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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeugklimaanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Kraftfahrzeugklimaanlagen dienen zum Kühlen und/oder zum Erwärmen der einem Innenraum des Kraftfahrzeuges zugeführten Luft. Hierzu wird die Luft von einem Gebläse aus der Umgebung des Kraftfahrzeuges oder aus dem Innenraum des Kraftfahrzeuges angesaugt, anschließend durch einen Diffusorkanal einem Luftfilter und danach einem Kältemittelverdampfer oder direkt einem Kältemittelverdampfer zugeführt und nach der Durchleitung durch den Luftfilter oder den Kältemittelverdampfer kann die Luft in einer in Strömungsrichtung der Luft dem Kältemittelverdampfer nachgeschalteten Heizeinrichtung erwärmt werden. Bei vielen, ungünstigen Bauraumverhältnissen innerhalb des Kraftfahrzeuges ist eine asymmetrische Luftführung durch einen Diffusorkanal vom Gebläse zum Kältemittelverdampfer erforderlich. Bei einer asymmetrischen Luftführung ist die Ausströmrichtung der aus der Gebläseauslassöffnung ausströmenden Luft und einer Richtung senkrecht zu einer von dem Kältemittelverdampfer aufgespannten fiktive Ebene in einem spitzen Winkel zueinander ausgerichtet. Der Diffusorkanal weist dadurch eine Krümmung von der Gebläseauslassöffnung zu einem Diffusoreintritt auf. Dadurch kommt es zu einer ungünstigen Anströmung des Diffusoreintritts, so dass der Kältemittelverdampfer ungleichmäßig durchströmt ist. Dies führt zu einer ungleichmäßigen und schlechten Kühlung der durch den Kältemittelverdampfer geleiteten Luft und ferner tritt dadurch in nachteiliger Weise ein erhöhter luftseitiger Druckabfall in dem Kältemittelverdampfer auf.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Kraftfahrzeugklimaanlage zur Verfügung zu stellen, bei welcher ein Element, vorzugsweise der Luftfilter oder der Kältemittelverdampfer, überwiegend gleichmäßig mit einem geringen Druckabfall von Luft durchströmt ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Kraftfahrzeugklimaanlage, umfassend ein Gehäuse, ein Gebläse mit einer Gebläseeinlassöffnung zum Ansaugen der Luft und einer Gebläseauslassöffnung zum Ausblasen der Luft aus dem Gebläse, ein Element zum Konditionieren, wie insbesondere ein Kältemittelverdampfer zum Kühlen oder ein Luftfilter zum Filter, der durch die Kraftfahrzeugklimaanlage geleiteten Luft, einen Diffusorkanal zum Leiten der Luft von einer Gebläseauslassöffnung zu dem Element, wobei der Diffusorkanal, insbesondere an dem Diffusoreintritt, in wenigstens einer Richtung von Richtungsgeraden parallel zu einer von dem Element aufgespannten fiktive Ebene eine größere Ausdehnung aufweist als das Element, insbesondere eine Einströmseite des Elements, in derselben Richtung. Der Diffusorkanal weist damit, insbesondere an dem Diffusoreintritt im Bereich des Elements, eine größere Ausdehnung auf als das Element in der gleichen Richtung. Dadurch kann die Strömungsgeschwindigkeit der durch den Diffusorkanal, insbesondere dem Diffusoreintritt, strömenden Luft reduziert werden und dadurch eine bessere und gleichmäßigere Beaufschlagung und Durchströmung des Elements erreicht werden. Zusätzlich kann dadurch auch der Druckabfall innerhalb des Elements signifikant reduziert werden.
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Zweckmäßig ist die Einströmseite ein Öffnungsbereich des Elements und/oder des Luftfilters zum Einleiten der Luft durch das Element, wie den Kältemittelverdampfer und/oder den Luftfilter.
