DE4207283A1 - Einrichtung zur temperaturabsenkung in fahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Temperaturabsenkung für den In­ nenraum von Fahrzeugen mit einem eine Heißseite und eine Kaltseite aufweisenden Kälteerzeuger und einer Belüftungsvorrichtung, die einen Außenluftstrom an der Heiß­ seite und einen weiteren Luftstrom an der Kaltseite des Kälteerzeugers vorbeiführt.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (US-PS 31 38 934) ist die Belüftungsvorrich­ tung so ausgelegt, daß die an der Kaltseite einer als Kälteerzeuger vorgesehenen Peltierelementgruppe vorbeigeführte Luft aus dem Innenraum, das heißt dem Fahrgast­ und/oder Nutzraum, des Fahrzeuges angesaugt und nach Wärmeaustausch mit der Kalt­ seite des Kälteerzeugers wieder in den Innenraum zurückgeleitet, also umgewälzt, wird.

Bei der bekannten Einrichtung läßt die Kühlwirkung gerade dann zu wünschen übrig, wenn sie besonders nötig ist, nämlich wenn das Fahrzeug der Sonne ausgesetzt und da­ durch die Innenraumtemperatur im Vergleich zur Temperatur der Außenluft relativ hoch ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die bei belie­ bigen Verhältnissen von Außentemperatur zu Innenraumtemperatur eine bezogen auf die zugeführte elektrische Energie besonders hohe Kühlwirkung entwickelt.

Ausgehend von einer Einrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfin­ dungsgemäß dadurch gelöst, daß die Belüftungsvorrichtung eine temperaturabhängig umsteuerbare Luftleitvorrichtung aufweist, die den entlang der Kaltseite des Kälteer­ zeugers geführten weiteren Luftstrom bei im Vergleich zur Außentemperatur relativ niedriger Innenraumtemperatur (in an sich bekannter Weise) vom Innenraum aus, bei im Vergleich zur Außentemperatur relativ hoher Innenraumtemperatur aber von außen aus zuleitet.

Die temperaturabhängig umsteuerbare Luftleitvorrichtung erlaubt es, die Kaltseite des Kälteerzeugers eingangsseitig jeweils mit relativ kühler Luft zu beaufschlagen, die dann von dem Kälteerzeuger abgekühlt wird. Dadurch wird ein besonders wirkungsvoller Kühleffekt erzielt.

Vorzugsweise ist die Auslegung so getroffen, daß die Luftleitvorrichtung der Kaltseite des Kälteerzeugers Innenraumluft zuleitet, wenn die Innenraumtemperatur niedriger als die Außentemperatur ist, und die der Kaltseite des Kälteerzeugers Außenluft zuleitet, wenn die Innenraumtemperatur höher als die Außentemperatur ist. Die Eingangsseite des Kälteerzeugers wird auf diese Weise immer mit der kälteren der beiden zur Einspei­ sung zur Verfügung stehenden Luftarten (Innenraumluft bzw. Außenluft) beaufschlagt.

Die Luftleitvorrichtung kann vorteilhaft eine temperaturabhängig verstellbare Klappen­ anordnung aufweisen, die am einlaßseitigen Ende eines an der Kaltseite des Kälteer­ zeugers vorbeiführenden Luftleitweges sitzt und die in Abhängigkeit von der Tempera­ turdifferenz zwischen der Innenraumtemperatur und der Außentemperatur den Einlaß dieses Luftleitweges entweder zum Innenraum hin freigibt und zur Außenseite hin ver­ sperrt oder umgekehrt zur Außenseite hin freigibt und zum Innenraum hin versperrt.

Eine konstruktiv besonders einfache Ausgestaltung wird dabei erhalten, wenn der Ein­ laß des an der Kaltseite des Kälteerzeugers vorbeiführenden Luftleitweges mit der Aus­ senseite über einen Außenluftzulaß und mit dem Innenraum über einen Innen­ raumluftzulaß verbunden ist und die Klappenanordnung mindestens eine zwischen zwei Endstellungen verschwenkbare Klappe aufweist, die in ihrer einen Endstellung den Aus­ senluftzulaß und in ihrer anderen Endstellung den Innenraumzulaß verschließt und da­ bei den jeweils anderen Zulaß öffnet.

