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Die
Erfindung betrifft eine Klimatisierungseinheit für ein
Kraftfahrzeug, mit einem Gehäuse, mindestens einem Verdampfer
und einem Auslassweg für Kondensat, das sich am Verdampfer
niederschlägt.
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Der
Verdampfer kann die durch die Klimatisierungseinheit geleitete Luft
kühlen, um dem Fahrzeuginnenraum gekühlte Luft
zuzuführen. Wenn die Luft den Kondensator durchströmt,
kann ein Teil der in der Luft enthaltenen Luftfeuchtigkeit kondensieren, sodass
sich unmittelbar am Verdampfer oder an anderen, stromabwärts
des Verdampfers liegenden Bauteilen Kondensat niederschlägt.
Dieses Kondensat muss aus der Klimatisierungseinheit abgeführt werden,
um zu verhindern, dass es von der die Klimatisierungseinheit durchströmenden
Luft mitgerissen wird und in den Fahrzeuginnenraum gelangt.
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Aus
dem Stand der Technik sind verschiedene Maßnahmen bekannt,
mit denen das Kondensat abgeführt werden soll. Aus der
DE 44 10 120 A1 ist bekannt,
stromabwärts des Verdampfers eine Prallplatte vorzusehen,
an der sich das Kondensat niederschlagen soll. An die Prallplatte
schließt sich ein Kanal an, der zu einem Auslass im Gehäuse
der Klimatisierungseinheit führt.
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Aus
der
WO 2006/039549
A1 ist eine Klimatisierungseinheit bekannt, bei der stromabwärts
des Verdampfers eine Ablenkplatte angeordnet ist, die zum einen
die Luftströmung beeinflussen und zum anderen einen Teil
des Kondensats auffangen soll. Unterhalb der Ablenkplatte ist eine
Auslassöffnung vorgesehen, durch die das aufgefangene Kondensat aus
dem Gehäuse abgeführt wird.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Klimatisierungseinheit
für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, bei der das Kondensat
in besonders zuverlässiger Weise bei allen Betriebsbedingungen
abgeführt werden kann.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei
einer Klimatisierungseinheit der eingangs genannten Art vorgesehen,
dass der Auslassweg aus einem Sammelabschnitt und einem Abfuhrabschnitt
besteht. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, den Auslassweg
für das Kondensat in zwei Abschnitte zu unterteilen, die
optimal an die jeweiligen Umgebungsbedingungen angepasst werden
können. Diese Umgebungsbedingungen beinhalten insbesondere
die Strömungsgeschwindigkeit der Luft im Bereich des entsprechenden
Abschnittes des Auslassweges sowie den zur Verfügung stehenden
Raum.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass der Sammelabschnitt ein offenes Sammelbecken
ist. Ein offenes Sammelbecken bietet sich insbesondere an, da unmittelbar
stromabwärts des Verdampfers üblicherweise eine
niedrige Strömungsgeschwindigkeit herrscht. Es besteht
daher keinerlei Gefahr, dass Kondensat von der Luft mitgerissen
wird. Gleichzeitig kann in einem offenen Sammelbecken das Kondensat
mit sehr geringem Aufwand eingefangen werden.
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Vorzugsweise
weist das Sammelbecken einen schräg verlaufenden Boden
auf. Dies gewährleistet, dass sich das Kondensat am tiefsten
Punkt bzw. den tiefsten Punkten des Sammelbeckens sammelt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Boden
des Sammelbeckens in x-Richtung des Fahrzeugs zum Abfuhrabschnitt hin
abfällt. Dies ermöglicht, das Kondensat, in der x-Richtung
des Fahrzeugs betrachtet, hinter dem Verdampfer aus dem Gehäuse
abzuführen.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass das Sammelbecken an einer Seite von einer Sammelwand
begrenzt ist. Die Sammelwand dient nach Art einer Staumauer dazu,
das Kondensat im Sammelbecken zu halten und an einem bestimmten
Punkt zu sammeln.
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Gemäß einer
Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Abfuhrabschnitt
ein Abfuhrkanal ist, der im Sammelbecken beginnt und sich unter
der Sammelwand hindurch zu einem Auslass erstreckt. Diese Ausgestaltung
lässt sich mit geringem konstruktivem Aufwand realisieren.