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Insbesondere weist der Diffusorkanal, insbesondere ausschließlich, die größere Ausdehnung im Bereich der Einströmseite des Elements auf.
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In einer weiteren Ausgestaltung weist der Diffusorkanal, insbesondere ausschließlich, die größere Ausdehnung in einem Abstand von weniger als 20 cm, 10 cm, 5 cm oder 2 cm zu der Einströmseite des Elements auf. Der Diffusorkanal, insbesondere der Diffusoreintritt, weist somit im Bereich der Einströmseite des Elements bzw. in einem Abstand von weniger als 20 cm zu der Einströmseite die größere Ausdehnung auf als das Element. Dadurch ist insbesondere im Bereich der Einströmung an der Einströmseite des Diffusorkanales die Strömungsgeschwindigkeit der Luft reduziert und dadurch kann eine besonders gleichmäßige Durchströmung des Elements erreicht werden.
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In einer ergänzenden Ausführungsform weist der Diffusorkanal in wenigstens einer Richtung von, insbesondere ausschließlich, parallelen Richtungsgeraden parallel zu einer von dem Element aufgespannten fiktiven Ebene eine größere Ausdehnung auf als das Elementin wenigstens einer Richtung derselben Richtungsgeraden. Die Richtungsgeraden sind damit parallel, insbesondere ausschließlich parallel, zueinander ausgerichtet und in wenigstens einer Richtung dieser parallelen Richtungsgeraden tritt die größere Ausdehnung des Diffusorkanales, insbesondere des Diffusoreintritts als Teil des Diffusorkanales, auf.
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Vorzugsweise sind die Richtungsgeraden, insbesondere nur parallele Richtungsgeraden, parallel zu der von dem Element aufgespannten fiktiven Ebene im Wesentlichen vertikal ausgerichtet.
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In einer Variante sind die Richtungsgeraden, insbesondere nur parallele Richtungsgeraden, parallel zu der von dem Element aufgespannten fiktiven Ebene mit einer Abweichung von weniger als 30°, 20° oder 10° zu einer vertikalen Ebene ausgerichtet. Sind die parallelen Richtungsgeraden, insbesondere ausschließlich parallelen Richtungsgeraden, im Wesentlichen vertikal ausgerichtet, so ist der Diffusorkanal, insbesondere der Diffusoreintritt, an einer Oberseite und/oder an einer Unterseite mit einer größeren Ausdehnung ausgebildet als das Element, insbesondere die Einströmseite.
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Zweckmäßig weist der Diffusorkanal in einer ersten Richtung und/oder in einer zweiten Richtung von Richtungsgeraden die größere Ausdehnung auf, wobei die zweite Richtung zu der ersten Richtung entgegengesetzt gerichtet ist. Sind die parallelen Richtungsgeraden im Wesentlichen vertikal ausgerichtet und ist die erste Richtung beispielsweise nach oben gerichtet und die zweite Richtung nach unten gerichtet, so betrifft die erste Richtung die Ausdehnung des Diffusorkanales an der Oberseite und die zweite Richtung die Ausdehnung des Diffusorkanales an der Unterseite.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Ausdehnung des Diffusorkanales in der wenigstens einen Richtung um wenigstens 1%, 3%, 5%, 7%, 10% oder 20% größer als die Ausdehnung des Elements und/oder an dem Element ist ein Luftfilter angeordnet, so dass die Luft zuerst durch den Luftfilter und anschließend durch den Verdampfer strömt und der Luftfilter hinsichtlich der Ausdehnung bezüglich des Diffusorkanales als Element betrachtet wird. Als Element kann ein Luftfilter vorgesehen sein, so dass die Luft von dem Diffusoreintritt zuerst durch den Luftfilter und anschließend durch den Verdampfer strömt. Bei einer derartigen Anordnung des Luftfilters als dem Element wird die Ausdehnung des Luftfilters als eine Ausdehnung des Elements betrachtet, insbesondere entspricht die Einströmseite des Luftfilters der Einströmseite des Elements.
