DE20212894U1

DE20212894U1 - Komponenten- und Luftausströmernanordnung einer Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage

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Publication number: DE20212894U1
Application number: DE20212894U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-08-18
Filing date: 2002-08-18
Publication date: 2003-02-13
Anticipated expiration: 2012-08-19

Description

Titel: Komponenten- und Luftauströmernanordnung einer Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage

Anmelder: Nicolas Abouchaar

Beschreibung:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage, wie sie insbesondere zur Klimatisierung von Kraftfahrzeugen zum Einsatz kommt. Solch eine Anlage umfasst üblicherweise ein Luftführungsgehäuse, in dem ein Gebläse und zumindest ein Wärmetauscher angeordnet sind, und welches mit Luftstromsteuermitteln versehen ist, um verschiedenste Luftströmungspfade und Betriebsmodi darstellen zu können. Die Luftstromsteuermittel umfassen üblicherweise eingangsseitig des Luftführungsgehäuses eine Frischluft/Umluft-Auswahleinrichtung, möglicherweise eine Mischluftklappe, sowie verschieden Verteilungsklappen, die es ermöglichen, die Luft in gewünschten Anteilen zu den unterschiedlichen Ausströmern im Fahrzeuginnenraum zu verteilen.

Verschiedene Probleme sind mit den bis heute bekannten Anlagen verbunden:

- Hoch luftseitiger Druckverlust, teilweise durch die Wasserabscheidungseinrichtung am Lufteintritt, wo die Luft mindestens eine Umlenkung nehmen soll bevor sie einen vertikal steigenden Pfad nimmt, um sich vom ihrem beinhalteten Wasser trennen zu können. Dieser hohe Druckverlust verursacht ein hohes Luftströmungsgeräusch und einen hohen elektrischen Verbrauch am Gebläse.

- Geräuschübermittlung vom Motor- zum Innenraum durch die Lufteintrittsöffhung in der Stirnwand, für die Fahrzeuge, bei denen der Motor im vorderen Bereich sitzt.

- bei den meisten Fahrzeugen ist wegen der Ausrichtung und Lage des Anlagelufteintritts die Menge der Luft, die in den Innenraum tritt, Fahrzeuggeschwindigkeitsabhängig; dafür werden generell so genannte Staudruckregelungsklappen benutzt, die durch einen zusätzlichen Druckverlust und ein damit verbundenes Geräusch einen konstanten Luftdurchsatz zum Innenraum gewährleisten.

- Leistungsverlust, zusätzliche Kosten, zusätzliche Qualitätsprobleme und zusätzlicher Bauraum sind mit den Wärmetauscheranschlüssen verbunden:

- Eine Luftkühlung wird durch den Abstand zwischen Heizwärmetauscher und Windschutzscheibe verursacht.

- Separate Rohre, die einen zusätzlichen Bauraum benötigen, sind notwendig, um die Wärmetauscher an ihre entsprechenden Kreise im Motorraum anzuschließen; diese Rohre verursachen Flüssigkeitsdruckverluste, störende Heiz- bzw. Kühlleistungsverluste der Innenraumluft, sowie Kondensation im Fall der Verdampferrohre.

- Ungenügend Austausch zwischen Ausblasluft und dem Innenraum bei manchen Betriebsmodi, wegen einer ungünstigen Lage des Umlufteintritts, oder zu geringem Abstand zu den Luftausströmern, mit dem Ergebnis, dass die Luft in die Anlage wieder eintritt bevor sie ihre Energie optimal an den Innenraum übergeben hat.

- Die Austauschbarkeit des Verdampfers ist oft ungünstig wegen seiner Lage direkt gegen die Stirnwand.

- Der Passagierfußfreiraum im vorderen Bereich des Fahrzeuges ist oft durch die Lage des Heizwärmetauschers reduziert, was die Größe des Heizwärmetauschers begrenzt.

Anlagen, die einige der oben genannten Probleme lösen, sind bekannt.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage zu entwickeln, mit dem Ziel die oben genannten Probleme zu lösen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst, wobei zweckmäßige Weiterbildungen durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche beschrieben sind.