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Gemäß einer
alternativen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Sammelwand mindestens
einen Durchlass aufweist, der zum Abfuhrabschnitt führt.
Bei dieser Ausgestaltung kann der Übergang vom Sammelbecken
zum Abfuhrabschnitt besonders variabel an unterschiedliche Anforderungen
angepasst werden.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass der Abfuhrabschnitt als Abfuhrkanal ausgebildet
ist, der sich vom Durchlass zu einem Auslass erstreckt. Der Abfuhrkanal
dient als Verbindung zwischen dem Sammelbecken und dem Auslass,
sodass der Auslass sehr flexibel an der gewünschten Stelle
des Gehäuses der Klimatisierungseinheit angeordnet werden kann.
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Gemäß einer
Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sammelwand zwei
Durchlässe aufweist, die in der y-Richtung des Fahrzeugs
gemessen bei ungefähr 25% und 75% der Breite des Sammelabschnitts
angeordnet sind. Diese Ausführungsform zeichnet sich im
Vergleich zu einer Ausführungsform mit lediglich einem
einzigen Durchlass dadurch aus, dass das Sammelbecken eine geringere Höhe
hat.
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Vorzugsweise
ist dann vorgesehen, dass der Abfuhrabschnitt als Abfuhrkanal ausgebildet
ist, der sich mit zwei sich vereinigenden Zweigen von den Durchlässen
zu einem Auslass erstreckt. Dies gewährleistet, dass trotz
der beiden Durchlässe lediglich ein einziger Auslass aus
dem Gehäuse der Klimatisierungseinheit notwendig ist.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sammelwand
drei Durchlässe aufweist, die in der y-Richtung des Fahrzeugs
gemessen bei ungefähr 17%, 50% und 83% der Breite des Sammelabschnittes
angeordnet sind. Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch
aus, dass eine noch geringere Höhe der Sammelwand und damit des
Sammelbeckens notwendig ist. Allerdings ist der konstruktive Aufwand
für drei Durchlässe höher.
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Vorzugsweise
ist dabei vorgesehen, dass der Abfuhrabschnitt als Abfuhrkanal ausgebildet
ist, der sich mit drei sich vereinigenden Zweigen von den Durchlässen
zu einem Auslass erstreckt. Auch diese Variante ermöglicht,
mit lediglich einem einzigen Auslass aus dem Gehäuse auszukommen.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass der Boden des Sammelbeckens in y-Richtung des
Fahrzeugs zum Durchlass bzw. zum Abfuhrkanal hin abfällt.
Dies gewährleistet, dass das Kondensat auch dann, wenn
das Fahrzeug schräg steht, zum Auslass hin abfließen
und sich nicht im Gehäuse ansammeln kann.
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Vorzugsweise
ist weiterhin vorgesehen, dass die Sammelwand, in x-Richtung des
Fahrzeugs betrachtet, im Bereich des Durchlasses bzw. der Durchlässe
am weitesten hinten liegt. Diese Gestaltung unterstützt,
dass das Kondensat zuverlässig zum Abfuhrabschnitt hin
geleitet wird, auch wenn das Fahrzeug nicht horizontal steht.
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Gemäß einer
Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sammelwand durch
vertikale Rippen gebildet ist. Diese Ausführungsform zeichnet
sich durch einen geringen konstruktiven Aufwand aus.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sammelwand
durch eine schräg angestellte Platte gebildet ist. Auf
diese Weise lässt sich eine höhere Kapazität
des Sammelabschnitts erhalten. Außerdem ist verhindert,
dass Kondensat über die Sammelwand hinausschwappt.