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Insbesondere sind die Ausströmrichtung der aus der Gebläseauslassöffnung ausströmenden Luft und eine Richtung senkrecht zu einer von dem Element aufgespannten fiktiven Ebene in einem spitzen Winkel, z. B. zwischen 10° und 80°, vorzugsweise zwischen 20° und 70°, zueinander ausgerichtet. Sind die Ausströmrichtung der aus der Gebläseauslassöffnung ausströmende Luft und eine Richtung senkrecht zu der von dem Element aufgespannten fiktiven Ebene senkrecht zueinander, ist der Diffusorkanal zwischen der Gebläseauslassöffnung und dem Diffusoreintritt ohne eine Krümmung oder einer Kurve ausgebildet. Bei einer asymmetrischen Luftführung von der Gebläseauslassöffnung zu dem Element wird somit nur die Strömung der Luft von der Gebläseauslassöffnung zu dem Diffusoreintritt berücksichtigt und hier tritt bei einem spitzen Winkel eine Kure in der Strömung der Luft von der Gebläseauslassöffnung zu dem Diffusoreintritt auf. Die Umlenkung der Luft in dem Diffusoreintritt wird somit nicht berücksichtigt. Vorzugsweise wird in dem Diffusoreintritt die Luft um 90° umgelenkt, d. h. der Diffusoreintritt und die von dem Element aufgespannte fiktiven Ebene sind im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet. Im Wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet bedeutet, dass diese mit einer Abweichung von weniger als 30°, 20° oder 10° senkrecht zueinander ausgerichtet sind.
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In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Kraftfahrzeugklimaanlage eine Heizeinrichtung zum Erwärmen der durch die Kraftfahrzeugklimaanlage geleiteten Luft und/oder das Gebläse ist ein Radialgebläse bei welchem ein Lüfterrad radial von der Luft durchstömbar ist und/oder die Kraftfahrzeugklimaanlage umfasst wenigstens einen Luftkanal in Ergänzung zu dem Diffusorkanal zum Durchleiten von Luft und insbesondere ist der wenigstens eine Luftkanal von dem Gehäuse begrenzt.
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Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Gebläses, eines Diffusorkanales und eines Elements,
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2 einen horizontalen Schnitt des Elementsund des Diffusorkanales und eine Ansicht des Gebläses und
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3 einen vertikalen Schnitt des Diffusoreintritts und des Diffusorkanales und eine Ansicht des Gebläses.
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Eine nicht dargestellte Kraftfahrzeugklimaanlage dient dazu, einem Innenraum eines Kraftfahrzeuges gekühlte und/oder erwärmte Luft zuzuführen. Hierzu umfasst die Kraftfahrzeugklimaanlage ein Gebläse 1 zum Ansaugen von Luft aus einer Frischluftöffnung aus der Umgebung des Kraftfahrzeuges und/oder aus einer Umluftöffnung zum Ansaugen von Luft aus dem Innenraum des Kraftfahrzeuges. Durch eine entsprechende, nicht dargestellte Luftleiteinrichtung kann gesteuert und/oder geregelt werden, ob die Luft aus der Umgebung des Kraftfahrzeuges und/oder aus dem Innenraum des Kraftfahrzeuges angesaugt wird. Dabei wird die Luft durch eine Gebläseeinlassöffnung 3 angesaugt und durch eine Gebläseauslassöffnung 4 von dem Gebläse 1 einem Diffusorkanal 5 zugeführt. Das Gebläse 1 umfasst ein Gebläsegehäuse 2 aus Kunststoff, welches Teil eines Gehäuses der Kraftfahrzeugklimaanlage darstellt. Innerhalb des Gebläsegehäuses 2 ist ein Laufrad mit Förderschaufeln angeordnet und das Laufrad ist von einem nicht dargestellten Elektromotor angetrieben. Dabei strömt die Luft radial durch die Schaufeln des Laufrads, so dass es sich hier um ein Radialgebläse handelt (nicht dargestellt).
