WO2013000958A1 - Mischer zur mischung von luftströmen - Google Patents

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WO2013000958A1
WO2013000958A1 PCT/EP2012/062473 EP2012062473W WO2013000958A1 WO 2013000958 A1 WO2013000958 A1 WO 2013000958A1 EP 2012062473 W EP2012062473 W EP 2012062473W WO 2013000958 A1 WO2013000958 A1 WO 2013000958A1
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air
air duct
mixing chamber
mixing
duct
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PCT/EP2012/062473
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English (en)
French (fr)
Inventor
Joachim Rapp
Genis Radressa
Original Assignee
Behr Gmbh & Co. Kg
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/02—Ducting arrangements
    • F24F13/04—Air-mixing units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00007—Combined heating, ventilating, or cooling devices
    • B60H1/00021—Air flow details of HVAC devices
    • B60H1/00035—Air flow details of HVAC devices for sending an air stream of uniform temperature into the passenger compartment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00007—Combined heating, ventilating, or cooling devices
    • B60H1/00021—Air flow details of HVAC devices
    • B60H2001/00078—Assembling, manufacturing or layout details
    • B60H2001/00092—Assembling, manufacturing or layout details of air deflecting or air directing means inside the device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F2221/00—Details or features not otherwise provided for
    • F24F2221/34—Heater, e.g. gas burner, electric air heater

Definitions

  • the present invention relates to a mixer for mixing of air streams according to the main claim.
  • Latte parts or vanes can influence the direction of the flow or block the warmer or warmer air as desired.
  • the present invention provides a mixer for mixing air streams, the mixer having the following features:
  • An air duct having at least one hot air duct and a cold air duct, wherein an air flow through the hot air duct and the cold air duct is controllably controllable by means of a respective mixing flap, wherein in the hot air duct, a heating element for heating the air is arranged through the hot air duct;
  • a mixing chamber which is fluidly connected to an air outlet side of the hot air duct and the cold air duct of the air duct, wherein the mixing chamber has air guide elements which are arranged such that air flowing from an air outlet side of the hot air duct crosses with air flowing from an air outlet side of the cold air duct.
  • a mixing space can be understood as meaning a space in which air or fluid streams of different temperature are mixed with one another.
  • a fluidic connection can be understood as meaning a connection which is gas and / or liquid permeable. Consequently, the mixing chamber is to be understood as air-permeable connected to the air outlet side of the air duct.
  • Under an air guide element can be understood a guide element such as a metal strip, which projects into the mixing chamber and is arranged such that it is a through the Mixing space or a portion of the mixing chamber flowing medium passes so that it changes its direction of flow.
  • the present invention is based on the finding that a particularly good mixing of media of different temperatures can be achieved when the media streams, which have a fluid with different temperatures, intersect. In this case, a very favorable fluid flow is achieved in which a rapid mixing of the individual partial flows is achieved, without resulting in a high strandiness of the individual partial flows in the total flow of the fluid or medium.
  • the present invention is also technically simple and thus inexpensive to manufacture, so that the mentioned effects in terms of good intermixability of media or fluid streams can be done inexpensively.
  • the mixing space is subdivided by arranging at least one air duct surface element of a plurality of planes, wherein the air duct surface element is oriented such that air from the hot air duct and / or air from the cold air duct flows parallel to the at least one Heilreci- rungs foundedelement.
  • Such an embodiment of the present invention offers the advantage of a subdivision of the mixing chamber into a plurality of partial mixing chambers with a smaller volume, which in particular has an even better mixing behavior of a mixing space designed in this way.
  • one of the air guiding elements in the mixing chamber can move from a region of the air outlet side of the air duct between the hot air duct and the cold air duct! extend to an outlet opening of the mixing chamber, wherein the air guide element extends only in a partial region of the volume of the mixing chamber, which is provided for guiding an air flow from the hot air duct.
  • Such an embodiment of the present invention offers the advantage of the largest possible turbulence of that air flow, which is guided from the hot air duct in the mixer. In this way, a very good mixing behavior can be achieved by the mixer proposed here.
  • another of the air guide elements extend from an area of the air outlet side of the air duct between the hot air duct and the cold air duct to an outlet opening of the mixing chamber, wherein the further air duct element only in a portion of the volume of the mixing chamber extends, which is for guiding an air flow from the.
  • Cold air duct is provided.
  • the air guide element and the further air guide element are arranged on opposite walls of the mixing chamber and / or opposite sides of Vietnamese exits vomele- elements. In this way, the air guide elements can cause the best possible turbulence through the individual subregions of the mixing chamber.
  • the air guiding element can be arranged on one side of the outlet opening, which forms an edge of the outlet opening, which is opposite to the Kaitluftkanal.
  • another air guiding element can alternatively or additionally be attached to one side of the outlet opening. is ordered, which forms an edge of the outlet opening, which is opposite to the hot air duct.
  • an outlet opening of the mixing space may be smaller than an inlet side of the mixing space opposite an air outlet side of the air channel.
  • the mixing chamber may have a curved inner wall "which is arranged between one of the air outlet side of the air duct opposite inlet opening and the outlet opening.
  • a particularly good adjustability of the temperature of a Vietnamesestrom.es, which emerges at an outlet opening of the mixing chamber and thus at the outlet opening of the mixer, can be achieved if the air duct a mixing flap for controlling an air flow through the cold air duct and a further mixing flap for controlling a having air flow through the warm air passage "wherein a position of the mixing flap and a position of the other blend door is controllable separately.