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Gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der
Abfuhrkanal einen geschlossenen Querschnitt aufweist. Dies ist insbesondere
dann vorteilhaft, wenn der Abfuhrkanal sich in einem Bereich der
Klimatisierungseinheit befindet, in welchem im Betrieb hohe Strömungsgeschwindigkeiten
der Luft auftreten können. Wenn der Abfuhrkanal geschlossen
ausgebildet ist, kann auch bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten
kein Kondensat von der Luft mitgerissen werden. Gleichzeitig verringert ein
geschlossener Querschnitt des Abfuhrkanals das Risiko, dass bei
extremen Fahrzeugneigungen, wie sie beispielsweise bei einem Geländewagen
auftreten können, Kondensat aus dem Abfuhrkanal austritt und
dann von der Luft mitgenommen wird.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass der geschlossene Querschnitt des Abfuhrkanals
dadurch erhalten wird, dass die Abdeckung abnehmbar ist. Dies ermöglicht,
die Abdeckung nur dann vorzusehen, wenn sie aufgrund der Einsatzbedingungen
des Fahrzeugs nötig ist, beispielsweise bei einem Geländewagen
oder einem SUV.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Abfuhrkanal
nach oben hin verengt ist. Diese Ausgestaltung beruht auf der Erkenntnis,
dass bei einer Vielzahl von Anwendungsbereichen es nicht notwendig
ist, den Abfuhrkanal vollständig zu verschließen,
sondern es ausreichend sein kann, einen nach oben verengten Querschnitt
zu verwenden.
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Vorzugsweise
ist dabei vorgesehen, dass der Abfuhrkanal im Bereich einer Trennebene
zwischen zwei Hälften des Gehäuses gebildet ist.
Bei dieser Ausgestaltung sind keine zusätzlichen Maßnahmen
erforderlich, insbesondere keine zusätzlichen Bauteile,
um den Abfuhrkanal zu bilden. Es ist ausreichend, die beiden Gehäusehälften
im Bereich ihrer Trennebene geeignet auszugestalten.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsformen
beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt
sind. In diesen zeigen:
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1 in
einer perspektivischen Ansicht eine Klimatisierungseinheit gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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2 in
einer teilgeschnittenen Ansicht das Gehäuse der Klimatisierungseinheit
von 1;
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3 einen
Schnitt entlang der Ebene III-III von 5;
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4 einen
Schnitt entlang der Ebene IV-IV von 3;
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5 einen
Schnitt entlang der Ebene V-V von 3;
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6 in
vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt
von 2;
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7 den
in 6 dargestellten Bereich der Klimatisierungseinheit,
wobei die Abdeckung des Abfuhrkanals abgenommen ist;
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8 in
einer schematischen, perspektivischen Schnittansicht eine Klimatisierungseinheit
gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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9 in
einer schematischen, perspektivischen Ansicht die Klimatisierungseinheit
von 8; und
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10 in
vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt
von 9.
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In 1 ist
eine Klimatisierungseinheit 10 gezeigt, die ein Gehäuse 12 aufweist,
in welchem verschiedene Bauteile angeordnet sind. Diese werden nachfolgend
nur soweit beschrieben, als sie für das Verständnis
der Erfindung erforderlich sind. Im Inneren des Gehäuses 12 ist
insbesondere ein Verdampfer 14 (siehe 4)
angeordnet, in welchem ein Kältemittel verdampft werden
kann. Die zum Verdampfen notwendige Wärme wird einem Luftstrom entzogen,
der durch den Verdampfer geleitet wird. Das Entziehen der Wärme
führt zu einer Verringerung der Temperatur der Luft, wodurch
sich ein Teil der im Luftstrom enthaltenen Feuchtigkeit als Kondensat
am Verdampfer oder auch an stromabwärts des Verdampfers
angeordneten Bauteilen niederschlägt. Zum Abführen
des Kondensats aus dem Gehäuse ist ein Auslassweg vorgesehen,
der nachfolgend im Detail beschrieben wird.
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Der
Auslassweg setzt sich zusammen aus einem Sammelabschnitt 16 und
einem Abfuhrabschnitt 18 (siehe insbesondere die 5 und 6). Der
Sammelabschnitt 16 ist als offenes Sammelbecken 20 ausgeführt,
das sich vom Verdampfer 14 bis zu einer Sammelwand 22 erstreckt.
Die Sammelwand 22 ist durch eine Rippe oder mehrere hochstehende
Rippen gebildet. Der Boden des Sammelbeckens 20 ist zum
einen in der x-Richtung des Fahrzeugs geneigt. Hierbei wird auf
ein übliches Koordinatensystem in einem Kraftfahrzeug abgestellt,
bei dem die x-Achse mit der Längsachse des Fahrzeugs zusammenfällt,
während die y-Achse und die z-Achse mit der Fahrzeug-Querachse
bzw. der Fahrzeug-Hochachse zusammenfallen. Es ist deutlich zu sehen,
dass das Sammelbecken 20 einen Boden 24 aufweist,
der vom Verdampfer 14 weg nach hinten und unten abfällt.
