausgebildet werden.
Fig. 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführungsform der Luftführungsflächen 7b und 8b der beiden Mischelemente 7 und 8, die glatt ausgebildet sind. Dies ist auch in Fig. 4 am äußeren Mischelement 7 und in Fig. 5 am inneren Mischelement 8 dargestellt. Eine zweite Ausführungsform ist in Fig. 4 wiedergegeben, wobei spiralförmig verlaufende Führungsrippen oder Leitflächen 14 auf der Vorderseite des inneren Mischelementes 8 vorgesehen sind, die die warme Luft von der Heizeinrichtung 4 nicht nur radial nach außen, sondern auch in Umfangsrichtung leiten, um die Vermischung mit der kalten Luft zu verbessern, die durch die gekrümmte Fläche des äußeren Mischelementes 7 radial nach innen geleitet wird.
Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform, wobei die Führungsrippen 15 nur an dem äußeren Mischelement 7 vorgesehen sind, die sich von dem äußeren Umfang zum inneren Umfang in einer gekrümmten Form derart erstrecken, dass die kalte Luft nicht nur radial nach innen, son- dem auch in Umfangsrichtung in den Bereich des Spaltes 9 geleitet wird. Die Luftführungsfläche 8b des inneren Mischelementes 8 ist bei dieser Ausfuhrungsform glatt ausgebildet.
Fig. 6 zeigt eine vierte Ausführungsform, wobei die Luftführungsrippen 14 und 15 an beiden Mischelementen in entgegengesetzte Umfangsrichtung verlaufen, sodass die beiden Luftströme in Umfangsrichtung gegeneinander geleitet werden, wobei die kalten und warmen Luftströme innig vermischt werden, bevor sie den Spalt 9 verlassen.
Fig. 7 zeigt eine fünfte Ausfuhrungsform, wobei die beiden Mischelemente mit den Luftfuhrungsrippen 14a und 15 derart versehen sind, dass die beiden Gruppen von Luftführungsrippen die Luftströme in die gleiche Umfangsrichtung leiten. Auf diese Weise erhält der Luftstrom aus vermischter kalter und warmer Luft einen Drall, wenn er durch den Spalt 9 austritt.
Fig. 8 und 13 zeigen eine weitere Ausführungsform, wobei ein Abzweigkanal 16 ausgebildet ist, der integral mit dem äußeren Mischelement 7 ausgebildet sein kann oder am äußeren Umfang des äußeren Mischelements befestigt sein kann. Dieser Abzweigkanal 16 ist vorzugsweise zwischen zwei Luftführungsrippen 15 positioniert, wobei die Luftführungsfläche 16a zwischen den beiden Führungsrippen eine solche Form hat, dass die Innenwand des Bypasskanals 5 in den Abzweigkanal 16 verlängert wird, damit kalte Luft durch den Abzweigkanal 16 zu einem nicht dargestellten Auslass des Gehäuses 1 geleitet werden kann, der für einen speziellen Kühlzweck vorgesehen ist. Die Position des Abzweigkanals 16 auf dem Umfang ist vorzugsweise im Bereich eines Bypasskanals 5 vorgesehen. Das Abzweigen von kalter Luft durch den Abzweigkanal 16 kann unabhängig von der Mischstellung des äußeren Mischelementes 7 vorgesehen sein. Fig. 13 zeigt das äußere Mischelement 7 im Zustand maximalen Kühlens, wobei der Auslass 6b für warme Luft durch das innere Mischelement 8 geschlossen ist.
Es ist auch möglich, zwei oder mehrere solcher Abzweigkanäle 16 vorzusehen, die vom Außenumfang des äußeren Mischelementes 7 wegführen.
