-
Die
Erfindung bezieht sich auf Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlagen
für Kraftfahrzeuge. Insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf Mehrzonen Heizung-, Lüftungs-
und/oder Klimaanlagen.
-
Moderne
Kraftfahrzeuge sind häufig
mit Mehrzonenklimaanlagen ausgestattet, welche es ermöglichen
für unterschiedliche
Bereiche einer zu klimatisierenden Fahrgastzelle unterschiedliche
Temperaturen bzw. Belüftungsintensitäten einzustellen. Damit
können
beispielsweise Insassen auf verschiedenen Plätzen in der Fahrgastzelle mit
unterschiedlich temperierter Luft belüftet werden, um den individuellen
Ansprüchen
jedes einzelnen Fahrgasts gerecht zu werden. Auch ist bei vielen
Mehrzonenklimaanlagen möglich,
unterschiedliche Bereiche, wie Fußräume, Körperbereich und Kopfbereich
mit unterschiedlicher Temperatur zu belüften. Zudem wird häufig noch
die Belüftung
der Fahrzeugfenster getrennt geregelt.
-
Dazu
sind aus dem Stand der Technik Systeme bekannt, die beispielsweise
vier Temperaturzonen aufweisen, für die eine unterschiedliche
Temperatur eingestellt werden kann. Dazu sind einerseits Schichtsysteme
bekannt, bei denen Kaltluft- und Warmluftschichten nahezu frei einstellbar
in einem oder mehreren Kanälen
nebeneinander geschichtet werden können. Andererseits sind Systeme
bekannt, bei denen verschieden Mischzonen oder Mischräume vorgesehen
sind, in denen jeweils Kaltluft und Warmluft frei einstellbar vermischt
werden können. Somit
kann in jedem Mischraum eine eigene Temperatur eingestellt werden.
-
Dazu
sind in bekannten Systemen beispielsweise eine untere Mischzone
und eine obere Mischzone vorgesehen, die beide über einen einzigen Wärmetauscher
mit Warmluft versorgt werden, wobei jeweils an der oberen Seite
und der unteren Seite des Wärmetauschers
Kaltluft an dem Wärmetauscher vorbei
in den oberen und unteren Mischraum geführt werden kann. Diese Systeme
basieren auf einer Teilung des Wärmetauschers
in zuminest zwei Bereiche, einen oberen dem oberen Mischraum zugeordneten
und einen unteren, dem unteren Mischraum zugeordneten Bereich geteilt.
Diese Systeme haben den Nachteil, dass, beispielsweise in Defrosterstellung,
wenn die maximale Heizleistung im oberen Mischraum benötigt wird,
im Wesentlichen nur der obere Teil der Wärmetauschers für die Heizleistung zur
Verfügung
steht und somit die Heizleistung entsprechen geringer ist oder der
Wärmetauscher
dementsprechend größer dimensioniert
werden müsste.
-
Dabei
kann der obere Mischraum und der untere Mischraum jeweils in weitere
Abschnitte unterteilt sein, mittels derer sich beispielsweise jeweils für die rechte
und die linke Seite der Fahrgastzelle individuell die Temperatur
einstellen lässt.
-
Zudem
sind auch Systeme bekannt, bei denen Luft aus einem ersten Mischraum,
beispielsweise dem oberen Mischraum, mit Luft aus einem zweiten,
beispielsweise dem unteren, Mischraum zusammengeführt wird.
Diese Systeme haben allerdings den Nachteil, dass dazu zusätzlich Luftleitungen und/oder
Schläuche
vorgesehen sein müssen,
welche die Luft aus dem ersten Mischraum zu der Luft aus dem zweiten
Mischraum führen.
Diese zusätzlichen
Leitungen bzw. Kanäle
erfordern zusätzlichen Montageaufwand
und Platzverbrauch, was besonders beim Einbau in enge Armaturentafeln
moderner Fahrzeuge relevant ist.
-
Es
besteht daher der Bedarf an einer Lüftungs-, Heizungs- und/oder
Klimaanlage für
Fahrzeuge, bei der in kompakter Bauform verschieden Mischräume verbunden
werden können.
-
Es
besteht auch der Bedarf an einer Lüftungs-, Heizungs- und/oder
Klimaanlage für
Fahrzeuge, bei der Luft direkt aus dem Wärmetauschsystem in verschieden
Mischräume
zugeführt
werden kann.
-
Es
besteht weiterhin Bedarf an einer Lüftungs-, Heizungs- und/oder
Klimaanlage für
Fahrzeuge bei der Luft aus einem Mischraum nachträglich für bestimmte
Bereich in der Temperatur verändert
werden kann.