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Das
Sammelbecken 20 weist im Bereich der Sammelwand 22 zwei
Durchlässe 30 auf (siehe auch die 4 und 5),
die den Übergang vom Sammelabschnitt 16 zum Abfuhrabschnitt 18 darstellen. An
den Durchlässen 30 beginnt der Abfuhrkanal 32, der
einen geschlossenen Querschnitt aufweist, da er mit einer Abdeckung 34 versehen
ist. Die Abdeckung 34 ist abnehmbar (siehe die 6 und 7).
Der Abfuhrkanal 32 weist hier, da in der Sammelwand 22 zwei
Durchlässe 30 vorgesehen sind, zwei Zweige auf,
die sich am von der Sammelwand 22 entfernten Ende miteinander
vereinigen und zu einem Auslass 36 im Gehäuse 12 führen,
durch den das Kondensat nach außen abgeführt werden
kann. Wie in 5 zu sehen ist, fällt
der Abfuhrkanal 32 von der Sammelwand 22 zum Auslass 36 hin
ab, wobei zum Auslass 36 hin eine Stufe 38 vorgesehen
ist.
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Die
Verwendung von zwei Durchlässen hat im Vergleich mit einem
Sammelbecken mit nur einem einzigen Durchlass den Vorteil, dass
die Höhe des Sammelbeckens geringer ist. Bei einem einzigen, mittigen
Auslass steigt der Boden 24 des Sammelbeckens nach rechts
und nach links über die Hälfte der Breite des
Sammelbeckens hin nach oben an. Hieraus ergibt sich eine vergleichsweise
große Höhendifferenz zwischen dem Niveau des Bodens
an der Außenseite des Sammelbeckens und dem Niveau des Bodens
im Bereich des Durchlasses. Wenn dagegen zwei Durchlässe
verwendet werden, steigt der Boden rechts und links des Durchlasses
nur über ein Viertel der Breite des Sammelbeckens an. Die
Niveaudifferenz zwischen dem höchsten und dem tiefsten
Punkt des Bodens im Bereich der Sammelwand 22 ist also auf
die Hälfte reduziert.
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Bei
aufwendigeren Ausführungsformen können auch drei
oder mehr Durchlässe verwendet werden. Dadurch wird die
Niveaudifferenz zwischen dem höchsten und dem tiefsten
Punkt des Bodens 24 des Sammelbeckens 20 im Bereich
der Sammelwand 22 weiter reduziert.
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Wie
insbesondere in den 4 und 5 zu sehen
ist, ist der Boden 24 des Sammelbeckens 20 nicht
nur in x-Richtung des Fahrzeugs geneigt, sondern auch in der y-Richtung.
Dies ist in den 4 und 5 durch
den Verlauf der Schnittkante zwischen Boden 24 und der
die Sammelwand 22 bildenden Rippe zu sehen. Der Boden 24 fällt
zu jedem Durchlass 30 hin ab, ist also mehrfach geneigt
ausgeführt. Weiterhin ist die Sammelwand 22 nicht
gerade durchlaufend ausgeführt, sondern im Bereich jedes
Durchlasses 30 am weitesten nach hinten gezogen, während
sie zwischen den Durchlässen nach vorne ragt. Auf diese
Weise ist sichergestellt, dass bei jeder Neigung des Fahrzeugs,
die im normalen Betrieb vorkommen kann, der tiefste Punkt des Sammelbeckens 20 im
Bereich eines der Durchlässe 30 liegt. Die Neigung
des Bodens 24 des Sammelbeckens 20 beträgt
dabei in der Größenordnung von 17° für „normale” Personenkraftwagen
und im Bereich von 27° für SUVs und Geländewagen.
Dies betrifft sowohl die Neigung in x-Richtung als auch die Neigung
in y-Richtung.