  • FIG. 1 is a perspective view of an air duct for use in an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a schematic representation of a mixing chamber and outlet flaps in an air manifold.
  • Fig. 3A is a perspective view of a mixing chamber for use in an embodiment of the present invention, wherein the
  • 3B is an enlarged perspective view of the mixing chamber of FIG.
  • Fig. 4A is a perspective view of a mixing chamber for use in an embodiment of the present invention.
  • Fig. 4B is an enlarged view of the mixing chamber of Fig. 4A;
  • 5A is a perspective view of a mixing chamber for use in an embodiment of the present invention, wherein two different cutting planes are entered;
  • 5B is a sectional view through the mixing chamber along the sectional plane A-A 'of FIG. 5A.
  • 5C is a sectional view through the mixing chamber along the sectional plane B-B 'of FIG. 5A;
  • Fig. 6 is a perspective view of a mixer in the assembled state according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an air duct 100, which has a cold air duct 110 and a hot air duct 120. Through the cold air duct 100, which has a cold air duct 110 and a hot air duct 120. Through the cold air duct 100, which has a cold air duct 110 and a hot air duct 120. Through the cold air duct 100, which has a cold air duct 110 and a hot air duct 120. Through the cold air duct
  • Warm air 150 flows through the hot air duct 120 ", which has at least one heating element 140, for example, during operation of the mixer, which is also indicated in FIG. 1 by an arrow.
  • KLA air conditioning
  • regulation of the colder airflow 130 and warmer airflow 150 is responsible for controlling the temperature at the exit ports of the air conditioning system.
  • the weighting of the two flows 130 and 150 is generated by one or more mixing flaps, which are arranged at the air inlet of the air channel 100, which is in the illustration of FIG. 1 on the back of the air channel 100 and therefore not shown in FIG is.
  • the position (ie the opening) of the mixing flaps regulates the temperature at the air conditioning outlet openings.
  • the warmer air flow 150 and colder air flow 130 at all flap positions (corresponding to different air distributions) and all mixing flap position evenly conduct and thus mix.
  • a correct temperature control is judged according to three criteria:
  • temperature stratification between outlet openings is defined by comfort criteria in the vehicle interior. It should not only leak air from the dashboard warm air in the air outlet and only cold air from the air outlet in the footwell; it should rather be a uniformly warm air at all air outlets. 3.
  • the temperature stretch in each of the air outlets should be as small as possible, This means that at an air outlet as possible contain no partial air flows occur in the air at different temperature escapes.
  • the air emerging from the air outlets should first be mixed in a mixing unit and output to the environment, in particular the passenger compartment, with a homogeneous, ie, gelichichen, temperature.
  • the colder and warmer air flow originating from an air duct 100 are mixed in a mixing space 200, as shown in FIG. 2.
  • air is supplied via a defrost flap 210 to the air duct 100.
  • a tempered air can be output via an aeration flap 220 to an air outlet, for example in the ready position of the dashboard.
  • tempered air 200 can be output via a footwell flap 230 in a footwell area of the passenger compartment from the mixing chamber.
  • the mixing room 200 is due to space limitations in the car for a correct mix usually too small. Thus, to optimize the air discharged into the passenger compartment, additional measures should be considered for the proper mixing and routing of the air.
  • the mixing space 200 is divided into planes by an arrangement of air guiding surface elements 300, as can be seen, for example, from the perspective illustration from FIG. 3. 3A, a viewing direction is reproduced on the air inlet side of the mixing chamber 200, which is shown enlarged in FIG. 3B, wherein in the assembled state, this air inlet side of the mixing chamber 200 is coupled to an air outlet side of the air duct 100 of FIG This air inlet side of the mixing chamber 200 is fluidly connected to the air outlet side of the air channel 100.
  • Each air guide surface element 300 (ie, each plane) thus leads, through the fluidic connection to the cold air duct 110 and the connection to the hot air duct 20, to its own cold strands 30 and hot strands 150, which are referred to as cold air ducts.
  • Flows 130 and hot air flows 150 in the Fig. 3b are each shown schematically.
  • lateral curves of the inner wall 310 of the mixing chamber 200 and two ribs 320 which intersect at different heights in the through the part planes, a crossing air flow can be achieved by intersecting hot strands 150 with corresponding cold strands 130, which leads to a very good mixing behavior of through the mixing chamber guided air flows with the different temperatures leads.
  • the height of the ribs determines the size of the flow and the effect of the crossing.
  • the air guide elements 320 extend only in a partial region of the cross section, which is provided for guiding the warm air flow 130 in one of the sub-regions of the mixing chamber 200 or a plane of the mixing chamber 200.
  • the air guide elements 320 are arranged on opposite walls of the mixing chamber 200 or on opposite sides of the air guide surface elements 300, so that just before the exit of each of the individual hot air flows 150 is guided over or under an air guide elements 320 and each of the cold air flows 130 inversely as the associated warm air flow 150th is guided under or over another air guide element 320 so that the best possible turbulence of the warm strand or hot air flow 150 with the associated cold strand or cold air flow 130 takes place. As a result, the most homogeneous possible temperature of the exiting the mixing chamber 200 air can be achieved. If it is not necessary after a temperature stratification setpoint, one or more The air guiding surface elements 320 (ie one or more plane (s)) are eliminated.
  • FIG. 4A shows a perspective view of the mixing chamber 200 from the air outlet side, wherein it can be seen how the warm strand 150 and the cold strand are guided through the air guiding elements 320 in the different subregions of the mixing chamber 200 in order to achieve an air which is as homogeneously tempered as possible to get at the output of the mixing chamber 200.