Insbesondere schlägt die vorliegende Erfindung eine Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage eines Fahrzeugs mit einem Luftführungsgehäuse, einem Gebläse, zumindest einem Wärmetauscher, wenigstens einem Luftstromsteuermittel und mehreren Austritts-öffnungen vor, wobei die Eintrittsluft durch den Boden bzw. Tunnel des Fahrzeugs gesaugt wird. Durch diese Anordnung, spaltet sich das Wasser ohne zusätzliche Umlenkungen automatisch von der Luft ab. Weiterhin ist die Luftmenge von der Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängig, weil sich die Luft vor einer Öffnung, die parallel zur Fahrzeugfahrtrichtung liegt, nicht stauen kann. Deshalb ist ein Ausgleich der Fahrzeuggeschwindigkeit nicht nötig.

Weiterhin ist von Vorteil, dass das Gebläse auf der Mittellinie des Fahrzeugs liegt, um eine eventuelle Umlenkung zwischen dem Gebläseaustritt und dem Verdampfereintritt zu vermeiden. Das ist auch üblicherweise die Stelle in der Mitte, wo vor beiden vorderen Passagiersitzen Platz vorhanden ist. Von Fahrzeugfahrtrichtung aus gesehen, sind die Wärmetauscher und die Luftverteilungsgehäuse vor dem Gebläse angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht dann eine Luftführung ohne abrupte Richtungsänderung im Luftführungsgehäuse, wobei die Luft progressiv durch jeden Wärmetauscher bzw. Filter ihre Richtung ändert bis sie die Luftauströmer im Fahrzeuginnenraum erreicht. Ein optimales Ergebnis wird erreicht, wenn sich die Mittellinien der Wärmetauscher bzw. Filter in einem Punkt treffen. Durch diese Komponentenanordnung, bei der der Luftpfad praktisch einem Kreis entspricht, ergibt sich oberhalb der Wärmetauschers bzw. des Luftfilters ein Raum, der sich aus Bauraum- und Druckverlustgrunden optimal als Lage für einen Luftauströmer anbietet. Dieser Raum entspricht üblicherweise der Fußauströmerslage in einer Instrumententafel.

Weiterhin, um die Bauräume, die für beide Stromsteuermittel der Eintrittsluft und des Gebläsemotors benötigt werden, kombinieren zu können, ist es von Vorteil, den Gebläsemotor im Luftstrom anzuordnen.

Ferner ist es von Vorteil, dass die Gebläsedrehachse vertikal angeordnet ist, um einen umlenklosen Pfad zwischen dem Lufteintritt durch den Fahrzeugboden und der Gebläseansaugung realisieren zu können.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Anlage kann, dank dem allgemeinen geringen luftseitigen Druckverlust der Anlage, ein halb-axiales Gebläse eingesetzt werden , das in der Höhe flacher als ein radiales gebaut ist, und deshalb besser zu dem üblicherweise vorhandenen Bauraum passt.

Die vorgeschlagene Komponentenanordnung, bei der einer der aus dem Gebläse strömenden Luftpfade nach vorne, in Fahrzeugrichtung gesehen, gerichtet ist, ermöglicht, dass die Haupt- und Zusatzwärmetauscher unmittelbar der Fahrzeugsstirnwand vorliegen, mit dem Ergebnis, dass diese Wärmetauscher direkt an ihren Kreise angeschlossen werden können, d.h. ohne Verbindungsrohre bzw. elektrische Leitungen zwischen diesen Wärmetauschern und den Schnittstellen an der Stirnwandebene.

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Weiterhin, ermöglicht die der in Anspruch 1 beschriebene Anordnung daß das Gebläse nicht nur eine Anlage, die im vorderen Bereich des Fahrzeuginnenraums angeordnet ist, sondern auch mindestens eine zweite Anlage die weiter hinten im Fahrzeug gelagert ist, zwischen die vordere Sitze zum Beispiel, versorgt. Das Gebläse ist dann zwischen den zwei bzw. mehreren Anlagen angeordnet, ohne dass hohe Druckverluste verursachende Anschlusskanäle benötigt werden.
Luftstromsteuermittel sind dann nötig, um die Luft zu den verschiedenen Anlagen beliebig steuern zu können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, sind mindestens zwei verschiedene Umluftpfade, die Luft von verschiedenen Stellen ins Fahrzeug saugen, bereitgestellt, um einen optimalen Austausch zwischen der Ausblasluft und dem Innenraum bei allen Betriebsmodi gewährleisten zu können. Luftstromsteuermittel sind dann nötig, um die Umluftpfade auswählen zu können.
Die Pfadauswahl kann dann Luft, bzw. Fahrzeug- und Insassenangaben abhängig sein.

