DE3423928C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung der Abströmrichtung einer Klimaanlage, mit einem Flügel, der die Abströmrichtung des Luftstromes nach oben bzw. unten steuert.

Bei einer aus der GB-A-20 08 741 bekannten Vorrichtung dieser Art wird der Flügel zum Ändern der Abströmrich­ tung von einer Antriebseinrichtung angetrieben, wobei die Steuerung der Antriebseinrichtung in Abhängigkeit von Änderungen in den physikalischen Parametern des Luftstromes automatisch erfolgt. Hierzu ist an die An­ triebseinrichtung ein Detektor angeschlossen, der die entsprechenden physikalischen Parameter des Luftstromes mißt. Diese bekannte Vorrichtung weist jedoch den Nach­ teil auf, daß die Anordnung des Detektors zur Erfassung der physikalischen Parameter des Luftstromes und die Antriebseinrichtung fur die Betätigung des Flügels zu relativ hohen Herstellungs- und Wartungskosten führt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbes­ sern, daß sie in der Lage ist, mit Hilfe einer einfachen Konstruktion und bei entsprechend niedrigen Kosten den Antrieb und die Steuerung des Flügels zum Ändern der Abströmrichtung des Luftstromes zu bewirken, wobei die Vorrichtung zuverlässig funktionieren und in unter­ schiedliche Klimaanlagen eingesetzt werden soll.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein Formelement aus Memory-Legierung, das den Flügel zum Ändern der Abströmrichtung in eine Richtung dreht, und eine Vor­ spannfeder vorgesehen sind, die den Flügel zum Ändern der Abströmrichtung in die andere Richtung drückt, daß das Formelement und die Vorspannfeder an einer Luftge­ bläseöffnung der Klimaanlage angeordnet sind, aus der wärmegetauschte Luft strömt, daß ein Hebelarm gegen eine Welle auf einer Seite des die Abströmrichtung ändernden Flügels gedrückt wird, und daß ein Freigabemechanismus vorgesehen ist, der den Hebelarm aus der Verbindung mit der Welle löst.

Zwar ist aus der DE-OS 21 39 852 ein Schaltelement mit temperaturabhängiger Schaltstellung bekannt, welches eine Feder aufweist, die aus einer Legierung auf der Basis der intermetallischen Verbindung NiTi besteht und bei einer bestimmten, durch die Umwandlungstemperatur dieser NiTi-Legierung gegebenen Temperatur ihre Feder­ kraft ändert, wobei dieser Feder eine zweite Feder mit vergleichsweise temperaturunabhängiger Federkraft entge­ genwirkt. Jedoch dient dieses bekannte Schaltelement zum Schalten eines elektrischen Stromkreises bei einer defi­ nierten Schalttemperatur, die aufgrund des Aufbaus des bekannten Schaltelementes im wesentlichen exakt einge­ halten wird. Dagegen gibt diese Druckschrift keine Hin­ weise, ein Formelement aus Memory-Legierung zusammen mit einer Vorspannfeder, einem Hebelarm und einem Freigaben­ mechanismus zur Steuerung der Abströmrichtung einer Klimaanlage gemäß der Lehre der Erfindung vorzusehen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Schutzverkleidung mit zahlreichen Lüftungslöchern vorgesehen, die das spulenförmige Formelement aus Memo­ ry-Legierung schützt.

Solange bei der Vorrichtung der Hebelarm in Verbindung mit der Welle steht, wird eine Verstellung des Flügels zum Ändern der Abströmrichtung durch das spulenförmige Formelement aus Memory-Legierung verhindert. Wird dage­ gen der Hebelarm von der Welle entfernt, so wird der Flügel zum Ändern der Abströmrichtung automatisch dem Drehantrieb durch die Expansion bzw. Kontraktion des Formelementes aus Memory-Legierung ausgesetzt. Da das Formelement aus Memory-Legierung durch die Schutzver­ kleidung geschützt ist, kann es von außen nicht berührt werden, so daß dem Formelement aus Memory-Legierung die richtige Luftmenge und Lufttemperatur, ohne durch seit­ liche Luftstrom-Richtungsänderungen beeinflußt zu werden, zugeführt werden.

Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein bevor­ zugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische, teilweise aufgebrochene Darstellung der Innenraumeinheit einer Raumklimaanlage, die mit einer Vorrichtung zur Steuerung der Abströmrichtung versehen ist,

Fig. 2 eine perspektivische Explosionsdarstel­ lung des Gitterabschnittes des Luftge­ bläses der Klimaanlage gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht in vergrößertem Maß­ stab der Vorrichtung zur Steuerung der Abströmrichtung entsprechend Fig. 1 bei manueller Betätigung,

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig. 3, bei automatischer Betriebsweise,

Fig. 5 einen Querschnitt in vergrößertem Maß­ stab entlang der Linie V-V gemäß Fig. 1, und

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Hebelarms mit Schutzverkleidung, zur Verwendung in der Steuervorrichtung der Fig. 1 bis 5.

In Fig. 1 ist die Innenraumeinheit 1 einer geteilten Raumklimaanlage dargestellt, in der eine Vorrichtung zur Steuerung der Abströmrichtung verwendet werden kann. Die rechtwinklige und kastenförmigen Innenraumein­ heit 1 gemäß Fig. 1 weist auf ihrer Vorderseite Ansaug­ öffnungen 2 und ein Luftgebläsegitter 3 mit einer Öff­ nung 3a auf. Die Öffnung 3a ist mit einem Flügel 8 zum Ändern der Abströmrichtung des Luftstroms nach oben oder unten sowie mit Rippen 13 zum Ändern der seit­ lichen Abströmrichtung, d. h. der Abströmrichtung zur linken oder rechten Seite, versehen.

Im folgenden wird insbesondere anhand von Fig. 2 der Aufbau des Luftgebläsegitters 3 im einzelnen erläutert.

Ein rechtsseitiges Lager 4 ist mit einer Einkerbung 4n versehen, die einen sich axial erstreckenden, ver­ setzten Abschnitt 4a und einen Eingriffsabschnitt 4b enthält, der mit dem versetzten Abschnitt 4a in Ver­ bindung steht und sich in einem äußeren peripheren Teil des Lagers 4 erstreckt. Das Lager 4 ist an der rechten Wand 3h1 des Luftgebläsegitters 3 befestigt. Außerdem ist ein Hebelarm 6 mit einem hohlen, röhrenförmigen, horizontalen Abschnitt 6h mit einer zentralen, axialen Bohrung vorgesehen, die in eine erste Bohrung 6f1 zur Aufnahme einer rechtsseitigen Welle 8b des Flügels zum Ändern der Abströmrichtung und in eine zweite Bohrung 6f2 unterteilt ist, wobei die beiden Bohrungen durch eine zwischen ihnen gebildete Trennwand 6f3 getrennt sind. Außerdem weist der Hebelarm 6 eine Betätigungs­ taste 6b auf, die gleitend in der Einkerbung 4n bewegt werden kann, sowie einen senkrechten Abschnitt 6v, der sich im rechten Winkel von einem Ende des horizontalen Abschnitts 6h erstreckt. Eine Spiralfeder 5 ist zur manuellen Betätigung zwischen dem Lager 4 und dem anderen Ende des horizontalen Abschnitts 6h (d. h. der Trennwand 6f3 in der zweiten Bohrung 6f2 des horizon­ talen Abschnitts 6h) des Hebelarms 6 angeordnet. Ein Formelement 7 aus Memory-Legierung (SMA = shape memory alloy), das als Verstellantrieb für den Flügel zum Ändern der Abströmrichtung des Luftstromes dient, weist eine spulenförmige Form auf und zieht sich entsprechend der Temperatur zusammen oder dehnt sich aus. Eines seiner Enden ist mit einem Befestigungsloch 6a am unteren Ende des senkrechten Abschnitts 6v des Hebel­ arms 6 verbunden und das andere Ende ist mit einem Be­ festigungsloch 8a am unteren Rand des Flügels 8 zum Ändern der Abströmrichtung verbunden. Ferner ist eine Vorspannfeder 8 in Form einer Spule mit ihrem einen Ende an einem neben der linken Wand 3h2 des Luftge­ bläsegitters 3 angeordneten Befestigungsloch 3b und mit dem anderen Ende an einem Befestigungsloch 10a be­ festigt. Das Befestigungsloch 10a ist in einem links­ seitigen Lager 10 zur Aufnahme einer linksseitigen Welle 8c des Flügels 8 ausgebildet. Die Vorspannfeder 9 drückt normalerweise den Flügel 8 in eine horizontale Richtung.