  • An illustration of the distribution of the temperature (that is, a temperature profile) of the air flows is shown in FIG. 4B, wherein the region 400 has a temperature of the warm strand 150 and the region 410 has a temperature of the cold strand 30. It can thus be seen from FIG.
  • each of the air guiding surface elements 320 has high-temperature air on one side and low-temperature air on another, opposite side.
  • a thermally conductive material such as metal for the air-guiding surface elements 320, an equalization of the temperature of the cold strand 130 to the temperature of the warm strand 150 can take place even in the mixing space 200 and vice versa, solely by the heat exchange via the air guide surface element 320.
  • FIG. 5A shows another perspective view of the mixing space 200 from the air outlet side.
  • FIG. 5A shows two sectional lines AA 'and BB', which designate sectional planes through different heights in the mixing space 200.
  • FIG. 5B shows a section through the mixing chamber along the section line AA '. It can be seen from the sectional view of FIG. 5B of the air duct 100 with the cold air duct 1 10 and the warm air duct 120. In the warm air duct 120, a radiator 500 and the radiator 500 downstream in the flow direction electric heater 510 can be seen.
  • the inflow of air into the cold air duct 110 and into the hot air duct 120 is regulated by positions of mixer flaps 530, which each have a maximum volume of air through the cold air duct 110 or the hot air duct.
  • Release 120 wherein the mixer flaps 530 of the cold air duct 1 10 as cold flaps and the mixer flaps 530 of the hot air duct 120 can also be referred to as hot flaps.
  • the mixing space 200 has a curved inner wall 310 and at the height of the section line AA "has an air guide element 320 extending from a region of the air inlet side in the mixing space 200 between the cold air duct 1 10 and the warm air duct 120 to a left end
  • the Warmluft- stream 150 ie the warm strand of the air flow from the air duct 100 at the height of the section line AA 'to the
  • the arrangement of the corresponding elements from Fig. 5B can be seen at the level of the section line BB 'in the sectional representation from Fig. 5C.
  • the air guide element 320 extends in the height of Section line BB 'from the area between the cold air duct 110 and the warm air duct 120 to the right end of the exit opening 540, ie at the end of the outlet opening 540 of the mixing chamber 200, which is closest to the Warmluttkanal). In the region of the outlet opening 540, this results in an intersecting flow of Lutt from the warm strand 150 and the cold strand 130 per plane, which has a much more homogeneous air temperature compared with an air flow when using an arrangement of elements from the prior art.
  • FIG. 6 shows a perspective view of a composite mixer 100 with an air duct 100 and a mixing space 200.
  • the outlet opening 540 of the mixing space 200 can be seen with a part of the air guiding elements 320 arranged in the mixing space 200, which show the advantageous air guidance of the hot air flow and the Cold air flow effect.
  • the use of the mixer presented here enables effective air mixing with a low air-side pressure drop. This will be a significant improvement Furthermore, this advantage is achieved by a simple and time-saving tuning of the control curve, which is especially possible with an optimization of the rib height and the distance between planes
  • the mixer can be provided as an extra part responsible for the whole temperature control, which has logistical advantages, for example, if changes are necessary, only the part in which changes have become necessary can be reworked Plant and two different mixers can offer two temperature controls, if the air conditioning system would be designed for two cars with different requirements.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mischer zur Mischung von Luftströmen. Der Mischer umfasst einen Luftkanal (100), der zumindest einen Warmluftkanal (120) und einen Kaltluftkanal (110) aufweist, wobei ein Luftstrom durch den Warmluftkanal (120 und durch den Kaltluftkanal (110) mittels je einer Mischklappe (530) steuerbar ist, wobei in dem Warmluftkanal (120) ein Heizelement (140, 500, 510) zur Erwärmung der Luft durch den Warmlufikanal (120) angeordnet ist. Ferner umfasst der Mischer einen Mischraum (200), der fluidisch mit einer Luftaustrittsseite des Warmluftkanals (120) und des Kaltluftkanals (110) des Luftkanals (100) verbunden ist, wobei der Mischraum (200) Luftführungselemente (320) aufweist, die derart angeordnet sind, dass aus einer Luftaustrittsseite des Warmluftkanals (120) strömende Luft (150) sich mit aus einer Luftaustrittsseite des Kaltluftkanals (110) strömenden Luft (130) kreuzt.

Description

Mischer zur Mischung von Luftströmen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mischer zur Mischung von Luftströmen gemäß dem Hauptanspruch.
Um in einem Fahrzeug eine korrekte Regelung der Lufttemperatur zu erreichen» wird versucht, durch Kanäle einen Luftstrom mit kälterer und einen weiteren Luftstrom mit wärmerer Luft zu den gewünschten Austritten zu leiten. Durch Lettteile oder Leitelemente kann die Richtung der Strömung beeinflusst werden oder die käitere oder wärmere Luft nach Wunsch abgesperrt werden.
Der Einfluss auf die Luftströmung, der durch die einzelnen Kanäle, Leitteile und Absperrrungen erzeugt wird, ist von der Stellung der Misc klappe(n) bei der Zuführung von Luft durch einen Kaltluftkanai und einen Warmluftkanal sehr abhängig. Daher ist die Schichtung zwischen Ein- bzw. Austrittsöffnungen des Mischers während der Bewegung der Temperaturmischklappe(n) im IVlischer nicht konstant und die Temperatursteigerung kann bei einigen Austrittsöffnungen unterbrochen sein. Die überwiegende Wirkung der Mischklappen besteht in der Leitung der Luft und nicht deren Mischung und somit ist die Temperatur- Strähnigkeit in den Mischer-Austrittsöffnungen schwer zu beeinflussen. Eine automatische Regelung der Temperatur in der Klimaanlage gestaltet sich auf diese Weise im Fahrzeug als sehr schwierig.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen verbesserten Mischer zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen Mischer gemäß dem Hauptanspruch gelöst.
