DE3514359C2 - Vorrichtung zum Beheizen und/oder Klimatisieren des Innenraums eines Fahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beheizen und/oder Klimatisieren des Innenraumes eines Fahrzeuges mit einem Zu­ führkanal für Zuluft und mehreren in den Innenraum mündenden Austrittsöffnungen, mit einem Heizkörper, der in zwei Abschnit­ te unterteilt ist, die in Abstand nebeneinander in einem Kanal­ abschnitt angeordnet sind und zwischen sich eine Durchtritts­ öffnung für den direkten Durchtritt der Zuluft belassen, und mit verstellbaren Mitteln zum Verteilen der durchströmenden Luftmenge.

Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art (FR 15 24 563) ist eine Luftklappe vorgesehen, die der Durchtritts­ öffnung zwischen den beiden Abschnitten des Heizkörpers zuge­ ordnet ist und mit der diese Durchtrittsöffnung verschlossen oder (auch teilweise) freigegeben werden kann. Nach den beiden Abschnitten der Heizkörper und der Durchtrittsöffnung befindet sich eine Mischkammer, an die sich ein zweigeteilter Kanal an­ schließt. Bei der bekannten Bauart werden in diesen beiden Ka­ nälen Luftströmungen mit gleichen Temperaturen erzeugt.

Es ist auch bekannt (US 44 82 009), vier Zonen zu schaffen, die mit Luftströmungen unterschiedlicher Temperatur versorgt wer­ den. Bei dieser Bauart werden zunächst zwei Kanäle geschaffen, die mit unterschiedlich temperierten Luftströmen versorgt wer­ den können. Diese zwei Kanäle werden jeweils in zwei weitere Kanäle aufgespalten, so daß insgesamt vier Kanäle vorhanden sind. Zwei dieser vier Kanäle können durch Klappen ganz oder teilweise miteinander verbunden oder gegeneinander abgesperrt werden, so daß dort die ursprünglich zwei unterschiedlich tem­ perierten Luftströme wieder gemischt werden, um nochmals unter­ schiedlich temperierte Luftströme zu erhalten. Im Prinzip sind zwei voneinander unabhängig temperierte Luftströme vorhanden, während sich die übrigen zwei durch Mischen dieser zwei unter­ schiedlich temperierten Luftströme ergeben.

Bei modernen Fahrzeugen wird heute eine Temperaturschichtung im Innenraum gefordert, d. h. das Erzeugen unterschiedlicher Tempe­ raturwerte über die Höhe des Innenraums.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sich in strömungs­ günstiger Weise zwei unterschiedlich temperierte Bereiche schaffen lassen, beispielsweise Bereiche für die beiden Seiten eines Fahrzeuginnenraums, die auf unterschiedliche Werte ge­ kühlt oder beheizt oder unterschiedlich mit Zuluft versorgt werden können.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in dem Kanalabschnitt die Zuströmung zu den Abschnitten des Heizkörpers und der Durchtrittsöffnung absperren oder (auch teilweise) ergebende Absperrelemente angeordnet sind, daß eine wenigstens annähernd mittig zu der Durchtrittsöffnung verlaufende Trennwand vorgese­ hen ist, die die Durchtrittsöffnung in der Breite in zwei Öff­ nungen unterteilt und das anschließend an die Abschnitte des Heizkörpers und die Durchtrittsöffnung eine die aus tretende Luftströme in der Höhe unterteilende Trennwand angeordnet ist, wobei den vier dadurch gebildeten Kanälen eigene Absperrelemen­ te zugeordnet sind.

Durch diese Maßnahmen werden vier Kanäle geschaffen, in denen jeweils eine unterschiedliche Temperatur eingestellt werden kann und die vier Zonen zugeführt werden können. In diesen vier Zonen können Temperaturen eingestellt werden, die jeweils völ­ lig unabhängig von der Temperatur in einer der anderen Zonen sind. Dadurch ist es möglich, auf jeder Fahrzeugseite des Fahr­ zeuginnenraums voneinander unabhängige Temperaturschichten zu verwirklichen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß der Heizkörper mit einer Heizmediumregelung ausgerüstet ist. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Abschnitte des Heizkörpers unabhängig voneinander mit Heizmedium versorgbar sind. Dadurch eröffnen sich weitere Möglichkeiten zur unter­ schiedlichen Temperierung der einzelnen Zonen.

Wenn luftseitig geregelte Heizkörper vorgesehen werden, die ständig mit dem warmen Heizmedium durchströmt sind, so ist es zweckmäßig, einen zusätzlichen luftseitigen Bypass an dem Heiz­ körper vorbei vorzusehen.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausfüh­ rungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Unterteilung der Luft nach dem Heiz­ körper in der Höhe,

Fig. 2 einen horizontalen Schnitt entlang der Linie V-V durch den oberen Bereich der Fig. 1 und

Fig. 3 einen horizontalen Schnitt entlang der Linie VI-VI durch die Vorrichtung der Fig. 1 im unteren Bereich.

Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung zum Beheizen oder Kühlen eines Personenkraftwagens besitzt ein vorzugsweise aus mehreren Teilen und vorzugsweise aus Kunststoff hergestelltes Gehäuse 20, in welchem ein Verdampfer 2 einer im übrigen nicht näher dargestellten Kälteanlage und ein aus zwei Abschnitten 3 und 4 bestehender Heizkörper angeordnet sind. Der Heizkörper ist mit einer nicht näher dargestellten Heizmediumregelung aus­ gerüstet, d. h. einer Regelung, die bei Heizbedarf das Heizme­ dium, vorzugsweise das Kühlmittel einer Brennkraftmaschine, dem Heizkörper zuführt. Wird in Abwandlung der dargestellten Aus­ führungsform der Verdampfer 2 weggelassen, so ist eine reine Heizeinrichtung verwirklicht.

Das Gehäuse 20 bildet in Strömungsrichtung vor dem Verdampfer einen Zuführkanal 1, welchem ein nicht dargestelltes Luftgeblä­ se zugeordnet ist, das die zuzuführende Zuluft als Frischluft aus der Umgebung oder als Umluft ansaugt.

Die beiden Abschnitte 3 und 4 des Heizkörpers sind in einem Ab­ stand seitlich nebeneinander angeordnet, so daß zwischen ihnen eine Durchtrittsöffnung 10 belassen wird. Die Strömungsquer­ schnitte der Abschnitte 3 und 4 des Heizkörpers und der Durch­ trittsöffnung 10 sind wenigstens annähernd gleich groß bemes­ sen, d. h. jeder der Abschnitte 3 und 4 und die Durchtrittsöff­ nung 10 weisen etwa ein Drittel des Gesamtquerschnittes auf. Das Gehäuse 20 bildet zwischen dem Verdampfer 1 und den Ab­ schnitten 3 und 4 des Heizkörpers und der Durchtrittsöffnung 10 einen Kanalabschnitt 9, in welchem als Luftverteilelemente zwei Luftklappen 5 und 6 angeordnet sind, die um vertikale Achsen 11 und 12 verschwenkbar im Bereich der Ränder der Durchtrittsöff­ nung 10 an den Abschnitten 3 und 4 des Heizkörpers angelenkt sind. Den Luftklappen 5 und 6 sind von den Seitenwänden des Ge­ häuses 20 gebildete Dichtungskanten 18 und 19 sowie eine mitt­ lere, an den Verdampfer 2 anschließende Dichtungsleiste 17 zu­ geordnet.

Durch die Stellung der Luftklappen 5 und 6 lassen sich in ein­ facher Weise verschiedene Betriebszustände für die Vorrichtung verwirklichen. Sind die beiden Luftklappen 5 und 6 so geschwenkt, daß sie an der mittleren Dichtungsleiste 17 anlie­ gen, so ist die Durchtrittsöffnung 10 gegenüber dem Verdampfer 2 gesperrt. In dieser Stellung läßt sich ein reiner Heizbe­ trieb der Vorrichtung durchführen. Die Kälteeinrichtung ist ab­ geschaltet, so daß der Verdampfer 2 die einströmende Zuluft nicht beeinflußt. Der Heizkörper mit den Abschnitten 3 bis 4 ist mit einem Heizmedium beaufschlagt, so daß die durch die Ab­ schnitte 3 und 4 strömende Zuluft zu Warmluft aufgeheizt wird. Bei einer ersten Ausführungsform sind die Abschnitte 3 und 4 des Heizkörpers gleichmäßig mit dem Heizmedium beaufschlagt. Bei einer anderen Ausführungsform werden die Heizkörper 3 und 4 unabhängig voneinander mit unabhängigen Mengen des Heizmediums beaufschlagt, so daß durch die beiden Abschnitte 3 und 4 eine unterschiedliche Aufheizung der zuströmenden Zuluft erfolgt.

Sind die Luftklappen 5 und 6 in ihre andere Endstellung verschwenkt, in welcher sie an den Dichtungskanten 18 und 19 des Gehäuses 20 anliegen, so sperren sie damit die Abschnitte 3 und 4 des Heizkörpers gegenüber der Zu­ luft ab. Die Zuströmung zu der Durchtrittsöffnung 10 ist voll­ ständig geöffnet. In dieser Stellung läßt sich ein reiner Kühl­ betrieb verwirklichen, bei welchem die Kälteeinrichtung des Verdampfers 2 eingeschaltet ist. Die gesamte gekühlte Zuluft strömt über die Durchtrittsöffnung 10 zwischen den beiden Ab­ schnitten 3 und 4 des Heizkörpers ab.