Im folgenden wird anhand der Fig. 3 und 4 die Arbeits­ weise der Vorrichtung zur Steuerung der Abströmrichtung in manueller und automatischer Betriebsweise erläutert.

Bei manueller Betätigung (Fig. 3) preßt die Spiralfeder 5 im gestreckten Zustand den Hebelarm 6 gegen die End­ fläche der rechtsseitigen Welle 8b des Flügels 8. Dabei wird der Flügel 8 infolge der Reibung zwischen dem Hebelarm 6 und der Welle 8b stationär gehalten, ohne durch die Expansion und Kontraktion des spulenförmigen Formelementes 7 aus Memory-Legierung beeinflußt zu werden. In diesem Zustand kann der Flügel 8 zum Wechseln der Abströmrichtung durch eine manuelle Kraft, die größer als die Reibungskraft ist, gedreht werden.

Bei der automatischen Betätigung (Fig. 4) hingegen wird die Betätigungstaste 6b des Hebelarms 6 mit dem Ab­ schnitt 4b der Einkerbung 4n im Lager 4 gegen die Druck­ kraft der Spiralfeder 5 in Verbindung gebracht. In diesem Falle ist die Spiralfeder 5 zusammengedrückt und zwischen dem Ende der rechtsseitigen Welle 8b des Flügels 8 und der Trennwand 6f3 der ersten Bohrung 6f1 im horizontalen Abschnitt 6h des Hebels 6 bildet sich ein Freiraum A. Dadurch dreht sich der Flügel 8 infolge der Druckkraft der Vorspannfeder 9 und der Expansion bzw. Kontraktion des spulenförmigen Formelementes 7 aus Memory-Legierung.

Diese Arbeitsweise soll nun ausführlich erläutert werden.

Im Normalfall ist die Innenraumeinheit 1 an einem oberen Abschnitt einer Wand innerhalb eines Raumes ange­ bracht. Demzufolge wird während des Kühlens ein kalter Luftstrom in horizontaler Richtung aus der Öffnung 3a des Luftgebläses abgegeben. Während des Heizens wird ein heißer Luftstrom nach unten aus der Öffnung 3a des Luftgebläses geblasen. Falls die Temperatur der abge­ gebenen Luft beim Heizen geringer ist als die Körper­ temperatur des Menschen, so fühlt sie sich kalt an. Nun stellt das Formelement 7 aus Memory-Legierung fest, ob die Temperatur des aus der Öffnung 3a des Luftgebläses abgegebenen Luftstroms eine Temperatur von ungefähr 37°-40°C erreicht hat und zieht sich ggf. durch die elastische Kraft der Vorspannfeder 9 zusammen, wodurch der Flügel 8 zum Wechseln der Abströmrichtung nach unten gerichtet wird und demzufolge die Luft nach unten abströmt. Wird aus diesem Zustand die Temperatur der Ge­ bläseluft auf unter etwa 30°-33°C gesenkt, so wird dies durch das Formelement 7 aus Memory-Legierung festge­ stellt, das sich dann verlängert. Durch die elastische Kraft der Vorspannfeder 9 wird der Flügel 8 zum Wechseln der Abströmrichtung so gezogen, daß er sich in horizontaler Richtung ausrichtet und damit auch die aus der Öffnung 3a des Luftgebläses abgegebene Luft in hori­ zontale Richtung strömt. Da dieser Luftstrom bei Tempe­ raturen im Bereich von 30°-33°C, also niedriger als die Körpertemperatur des Menschen, in horizontaler Richtung in einer Höhe oberhalb des menschlichen Kopfes abgege­ ben wird, besteht keine Möglichkeit, daß der mensch­ liche Körper Kälte empfindet.