Die vorliegende Erfindung schafft einen Mischer zur Mischung von Luftströmen, wobei der Mischer die folgenden Merkmale aufweist:
- einen Luftkanal, der zumindest einen Warmluftkanal und einen Kaltluftkanal aufweist, wobei ein Luftstrom durch den Warmluftkanal und durch den Kaltluftkanal mittels je einer Mischklappe steuerbar regulierbar ist, wobei in dem Warmluftkanal ein Heizelement zur Erwärmung der Luft durch den Warmluftkanal angeordnet ist; und
- einen Mischraum, der fluidisch mit einer Luftaustrittsseite des Warmluftkanals und des Kaltluftkanals des Luftkanals verbunden ist, wobei der Mischraum Luftführungselemente aufweist, die derart angeordnet sind, dass aus einer Luftaustrittsseite des Warmluftkanals strömende Luft sich mit aus einer Luftaustrittsseite des Kaltluftkanals strömenden Luft kreuzt.
Unter einem Luftkanal kann dabei ein Element verstanden werden, das in mehreren Teilkanälen eine Temperierung eines durch den Luftkana! strömenden Fluids ermöglicht. Unter einem Mischraum kann ein Raum verstanden werden, in dem Luft- oder Fluidströme mit unterschiedlicher Temperatur miteinander gemischt werden. Unter einer fluidischen Verbindung kann eine Verbindung verstanden werden, die gas- und/oder flüssigkeitsdurchlässig ist. Folglich ist auch der Mischraum als luftdurchlässig mit der Luftausgangsseite des Luftkanals verbunden zu verstehen. Unter einem Luftführungselement kann ein Führungselement wie beispielsweise ein Blechstreifen verstanden werden, der in dem Mischraum hinein ragt und derart angeordnet ist, dass er ein durch den Mischraum oder einen Teilbereich des Mischraums strömendes Medium leitet, so dass es seine Strömungsrichtung ändert.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine besonders gute Durchmischung von Medien unterschiedlicher Temperatur erreicht werden kann, wenn sich die Medienströme, die ein Fluid mit unterschiedlicher Temperatur aufweisen kreuzen. In diesem Fall wird ein sehr günstiger Fluidstrom erreicht, bei dem eine schnelle Durchmischung der einzelnen Teilströme erreicht wird, ohne dass eine hohe Strähnigkeit der einzelnen Teilströme im Gesamtstrom des Fluids oder Mediums resultiert. Die vorliegende Erfindung ist ferner technisch einfach und somit kostengünstig herzustellen, so dass sich die erwähnten Effekte in Bezug auf die gute Durchmischbarkeit von Medien- oder Fluidströmen preisgünstig bewerkstelligen lassen.
Besonders günstig ist es, wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Mischraum durch Anordnung von zumindest einem Luftführungs- flächeneiement einer Mehrzahl von Ebenen unterteilt ist, wobei das Luftfüh- rungsflächenelement derart ausgerichtet sind, dass Luft aus dem Warmluftkanal und/oder Luft aus dem Kaltluftkanal parallel zu dem zumindest einen Luftfüh- rungsflächenelement strömt. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer Unterteilbarkeit des Mischraumes in mehrere Teilmischräume mit geringerem Volumen, was sich insbesondere durch ein noch besseres Durchmischungsverhalten eines derart ausgestalteten Mischraumes auswirkt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann sich im Mischraum eines der Luftführungselemente von einem Bereich der Luftaustrittsseite des Luftkanals zwischen dem Warmluftkanal und dem Kaltluftkana! zu einer Austrittsöffnung des Mischraumes hin erstrecken, wobei sich das Luftführungselement lediglich in einen Teilbereich des Volumens des Mischraumes hinein erstreckt, der zur Führung eines Luftstromes aus dem Warmluftkanal vorgesehen ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer möglichst großen Verwirbelung desjenigen Luftstromes, der vom Warmluftkanal aus in dem Mischer geführt wird. Auf diese Weise ist ein sehr gutes Durchmischungsverhalten durch den hier vorgeschlagenen Mischer erreichbar.
Weiterhin kann sich gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Mischraum ein weiteres der Luftführungselemente von einem Bereich der Luftaustrittsseite des Luftkanals zwischen dem Warmluftkanal und dem Kaltluftkanal zu einer Austrittsöffnung des Mischraumes hin erstrecken, wobei sich das weitere Luftführungselement lediglich in einen Teilbereich des Volumens des Mischraumes hinein erstreckt, der zur Führung eines Luftstromes aus dem. Kaltluftkanal vorgesehen ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet ebenfalls den Vorteil einer möglichst großen Verwirbelung desjenigen Luftstromes, der nun vom Kaitluftkanal aus in dem Mischer geführt wird. Auf diese Weise ist ein weiter verbessertes Durchmischungsverhalten durch den hier vorgeschlagenen Mischer erreichbar.
Besonders vorteilhaft ist es ferner, wenn das Luftführungselement und das weitere Luftführungselement an sich gegenüberliegenden Wänden des Mischraums und/oder sich gegenüberliegenden Seiten von Luftführungsflächenele- menten angeordnet sind. Auf diese Weise können die Luftführungselemente eine möglichst optimale Verwirbelung der durch die einzelnen Teilbereiche des Mischraumes bewirken.