Von Vorteil ist, dass bei einer Anlage, bei der der Verdampfer rückwärts gekippt ist, der dem Verdampfer vorliegende Luftfilter mindestens teilweise kreisförmig ist, um zu vermeiden, dass das Kondenswasser auf den Filter tropft und so möglicherweise unangenehme Gerüche verursacht. Der Filterkreismittelpunkt ist der Gebläseseite zugeordnet.

In einer derzeit bevorzugten Ausgestaltung ist ein Zusatzwärmetauscher dem Gebläse vorgelagert. Dank der im Fahrzeug niedrigen Gebläselage ist es vorteilhaft, einen Zusatzwärmetauscher dem Gebläse vorzulagern, der seine Wärmequelle aus den Fahrzeugmotorabgasen erzeugt. Im Kaltbetrieb gewährleistet ein Luftstromsteuermittel einen Umgang der Zusatzwärmetauscher, um eine unnötige Erwärmung der Luft zu vermeiden.

Schließlich ist es ein weiterer Vorteil, dass durch die relative hohe Lage, der Heizwärmetauscher und der ihm nachgelagerte Zusatzwärmetauscher für die Servicebarkeit leicht von oben, ohne Ausbau der Anlage, erreicht werden können.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich ferner aus der detaillierten Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsform. Die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist als nicht einschränkend und lediglich beispielhaft anzusehen, wobei auf die beiliegende Zeichnung Bezug genommen wird, in welchen gilt:

Fig. 1 zeigt in schematischer Schnittansicht die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Querschnitts einer derzeit bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anlage. Eine Lufteintrittklappe 2 leitet die Frischluft durch den Fahrzeugboden- bzw. Tunnelöffnung 1, und/oder die Umluft in einen radialen Gebläse 4. Im Frischluftbetrieb wird durch diesen umlenklosen vertikal steigenden Pfad das Wasser von der Luft abgetrennt. Ausgehend vom Gebläse 4 führt der Luftstrom in einen Luftfilter 5 und danach in einen Verdampfer 6, der Teil eines nicht dargestellten Kältemittelkreises ist und dazu dient, die Luft bei Bedarf abzukühlen. Strömungstechnisch hinter dem optionalen Verdampfer 4 befindet sich ein Heizwärmetauscher 7, der z. B. mit dem Kühlmittel des Fahrzeugmotors beschickt werden kann und dazu dient, die Luft, insoweit gewünscht, zu erwärmen, bevor diese in den Fahrzeuginnenraum geführt wird. Generell wird die Luft über eine Mannanstömeröffnung 9, einen Defrostauströmer 10, eine Fußaustrittöffnung für den vorderen Bereich 11, und eine hintere Fußaustrittöffnung für den hinteren Bereich 12, in gesteuerter Weise dem Fahrzeuginnenraum zugeführt.

In diesem Beispiel ist das Gebläse 4 mittig im Fahrzeug angeordnet, mit einem Motor 13 der im Eintrittluftstrom 3, unter dem Gebläserad liegt.

Die Temperaturregelung in diesem Beispiel wird wasserseitig betrieben, d. h. durch die Änderung der Menge des Fahrzeugmotorkühlmittels, das in den Heizwärmetauscher geleitet wird.

Die Mittellinien des Filters 5, des Verdampfers 6, des Hauptheizwärmetauschers 7, und des Zusatzheizwärmetauschers 8 treffen sich in einem Punkt, was einen optimalen Luftpfad vom Druckverlust bzw. Geräusch her gesehen betrifft. Der Fußaustritt liegt unmittelbar oberhalb der Wärmetauschern bzw. des Filters.

In dieser Anordnung kann der Verdampfer 6 direkt unmittelbar gegen die Fahrzeugstirnwand 1 gerichtet angebracht werden, um eine direkte Verbindung zum Kühlmittelkreis des Fahrzeugmotors herzustellen.

In dieser Anordnung liegt der Heizwärmetauscher 7 unmittelbar gegen die Fahrzeugstirnwand 1 gerichtet, um eine direkte Verbindung ohne Zwischenrohre zum Kühlmittelkreis des Fahrzeugmotors herzustellen.