-
Diese
und weitere Aufgaben der Erfindungen werden gelöst durch eine Mehrzonenheizungs- und Lüftungsanlage
für ein
Fahrzeug umfassend in einem Gehäuse:
ein
erstes Mischvolumen, mit einem dem ersten Mischvolumen zugeordneten
ersten Luftstromsteuermittel zur Regelung der aus einem Wärmluftvolumen und
aus einem ersten Kaltluftvolumen in das erste Mischvolumen geführten Luftmenge;
ein zweites Kaltluftvolumen; zumindest ein zweites Mischvolumen
mit einem dem zweiten Mischvolumen zugeordneten zweiten Luftstromsteuermittel,
wobei das zweite Mischvolumen mit Luft aus dem ersten Mischvolumen,
Luft aus dem zweiten Kaltluftvolumen und/oder Luft aus dem Warmluftvolumen
beaufschlagbar ist, wobei das zweite Mischvolumen und/oder das zweite Luftromsteuerungsmittel
an das erste Mischvolumen und das Warmluftvolumen angrenzend angeordnet sind.
-
Das
zweite Mischvolumen kann in einer bevorzugten Ausführungsform
darüber
hinaus an das erste und/oder zweite Kaltluftvolumen angrenzend angeordnet
sein.
-
Der
Bergriff angrenzend versteht sich in Sinne der Erfindung als unmittelbar
räumlich
angrenzend und als beispielsweise lediglich durch eine Wand voneinander
separiert.
-
In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist Luftstrom von dem ersten Mischvolumen zu dem zweiten
Mischvolumen stets innerhalb des Gehäuses der Heizungs- und Lüftungsanlage
befindlich ist. Dadurch wird eine kompaktere Bauweise erreicht und es
können,
wie beim Stand der Technik üblich
außen liegende
Kanäle
und Verbindungen vermieden werden, welche zusätzliches Material erfordern
und den Platzbedarf an der Einbaustelle der Mehrzonenheizungs- und
Lüftungsanlage
erhöhen.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weis die Heizungs- und Lüftungsanlage einen direkten
Zugang von dem erstem Mischvolumen zu dem zweiten Mischvolumen aufweisend.
Der Zugang kann dabei regelbar sein und somit eine einstellbare
Luftstrommenge von dem erstem Mischvolumen direkt in das zweite
Mischvolumen geführt
werden, ohne dass der Luftstrom erst durch weitere Kanäle oder
Verbindungselemente strömen
müsste.
-
Mit
dieser Mehrzonenheizungs- und Lüftungsanlage,
der vorzugsweise ein Verdampfer einer Klimaanlage strömungstechnisch
vorgeschaltet werden kann, können
in vorteilhafter Weise Luftströme für bestimmte
Auslasse, wie z.B. den Fußraum
unabhängig
in der Temperatur geregelt werden. Gemäß der Erfindung kann dabei
bereits vorgeregelte Luft aus dem ersten Mischraum in einem zweiten
Mischraum weiter erwärmt
oder abgekühlt
werden, um entsprechenden Bedürfnissen
von Fahrzeuginsassen angepasst zu werden.
-
Über den
zweiten Mischraum können
dabei jegliche Bereiche der Fahrgastzelle oder auch andere Bereiche
des Fahrzeugs mit einer individuell regelbaren Temperatur und unabhängig von
der restlichen Belüftung
beaufschlagt werden.
-
Dazu
kann in dem ersten Mischraum eine Vorregelung der Temperatur erfolgen
beispielsweise, wie sie für
Mannanströmer
gewünscht
ist und dann über
den zweiten Mischraum die vorgeregelte Temperatur an weitere Austströmer angepasst
werden.
-
Die
Erfindung ist dabei nicht auf einen zweiten Mischraum beschränkt. Bevorzugterweise
weist die Erfindung zumindest zweit zweite Mischräume auf,
welche unabhängig
voneinander sind und mit denen jeweils unterschiedliche Bereiche
des Fahrgastraums unabhängig
voneinander belüftet
werden können.
So kann z.B. für
einen Fahrer und einen Beifahrer jeweils ein eigener zweiter Mischraum
vorgesehen sein, so dass beispielsweise der Fußraum oder ein anderer Bereich
für Fahrer
und Beifahrer mit unabhängig
einstellbarer Temperatur und/oder Intensität belüftet werden kann.
