DE3520553C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizungs- oder Klimaanlage für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, mit einem Hauptwär­ metauscher, der einen von der in den Fahrgastraum geleiteten Luft angeströmten Rippenrohrblock und einen vom Heizmedium durchströmten Vorlauf- und einen Rücklaufwasserkasten für den Rippenrohrblock aufweist, sowie mit einem oder mehreren Zusatz­ heizkörpern, die an einem Zusatzkreislauf angeschlossen und am oder im Fahrzeuginnenraum verteilt angeordnet sind.

Aus der DE-PS 33 17 882 ist ein Wärmetauscher für die Beheizung eines Fahrgastraumes von Personenkraftwagen bekannt; es sind hier jedoch keine Anschlüsse für Zusatzheizkörper vorgesehen.

Es sind jedoch auch Heizungs- oder Klimaanlagen der eingangs genannten Art bekannt. Dabei sind die Zusatzwärmetauscher bei­ spielsweise unter den Windschutzscheiben oder auch unter den Sitzen angeordnet und können über einen Zusatzkreislauf am Vorlauf für den Hauptwärmetauscher angeschlossen werden. Nach­ teilig ist bei solchen Einrichtungen, daß der Zusatzheizkreis­ lauf mit dem heißen Vorlaufwasser gespeist wird, so daß geson­ derte Vorkehrungen getroffen werden müssen, um die Zusatzwärme­ tauscher die jeweils gewünschte Temperatur annehmen zu lassen.

Die Anordnung solcher Zusatzwärmetauscher ist daher relativ aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen, und insbesondere eine einfache Anordnung des Zusatz­ heizkreislaufes am Hauptwärmetauscher zu entwickeln.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es wegen der in der Regel benötigten geringeren Temperaturen des Wärmetausch­ mittels vorteilhaft ist, den Zusatzheizkreislauf von dem kälte­ ren Rücklauf des Hauptwärmetauschers aus zu beaufschlagen. Im einzelnen besteht die Erfindung bei einer Einrichtung der ein­ gangs genannten Art darin, daß sich an den Rücklaufwasserkasten des Hauptwärmetauschers eine separate und mit dem Vorlaufwas­ serkasten des Hauptwärmetauschers in Verbindung stehende Vor­ laufkammer für den Zusatzkreislauf anschließt, die über eine Vorlaufleitung mit dem Zusatzkreislauf in Verbindung steht, wo­ bei dessen Rücklaufleitung in den Rücklaufwasserkasten des Hauptwärmetauschers mündet. Durch diese Ausgestaltung kann die Versorgung des Zusatzheizkreislaufes unmittelbar vom Hauptwär­ metauscher aus erfolgen, ohne daß noch gesonderte Regelorgane zwischen den Zusatzwärmetauschern und ihrem Vorlauf vorgesehen werden müssen. Bei Klimaanlagen, bei denen dem Hauptwärmetau­ scher ein Verdampfer vorgeschaltet ist, der die durch den Hauptwärmetauscher und in das Fahrzeug einströmende Luft ab­ kühlt, kann der Hauptwärmetauscher aufgrund der erfindunsgemä­ ßen Ausgestaltung als Kühleinrichtung für die den Zusatzkreis­ lauf durchströmende Flüssigkeit dienen, so daß im Kühlbetrieb auch die Zusatzwärmetauscher zur Kühlung des Fahrzeugsinnenrau­ mes ausgenutzt werden können, was bisher nicht möglich war.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Er­ findung sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Die An­ sprüche 2 und 3 bringen dabei den Vorteil mit sich, daß eine kompakte Bauweise für die Heizungs- oder Klimaanlage trotz der Anordnung eines Zusatzkreislaufes möglich ist und daß die bisher übliche Bauweise des Hauptwärmetauschers beibehalten werden kann. Anspruch 4 ermöglicht einen ein­ fachen Betrieb des Zusatzkreislaufes im Kühlbetrieb, bei dem der Hauptwärmetauscher nicht von erwärmtem Kühlwasser vom Motor her durchflossen ist. Anspruch 5 verhindert beim Leckwerden eines Bestandteiles des Zusatzkreislaufes, daß der Kühlwasserstand im Motor einen Wert einnimmt, der den Motorbetrieb gefährden könnte. Anspruch 6 schließlich stellt sicher, daß der Zusatzkreislauf nicht von dem möglicherweise im Hauptwärmetauscher auftretenden Druckverhältnissen nach­ teilig beeinflußt wird.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Heizungs- und Klimaanlage ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Klimaanlage eines Personenkraftwagens mit einem vom Motorkühlwasser gespeisten Hauptwärmetauscher für die Heizung und einem Verdampfer für Kühlbetrieb mit einem angeschlos­ senen Kreislauf für Flächenwärmetauscher, wobei der Hauptwärmetauscher teilweise geschnitten ist;

Fig. 2 den Schnitt durch den Hauptwärmetauscher der Fig. 1 längs der Linie II/II und

Fig. 3 den schematischen Schnitt durch die Klimaanlage längs der Linie III/III in Fig. 1.