Zum Fördern des an der Heißseite und/oder des an der Kaltseite des Kälteerzeugers vorbeigeführten Luftstromes können zweckmäßig ein oder mehrere Querstromlüfter vorgesehen sein, obwohl grundsätzlich auch mit anderen Lüftertypen, insbesondere Axiallüftern, gearbeitet werden kann.

Zur Umsteuerung der Luftleitvorrichtung dient vorzugsweise eine Steuer- oder Regel­ stufe mit zugeordnetem Vergleicher, an den ein Außentemperaturgeber und ein Innen­ raumtemperaturgeber angeschlossen sind und der die Innenraumtemperatur mit der Außentemperatur vergleicht, um in Abhängigkeit von diesem Vergleich die Luftleitvor­ richtung in die eine oder die andere Stellung zu bringen.

Als Kälteerzeuger eignet sich insbesonders eine Peltierelementgruppe, obwohl ohne weiteres auch mit anderen Arten von Kälteerzeugern, beispielsweise Plattenver­ dampfern, gearbeitet werden kann. Die erfindungsgemäße Auslegung der Belüftungs­ vorrichtung kann daher bei beliebig aufgebauten Klimadächern vorgesehen werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeich­ nungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt eines Kraftfahrzeugdaches mit von einer Peltierelementgruppe gebildeten Kälteerzeuger und tempera­ turabhängig umsteuerbarer Luftleitvorrichtung für einen Betriebszu­ stand, bei dem die Innenraumtemperatur niedriger als die Außentem­ peratur ist,

Fig. 2 einen Längsschnitt entsprechend Fig. 1, wobei die Luftleitvorrichtung in der Stellung dargestellt ist, die eingenommen wird, wenn die Innen­ raumtemperatur höher als die Außentemperatur ist, und

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Umsteuern der Luftleitvorrichtung.

In den Fig. 1 und 2 ist das Dach eines Kraftfahrzeugs insgesamt mit 10 bezeichnet. Die normale (Vorwärts-)Fahrtrichtung des Fahrzeugs ist durch den Pfeil 11 angedeutet. In das Dach 10 ist als Kälteerzeuger eine Peltierelementgruppe 12 eingebaut. Die Heiß­ seite der Peltierelementgruppe 12 liegt an der dem Außenraum zugewendeten Ober­ seite, die Kaltseite an der dem Fahrzeuginnenraum (Fahrgast- und/oder Nutzraum) zu­ gewendeten Unterseite der Peltierelementgruppe. Die Peltierelemente werden in nicht näher dargestellter Weise, z. B. aus einem Solargenerator und/oder aus der Lichtma­ schine und/oder aus der Fahrzeugbatterie, mit elektrischer Energie versorgt. Dabei stellt sich in an sich bekannter Weise ein Temperaturgefälle zwischen Heißseite und Kaltseite ein.

Es ist eine insgesamt mit 14 bezeichnete Belüftungsvorrichtung vorgesehen, die einen Außenluftstrom 15 an der Heißseite und einen weiteren Luftstrom 16 (Fig. 1) bzw. 17 (Fig. 2) an der Kaltseite der Peltierelementgruppe 12 vorbeiführt. Zu der Belüftungs­ vorrichtung 14 gehören Lüfter 18 und 19, vorzugsweise in Form von Querstromlüftern, die im veranschaulichten Ausführungsbeispiel an der Einlaßseite eines der Heißseite der Peltierelementgruppe 12 zugeordneten Luftleitweges 20 bzw. eines der Kaltseite der Peltierelementgruppe 12 zugeordneten Luftleitweges 21 sitzen. Solche Lüfter können statt am Einlaßende wahlweise auch am Auslaßende der Luftleitwege 20, 21 angeordnet sein, wie dies für den oberen, heißseitigen Luftleitweg 20 bei 18′ angedeutet ist. Lüfter können auch an beiden Enden der Luftleitwege sitzen.