-
Die
Erfindung ist auch nicht auf zwei zweite Mischräume beschränkt, sondern es kann eine Vielzahl
zweiter Mischräume
vorgesehen sein um eine Vielzahl von Ausströmern jeweils individuell in
der Temperatur und/oder Intensität
zu regeln.
-
Die
Mischräume,
sowie aller erforderlichen Klappen und Verbindungen zwischen den
Volumina und den Mischräumen
sind dabei vorteilhaft in einem Gehäuse integriert und räumlich eng
aneinander angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass lange Strömungskanäle vermieden
sind, die bei höheren
Temperaturunterschieden eine Temperaturänderung bewirken können oder
umständlich
isoliert werden müssten.
Zudem erlaubt die Integration aller wesentlichen Komponenten in
das Gehäuse
eine kompakte Bauform der Heizungs- bzw. Klimaanlage.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist dabei das zweite Luftstromsteuermittel eine Trommelklappe. Mittels
der Trommelklappe kann die Heizungs- bzw. Klimaanlage besonders kompakt
ausgeführt
werden, dabei kann insbesondere der Innenraum der Trommelklappe,
das Trommelvolumen platzsparend zumindest als Teil des zweiten Mischraums
genützt
sein.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
regelt die Trommelklappe die aus dem zweiten Kaltluftvolumen und
aus dem Warmluftvolumen in das zweite Mischvolumen geführte Luftmenge.
Das Trommelvolumen kann bei diese Ausführungsform als Vormischraum
verwendet sein, indem ein Kaltluftstrom aus dem zweiten Kaltluftvolumen
und ein Warmluftstrom aus dem Warmluftvolumen vorgemischt werden
können,
bevor sie in dem zweiten Mischraum mit den Luftstrom aus dem ersten
Mischraum gemischt werden, wodurch sich ein effizientere und präzisere Temperaturregelung
ergibt.
-
Der
Luftstrom aus dem ersten Mischraum in den zweiten Mischraum kann über eine
Klappe, z.B. eine Flügelklappe
geregelt sein.
-
In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist das zweite Luftstromsteuermittel eine Anordnung
von Flügel
und/oder Schmetterlingsklappen.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
ist das zweite Mischvolumen dem zweiten Luftstromsteuermittel strömungstechnisch
nachgeschaltet und das zweite Mischvolumen ist zumindest teilweise
außerhalb
des Gehäuses
angeordnet ist. Dabei sind alle weiteren zuvor beschriebenen Komponenten,
insbesondere das zweite Luftromsteuermittel innerhalb des Gehäuses angeordnet.
Durch die Verlängerung ergibt
sich in vorteilhafter weisen eine Vergrößerung des zweiten Mischraums über das
Volumen des Gehäuses
hinaus wodurch eine besser Mischung und damit eine genauere Temperatureinstellung
ermöglich
ist.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
umfasst das zweite Kaltluftvolumen einen zusätzlichen Auslass. Mit dem zusätzlichen
Auslass könne
weitere Bereiche der Fahrgastzelle, wie z.B. das Fond oder auch
ein Handschuhfach oder ähnliches
mit Kaltluft gekühlt
werden. Der Kaltluftkanal kann zur Regelung des zusätzlichen
Auslass über eine
weiteres Luftstromsteuermittel, wie z.B. eine Klappe verfügen.
-
In
einer anderen Ausführungsform
ist zwischen zweitem Kaltluftvolumen und zusätzlichem Auslass ein drittes
Mischvolumen vorgesehen, welches mit Luft aus dem Warmluftvolumen beaufschlagbar
ist. Durch das dritte Mischvolumen kann ein weiter Bereich der Fahrgastzelle,
beispielsweise das Fond oder ähnliches
mit unabhängig
von dem ersten Mischvolumen und unabhängig von dem zweiten Mischvolumen
regelbarer Temperatur belüftet werden.
Dadurch ergibt sich ein zusätzlicher
unabhängig
regelbarer Bereich der Fahrgastzelle.
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlicher beim Lesen
der folgenden, lediglich beispielhaften und nicht einschränkenden
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, welcher unter Bezugnahme
der Figuren erfolgt. Darin zeigt:
-
1 eine
Seitenansicht einer erfindungemäßen Klimaanlage
mit integrierten Mischzonen.
-
2 eine
Frontansicht der Klimaanlage aus 1.
-
In
den Figuren und der Beschreibung werden gleiche oder ähnliche
Teil mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
-
1 zeigt
eine erfindungsgemäße Klimaanlage.