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Gemäß einer
abweichenden Ausführungsform kann der Boden auch nur in
y-Richtung geneigt sein. Generell ist die Architektur so ausgeführt,
dass sich immer eine Neigung des Bodens zum Abfuhrabschnitt hin
ergibt.
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Die
Aufteilung des Auslassweges für das Kondensat in einen
Sammelabschnitt 16 und einen Abfuhrabschnitt 18 nutzt
die im Inneren des Gehäuses 12 der Klimatisierungseinheit
vorliegenden Gegebenheiten optimal aus. Stromabwärts des
Verdampfers 14 liegt eine vergleichsweise niedrige Strömungsgeschwindigkeit
der Luft vor, sodass das Kondensat in dem offenen Sammelbecken 20 aufgefangen
werden kann, das mit geringem Aufwand realisiert werden kann. Stromabwärts
des Sammelbeckens liegen dagegen deutlich höhere Strömungsgeschwindigkeiten
vor, da in diesem Bereich aufgrund eines Wärmetauschers 14 ein
sehr viel eingeschränkterer Strömungsweg für
die Luft zur Verfügung steht. In diesem Bereich ist der
Abfuhrkanal 32 jedoch abgedeckt ausgeführt, sodass
keine Gefahr besteht, dass Kondensat von der Luft mitgerissen und
zu einem Luftausströmer im Fahrzeuginnenraum gelangen kann.
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Die
Abdeckung 34 kann unter Umständen weggelassen
werden, wenn aufgrund der Einsatzbedingungen nicht zu erwarten ist,
dass Kondensat aus dem Abfuhrkanal 32 mitgerissen wird.
Beispielsweise kann die Abdeckung 34 nur bei Geländewagen
und SUV angebracht werden.
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Anstelle
der Durchlässe 30 unmittelbar im Bereich der Sammelwand 22 kann
auch vorgesehen sein, dass die Sammelwand selbst mit Durchlässen versehen
ist, beispielsweise indem die Sammelwand durch mehrere hochstehende
Rippen gebildet ist, zwischen denen dann die Durchlässe
für das Kondensat ausgebildet sind.
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In
den 8 bis 10 ist eine zweite Ausführungsform
gezeigt. Diese unterscheidet sich sowohl durch Führung
der Sammelwand 22, die das Sammelbecken vom Auslasskanal
trennt, als auch durch die Ausgestaltung des Auslasskanals.
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Die
Sammelwand 22 ist bei der zweiten Ausführungsform
als schräg angestellte Platte ausgebildet, die sich am
stromaufwärtigen Ende unmittelbar an den Verdampfer 14 anschließt
und von dort schräg nach unten zum Boden 24 des
Sammelbeckens 20 verläuft. Dadurch ist der Großteil
des Sammelbeckens unterhalb der Sammelwand 22 gebildet.
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Der
Abfuhrkanal 32 ist hier nach Art einer vertieften Rinne
ausgebildet, die bereits unterhalb des Verdampfers 14 beginnt,
durch das Sammelbecken 20 verläuft und dann unterhalb
der Sammelwand 22 aus dem Sammelbecken 20 hinaus
in Richtung zur (nicht dargestellten) Auslassöffnung verläuft. Der
Abfuhrkanal 32 ist zwischen zwei Hälften 12a, 12b des
Gehäuses gebildet, also im Bereich von dessen Formtrennebene,
sodass er beim Zusammenstecken der Gehäusehälften
automatisch entsteht. Unterhalb des Verdampfers 14 und
im Bereich des Sammelbeckens 20 hat der Abfuhrkanal 32 eine
breite Querschnittsform, während der Abfuhrkanal 32 außerhalb
der Sammelwand 22 an der Oberseite verengt ausgeführt
ist, ohne jedoch vollständig geschlossen zu sein. Die verengte
Querschnittsform gewährleistet, dass auch bei einer höheren
Geschwindigkeit der Luftströmung kein Kondensat aus dem
Abfuhrkanal 32 mitgerissen wird.
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Hinsichtlich
der Neigung des Bodens 24 im Bereich des Sammelbeckens 20 wird
auf die obigen Erläuterungen zur ersten Ausführungsform
verwiesen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 4410120
A1 [0003]
- - WO 2006/039549 A1 [0004]