In den Figuren ist parallel zum Kühlwasserkreislauf eines Motors 1 ein mit einem Hauptwärmetauscher 2 ausgerüsteter Wasserkreislauf für eine Fahrzeugheizung geschaltet, bei dem das vom Motor 1 kommende heiße Kühlwasser über eine Vorlaufleitung 3 in eine Zuflußkammer 4 des Hauptwärme­ tauschers 2 geleitet wird. Bei der dargestellten Aus­ führungsform des Hauptwärmetauschers wird das der Zulauf­ kammer 4 zugeführte heiße Kühlwasser im Heizbetrieb durch Rohre 5 dem eigentlichen Vorlaufwasserkasten 6 des Haupt­ wärmetauschers 2 zugeführt, der beim Ausführungsbeispiel durch eine Trennwand 7 in zwei Kammern 6 a und 6 b unter­ teilt ist, von denen aus das heiße Kühlwasser jeweils in einen linken und einen rechten Wärmetauscherteil geführt werden kann, mit deren Hilfe - in bekannter Weise - die Heizung für den Fahrer und Beifahrer getrennt geregelt werden kann. Da die übrige Ausbildung von rechtem und linkem Wärmetauscherteil gleich ist, wird im folgenden nur die linke Hälfte beschrieben, der die Vorlaufkammer 6 a zugeordnet ist. Natürlich ist es auch möglich, eine erfindungsgemäße Heizungs- und Klimaanlage auch vorzu­ sehen, wenn der Hauptwärmetauscher 2 nicht mit zwei getrennten Wärmetauschhälften ausgerüstet ist.

Von der Vorlaufkammer 6 a aus gelangt das heiße Kühl­ wasser durch die Rohre 8 im Sinne der Pfeile 9 nach oben in die Rücklaufkammer 10 des Hauptwärmetauschers 2 und wird von dort durch die Rücklaufleitung 11 über ein Taktventil 12 zum Motor 1 zurückgeführt. Der Kreislauf über die Vorlaufleitung 3, Hauptwärmetauscher 2 und Rücklaufleitung 11 kann durch die Kühlwasserpumpe des Motors aufrechterhalten werden. Deren Funktion ist schematisch durch die der Vorlaufleitung 3 zugeordnete Pumpe 13 angedeutet. Das Taktventil 12 steuert die im Kreislauf 3, 2, 11 umlaufende Wassermenge je nach gewünschter Heizwirkung. Die (siehe Fig. 3) von einem Gebläse 14 von außen angesaugte Frischluft durchströmt den Hauptwärmetauscher 2, wobei sie beim Durchströmen des aus den Rohren 8 und den diese umgebenden Rippen 15 gebildeten Rippenrohrblockes erwärmt wird und im Sinne der Pfeile 17 in den Fahrzeuginnenraum geleitet wird.

Der Rücklaufkammer 10 des Hauptwärmetauschers 2 zugeordnet ist eine Vorlaufkammer 18 für einen Zusatzheizkreislauf 19, dessen Vorlaufleitung 20 von der Vorlaufkammer 18 ausgeht. Diese Vorlaufleitung 20 ist mit einer Pumpe 21 versehen, die das der Vorlaufkammer 18 entnommene Kühlwasser - geringerer Temperatur als in der Vorlaufleitung 3 - einem oder mehreren Flächenwärmetauschern 22 zuleitet, die beispielsweise im Fahrzeug im Bereich der Armlehnen, unter den Sitzen, oder auch an der Windschutzscheibe oder den Seitenscheiben ange­ ordnet sein können. Nach dem Durchströmen der Flächenwärme­ tauscher 22 gelangt das Kühlwasser über die Rücklaufleitung 23 des Zusatzheizkreislaufes 19 und über ein Rückschlagventil 24 in die Rücklaufkammer 10 des Hauptwärmetauschers, von wo aus es über die Rücklaufleitung 11 zum Motor zurückgeführt wird. In der Vorlaufleitung 20 des Zusatzheizkreislaufes 19 ist außerdem noch ein Absperrventil 25 angeordnet, das mit einem Wasserstandsfühler am Motor in nicht näher dargestellter Weise verbunden ist und den Übertritt von Kühlwasser aus der Vorlaufkammer 18 in den Zusatzheizkreislauf 19 ver­ hindert, wenn der Kühlwasserstand im Motor einen bestimmten Wert unterschreitet. Dadurch kann verhindert werden, daß beispielsweise beim Leckwerden eines Flächenwärmetauschers 22 oder seiner Zuleitungen, der Wasserstand im Kühlsystem des Motors unter einen Wert absinkt, der eine Gefahr beim Be­ trieb des Motors darstellt.

Das im Hauptwärmetauscher 2 in dessen Vorlaufkammer 6 a be­ findliche, und zum Teil durch die Führung in den Rohren 5 schon abgekühlte Kühlwasser, gelangt von der Vorlaufkammer 6 a zur Vorlaufkammer 18 des Zusatzheizkreislaufes 19 über ein oder mehrere Rohre 26, die nicht, so wie die Rohre 8, mit den üblichen Turbulenzeinlagen 27 zur Erhöhung des Wärmeübergangs an die Rohrwandungen versehen sind. Dadurch wird bei entsprechender Dimensionierung der Rohre 8 bzw. 26 und 5 stets für eine ausreichende Versorgung des Zusatzheizkreislaufes 19 mit dem Heizmedium gesorgt. Der Rücklaufwasserkasten 28 des Hauptwärmetauschers 2 dient aufgrund dieser Ausgestaltung gleichzeitig auch zur Versorgung des Zusatzheizkreislaufes 19.