Die Klimaanlage umfasst in einem Gehäuse 10 einen Verdampfer 20 durch
den ein Luftstrom, der beispielsweise durch ein Gebläse (nicht
dargestellt) angetrieben oder unterstützt sein kann, geführt werden
kann, wobei der Luftstrom bei eingeschalteter Klimaanlage in bekannter
Weise abgekühlt
wird. Strömungstechnisch
hinter dem Verdampfer 20 befindet sich ein erstes Luftstromsteuermittel 30,
welches in dem dargestellten Beispiel aus einer ersten Klappe 32,
in dieser Ausführungsform
verschiebbar, und einer zweiten Klappe 34 besteht. Die
erste Klappe 32 und die zweite Klappe 34 sind
dabei jeweils zwischen einer Warmstellung und einer Kaltstellung mit
Zwischenstellungen versetzbar. Die erste Klappe 32 und
die zweite Klappe 34 können
dabei korreliert sein. In Kaltstellung, mit durchgezogenen Linien
der ersten Klappe 32 und der zweiten Klappe 34 in 1 dargestellt,
wird der Luftstrom über
das erste Kaltluftvolumen 25 in der erste Mischraum 35 geführt. In Warmstellung,
mit gestrichelten Linien der ersten Klappe 32 und der zweiten
Klappe 34 in 1 dargestellt, wird der Luftstrom über einer
Wärmetauscher 40,
wo er erwärmt
wird, in das Warmluftvolumen 45 und von diesem weiter in
den ersten Mischraum 35 geführt. Durch verschiedene Stellungen
der ersten Klappe 32 und der zweiten Klappe 34 kann
die Temperatur im ersten Mischraum 35 frei geregelt werden.
-
Der
Mischraum 35 verfügt über eine
Vielzahl von Auslässen,
um verschiedenen Bereiche der Fahrgastzelle zu belüften. Dazu
zählen
Defrosterauslässe 52 und/oder
Auslässe
für eine
indirekte Belüftung 53 sowie
Mannanströmer 54,
die jeweils über eigene
Klappen zu Regulierung der Luftmenge und/oder Luftstromrichtung
verfügen.
Die dargestellten Auslässe
sind dabei lediglich beispielhaft und es können mehrere Anströmer bzw.
Auslasse vorgesehen sein, die jeweils über einzeln regelbare Klappen verfügen. Darüber hinaus
ist eine Fußraumauslass 56 vorgesehen
mit dem Luft aus dem ersten Mischraum 35 in einen zweiten
Mischraum 65 geführt
werden kann. Mit einer Fußraumklappe 62 eines
zweiten Luftstromsteuermittels 60 kann dabei die Luftmenge geregelt
werden, die von dem ersten Mischraum 35 in den zweiten
Mischraum 65 geführt
wird.
-
Neben
der dem zweiten Mischraum 65 ist eine Trommelklappe 66 des
zweiten Luftstromsteuermittels 60 vorgesehen. Die Trommelklappe 66 weist an
ihrer Mantelfläche Öffnungen
auf die dazu ausgelegt sind, je nach Stellung bzw. Drehung der Trommelklappe 66 über Einlass 67 Luft
aus dem Warmluftvolumen 45 oder/und über Einlass 68 Luft
aus einem zweiten Kaltluftvolumen 75 in das Trommelvolumen der
Trommelklappe 66 zu führen.
Vorzugsweise sind die Öffnungen
in der Mantelfläche
der Trommelklappe 66 dabei so gewählt und angeordnet, dass bei
verschiedenen Stellungen der Trommelklappe 66 beide Einlässe 67 und 68 geschlossen,
Einlass 67 aus dem Warmluftvolumen 45 offen und
Einlass 68 aus dem Kaltluftvolumen geschlossen bzw. Einlass 67 aus dem
Warmluftvolumen 45 geschlossen und Einlass 68 aus
dem Kaltluftvolumen offen oder in einer speziellen Ausführungsform
beide Einlässe 67 und 68 offen
sind. Dabei können
jegliche Zwischenstellungen möglich
sein, so dass die Temperatur des Luftroms innerhalb des Trommelvolumens
individuell einstellbar ist.
-
Die
Luft im Trommelvolumen der Trommelklappe 66 ist über eine
der Stirnflächen
der Trommelklappe 66 mit dem zweiten Mischraum 65 verbunden. Somit
kann in dem zweiten Mischraum beispielsweise zu dem Luftstrom aus
dem ersten Mischraum warme oder kalte Luft zugeführt werden, so dass beispielsweise
der Fußraum
unabhängig
von der Temperatur im ersten Mischraum mit höherer oder niedrigerer Temperatur,
je nach Einstellung der Trommelklappe 66, belüftet werden
kann.