Um ein möglichst großes Strömungsvolumen in einem Teilmischbereich des Mischraumes zu verwirbeln, kann das Luftführungselement an einer Seite der Austrittsöffnung angeordnet sein, die eine Rand der Austrittsöffnung bildet, welche dem Kaitluftkanal gegenüberliegt.
Um ein analog auch ein möglichst großes Strömungsvolumen in einem weiteren Teilmischbereich des Mischraumes zu verwirbeln, kann ein anderes Luftführungselement alternativ oder zusätzlich an einer Seite der Austrittsöffnung an- geordnet ist, die eine Rand der Austrittsöffnung bildet, welche dem Warmluftkanal gegenüberliegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Austrittsöffnung des Mischraumes kleiner sein, als eine an einer der Luftaustrittsseite des Luftkanals gegenüberliegende Eingangsseite des Mischraums. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil einer Verengung des Strömungsquerschnitts für einen Luftstrom oder mehrere Teilluftströme durch den Mischraum» so dass beim Austritt des gemischten Luftstromes an der Austrittsseite ein sehr günstiges Durchmischungsverhalten durch den Mischer erreicht werden kann.
Um einen möglichst geringen Strömungswiderstand im Mischraum zu bewirken, kann der Mischraum eine gekrümmte Innenwand aufweisen» die zwischen einer der Luftaustrittsseite des Luftkanals gegenüberliegenden Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung angeordnet ist.
Eine besonders gute Einstellbarkeit der Temperatur eines Luftstrom.es, der an einer Austrittsöffnung des Mischraumes und somit an der Austrittsöffnung des Mischers austritt, kann dann erreicht werden, wenn der Luftkanal eine Mischklappe zur Steuerung eines Luftstroms durch den Kaltluftkanal und eine weitere Mischklappe zur Steuerung eines Luftstroms durch den Warmluftkanal aufweist» wobei eine Stellung der Mischklappe und eine Stellung der weiteren Mischklappe getrennt voneinander steuerbar ist.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Luftkanals zur Verwendung in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Mischraumes und Austrittsklappen in einen Luftverteiler;
Fig. 3A eine perspektivische Darstellung eines Mischraumes zur Verwendung in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei die
Darstellung mit Blickrichtung auf die Lufteintrittsseite in den Mischraum abgebildet ist;
Fig. 3B eine vergrößerte perspektivische Darstellung des Mischraumes aus Fig.
3A, wobei einzelne Elemente näher bezeichnet sind;
Fig. 4A eine perspektivische Darstellung einen Mischraums zur Verwendung in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4B eine vergrößerte Darstellung des Mischraumes aus Fig. 4A;
Fig. 5A eine perspektivische Darstellung eines Mischraumes zur Verwendung in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei zwei unterschiedliche Schnittebenen eingetragen sind;
Fig. 5B eine Schnittdarstellung durch den Mischraum entlang der Schnittebene A-A' aus der Fig. 5A;
Fig. 5C eine Schnittdarstellung durch den Mischraum entlang der Schnittebene B-B' aus der Fig. 5A; und
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Mischers im zusammenbebauten Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dar- gestellten und ähnlich wirkenden Elemente' gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Luftkanals 100, der einen Kaltluftkanal 1 10 und einen Warmluftkanal 120 aufweist. Durch den Kaltluftkanal
110 strömt im Betrieb des Mischers kalte Luft 130 (Kaltluft), was in der Fig. 1 durch einen Pfeil angedeutet ist. Durch den Warmluftkanal 120» der beispielsweise zumindest ein Heizelement 140 aufweist, strömt im Betrieb des Mischers warme Luft 150 (Warmluft), was in der Fig. 1 ebenfalls durch einen Pfeil angedeutet ist. Bei luftseitigen geregelten Klimaanlagen (KLA = Klimaanlage) ist eine Regulierung der kälteren Luftströmung 130 und der wärmeren Luftströmung 150 für die Temperaturregelung an den Austrittsöffnungen der Klimaanlage verantwortlich. Die Gewichtung der zwei Strömungen 130 und 150 wird durch eine oder mehrere Mischklappen erzeugt, die am Lufteintritt des Luftkanals 100 angeordnet sind, welcher sich in der Darstellung aus Fig. 1 auf der Rückseite des Luftkanals 100 befindet und daher in der Fig. 1 nicht dargestellt ist. Durch die Stellung (d.h. die Öffnung) der Mischklappen wird die Temperatur an den Klimaanlageaustrittsöffnungen geregelt. Die wärmere Luftströmung 150 und kältere Luftströmung 130 bei allen Klappenstellungen (entspricht unterschiedlicher Luftverteilungen) und allen Mischklappenposition gleichmäßig leiten und somit mischen.
Eine richtige Temperaturregelung wird nach drei Kriterien beurteilt:
1. Linearität der Temperatursteigerung bezüglich einer Bewegung der Misch- klappe(n). Die Steigerung sollte (bei möglichst allen Stellungen der Mischklappen) linear und ununterbrochen sein.