Weiterhin liegt der Anschluss des Zusatzheizwärmetauschers 8, der beispielsweise ein PTC ist, auch unmittelbar gegen die Fahrzeugstirnwand 1 gerichtet, um eine fliegende elektrische Zwischenleitung und ihre Stecker einzusparen.

Obwohl die vorliegende Erfindung vorangehend vollständig und beispielhaft unter Bezugnahme auf eine derzeit bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, sollte der Fachmann erkennen, dass verschiedenste Änderungen und Modifikationen im Rahmen der Ansprüche möglich sind. Beispielsweise, kann die Anlage auch !ungeregelt sein.

Claims

1. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem Gebläse 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsluft durch den Boden bzw. Tunnel 1 des Fahrzeugs gesaugt wird und dass mindestens einer der aus dem Gebläse 4 strömenden Luftpfade nach vorne, in Fahrzeugrichtung gesehen, gerichtet ist.

2. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse 4 mittig im Fahrzeugs angeordnet ist.

3. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Luftführung ohne abrupte Richtungsänderung im Luftführungsgehäuse vorgesehen ist.

4. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruche 1, dadurch gekennzeichnet, das die Wärmetauscher 6, 7, 8 bzw. Luftfilter 5 so angeordnet sind, dass sich ihre Mittellinien in einem Punkt treffen.

5. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Luftauströmer 11, 12 unmittelbar oberhalb der Wärmetauschern 6, 7, 8 bzw. des Luftfilters 5 sich befindet.

6. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Luftauströmer zur Beschickung des Fußbereiches dient.

7. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gebläsemotor 13 im Eintrittluftstroms 3 liegt.

8. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Gebläses 4 vertikal angeordnet ist.

9. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein halb-axiales Gebläse verwendet wird.

10. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gebläseachse vertikal angeordnet ist.

11. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturregelung wasserseitig betrieben wird, d. h. durch die Änderung der Menge des Fahrzeugmotorkühlmittels, das in den Heizwärmetauscher 7 geleitet wird.

12. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizwärmetauscher 7 direkt, ohne zusätzliche Leitungen, an der Stirnwand 1 angeschlossen wird.

13. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzwärmetauscher 8 direkt, ohne zusätzliche Leitungen, an der Stirnwand 1 angeschlossen wird.

14. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer 6 direkt, ohne zusätzliche Leitungen, an der Stirnwand 1 angeschlossen wird.

15. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse 4 eine andere Anlage im Fahrzeug versorgt.

16. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Luftstromsteuermittel vorgesehen ist, um die Luft zu den verschiedenen Anlagen beliebig steuern zu können.

17. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei verschiedene Umluftpfade, die Luft von verschiedenen Stellen ins Fahrzeug saugen, vorhanden sind.

18. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung zwischen mehreren Umluftpfaden durch mindestens ein Luftstromsteuermittel gewährleistet wird.

19. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung zwischen mehreren Umluftpfaden Luft, bzw. Fahrzeug- und Insassenangaben abhängig ist.

20. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Verdampfer 6 vorliegende Luftfilter 5 mindestens teilweise kreisförmig ist.

21. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreismittelpunkt der Gebläseseite zugeordnet ist.

22. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zusatzwärmetauscher dem Gebläse 4 vorgelagert ist.

23. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der vor dem Gebläse 4 anordneten Zusatzwärmetauscher durch mindestens einen Luftstromsteuermittel umgegangen werden kann.

24. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der dem Gebläse 4 vorliegenden Zusatzwärmetauscher seine Wärmequelle über die Fahrzeugabgase erzeugt.

25. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizwärmetauscher 7, für die Servicebarkeit, leicht von oben, ohne Ausbau der Anlage, erreicht werden kann.

26. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzwärmetauscher 8, der dem Heizwärmetauscher 7 nachgelagert ist, für die Servicebarkeit leicht von oben erreicht werden kann.

27. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteintrittklappe in die Unmluftstellung wasserdicht ist.

28. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eine automatische Umschaltung zum Umluftbetrieb vorgesehen ist bei einem hohen Außenwasserstand.

29. Heiz-, Belüftungs- und/oder Klimaanlage nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Umschaltung über einen Wasserstandzensor gewährleistet wird.