DE3733127A1 - Vorrichtung zum temperieren eines luftstromes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des ersten Anspruchs angegebenen Art.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 45 49 692 bekannt. Die dort beschriebene Heiz- und/oder Klimaanlage erlaubt eine Temperierung der Luft, die durch die Kopfaustrittsdüsen in den Fahrzeuginnenraum eintritt, unabhängig von der Temperierung der Luft, die aus den Defrosterdüsen bzw. den Fußraumdüsen austritt. Hierzu ist ein Steuerorgan vorgesehen, an welchem die gewünschte Temperatur eingestellt werden kann. Ein stromab angeordnetes Drosselorgan steuert die austretende Luftmenge.

In der Praxis hat sich herausgestellt, daß eine feinfühlige Temperatureinregulierung der zum Kopfbereich austretenden Luft nicht immer gelingt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die eingangs genannte Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß eine feinfühlige Temperatureinstellung gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst. Diese Lösung basiert auf dem Grundgedanken, daß zwei getrennte Einstelleinrichtungen vorhanden sind, und zwar eine zum Einstellen der Luftmenge und die andere zum Einstellen der Temperatur, wobei die Temperatureinstellung durch Mischen zweier Luftströme geschieht. Hierbei wird dann für jeden Luftstrom eine separate Einstellmöglichkeit vorgesehen. Damit erhält man bei einer wasserseitigen Temperatursteuerung des Wärmetauschers eine luftseitige Temperatursteuerung eines ausgewählten Luftstromes. Bevorzugt wird der Luftstrom zum Kopfbereich ausgewählt. Hierbei sind dann - in Abhängigkeit der eingestellten Temperatur am Wärmetauscher - alle Temperaturen von Umgebungstemperatur bis zur Höhe der maximalen Heiztemperatur der am Wärmetauscher eingestellten Temperatur möglich. Unabhängig von dieser Temperatureinstellung läßt sich die austretende Luftmenge ohne Rückwirkung auf die Temperatur einstellen.

Eine steuerungstechnische Vereinfachung ergibt sich durch die Weiterbildung nach Anspruch 2.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 3 wird eine einfache Kopplungsmöglichkeit des ersten Drosselorgans mit dem Steuerorgan vorgeschlagen.

Ohne jeglichen Einfluß auf die Feinfühligkeit der Temperaturregulierung läßt sich für das Steuerorgan eine Schwarzweißstellung erzielen, wenn die Kulisse wie nach Anspruch 4 ausgebildet wird. Diese Schwarzweißsteuerung (Auf-Zu-Steuerung) der Steuerklappe in Verbindung mit einer kontinuierlichen Verstellung des zu ihr stromauf angeordneten Drosselorganes läßt sich ohne großen steuerungstechnischen Aufwand allein durch das erfindungsgemäße Vorsehen des zweiten stromab angeordneten Drosselorgans erzielen.

Um den individuellen Einstellmöglichkeiten Genüge zu tun, werden die beiden Drosselorgane unabhängig voneinander beliebig angesteuert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es stellen dar

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß aufgebaute Heizanlage;

Fig. 2 ein Diagramm, daß die Einstellmöglichkeiten der zum Insassen-Kopfbereich geführten Luftströmung bezüglich Temperatur mit entsprechender Stellung der Steuerorgane darstellt.

Die in Fig. 1 schematisch gezeigte Heizanlage 1 für Kraftfahrzeuge enthält ein Gebläse 2, welches Frisch- und/oder Umluft ansaugt und zu einem ersten Luftführungskanal 3 und einem zweiten Luftführungskanal 4 leitet. In dem ersten Luftführungskanal 3 ist ein Wärmeaustauscher 4 angeordnet, dessen Flüssigkeitsdurchsatz in üblicher Weise über Steuerventile über nicht dargestellte Steuereinrichtungen gesteuert wird. Die den Wärmetauscher 4 durchströmte Luft gelangt zu Austrittsöffnungen 6 und 7. Diese münden in einem Fahrzeuginnenraum. Üblicherweise sind an der Austrittsöffnung 6 Luftaustrittsdüsen angeordnet, die die Luft zu einer Fahrzeugfrontscheibe leiten. An den Luftaustrittsöffnungen 7 sind üblicherweise Luftaustrittsdüsen angeordnet, die zu einem Fußraum in dem Fahrzeuginnenraum führen. Selbstverständlich sind zwischen den Öffnungen 6 und 7 und den entsprechenden Luftaustrittsdüsen noch weitere Steuerelemente, um die Menge der austretenden Luft zu regulieren, angeordnet.