Zu der Belüftungsvorrichtung 14 gehört ferner eine temperaturabhängig umsteuerbare Luftleitvorrichtung, die im veranschaulichten Ausführungsbeispiel aus einer oder meh­ reren nebeneinandersitzenden Klappen 22 besteht. Die gezeigte Klappe 22 ist am ein­ laßseitigen Ende des an der Kaltseite der Peltierelementgruppe 12 vorbeiführenden Luftleitweges 21 angeordnet. Die Klappe 22 ist um eine Schwenkachse 23 zwischen den beiden in den Fig. 1 und 2 veranschaulichten Endstellungen verschwenkbar. In ihrer einen Endstellung (Fig. 1) gibt die Klappe 22 einen Innenraumluftzulaß 24 frei, während sie einen Außenluftzulaß 25 verschließt. Fig. 2 zeigt die Klappe 22 in ihrer anderen End­ stellung. In dieser Stellung gibt die Klappe 22 den Außenluftzulaß 25 zu dem kaltseiti­ gen Luftleitweg 21 frei. Gleichzeitig versperrt sie den Innenraumluftzulaß 24 zu dem Luftleitweg 21.

Die Umsteuerung der Luftleitvorrichtung (Klappe 22) erfolgt mittels einer Steuer- oder Regelstufe 26, der ein Vergleicher 27 vorgeschaltet ist (Fig. 3). An den Vergleicher 27 sind eingangsseitig ein Außentemperaturgeber 28 und ein Innenraumtemperaturge­ ber 29 angeschlossen.

Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt:

Wenn die vom Innenraumtemperaturgeber 29 erfaßte Temperatur im Innenraum 31 des Fahrzeugs niedriger liegt als die vom Außentemperaturgeber 28 ermittelte Außentem­ peratur, gibt der Vergleicher 27 an die Steuer- oder Regelstufe 26 ein Signal, das be­ wirkt, daß die Stufe 26 die Klappe 22 in die in Fig. 1 veranschaulichte Stellung bringt bzw. in dieser Stellung hält. Der Lüfter 18 saugt Außenluft über einen Einlaß 32 am heckseitigen Ende des Daches 10 an. Der dadurch ausgebildete Außenluftstrom 15 durchquert den Luftleitweg 20, und er verläßt das Dach 10 über einen nahe dem vorde­ ren Dachende liegenden, nach oben gerichteten Auslaß 33. Gleichzeitig wird Innen­ raumluft über den von der Klappe 22 freigegebenen Innenraumluftzulaß 24 angesaugt. Der dadurch ausgebildete Luftstrom 16 strömt über den unterhalb der Kaltseite der Pel­ tierelementgruppe 12 liegenden Luftleitweg 21 nach vorne, wobei er unter der Wirkung des Peltiereffekts von der Peltierelementgruppe gekühlt wird. Der so gekühlte Luft­ strom 16 tritt in den Innenraum 31 über einen Auslaß 34 über, der in einer Dachverklei­ dung (Himmel) 35 ausgebildet ist.

Hat sich aber die Luft im Innenraum 31 beispielsweise unter dem Einfluß der auf das Fahrzeug einfallenden Sonnenstrahlung so weit aufgeheizt, daß die Innenraumtempera­ tur über der Außentemperatur liegt, wird die Klappe 22 mittels der Steuer- oder Regel­ stufe 26 umgesteuert und dabei um die Schwenkachse 23 in die in Fig. 2 veranschau­ lichte Stellung verschwenkt, in welcher die Klappe 22 den Außenluftzulaß 25 des kaltsei­ tigen Luftleitweges 21 freigibt und den Innenraumluftzulaß 24 versperrt. Der Lüfter 19 kann jetzt keine Innenraumluft mehr ansaugen. Vielmehr führt er dem Luftleitweg 21 Außenluft über den Außenluftzulaß 25 zu. Der entsprechende Luftstrom 17 wird beim Durchlaufen des Luftleitwegs 21 gekühlt, und er tritt über den Auslaß 34 in den Innen­ raum 31 über. Bezüglich des Außenluftstroms 15 tritt keine Änderung ein.