In Zwischenstellungen der Luftklappen 5 und 6, wie dies bei­ spielsweise in Fig. 2 und 3 dargestellt ist, läßt sich ein Mischbe­ trieb verwirklichen, da die den Verdampfer 2 durchströmende Zuluft auf die Abschnitte 3 und 4 des Heizkörpers sowie die Durchtrittsöffnung 10 durchströmende Teilmengen aufgeteilt wird. Die Luftklappen 5 und 6 können unabhängig voneinander verstellt werden.

Das Gehäuse 20 besitzt im Bereich des Ver­ dampfers 2 und des aus den Abschnitten 3 und 4 bestehenden Heizkörpers einen Kanalabschnitt 9 mit flachem rechteckigem Querschnitt, der von dem Verdampfer einerseits und den aus den Abschnitten 3 und 4 bestehenden Heizkörpers andererseits be­ grenzt wird. Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, sind der Verdampfer 2 und die Abschnitte 3 und 4 des Heizkörpers in zueinander parallelen vorzugsweise vertikalen Ebenen angeord­ net. Der Verdampfer 2 besitzt ein größeres Volumen und einen größeren Strömungsquerschnitt als die beiden Abschnitte 3 und 4 des Heizkörpers zusammen. In dem Kanalabschnitt 9 ist eine Ver­ tiefung für eine Kondenswasserabscheidung vorgesehen.

In Strömungsrich­ tung nach der Durchtrittsöffnung 10 ist eine vertikale Trenn­ wand 15 angeordnet, die die Durchtrittsöffnung 10 in zwei ne­ beneinander liegende Öffnungen unterteilt. Jeder dieser Öff­ nungen ist eine Luftklappe 7 und 8 zugeordnet, die an dem vor­ deren Ende der Trennwand 15 mit Gelenken oder Scharnieren be­ festigt sind und die den zugehörigen Teil der Durchtrittsöff­ nung 10 durch entsprechendes Verstellen ganz oder teilweise verschließen können.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist das Gehäuse 20 nach dem aus den in Abstand nebeneinander liegenden Abschnitten 3 und 4 ge­ bildeten Heizkörper und der Durchtrittsöffnung durch eine hori­ zontale Trennwand 16 unterteilt. Dadurch ergeben sich in Strö­ mungsrichtung nach dem Heizkörper und der Durchtrittsöffnung 10 insgesamt vier voneinander getrennte Kanäle 24, 25, 26 und 27, die zu unterschiedlichen Luftaustrittsöffnungen geführt werden. Die Luftklappen 7 und 8 sind in der Höhe im Bereich der Trenn­ wand 16 unterteilt, so daß die Kanäle 24 und 25 Luftklappen 7 und 8 und die darunterliegenden Kanäle 26 und 27 Luftklappen 7′ und 8′ aufweisen. Alle diese Luftklappen 5, 6, 7, 8, 7′ und 8′ sind individuell und unabhängig voneinander verstellbar. Die Kanäle 24 bis 27 werden derart mit Austrittsöffnungen verbun­ den, daß die Kanäle 24 und 26 einer Fahrzeugseite und die Kanä­ le 25 und 27 der anderen Fahrzeugseite zugeordnet sind. Die Ka­ näle 24 und 25 führen dabei zu oberen, etwa im Bereich des Armaturenbrettes eines Personenkraftwagens liegenden Austritts­ öffnungen, während die Kanäle 26 und 27 zu im Bereich des Fuß­ raums befindlichen Austrittsöffnungen führen.

Wie aus Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, lassen sich durch diese Anordnung bei entsprechender Stellung der Luftklappen 5, 6, 7, 8, 7′ und 8′ vier Zonen unterschiedlich temperieren. Fig. 2 zeigt, daß durch die Stellung der Luftklappe 5 ein relativ gro­ ßer Anteil von Zuluft durch den Verdampfer 2 und den Abschnitt 3 des Heizkörpers dem Kanal 24 zugeführt wird. Gleichzeitig strömt von dem Verdampfer über die Durchtrittsöffnung 10 bei geöffneter Luftklappe 7 ein Kaltluftanteil in den Kanal 24. In den Kanal 25 strömt von dem Verdampfer durch den Abschnitt 4 des Heizkörpers ein Zuluftanteil, der zur Warmluft aufgeheizt wird. Durch die Durchtrittsöffnung 10 strömt weiterhin bei geöffneter Luftklappe 8 ein Anteil von Kaltluft. In beiden Kanälen 24 und 25 ist somit ein Kaltluft-Warmluft-Gemisch vorhanden, das jedoch aufgrund der Stellung der Luftklappen 5 und 6 unterschiedlich temperiert ist.