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Die aus der Gebläseauslassöffnung 4 ausströmende Luft strömt durch den Diffusorkanal 5 und anschließend durch einen Diffusoreintritt 12 als Teil des Diffusorkanales 5. Vom Diffusoreintritt 12 strömt die Luft zunächst durch einen Luftfilter 8 und anschließend durch einen Element 6. Die Luft strömt dabei durch eine Einströmseite 7 des Elements (6). Dabei wird die Einströmseite 7 von dem Element 6 gebildet. Der Diffusorkanal 5 als auch der Diffusoreintritt 12 sind dabei von einem Diffusorkanalgehäuse 11 als Teil des Gehäuses der Kraftfahrzeugklimaanlage begrenzt. Die Kraftfahrzeugklimaanlage weist eine asymmetrische Luftführung von dem Gebläse 1 zu dem Diffusoreintritt 12 auf, d. h. an dem Diffusorkanal 5 außerhalb des Diffusoreintritts 12 tritt eine Kurve in den Strömungslinien der Luft auf. Dies kann in 2 auch an der Linie der Lauflänge sza des Diffusorkanales 5 außerhalb des Diffusoreintritts 12 erkannt werden.
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Eine von dem Element 6, wie Kältemittelverdampfer und/oder von dem Luftfilter aufgespannte fiktive Ebene 10 ist im Wesentlichen vertikal ausgerichtet. In dem horizontalen Schnitt in 2 ist damit die fiktive Ebene 10 als Gerade sichtbar. Parallel zu der fiktive Ebene 10 sind Richtungsgeraden 9 (3) als fiktive Richtungsgeraden 9 in 3 eingezeichnet. Die Richtungsgeraden 9 weisen eine erste nach oben gerichtete Richtung und eine zweite nach unten gerichtete Richtung gemäß den Pfeilen an den Richtungsgeraden 9 auf.
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Der Diffusorkanal 5 weist an dem Diffusoreintritt 12 die Breite bv und an der Gebläseauslassöffnung 4 die Breite bz auf. Die Breite bv und die Breite bz stellen somit die horizontale Ausdehnung des Diffusorkanales 5 dar. Ferner weist der Diffusorkanal 5 zwischen der Gebläseauslassöffnung 4 und dem Diffusoreintritt 12 die Breite bm auf. Die Gebläseauslassöffnung 4 weist die Höhe hz auf und das Element 6 sowie der Luftfilter 8 weisen die Höhe hk auf.
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Der Diffusoreintritt 12 weist im Bereich der Einströmseite 7, beispielsweise in einem Abstand von weniger als 20 cm oder 10 cm zu der Einströmseite 7, die Höhe hv auf. Dabei ist die Höhe hv größer als die Höhe hk des Elements 6 bzw. Elementrdampfers oder des Luftfilters 8 (3). Die Höhe hv des Diffusorkanales 5 ist dabei sowohl an einer Oberseite des Elements 6 bzw. Verdampfers oder des Luftfilters 8 größer, d. h. in Richtung einer ersten Richtung der Richtungsgeraden 9 nach oben als auch in Richtung einer zweiten, nach unten gerichteten Richtung der Richtungsgeraden gemäß 3, d. h. an der Unterseite des Elements 6. Das Diffusorkanalgehäuse 11, welches den Diffusoreintritt 12 begrenzt, ist damit in einem vertikalen Schnitt parallel zu der fiktive Ebene 10 dahingehend ausgebildet, dass die Höhe hv größer ist als die Höhe hk des Elements 6 und erst kurz vor der Einströmseite 7 in den Luftfilter 8 ist das Diffusorgehäuse 10 zu dem Luftfilter 8 geführt. Dadurch strömt die gesamte in den Luftfilter 8 eingeleitete Luft mit einer relativ geringen Strömungsgeschwindigkeit gleichmäßig zunächst durch den Luftfilter 8 und anschließend durch das Element 6. Eine Umströmung des Elements 6 ist dabei nicht möglich, weil das Diffusorkanalgehäuse 11 luftdicht auf dem Element 6 aufliegt. Dadurch kann eine sehr gleichmäßige Durchströmung des Elements 6 in vorteilhafter Weise erzeugt werden, so dass dadurch geringe Druckverluste an dem Element 6 auftreten.