2, Temperaturschichtung zwischen Austrittsöffnungen. Die Temperaturschichtung wird durch Komfort-Kriterien im Fahrzeug-Innenraum definiert. Dabei sollte nicht nur im Luftauslass aus dem Armaturenbrett warme Luft und aus dem Luftauslass im Fußraum nur kalte Luft austreten; es sollte vielmehr an allen Luftauslässen eine gleichmäßig warme Luft austreten. 3. Die Temperatursträhnigkeit in jedem der Luftaustritte sollte so klein wie möglich sein, Dies bedeutet, dass an einem Luftauslass möglichst keine Luftteilströmungen enthalten auftreten, bei der Luft mit unterschiedlicher Temperatur austritt. Die aus den Luftauslässen austretende Luft sollte zuvor in einer Mischeinheit gemischt und mit einer homogenen, d.h. gelichmäßi- gen Temperatur an die Umgebung, insbesondere den Fahrgastraum ausgegeben werden.
Beispielsweise werden die aus einem Luftkanal 100 stammende kältere und wärmere Luftströmung in einem Mischraum 200 gemischt, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist. Dem Luftkanal 100 wird dabei Luft über eine Defrostklappe 210 zugeführt. Aus dem Mischraum 200 kann eine temperierte Luft über eine Belüf- tungsklappe 220 an einen Luftauslass beispielsweise im Bereit des Armaturenbretts ausgegeben werden. Auch kann aus dem Mischraum 200 temperierte Luft über eine Fußraumklappe 230 in einen Fußraumbereich des Fahrgastraumes ausgegeben werden. Der Mischraum 200 ist wegen Bauraumbeschränkungen im Auto für eine richtige Mischung in der Regel zu klein. Somit sollten zur Optimierung der in den Fahrgastraum ausgegebenen Luft Zusatzmaßnahme für die richtige Mischung und Leitung der Luft in Betracht gezogen werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird der Mischraum 200 durch eine Anordnung von Luftführungsflächenelementen 300 in Ebenen geteilt, wie dies beispielsweise aus der perspektivischen Darstellung aus Fig. 3 ersichtlich ist. Dabei ist in der Fig. 3A eine Blickrichtung auf die Lufteintrittsseite des Mischraumes 200 wiedergegeben, die in der Fig. 3B vergrößert dargestellt ist, wobei im zusammengebauten Zustand diese Lufteintrittsseite des Mischraumes 200 an eine Luftaustrittsseite des Luftkanals 100 aus Fig. 1 angekoppelt wird und folglich diese Lufteintrittsseite des Mischraumes 200 mit der Luftaustrittsseite des Luftkanals 100 fluidisch verbunden ist. Jedes Luftfüh- rungsflächenelement 300 (d.h. jede Ebene) führt durch den fluidischen Anschluss an den Kaltluftkanal 110 sowie den Anschluss an den Warmluftkanal 20 somit eine eigene Kaltsträhn 30 und Warmsträhne 150, die als Kaltluft- Strömungen 130 bzw. Warmluftströmungen 150 in der Fig. 3b jeweils schematisch dargestellt sind. Durch seitliche Kurven der Innenwand 310 des Mischraumes 200 und zwei Rippen 320, die sich in unterschiedlichen Höhen in den durch die Teilebenen kreuzen, lässt sich ein sich kreuzender Luftstrom durch sich kreuzende Warmsträhnen 150 mit entsprechenden Kaltsträhnen 130 erreichen, welcher zu einem sehr guten Durchmischungsverhalten der durch den Mischraum geführten Luftströme mit den unterschiedlichen Temperaturen führt. Damit entstehen nach dem Mischer 100 mehrere hintereinander angeordnete Strömungen die deutlich weniger Abstand zur gemeinsamen Mischung und zur Erreichung einer homogenen Lufttemperatur brauchen, da in diesem Fall viel Fläche für einen Wärmeübergang der Wärme aus den Warmluftsträhnen 150 in die Kaltluftsträhnen 130 vorhanden ist. Die Teilung des Mischraums 200 verbessert somit deutlich die Robustheit der Temperaturregelung, so dass eine Austrittstemperatur des Luftstromes aus dem Mischer unabhängig von der Luftverteilung in dem Mischer wird.
Die Höhe der Rippen (d.h. der Luftführungselemente 320) entscheidet über die Größe der Strömung und die Wirkung der Kreuzung. Dabei erstrecken sich die Luftführungselemente 320 nur in einen Teilbereich des Querschnitts, der zur Führung der Warmluftströmung 130 in einem der Teilbereiche des Mischraumes 200 oder einer Ebene des Mischraumes 200 vorgesehen ist. Die Luftführungselemente 320 sind dabei an gegenüberliegenden Wänden des Mischraumes 200 oder an gegenüberliegenden Seiten der Luftführungsflächenelemente 300 angeordnet, so dass kurz vor dem Austritt jeder der einzelnen Warmluftströmungen 150 über oder unter eines Luftführungselemente 320 geführt wird und jeder der Kaltluftströmungen 130 umgekehrt wie die zugehörige Warmluftströmung 150 unter oder über ein weiteres Luftführungselement 320 geführt wird, so dass eine möglichst optimale Verwirbelung der Warmsträhne oder Warmluftströmung 150 mit der zugehörigen Kaltsträhne oder Kaltluftströmung 130 erfolgt. Hierdurch kann eine möglichst homogene Temperatur der aus dem Mischraum 200 austretenden Luft erreicht werden. Wenn es nach einem Temperaturschichtungssollwert nicht notwendig ist, können auch eines oder mehre- re der Luftführungsflächenelemente 320 (d.h. einer oder mehrerer Ebene(n)) entfallen.