In dem zweiten Luftführungskanal 4 sind zwei Drosselelemente 8 und 9 angeordnet. Das Drosselelement 8 ist am Eingang in den zweiten Luftführungskanal 4 angeordnet und kann stufenlos von einer vollständig geschlossenen Stellung in eine hierzu um 90° versetzte geöffnete Stellung gedreht werden. In dieser letzten Stellung strömt die Luft ungehindert in den zweiten Luftführungskanal 4.

Das Drosselelement 9 ist stromab zum Drosselelement 8 angeordnet und ist ebenfalls frei einstellbar zwischen einer vollständig geschlossenen Stellung und einer hierzu um 90° versetzten Stellung, die vollständig geöffnet entspricht. Zwischen den beiden Drosselelementen 8 und 9 ist ein Steuerorgan 10 angeordnet, das einen Teil der Wand des Luftführungskanals 4 bildet und eine dort vorhandene Öffnung kontrolliert. In der geöffneten Stellung des Steuerorganes 10 kann ein Teil der durch den Wärmetauscher 5 strömenden Luft in den zweiten Luftführungskanal 4 eintreten, und zwar zwischen den beiden Drosselorganen 8 und 9. Der Zwischenraum zwischen den beiden Drosselorganen 8 und 9 hat deshalb die Funktion eines Mischraumes 11.

Der zweite Luftführungskanal 4 führt zu nicht näher dargestellten Luftaustrittsdüsen, die bevorzugt zum Kopfbereich der Fahrzeuginsassen hin ausgerichtet sind. Hierzu geeignete Luftaustrittsdüsen sind üblicherweise einzeln verschließbar und weisen zum Steuern der Ausströmrichtung der Luft ein schwenk- und drehbares Belüftungsgitter auf.

Bevorzugt ist das Drosselorgan 8 mit dem Steuerorgan 10 einstellungsmäßig gekoppelt über nicht dargestellte Koppelglieder. Bevorzugt wird als Koppelglied eine Kulissenführung. Betätigt werden beide Organe 8 und 10 über eine Einstelleinrichtung. Das Drosselorgan 9 ist ebenfalls mit einer weiteren Einstellvorrichtung verbunden.

In Fig. 2 sind schematisch die Verstellbereiche des Steuerorgans 10 (oberes Diagramm), des Drosselorgans 8 (mittleres Diagramm) und die daraus resultierende Temperatureinstellung (unteres Diagramm) an den Luftaustrittsdüsen dargestellt.

Unter der Voraussetzung, daß die Drosselorgane 8 und 9 geöffnet sind (gestrichelte Position in Fig. 1), befindet sich das Steuerorgan 10 in der in Fig. 1 dargestellten Position. Damit strömt nicht erwärmte Luft durch den zweiten Luftführungskanal 4 zu den Luftaustrittsdüsen. Die Menge der in den zweiten Luftführungskanal 4 strömenden Luft wird von der Stellung des Drosselorganes 9 bestimmt.

Wird nun das gemeinsame Verstellglied für das Drosselorgan 8 und das Steuerorgan 10 betätigt, so bewegt sich zuerst das Drosselorgan 8 in Richtung auf seine Schließstellung. In einem festgelegten ersten Verschwenkbereich bleibt das Steuerorgan 10 in seiner gezeichneten geschlossenen Stellung. Damit ändert sich die Temperatur der strömenden Luft nicht.