Das Ausführungsbeispiel in den Fig. 4 bis 9 weist kreisförmige Mischelemente 7 und 8 auf. Es ist aber auch möglich, dass das äußere Mischelement T beispielsweise eine rechteckige Form hat, wobei das innere Mischelement 8' die Form einer etwa rechteckigen Platte haben kann, wie dies schematisch in einer Vorderansicht in Fig. 10 wiedergegeben ist. Mit 8a' ist eine langgestreckte Erhöhung bezeichnet, die dem Vorsprung 8a in Fig. 1 entspricht. Bei dieser Ausfüh- rungsform haben die beiden Mischelemente 7' und 8' ebenfalls gekrümmte Luftführungsflächen und sie sind relativ zueinander beweglich, um die Breite des Spaltes 9 zu steuern und den Luftdurchtritt für kalte und warme Luft freizugeben und zu schließen. Anstelle einer rechteckigen kann auch eine ovale Form des äußeren Mischelements 7' und des Spaltes 9 in Verbindung mit einem ovalen inneren Mischelement 8 vorgesehen werden.
Fig. 11 zeigt in einer perspektivischen Vorderansicht eine weitere Ausführungsform, wobei das äußere Mischelement zwei lang gestreckte Mischelemente 70a und 70b umfasst, die auf den beiden Seiten eines lang gestreckten inneren Mischelementes 80 angeordnet sind, das vorzugsweise einen etwa V-förmigen Querschnitt hat. Auf diese Weise werden zwei Spalte 9a und 9b zwischen dem inneren und den beiden äußeren Mischelementen gebildet. An den Enden der Mischelemente sind Seitenwände 71 vorgesehen, welche die beiden äußeren Mischelemente 70a und 70b miteinander verbinden.
Die beiden Luftspalte 9a und 9b können an der oberen und an der unteren Seite entsprechend den Auslässen der beiden Bypasskanäle 5 in den Fig. 1 bis 3 vorgesehen sein. Diese Spalte 9a und 9b können durch ein ovales inneres Mischelement und entsprechend gekrümmte äußere Mischelemente auch eine gekrümmte Form haben. Die Form eines einzelnen etwa ringförmigen Spalts 9 oder zweier Spalte 9a, 9b kann an die Form des Auslasses der Bypasskanäle 5 angepasst sein.
Es ist auch möglich, nur einen Bypasskanal 5 vorzusehen, der die Heizeinrichtung 4 umgeht. Bei einer solchen Ausführungsform kann nur der obere Teil der Mischvorrichtung in den Fig. 1 bis 3 vorgesehen sein, wobei das obere Mischelement dem oberen Teil des Mischelements 7 und das untere Mischelement etwa der oberen Hälfte des Mischelements 8 in Fig. 1 entspricht. Hierbei kann das untere Mischelement den gesamten Auslass 6b der Umhüllung 6 verschließen bzw. abdecken.
Bei einer solchen Ausführungsform ist es auch möglich, einen Abzweigkanal ähnlich dem Abzweigkanal 16 an dem inneren Mischelement 8 vorzusehen, um warme Luft zu einem Auslass des Gehäuses abzuzweigen.
Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform mit einem ersten Kanal 50 entsprechen einem Bypasskanal 5 und einem zweiten Kanal 40 entsprechend einem von der Heizeinrichtung 4 kommenden Warmluftkanal, wobei die beiden Kanäle 40 und 50 durch eine Trennwand oder ein Element 60 von- einander getrennt sind, das ein stromabwärtiges Ende 60a aufweist, dessen Dickenabmessung im Wesentlichen der Breite des Spaltes 9 zwischen dem ersten Mischelement 7 und dem zweiten Mischelement 8 entspricht, die in axialer Richtung des Luftkanals 2 gleichzeitig oder unabhängig voneinander verstellt werden können, sodass der Öffhungs- und Schließgrad jedes Kanals 40, 50 durch Verstellen der Mischelemente 7 und 8 in Pfeilrichtung eingestellt werden kann.
Die beiden Kanäle 40 und 50 haben im Mischbereich einen Auslass 40a und 50a, der durch die verschiebbaren Mischelemente 7 und 8 freigegeben und geschlossen werden kann.
Die beiden Auslässe 40a und 50a können eine unterschiedliche Gestalt und/oder Größe haben. In einem solchen Fall ist das Mischelement, das als Klappe für den betreffenden Auslass dient, der Form des Auslasses angepasst.