In der Fig. 4A ist eine perspektivische Darstellung auf den Mischraum 200 von der Luftaustrittsseite her wiedergegeben, wobei ersichtlich ist, wie die Warmsträhne 150 und die Kaltsträhne in den unterschiedlichen Teilbereichen des Mischraumes 200 durch die Luftführungselemente 320 geführt werden, um eine möglichst homogen temperierte Luft am Ausgang des Mischraumes 200 zu erhalten. In der Fig. 4B ist eine Darstellung der Verteilung der Temperatur (d.h. eines Temperaturprofils) der Luftströmungen zu entnehmen, wobei der Bereich 400 eine Temperatur der Warmsträhne 150 und der Bereich 410 eine Temperatur der Kaltsträhne 30 aufweist. Es ist somit der Fig. 4B zu entnehmen, dass an der Luftaustrittsseite des Mischraumes 200 jedes der Luftführungsflächenelemente 320 an einer Seite Luft mit hoher Temperatur und an einer weiteren, gegenüberliegenden Seite Luft mit einer niedrigen Temperatur aufweist. Somit kann auch durch die Verwendung eines thermisch leitfähigen Materials wie Metall für die Luftführungsflächenelemente 320 schon im Mischraum 200 eine An- gleichung der Temperatur der Kaltsträhne 130 an die Temperatur der Warmsträhne 150 und umgekehrt allein durch den Wärmeaustausch über das Luft- führungsflächenelement 320 erfolgen.
Fig, 5A zeigt eine weitere perspektivische Ansicht des Mischraums 200 von der Luftaustrittsseite. Dabei sind in der Darstellung aus 5A zwei Schnittlinien A-A' und B-B' eingezeichnet, die Schnittebenen durch unterschiedliche Höhen in dem Mischraum 200 bezeichnen. In der Fig. 5B ist ein Schnitt durch den Mischraum entlang der Schnittlinie A-A' dargestellt. Dabei ist aus der Schnittdarstellung der Fig. 5B der Luftkanai 100 mit dem Kaltluftkanal 1 10 und dem Warmluftkanal 120 zu erkennen. Im Warmluftkanal 120 ist ein Heizkörper 500 und eine dem Heizkörper 500 in Strömungsrichtung nachgelagerte elektrische Heizung 510 ersichtlich. Die Zuströmung von Luft in den Kaltluftkanal 1 10 sowie in den Warmiuftkanal 120 wird Stellungen von Mischerklappen 530 geregelt, die je ein maximales Luftvolumen durch den Kaltluftkanal 1 10 bzw. den Warmluftka- nal 120 freigeben, wobei die Mischerklappen 530 des Kaltluftkanals 1 10 auch als Kaltklappen und die Mischerklappen 530 des Warmluftkanals 120 auch als Warmklappen bezeichnet werden können. Weiterhin ist ersichtlich, dass der Mischraum 200 eine gekrümmte Innenwand 310 aufweist und auf der Höhe der Schnittlinie A-A" ein Luftführungselement 320 aufweist, das sich von einem Bereich der Lufteintrittsseite in dem Mischraum 200 zwischen dem Kaltluftkanal 1 10 und dem Warmluftkanal 120 zur einem linken Ende der Austrittsöffnung 540 des Mischraumes (d.h. einem dem Ende der Austriftsöffnung, das dem Kaltluftkanal am Nähesten ist) erstreckt. Auf diese Weise wird der Warmluft- strom 150, d.h. die Warmsträhne des Luftstromes aus dem Luftkanal 100 in der Höhe der Schnittlinie A-A' zu der Ausgangsöffnung 540 geführt. In der Schnittdarstellung aus der Fig. 5C ist die Anordnung der entsprechenden Elemente aus Fig. 5B in der Höhe der Schnittlinie B-B' zu erkennen. Im Unterschied zur Darstellung aus Fig. 5B erstreckt sich nun das Luftführungselement 320 in der Höhe der Schnittlinie B-B' vom Bereich zwischen dem Kaltluftkanal 110 und dem Warmluftkanal 120 zum rechten Ende der Austrittsöffnung 540, d.h. dem am Ende der Austrittsöffnung 540 des Mischraumes 200, der dem Warmluttkanal am Nähesten ist). Im Bereich der Austritts Öffnung 540 wird hierdurch ein sich kreuzender Luttstrom aus der Warmsträhne 150 und der Kaltsträhne 130 pro Ebene erreicht, der gegenüber eine Luftstrom bei der Verwendung von einer Anordnung von Elementen aus dem Stand der Technik, eine deutlich homogenere Lufttemperatur aufweist.
Fig. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines zusammengesetzten Mischers 100 mit einem Luftkanal 100 und einem Mischraum 200. Dabei ist die Austrittsöffnung 540 des Mischraumes 200 mit einem Teil der in dem mischraum 200 angeordneten Luftführungselementen 320 zu erkennen, welche die vorteilhafte Luftführung der Warmluftstromes und des Kaltluftstromes bewirken.