-
In
einer anderen Stellung kann die Fußraumklappe 62 geschlossen
sein und der Fußraum
nur mit Luft über
die Trommelklappe belüftet
werden. Dadurch kann die Belüftung
des Fußraums vollständig unabhängig von
anderen Ausströmern,
wie beispielsweise dem Defrosterauslass 52 oder dem Mannanströmer 54,
sein.
-
Darüber hinaus
kann der zweite Mischraum 65 auch durch einen an das Gehäuse angefügten Kanal
verlängert
sein, wodurch beispielsweise die Vermischung des Luftstroms optimiert
ist.
-
Wie
in der 2 dargestellt, können zudem zwei Anordnungen
von Trommelklappen 66, 166, zweiten Mischräumen 65, 165 vorgesehen
sein. Die beiden Anordnungen können
beispielsweise symmetrisch sein und/oder unabhängig voneinander regelbar sein.
So kann beispielsweise die rechte Anordnung aus rechter Trommelklappe 66 und
rechtem zweiten Mischraum 65 zu Belüftung des rechten Fußraums verwendet
werden, während
die linke Anordnung mit linker Trommelklappe 166 und linkem
zweiten Mischraum 165 zu Belüftung des linken Fußraums verwendet
werden kann. Dadurch kann die Temperatur im linken Fußraum und
im rechten Fußraum
jeweils unabhängig
voneinander und unabhängig
vom ersten Mischraum 35 eingestellt werden. Die Anströmung des
linken bzw. rechten Fußraums
erfolgt über
Auslässe 64, 164,
welche jeweils an den entsprechenden zweiten Mischräumen 65, 165 angeordnet
sind.
-
Es
ist dabei für
den Fachmann offensichtlich, dass die Begriffe rechter Fußraum bzw.
linker Fußraum
nur illustrativ bzw. beispielhaft sind und dass mit den beiden Anordnungen
jegliche Bereiche der Fahrgastzelle belüftet werden können. Die
Begriffe rechts und links beziehen sich dabei auf die dargestellte
Ausführungsform,
wobei die beiden Trommelklappen 66, 166 auch in
jeder andere beliebigen Anordnung angeordnet werden können.
-
Das
zweite Kaltluftvolumen 75 kann erfindungsgemäß über ein
Kaltluftvolumenluftstromsteuermittel 72, z.B. in Form einer
Kaltluftklappe 72 verfügen,
mit dem die Luftzufuhr zu dem Kaltluftvolumen 75 einstellbar
ist. Die ist insbesondere vorteilhaft, wenn das Kaltluftvolumen über eine
weitern Auslass 83 verfügt
um beispielsweise gekühlte
Luft in das Fond der Fahrgastzelle oder zu einer anderen Stelle im
Fahrzeug zu bringen.
-
Die
erfindungsgemäße Klimaanlage
kann darüber
hinaus einen weiteren dritten Mischraum 85 strömungstechnisch
hinter dem zweiten Kaltluftvolumen 75 und an dieses angrenzend
aufweisen. Dazu kann beispielsweise eine Warmluftklappe 82 vorgesehen
sein, mit der Luft aus dem Warmluftvolumen 45 in den dritten
Mischraum 85 geführt
werden kann Durch Regelung der Kaltluftklappe 72 und der
Warmluftklappe 82 kann somit die Temperatur des Luftstroms
in dem dritten Mischraum 85 und damit am Heck-/Fondausströmer 83 unabhängig von
der Temperatur im ersten Mischraum 35 und der Temperatur im
den zweiten Mischräumen 65, 165 eingestellt
werden. Somit ergeben sich vier unabhängig voneinander einstellbare
Mischräume
mit denen zumindest vier Bereiche der Fahrgastzelle mit jeweils
unterschiedlicher Temperatur belüftet
werden können.
-
Dabei
sind wie in den 1 und 2 dargestellt
alle Mischräume
und Verbindungen innerhalb des Gehäuses angeordnet, wodurch die
Klimaanlage kompakt ist und ohne wesentliche Modifikationen in verschiedene
Fahrzeugtypen verwendet werden kann. Die kompakte und integrale
Bauweise eignet sich insbesondere auch für eine einfache, kostensparende
Herstellung sowie einen einfachen kostensparenden Einbau in ein
Fahrzeug, wobei durch die verschiedenen Mischräume bzw. Mischzonen maximaler
Komfort erreicht wird.