In Fig. 6 ist eine Schutzverkleidung P am unteren Ende des vertikalen Abschnitts 6v des Hebelarms 6 darge­ stellt. Die Schutzverkleidung P weist gegenüberliegend Seitenwände 6w1 und 6w2 und eine Vorderwand 6d, die die vorderen Ränder der Seitenwände 6w1 und 6w2 mitein­ ander verbindet, sowie zahlreiche Lüftungslöcher 6e auf und schützt das Formelement 7 aus Memory-Legierung. Da die gegenüberliegenden Seitenwände 6w1 und 6w2 als flache Platten ausgebildet sind, um das Formelement 7 aus Memory-Legierung zu überdecken, ist der Luftstrom zu jeder Zeit einheitlich auf das Formelement 7 aus Memory-Legierung gerichtet ohne es zu verfehlen (Fig. 5), auch wenn die Richtung des Luftstroms durch die Be­ tätigung der Rippen 13 zum Wechseln der seitlichen Ab­ gaberichtung verändert wird. Die Rückseite 6c der durch die Seitenwände 6w1 und 6w2 sowie die Vorderwand 6d ge­ bildeten Schutzverkleidung P ist offen, um einen gleich­ mäßigen, durch das Gebläse 14 erzeugten Luftstrom, der durch einen Luftkanal 12 innerhalb der Innenraumeinheit 1 strömt, aufzunehmen, während die Vorderwand 6d mit den Lüftungslöchern 6e versehen ist. Der durch die Rück­ seite 6c eingeführte Luftstrom wird daher auch nach dem Passieren des spulenförmigen Formelementes 7 aus Memory- Legierung nicht gestört. Eingekerbte Abschnitte 6b sind an der oberen Hälfte der Seitenwände 6w1 und 6w2 ausge­ bildet, so daß der Hebelarm 6 durch den Flügel 8 zum Wechseln der Abströmrichtung während der Auf- und Ab­ wärtsbewegungen nicht beeinflußt wird.

Durch diese Anordnung wird ein Teil des durch den Luft­ stromkanal 12 strömenden Luftstroms in die Rückseite 6c der Schutzverkleidung P eingeführt (vgl. Fig. 5) und durch die Lüftungslöcher 6e in der Vorderwand 6d durch das Formelement 7 aus Memory-Legierung abgegeben. In diesem Fall ist das spulenförmige Formelement 7 aus Memory-Legierung der Expansion und Kontraktion ent­ sprechend der Temperatur des Luftstroms unterworfen und dreht so den Flügel zum Ändern der Abströmrichtung über die gekerbten Abschnitte 6g.

Der Flügel zum Ändern der Abströmrichtung des Luft­ stroms in der Vorrichtung zur Steuerung der Abström­ richtung der Klimaanlage an der Öffnung des Luftgebläse­ gitters der Klimaanlage wird durch ein Element aus Memory-Legierung angetrieben, das sich in Abhängigkeit von der Temperatur ausdehnt bzw. zusammenzieht. Die automatische Drehung und das Anhalten an jeder ge­ wünschten Stellung des Flügels zum Wechseln der Ab­ strömrichtung kann durch Freigeben des Hebelarms aus seinem Kontakt mit der Welle des Flügels bewirkt werden. Dadurch wird nicht nur die Bedienung erheblich vereinfacht, sondern auch der Stellmotor und die Tempe­ raturfühleinrichtungen etc., die in den bekannten Vor­ richtungen für diese Zwecke erforderlich sind, werden überflüssig, wodurch sich dementsprechend die Kosten er­ heblich senken lassen. Da außerdem der Mechanismus zum Feststellen bzw. Freigeben des Flügels zum Wechseln der Abströmrichtung aus einem gekerbten Abschnitt im Lager und einer Betätigungstaste am Hebelarm besteht, ist auch diese Konstruktion erheblich vereinfacht, was zu geringeren Störungen und niedrigeren Kosten führt.