Zusammenfassend lässt sich anmerken, dass durch die Verwendung des hier vorgestellten Mischers eine wirkungsvolle Luftmischung bei niedrigem luftseiti- gem Druckabfall ermöglicht wird. Hierdurch wird eine deutliche Verbesserung der Linearität der Regelkurven und Strähnigkeit in den Austritten (d.h. dem Austritt aus dem Mischraum ermöglicht, Ferner wird dieser Vorteil durch eine einfache und zeitsparsame Abstimmung der Regelkurve erreicht, wobei dies insbesondere bei einer Optimierung der Rippenhöhe und des Abstandes zwischen Ebenen möglich ist. Weiterhin kann der Mischer als Extrateil, der für die ganze Temperaturregelung verantwortlich ist, bereitgestellt werden, was logistische Vorteile hat. Beispielsweise kann, falls Änderungen notwendig sind, nur dasjenige Teil umgearbeitet v/erden, in dem Änderungen erforderlich geworden sind. Man könnte auch mit nur einer Anlage und zwei unterschiedlichen Mischern zwei Temperaturregelungen anbieten können, falls die Klimaanlage für zwei Autos mit unterschiedlichen Anforderungen vorgesehen wäre.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden,
Bezugszeichenliste
100 Luftkanal
110 Kaltluftkanal
120 Warmluftkanal
130 Kaltluftströmung, Kaltsträhne
140 Heizung
150 Warmluftströmung, Warmluftsträhne
200 Mischraum
210 Defrostklappe
220 Belüftungsklappe
230 Fußraumklappe
300 Luftführungsflächenelement
310 gekrümmte Innenwand
320 Luftführungselement, Rippe
400 Bereich mit warmer Luft
410 Bereich mit kalter Lut
500 Heizkörper
510 elektrische Heizung
530 Mischerklappen
540 Austrittsöffnung des Mischraums

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Mischer zur Mischung von Luftstcrnen, wobei der Mischer die folgenden Merkmale aufweist:
- einen Luftkanal (100), der zumindest einen Warmluftkanal (120) und einen Kaltluftkanal (1 10) aufweist, wobei ein Luftstrom durch den Warmluftkanal (120) und durch den Kaltluftkanal (1 10) mittels je einer Mischklappe (530) steuerbar ist, wobei in dem Warmluftkanal (120) ein Heizelement (140, 500, 510) zur Erwärmung der Luft durch den Warmluftkanal (120) angeordnet ist; und
- einen Mischraum (200), der fluidisch mit einer Luftaustrittsseite des Warmluftkanals (120) und des Kaltluftkanals (1 10) des Luftkanals (100) verbunden ist, wobei der Mischraum (200) Luftfjhrungselemente (320) aufweist, die derart angeordnet sind, dass aus einer Luftaustrittsseite des Warmluftkanals (120) sternende Luft (150) sich mit aus einer Luftaustrittsseite des Kaltluftkanals (1 10) st rnenden Luft (130) kreuzt.
2. Mischer gem& Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mischraum (200) durch Anordnung von zumindest einem Luftuhrung stächen element (320) einer Mehrzahl von Ebenen unterteilt ist, wobei das Luftfhrungsfa- chenelement (320) derart ausgerichtet sind, dass Luft (150) aus dem Warmluftkanal (120) und/oder Luft aus dem Kaltluftkanal (1 10) parallel zu dem zumindest einen Luftöhrungsffchenelement (320) stört
3. Mischer gerrfi einem der vorangegangenen Änspüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Mischraum (200) eines der Luftührungselemente (320) von einem Bereich der Luftaustrittsseite des Luftkanals (100) zwischen dem Warmluftkanal (120) und dem Kaltluftkanal (1 10) zu einer Aus- trittsjffnung (540) des Mischraumes (200) hin erstreckt, wobei sich das Luft- Luftführungselement (320) lediglich in einen Teilbereich des Volumens des Mischraumes (320) hinein erstreckt, der zur Führung eines Luftstromes (150) aus dem Warmluftkanal (120) vorgesehen ist,
4. Mischer gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Mischraum (200) ein weiteres der Luftführungselemente (320) von einem Bereich der Luftaustrittsseite des Luftkanals (100) zwischen dem Warmluftkanal (120) und dem Kaltluftkanal (1 10) zu einer Austrittsöffnung (540) des Mischraumes (200) hin erstreckt, wobei sich das weitere Luftführungselement (320) lediglich in einen Teilbereich des Volumens des Mischraumes (200) hinein erstreckt, der zur Führung eines Luftstromes (130) aus dem Kaltluftkanal (1 10) vorgesehen ist.
5. Mischer gemäß den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungselement (320) und das weitere Luftführungselement (3209 an sich gegenüberliegenden Wänden des Mischraums (200) und/oder sich gegenüberliegenden Seiten von Luftführungsflächenelementen (300) angeordnet sind.
6. Mischer gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungselement (320) an einer Seite der Austrittsöffnung (540) angeordnet ist, die eine Rand der Austrittsöffnung (540) bildet, welche am weitesten in Richtung des dem Kaltluftkanal (110) zugewandten Endes des Mischraumes (200) liegt.
7. Mischer gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungselement (320) an einer Seite der Austrittsöffnung (540) angeordnet ist, die eine Rand der Austrittsöffnung (540) bildet, welche am weitesten in Richtung des dem Warmluftkanal (120) zugewandten Ende des Mischraumes (200) liegt
8. Mischer gemäß einem der vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eine Austrittsöffnung (540) des Mischraumes (200) kleiner ist, als eine an einer der Luftaustrittsseite des Luftkanals (100) gegenüberliegenden Eingangsseite des Mischraums (200).
9. Mischer gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischraum (200) eine gekrümmte Innenwand (310) aufweist, die zwischen einer der Luftaustrittsseite des Luftkanals (100) gegenüberliegenden Eintrittsöffnung und der Austrittsöffnung (540) angeordnet ist.
10. Mischer gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftkanal (100) eine Mischklappe (540) zur Steuerung eines Luftstroms (130) durch den Kaltluftkanal (1 10) und eine weitere Mischklappe (540) zur Steuerung eines Luftstroms (150) durch den Warmluftkanal (1209 aufweist, wobei eine Stellung der Mischklappe (540) und eine Stellung der weiteren Mischklappe (540) getrennt voneinander steuerbar ist.
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