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Der Diffusorkanal 5 weist dabei nicht nur an dem Diffusoreintritt 12 sondern auch zwischen dem Diffusoreintritt 12 und der Gebläseauslassöffnung 4 eine größere Ausdehnung in Richtung der vertikalen Richtungsgeraden 9 auf. Als Ausgleich hierfür weist der Diffusorkanal 5 zwischen dem Diffusoreintritt 12 und der Gebläseauslassöffnung 4 eine Einengung oder eine Eindrückung auf, d. h. die Breite bm zwischen dem Diffusoreintritt 12 und der Gebläseauslassöffnung 4 ist reduziert. Dadurch kann eine bessere Einströmung der Luft in den Diffusoreintritt 12 erreicht werden.
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Ein Diffusorkanalwinkel α (3) weist einen Winkel zwischen 10° und 60° auf. Der Diffusorkanalwinkel α gibt dabei die Erhöhung der vertikalen Ausdehnung des Diffusorkanales 5 zwischen der Gebläseauslassöffnung 4 und dem Diffusoreintritt 12 an. Ein Einströmwinkel β (2) weist einen Winkel zwischen 0° und 55° auf. Der Einströmwinkel β ist ein Winkel zwischen der fiktiven Ebene 10 und einer Tangente an das Diffusorkanalgehäuse 11 in einem horizontalen Schnitt kurz vor dem Diffusoreintritt 12. Mit dem Einströmwinkel β kann die Einströmung der Luft von dem Diffusorkanal 12 außerhalb des Diffusoreintritts in den Diffusoreintritt 12 optimiert und verändert werden.
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Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugklimaanlage wesentliche Vorteile verbunden. Die Luft ist in dem Diffusorkanal 5 von der Gebläseauslassöffnung 4 zu dem Diffusoreintritt 12 asymmetrisch mit einer Kurve geführt. Der Diffusoreintritt 12 weist in dem Bereich der Einströmseite 7 in vertikaler Ausrichtung eine größere Ausdehnung auf als der Element 6, so dass dadurch eine im Wesentlichen gleichmäßige Durchströmung des Luftfilters 8 und des Elements 6 bei deutlich reduzierten Druckverlusten erreicht werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gebläse
- 2
- Gebläsegehäuse
- 3
- Gebläseeinlassöffnung
- 4
- Gebläseauslassöffnung
- 5
- Diffusorkanal
- 6
- Kältemittelverdampfer
- 7
- Einströmseite des Kältemittelverdampfers
- 8
- Luftfilter
- 9
- Richtungsgerade
- 10
- Ebene, die von dem Kältemittelverdampfer aufgespannt ist
- 11
- Diffusorkanalgehäuse
- 12
- Diffusoreintritt
- sza
- Lauflänge Diffusorkanal
- hv
- Höhe Diffusorkanal an Kältemittelverdampfer
- hz
- Höhe Diffusorkanal an Gebläseauslassöffnung
- hk
- Höhe Kältemittelverdampfer
- hz
- Höhe Gebläseauslassöffnung
- bv
- Breite Diffusorkanal an Diffusoreintritt
- bz
- Breite Diffusorkanal an Gebläseauslassöffnung
- bm
- Breite Diffusorkanal zwischen Diffusoreintritt und Gebläseauslassöffnung
- α
- Diffusorkanalwinkel
- β
- Einströmwinkel