Diese Ausgestaltung erlaubt es daher, nicht nur wie bei be­ kannten Ausführungen, den Fahrzeuginnenraum sowohl über die Heizungs- und Klimaanlage mit vorgeheizter Luft zu versorgen und die Flächenwärmetauscher zu beheizen, sondern auch die gesamte Einrichtung für den Kühlbetrieb einzusetzen. Die Klimaanlage ist nämlich, wie aus Fig. 3 deutlich wird, zwischen dem Gebläse 14 und dem zum Hauptwärmetauscher 2 gehörenden Rippenrohrblock 16 mit einem Verdampfer 29 ausgerüstet, der in nicht näher dargestellter Weise Teil einer der Klimaanlage zugeordneten Kühleinrichtung ist. Wird daher im Kühlbetrieb der Klimaanlage in bekannter Weise der Heizkreislauf durch Schließen des Taktventiles 12 abgeschaltet, so kann die vom Gebläse 14 angesaugte Frischluft beim Durchströmen des Verdampfers 29, der in bekannter Weise ausgebildet ist, gekühlt werden und tritt gekühlt im Sinne der Pfeile 17 nach dem Durchströmen des Rippenrohrblocks 16 in den Fahrzeuginnenraum ein. Die in den Figuren gezeigte Klimaanlage kann in diesem Betriebszustand auch dazu ausgenutzt werden, die Flächenwärmetauscher 22 zur Kühlung des Fahrzeuginnenraumes einzusetzen. Zu diesem Zweck befördert die Pumpe 21 das im Hauptwärmetauscher 2 enthaltene Kühlwasser ausschließlich durch den Zusatzkreislauf 19, ein Rückfluß zum Motor ist durch das Abschließen des Taktventiles 12 verhindert. Die vom Verdampfer 29 abgekühlte Luft kühlt daher beim Durchströmen des Rippenrohrblocks 16 auch das im Zusatkreislauf 19 umgewälzte Wärmetauschmedium, so daß die ganze Anlage in diesem Be­ triebszustand nicht nur zum Abkühlen von Frischluft, die durch das Gebläse 14 in den Fahrzeuginnenraum gefördert wird, sondern auch zum Kühlen zusätzlicher Flächenwärmetauscher ausgenutzt werden kann, ohne daß eine prinzipielle Änderung vorhandener Klimaanlagen notwendig ist.

Claims (6)

1. Heizungs- oder Klimaanlage für Fahrzeuge, insbesondere Per­ sonenkraftwagen, mit einem Hauptwärmetauscher, der einen von der in den Fahrgastraum geleiteten Luft angeströmten Rippen­ rohrblock und einen vom Heizmedium durchströmten Vorlauf- und einen Rücklaufwasserkasten für den Rippenrohrblock aufweist, sowie mit einem oder mehreren Zusatzheizkörpern, die an einem Zusatzkreislauf angeschlossen und am oder im Fahrzeuginnenraum verteilt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sich an den Rücklaufwasserkasten (28) des Hauptwärmetauschers (2) eine separate und mit dem Vorlaufwasserkasten (6) des Hauptwärme­ tauschers (2) in Verbindung stehende Vorlaufkammer (18) für den Zusatzkreislauf (19) anschließt, die über eine Vorlaufleitung (20) mit dem Zusatzkreislauf (19) in Verbindung steht, wobei dessen Rücklaufleitung (23) in den Rücklaufwasserkasten (28) des Hauptwärmetauschers (2) mündet.

2. Heizungs- oder Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorlaufkammer (18) des Zusatzkreislaufs (19) Teil des Rücklaufwasserkastens (28) des Hauptwärmetauschers (2) ist und über Anschlußrohre (26) mit geringem Strömungswiderstand mit dem Vorlaufwasserkasten (6) des Hauptwärmetauschers (2) verbunden ist.

3. Heizungs- oder Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anschlußrohre (26) gleichen Durchmesser wie die übrigen Rohre (8) des Rippenrohrblockes (16), jedoch keine Turbulenzeinlagen (27) aufweisen.

4. Heizungs- oder Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zusatzkreislauf (19) eine getrennt vom Hauptkreislauf (3, 2, 11) steuerbare Pumpe (21) zu­ geordnet ist.

5. Heizungs- oder Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Zusatzkreislauf (19) ein vom Wasserstand im Hauptkreislauf abhängiges steuerbares Absperr­ ventil (25) angeordnet ist.

6. Heizungs- oder Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rücklaufleitung (23) des Zu­ satzkreislaufs (19) vor dem Anschluß an den Rücklaufwasserkasten (28) des Hauptwärmetauschers (2) ein Rückschlagventil (24) vor­ gesehen ist.