Fig. 14 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform einer Luftmischvorrichtung in einer Klimaanlage entsprechend der in Fig. 1 bis 3, wobei das innere und äußere Mischelement 7 und 8 stationär angeordnet oder im Gehäuse 1 fest angebracht sind. Zum Einstellen des Öffnungsgrades des Auslasses der Bypasskanäle 5 und des Warmluftauslasses 6b sind Ringelemente 100 und 200 in Achsrichtung verstellbar vorgesehen, wobei das äußere Ringelement 100 beispielsweise auf dem Außenumfang der Verlängerung 6a der Umhüllung 6 und das innere Ringelement 200 auf dem Innenumfang der Verlängerung 6a durch eine nicht dargestellte Verstelleinrichtung verschiebbar ist. Die beiden Ringelemente 100 und 200 können gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen verstellt werden wie die Mischelemente in Fig. 1 oder sie können unabhängig voneinander verstellt werden.
Im Mischzustand der Klimaanlage in Fig. 14 sind die beiden ringförmigen Elemente 100 und 200 so positioniert, dass das stromabwärtige Ende jedes Ringelements im Wesentlichen mit dem stromabwärtigen Ende der Verlängerung 6a der Umhüllung 6 ausgerichtet ist, sodass der Auslass der Bypasskanäle 5 und der Auslass 6b für die warme Luft zwischen dem inneren Mischelement 8 und dem stromabwärtigen Ende der Verlängerung 6a der Umhüllung 6 maximal offen sind.
Im Zustand maximalen Kühlens ist das innere Ringelement 200 in Achsrichtung auf die stromabwärtige Seite so verschoben, dass das stromabwärtige Ende des Ringelementes 200 an dem äußeren Rand des inneren Mischelementes 8 anliegt, sodass der Durchlass für warme Luft geschlossen ist. Im Zustand maximalen Heizens befindet sich das innere Ringelement 200 in der in Fig. 14 wiedergegebenen Stellung, während das äußere Ringelement 100 in Achsrichtung zur stromabwärti- gen Seite so verstellt ist, dass das stromabwärtige Ende des Ringelementes 100 an dem inneren Rand des äußeren Mischelements 7 anliegt.
Die beiden Ringelemente 100 und 200 haben die Funktion von axial verstellbaren Trennwänden zwischen kalter und warmer Luft, die auch in einer Luftmischvorrichtung nach Fig. 12 vorgesehen sein können, wenn die Mischelemente 7 und 8 stationär vorgesehen sind.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 12 können die Mischelemente 7 und 8 stationär angeordnet sein, wobei das Trennelement 60 zwischen den beiden Kanälen 40 und 50 z. B. zweiteilig so ausgebildet werden kann, dass die in Fig. 12 durch gestrichelte Linien angedeuteten Teile 60a und 60b relativ zueinander in Achsrichtung des Luftkanals 2 verstellt werden können, um die Auslässe 40a und 50a zu öffnen und zu schließen.

Claims

Ansprüche
1. Klimaanlage für ein Fahrzeug mit einem Fahrgastraum, umfassend ein Gehäuse (1), das einen Luftkanal (2) bildet, eine Kühleinrichtung (3) zum Kühlen der hindurchströmenden Luft, die in dem Luftkanal (2) angeordnet ist, eine Heizeinrichtung (4) zum Heizen der hindurchströmenden Luft, die stromabwärts von der Kühleinrichtung (3) in dem Luftkanal (2) angeordnet ist, wenigstens einen Bypasskanal (5), der in dem Luftkanal (2) so vorgesehen ist, dass ein Teil der kalten Luft von der Kühleinrichtung (3) die Heizeinrichtung (4) umgehen kann, und eine Mischvorrichtung stromabwärts von der Heizeinrichtung (4), wobei die Mischvorrichtung ein erstes Mischelement (7), das kalte Luft von dem Bypasskanal (5) nach innen leitet, und ein zweites Mischelement (8) aufweist, das warme Luft von der Heizeinrichtung (4) nach außen in Gegenrichtung zur kalten Luft leitet, wobei das zweite Mischelement (8) in einem Abstand von dem ersten Mischelement (7) so angeordnet ist, dass ein Spalt (9) zwischen den beiden Mischelementen ausgebildet wird, durch den die gemischte Luft austritt.