Es versteht sich, daß die erläuterte Einrichtung auf verschiedene Weise abgewandelt werden kann. Während im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 beispielsweise die Luftströme 15, 16 und 17 im Dach von hinten nach vorne gefördert werden, kann auch mit umgekehrter Förderrichtung eines oder beider Ströme 15, 16 bzw. 15, 17 gearbeitet werden. Dabei kann für den Außenluftstrom 15 bei Fahrt des Fahrzeuges der Staueffekt ausgenutzt werden, wenn der Auslaß 33 nicht an der Oberseite, sondern an der Front­ seite des Daches 10 vorgesehen wird. Den Luftzulässen 24 und 25 können gesonderte Klappen oder dergleichen zugeordnet werden, die wechselseitig betätigt werden, um in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Vergleichers 27 den Zulaß 24 oder den Zu­ laß 25 zu öffnen und den jeweils anderen Zulaß zu schließen.

Claims (7)

1. Einrichtung zur Temperaturabsenkung für den Innenraum von Fahrzeugen mit ei­ nem eine Heißseite und eine Kaltseite aufweisenden Kälteerzeuger und einer Be­ lüftungsvorrichtung, die einen Außenluftstrom an der Heißseite und einen weiteren Luftstrom an der Kaltseite des Kälteerzeugers vorbeiführt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Belüftungsvorrichtung (14) eine temperaturabhängig umsteu­ erbare Luftleitvorrichtung (Klappe 22) aufweist, die den entlang der Kaltseite des Kälteerzeugers (Peltierelementgruppe 12) geführten weiteren Luftstrom (16 bzw. 17) bei im Vergleich zur Außentemperatur relativ niedriger Innenraumtemperatur vom Innenraum (31) aus und bei im Vergleich zur Außentemperatur relativ hoher Innenraumtemperatur von außen aus zuleitet.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitvorrichtung (Klappe 22) der Kaltseite des Kälteerzeugers (Peltierelementgruppe 12) Innen­ raumluft zuleitet, wenn die Innenraumtemperatur niedriger als die Außentempera­ tur ist, und der Kaltseite des Kälteerzeugers Außenluft zuleitet, wenn die Innenraumtemperatur höher als die Außentemperatur ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftleitvor­ richtung eine temperaturabhängig verstellbare Klappenanordnung (22) aufweist, die am einlaßseitigen Ende eines an der Kaltseite des Kälteerzeugers (Peltierelementgruppe 12) vorbeiführenden Luftleitweges (21) sitzt und die in Ab­ hängigkeit von der Temperaturdifferenz zwischen der Innenraumtemperatur und der Außentemperatur den Einlaß dieses Luftleitweges entweder zum Innenraum (31) hin freigibt und zur Außenseite hin versperrt oder umgekehrt zur Außenseite hin freigibt und zum Innenraum hin versperrt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß des an der Kaltseite des Kälteerzeugers (Peltierelementgruppe 12) vorbeiführenden Luftleit­ weges (21) mit der Außenseite über einen Außenluftzulaß (25) und mit dem Innen­ raum (31) über einen Innenraumluftzulaß (24) verbunden ist und die Klappenan­ ordnung mindestens eine zwischen zwei Endstellungen verschwenkbare Klappe (22) aufweist, die in ihrer einen Endstellung den Außenluftzulaß und in ihrer anderen Endstellung den Innenraumluftzulaß verschließt und dabei den jeweils anderen Zulaß öffnet.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Fördern des an der Heißseite und/oder des an der Kaltseite des Kälteer­ zeugers (Peltierelementgruppe 12) vorbeigeführten Luftstroms (15, 16, 17) minde­ stens ein Querstromlüfter (18, 18′, 19) vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umsteuerung der Luftleitvorrichtung (Klappe 22) eine Steuer- oder Regel­ stufe (26) mit zugeordnetem Vergleicher (27) vorgesehen ist, an den ein Außen­ temperaturgeber (28) und ein Innenraumtemperaturgeber (29) angeschlossen sind und der die Innenraumtemperatur mit der Außentemperatur vergleicht.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kälteerzeuger eine Peltierelementgruppe vorgesehen ist.