Wird darüber hinaus der Hebelarm, der ein Ende des Formelements aus Memory-Legierung trägt, in Form einer Schutzverkleidung für das Formelement aus Memory-Legie­ rung ausgeführt, so wird das Formelement aus Memory- Legierung vorteilhaft gegen äußere Kräfte geschützt. Die Lüftungslöcher in der Schutzverkleidung stabili­ sieren die Ventilation in bezug auf das Formelement aus Memory-Legierung, wodurch eine verläßliche Expansion und Kontraktion des Formelementes und eine wirksame und verläßliche Richtungssteuerung für die Luftstromabgabe erreicht werden kann.

Die Vorrichtung zur Steuerung der Abströmrichtung für Innenraumeinheiten von Raumklimaanlagen gemäß den vor­ stehenden Ausführungsformen kann auch auf Steuerungs­ vorrichtungen für andere Klimaanlagen, Luftgebläse und dergleichen verwendet werden.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Steuerung der Abströmrichtung einer Klimaanlage, mit einem Flügel, der die Abströmrichtung des Luftstroms nach oben bzw. unten steuert, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formelement (7) aus Memory-Legierung, das den Flügel (8) zum Ändern der Abströmrichtung in eine Richtung dreht, und eine Vor­ spannfeder (9) vorgesehen sind, die den Flügel (8) zum Ändern der Abströmrichtung in die andere Richtung drückt, daß das Formelement (7) und die Vorspannfeder (9) an einer Luftgebläseöffnung (3a) der Klimaanlage angeord­ net sind, aus der wärmegetauschte Luft strömt, daß ein Hebelarm (6) gegen eine Welle (8b) auf einer Seite des die Abströmrichtung ändernden Flügels (8) ge­ drückt wird, und daß ein Freigabemechanismus vorgesehen ist, der den Hebelarm (6) aus der Verbindung mit der Welle (8b) löst.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Freigabemechanismus in axialer Richtung ein Lager (4) aufweist, das den Hebelarm (6) beweglich auf­ nimmt und mit einer Einkerbung (4n) versehen ist, in der eine Betätigungstaste (6b) des Hebelarms (6) glei­ tend beweglich ist, daß die Einkerbung (4n) durch einen sich axial erstreckenden, versetzten Abschnitt (4a) und einen Eingriffsabschnitt (4b) gebildet wird, der mit dem versetzten Abschnitt (4a) in Verbindung steht und sich in äußerer peripherer Richtung des Lagers er­ streckt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Schutzverkleidung (P) vorgesehen ist, die zahlreiche Lüftungslöcher (6e) aufweist und auf der stromabgelegenen Seite des Formelementes (7) aus Memory-Legierung angeordnet ist, um den Flügel (8) zum Ändern der Strömungsrichtung zu drehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzverkleidung (P) und der Hebelarm (6) ein­ stückig ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel (8) an seinen entgegengesetzten Enden durch Seitenwände (3h1, 3h2) der Luftgebläseöffnung (3a) der Klimaanlage schwenkbar gehalten wird, daß die an einer der Seiten­ wände vorgesehene Vorspannfeder (9) den Flügel (8) horizontal hält, daß die andere der Seitenwände der Luftgebläseöffnung (3a) mit dem Hebelarm (6) versehen ist, der durch eine Spiralfeder (5) in Verbindung mit einem Endabschnitt des Flügels (8) gehalten wird, daß ein Freigabemechanismus vorgesehen ist, der den Hebel­ arm (6) aus der Verbindung mit dem Flügel löst, daß das Formelement (7) aus Memory-Legierung seine Form so ändert, daß es den Flügel (8) nach unten richtet, wenn der Luftstrom aus der Luftgebläseöffnung (3a) eine Temperatur oberhalb einer vorbestimmten Temperatur be­ sitzt, und daß die Schutzverkleidung (P), die das Form­ element (7) aus Memory-Legierung umgibt und integral mit dem Hebelarm (6) ausgebildet ist, zahlreiche Lüf­ tungslöcher (6e) aufweist.