2. Klimaanlage nach Anspruch 1 , wobei das erste Mischelement (7) relativ zu einem KaIt- luftauslass (5) und das zweite Mischelement (8) relativ zu einem Warmluftauslass (6b) verstellbar ist, um die Temperatur der durch den Spalt (9) austretenden gemischten Luft einzustellen.
3. Klimaanlage nach Anspruch 2, wobei das erste Mischelement (7) in Achsrichtung des Luftkanals (2) verstellbar ist, um den Bypasskanal (5) zu schließen und freizugeben.
4. Klimaanlage nach Anspruch 2, wobei eine Umhüllung (6) auf der stromabwärtigen Seite der Heizeinrichtung (4) vorgesehen ist, die einen Auslass (6b) für warme Luft bildet, der durch Verstellen des zweiten Mischelementes (8) in Achsrichtung des Luftkanals (2) geöffnet und geschlossen werden kann.
5. Klimaanlage nach Anspruch 1, wobei die beiden Mischelemente (7, 8) stationär angeordnet sind und verstellbare Elemente (100, 200) vorgesehen sind, um den Öffhungs- und Schließgrad des Warmluftauslasses (6b) und des Kaltluftauslasses (5) einzustellen.
6. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Bypasskanal (5) auf gegenüberliegenden Seiten der Heizeinrichtung (4) ausgebildet ist.
7. Klimaanlage nach Anspruch 6, wobei die beiden Bypasskanäle (5) in einen ringförmigen Luftdurchtritt übergehen, der eine ringförmige Verlängerung (6a) der Umhüllung (6) der Heizeinrichtung (4) umgibt.
8. Klimaanlage nach Anspruch 7, wobei das stromabwärtige Ende der Verlängerung (6a) der Umhüllung (6) eine radiale Dicke aufweist, die im Wesentlichen der radialen Breite des Spalts (9) entspricht.
9. Klimaanlage nach Anspruch 7, wobei das erste Mischelement ein rahmen- oder ringförmiges äußeres Mischelement (7) bildet und das zweite Mischelement ein Scheiben- oder plattenförmiges inneres Mischelement (8).
10. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste bzw. äußere Mischelement (7) eine gekrümmte Querschnittsform aufweist zum Führen der kalten Luft radial nach innen und das zweite bzw. innere Mischelement (8) eine gekrümmte Querschnittsform hat zum Führen warmer Luft radial nach außen.
11. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Luftführungsfläche (7b, 8b) an dem einen und/oder dem anderen Mischelement (7, 8) mit Luftführungsrippen (14, 15) versehen ist, um Luft in Umfangsrichtung in den Mischbereich vor dem Spalt (9) zwischen den beiden Mischelementen zu leiten.
12. Klimaanlage nach Anspruch 11, wobei die Luftführungsrippen (14, 15) an beiden Mischelementen (7, 8) in die gleiche Umfangsrichtung gekrümmt sind.
13. Klimaanlage nach Anspruch 11, wobei die Luftführungsrippen (14a, 15) an den Mischelementen (7, 8) in entgegengesetzte Umfangsrichtungen gekrümmt sind.
14. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abzweigkanal (16) am ersten bzw. äußeren Mischelement (7) in der Weise ausgebildet ist, dass ein Teil der kalten Luft unabhängig von der Mischstellung des äußeren Mischelementes (7) nach außen geleitet wird.
15. Luftmischvorrichtung, insbesondere für eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, zum Mischen zweier getrennter Luftströme, von denen jeder durch einen Luftdurchtritt (40, 50) strömt, der durch einen Auslass (40a, 50a) in einen Mischbereich mündet, in dem zwei Mischelemente (7, 8) vorgesehen sind, die die beiden Luftströme gegeneinander leiten und die zwischen sich einen Spalt (9) bilden, durch den die gemischte Luft den Mischbereich ver- lässt, wobei die beiden Mischelemente (7, 8) relativ zu den Auslässen (40a, 50a) der Luftdurchtritte verstellbar sind, um den Öffnungs- und Schließgrad der beiden Auslässe einzustellen, oder die beiden Mischelemente (7, 8) stationär angeordnet sind und verstellbare Elemente (60a, 60b) vorgesehen sind, um den Öffnungs- und Schließgrad der beiden Auslässe (40a, 50a) einzustellen.
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