In dem unteren, in der Zeichnung linken Kanal 26 der Fig. 3 ist nur Warmluft vorhanden, da der zu ihm führende Bereich der Durchtrittsöffnung 10 durch die Luftklappe 7′ verschlossen ist. In dem rechten unteren Kanal 27 liegt ein Kaltluft-Warmluft-Ge­ misch vor, bei welchem jedoch der Kaltluftanteil aufgrund der Stellung der Luftklappe 8′ im Vergleich zu dem Kaltluft-Warm­ luft-Gemisch des Kanals 25 verringert ist. Durch die vorstehend beschriebene Stellung der Luftklappen 5, 6, 7, 8 und 7′, 8′ er­ gibt sich nicht nur eine unterschiedliche Temperierung in vier Zonen, sondern auch eine Temperaturschichtung in der Höhe. Der der linken Seite zugeordnete und zu Luftaustrittsöffnungen im Fußbereich führende Kanal 26 führt nur Warmluft. Der ebenfalls der linken Seite zugeordnete′, zu Luftaustrittsöffnungen im Be­ reich eines Armaturenbrettes führende Kanal 24 führt ein Kalt­ luft-Warmluft-Gemisch, so daß für den linken Bereich eine Tem­ peraturschichtung eingestellt ist. Entsprechendes gilt auch für den rechten Bereich. Der Luftaustrittsöffnungen im Fußbereich zugeordnete Kanal 27 führt ein Kaltluft-Warmluft-Gemisch mit einem relativ großen Anteil an Warmluft und einem relativ ge­ ringen Anteil an Kaltluft. Der ebenfalls der rechten Seite zu­ geordnete Kanal 25 führt dagegen ein Kaltluft-Warmluft-Gemisch mit einem größeren Anteil an Kaltluft aufgrund der stärkeren Öffnung der Luftklappe 8.

In dem Vorstehenden ist erläutert worden, daß der Heizkörper in zwei Abschnitte 3 und 4 aufgeteilt ist, die in Abstand zeitlich nebeneinander angeordnet sind. Dies ist selbstverständlich auch so zu verstehen, daß zwei jeweils selbständige Heizkörper ent­ sprechend den Abschnitten 3 und 4 vorgesehen werden können, die nicht durch irgendwelche Verbindungselemente zu einer Bauein­ heit zusammengefügt sein müssen.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Beheizen und/oder Klimatisieren des In­ nenraums eines Fahrzeuges mit einem Zuführkanal für Zuluft und mehreren in den Innenraum mündenden Austrittsöffnungen, mit einem Heizkörper, der in zwei Abschnitte unterteilt ist, die in Abstand nebeneinander in einem Kanalabschnitt angeordnet sind und zwischen sich eine Durchtrittsöffnung für den direkten Durchtritt der Zuluft belassen und mit verstellbaren Mitteln zum Verteilen der durchströmenden Luftmenge, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Kanalabschnitt die Zuströmung zu den Ab­ schnitten (3, 4) des Heizkörpers und der Durchtrittsöffnung (10) absperrende oder (auch teilweise) freigebende Absperrele­ mente (5, 6) angeordnet sind, daß eine wenigstens annähernd mittig zu der Durchtrittsöffnung (10) verlaufende Trennwand (15) vorgesehen ist, die die Durchtrittsöffnung (10) in der Breite in zwei Öffnungen unterteilt und daß anschließend an die Abschnitte (3, 4) des Heizkörpers und die Durchtrittsöffnung (10) eine die austretenden Luftströme in der Höhe unterteilende Trennwand (16) angeordnet ist, wobei den vier dadurch gebildeten Kanälen eigene Absperrelemente (7, 8, 7′, 8′) zugeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanalabschnitt (9) zwei Verteilklappen (5, 6) angeordnet sind, die um im Bereich der Ränder der Durchtrittsöffnung (10) befindliche Achsen (11, 12) verschwenkbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Durchtrittsöffnung (10) wenigstens annähernd den gleichen Querschnitt aufweist wie die beiden vorzugsweise gleich groß bemessenen Abschnitte (3, 4) des Heizkörpers.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Durchtrittsöffnung (10) zugeordne­ ten Absperrelemente (7, 8, 7′, 8′) entsprechend der die Luft­ ströme in der Höhe unterteilenden Trennwand (16) unterteilt sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Absperrelemente (5, 6, 7, 8, 7′, 8′) unabhängig voneinander verstellbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperrelemente (5, 6, 7, 8, 7′, 8′) und/oder ihre Betätigungseinrichtungen an den Böden oder den Wasserkästen der Abschnitte (3, 4) des Heizkörpers untergebracht und vorzugsweise in diese integriert sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizkörper (3, 4) mit einer Heizmedium­ regelung ausgerüstet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (3, 4) des Heizkörpers unabhängig voneinander mit Heizmedium versorgbar sind.