Erst ab Überschreiten eines bestimmten Verdrehwinkels des Drosselorganes 8 springt das Steuerorgan 10 von seiner geschlossenen Stellung in die geöffnete Stellung. Diese Stellung ist in Fig. 1 gestrichelt dargestellt. Die Sprungfunktion zeigt Fig. 2, oberes Diagramm. Dadurch kann nunmehr Luft, die durch den Wärmetauscher 5 geströmt ist, in den Mischraum 11 gelangen. Da andererseits das Drosselorgan 8 noch nahezu vollständig geöffnet ist, ist nur eine geringe Temperaturanhebung gegenüber der vorherigen Stellung des Steuerorgans 10 möglich. Je weiter nun das Drosselorgan 8 geschlossen wird, um so größer ist nun der durch den Wärmetauscher 5 strömende Luftanteil im Mischraum 11 und damit um so höher die Temperatur an den Luftaustrittsdüsen. Die Maximaltemperatur ist abhängig von der eingestellten Temperatur am Wärmetauscher, d. h. von dem eingestellten Flüssigkeitsdurchsatz. Somit kann die in den Mischraum 11 einströmende Luft maximal die Temperatur erreichen, die sie auch an den Austrittsöffnungen 6 und 7 aufweist.

Das Drosselorgan 8 und das Steuerorgan 10 bilden also eine Steuereinheit zum Einstellen der Lufttemperatur in dem zweiten Luftführungskanal. Das Drosselorgan 9 reguliert mengenmäßig die in diesem Kanal strömende Luft. Aufgrund der getrennten Einstellmöglichkeiten für das Drosselorgan 8 und die Steuerklappe 10 einerseits und das Drosselorgan 9 andererseits ist die im Luftführungskanal 4 strömende Luft nach Temperatur und Menge frei wählbar, ohne daß eine gegenseitige Beeinflussung bei Verstellung eines der beiden Einstellorgane stattfindet.

Wird die in Fig. 1 dargestellte Heizanlage zu einer Klimaanlage erweitert, so ändert sich an deren grundsätzlicher Funktion und Einstellmöglichkeit nichts. Lediglich wird vor der Aufteilung in den ersten und zweiten Luftführungskanal 3 bzw. 4 ein Verdampfer eingeschaltet, der Teil einer üblichen Kältemittelanlage ist.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum Temperieren eines Luftstroms in Heiz- und/oder Klimaanlagen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem flüssigkeitsdurchströmten Wärmetauscher, dessen Flüssigkeitsdurchsatz steuerbar ist und der in einem ersten Luftführungskanal angeordnet ist, der zu Luftaustrittsöffnungen in dem Innenraum des Kraftfahrzeugs führt, und aus einem zweiten Luftführungskanal, der unter Umgehung des Wärmetauschers zu Luftaustrittsöffnungen in dem Innenraum des Kraftfahrzeuges führt, wobei in Strömungsrichtung hinter dem Wärmetauscher ein Steuerorgan vorgesehen ist, um einen Teil der durch den Wärmetauscher strömenden Luft in den zweiten Luftführungskanal zu leiten und mit einem im zweiten Luftführungskanal angeordneten Drosselorgan, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten Luftführungskanal (4) in Luftströmungsrichtung gesehen vor und hinter dem Steuerorgan (10) je ein Drosselorgan (8, 9) vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in Strömungsrichtung vor dem Steuerorgan (10) angeordnete Drosselorgan (8) mit dem Steuerorgan (10) bewegungsmäßig gekoppelt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in Strömungsrichtung vordere Drosselorgan (8) aus einer Klappe besteht, die drehbar in dem Luftführungskanal (4) gelagert ist und auf deren Achse eine Kulisse drehfest angeordnet ist, in deren Kulissenbahn ein Kulissenstein geführt ist, der mit dem Steuerorgan (10) drehfest verbunden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulissenbahn U-förmig ausgebildet ist, wobei die beiden Schenkel nahezu parallel zueinander verlaufen und ein Verstellen des Steuerorgans bei nahezu unveränderter Stellung des Drosselorgans und der die Schenkel verbindende Steg nur eine Verstellung des Drosselorgans bei nahezu unveränderter Stellung des Steuerorgans bewirkt.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das in Strömungsrichtung hintere Drosselorgan (9) unabhängig von dem anderen Drosselorgan (8) und dem Steuerorgan (10) steuerbar ist.