DE1555213A1

DE1555213A1 - Verfahren zur Klimatisierung von Kraftfahrzeugfahrgastraeumen und eine Vorrichtung zur Ausuebung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE1555213A1
Application number: DE19671555213
Authority: DE
Inventors: Saeufferer Dr Helmut
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1967-02-09
Filing date: 1967-02-09
Publication date: 1970-08-13
Also published as: FR1553477A

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft - ' ^pkiff 7?53/4-

Stuttgart-Untertürkheim 3»Febr.1967

Patentanmeldung

"Verfahren zur Klimatisierung von Kraftfahrzeugfahrgas träumen und eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Klimatisierung von Kraftfahrzeugfahrgasträumen, bei dem Außenluft angesaugt und in den Fahrgastraum gedrückt und dieser entsprechend entlüftet wird und eine Vorrichtung zur Ausübung dieses Verfahrens .

Zur Klimatisierung von Kraftfahrzeugfahrgasträumen, insbesondere solchen mit Verbrennungskraftmaschinenantrieb ist es bekannt, diese zu belüften. Die daraus und aus der Anwesenheit von Personen im Fahrgastraum resultierende Luftfeuchtigkeit im Fahrgastraum entspricht in vielen Fällen nicht den Feuchtigkeitswerten einer optimalen Behaglichkeit. Aufgabe der Erfindung ist es, ein■Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Fahrgastraumatmosphäre hinsichtlich ihrer Feuchtigkeit behaglich ist.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeit der angesaugten Luft vor dem Eintritt in den Fahrgastraum verändert wird» Durch die Belüftung des Fahrgast-

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raumes erfolgt ein ständiger Luftaustausch und die Luftfeuchtigkeit im Fahrgastraum wird in erster Linie durch die Feuchtigkeit der neu zugeführten Luft bestimmt, wohingegen die Auswirkungen, die durch die Anwesenheit von Personen in diesem Fahrgastraum und deren Ausdünstungen bedingt sind, nicht so sehr ins Gewicht fallen, wenn eine ausreichende Belüftung, wie sie zur Frischluftversorgung sowieso erforderlich ist, vorgenommen wird.

Es sind auch Klimatisierungsverfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei denen die !Temperatur der angesaugten Luft vor dem Eintritt in den Fahrgastraum verändert wird, also entweder gesenkt oder erhöht wird. In solchen Fällen ändert sich die relative Luftfeuchtigkeit, die allein für die Behaglichkeit maßgebend ist. Eine erfinderische Weiterbildung dieses bekannten Verfahrens ist dementsprechend dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeit der angesaugten Luft nach Veränderung der Temperatur verändert wird. Durch Kühlen der Luft erhöht sich die relative Luftfeuchtigkeit und durch Erhitzen senkt sie sich. 7/enn man also einmal davon ausgeht, daß die AußenatmoSphäre hinsichtlich ihrer Luftfeuchtigkeit behaglich ist, dann muß, um auch im Fahrgastinnenraum eine hinsichtlich Feuchtigkeit behagliche Atmosphäre zu schaffen, bei Beheizung der angesaugten Luft dieser Feuchtigkeit zugeführt, dagegen bei Abkühlung dieser Feuchtigkeit entzogen werden. Das Liaß der zuzusetzenden bzw. abzuziehenden Feuchtigkeit ergibt sich aus der Temperatur und der Feuchtigkeit der Außenatmosphäre, den: Luftdurchsatz und der Temperatur und angestrebten Feuchtigkeit der Fahrgastraumatmosphäre. Man könnte diese Daten laufend messen bzw. voreinstellen und nach den entsprechenden Meßergebnis-

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sen bzw» Voreinstellungen die Befeuchtung oder Entfeuchtung durchführen. Dies wäre aber sehr umständlich. Einen einfacheren Weg beschreitet eine zweckmäßige Weiterbildung des erfinderisel:en Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Feuchtigkeitsveränderung nach Maßgabe der relativen Luftfeuchtigkeit im Fahrgastraum erfolgt.

Eine Vorrichtung zur Klimatisierung eines Fahrzeugfahrgastraumes mit Ansaugnitteln zum Ansaugen der Außenluft und Eindrücken derselben in den Fahrgastraum, die ein von der AußenatmoSphäre ausgehendes und im Fahrgastraum mündendes Luftkanalsystem aufweist, ist erfindungs^emäß dadurch gekennzeichnet, daß dem Luftkanalsysten ein Llittel zur Luftfeuchtigkeitsänderung zugeordnet ist. Unter Zuordnung soll hier und im folgenden verstanden werden, daß die dem Luftkanalsystem zugeordneten Elemente physikalisch auf den in den betreffenden Leitungen geförderten Luftstrom einwirken können, und zwar Jeweils an der Stelle, an der die Zuordnung räumlich, erfolgt.

Eine Vorrichtung nach der Erfindung, bei der auch die Lufttemperatur im Fahrgastraum beeinflußt werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Luftkanalsystem ein Wärmetauscher zugeordnet ist, dem in Förderrichtung das Kittel zur Luftfeudhtigkeitsänderung nachgeschaltet ist. Der Wärmetauscher kann dabei ein Luftbeheizer oder ein Luftkühler oder ein kombinierter Heizkühler sein. Es kann auch ein Luftbeheizer neben einem Luftkühler als Wärmetauscher vorgesehen sein.

Es wird in vielen Fällen genügen, die Luftfeuchtigkeit nur eines Teilstroms der angesaugten Luft zu verändern,

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und dann diese Veränderung so stark vorzunehmen, daß sich durch Austausch mit den anderen Luftanteilen im Inneren des Fahrgasträumes die angestrebte Feuchtigkeit einstellt. Dies empfiehlt sich aber nicht, weil dann bei gleichen Voraussetzungen eine intensive Luftfeuchtigkeitsänderung erforderlich wäre und diese wäre entsprechend aufwendig. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vermeidet diese Aufwendungen und ist dadurch gekennzeichnet, daß das Luftkanalsystem in bekannter Weise eine Sammelleitung aufweist, die über Versweigungsleitungen an verschiedenen Stellen im Fahrgastraum nündet, und daß die Mittel zur Luftfeuchtigkeitsänderung der Sar.iinelleitung zugeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung kann die Peuchtigkeitsänderung also an der gesamten angesaugten Außenluft angreifen.

In klimatisch normalen Zonen ist eine Kühlung der Atmosphäre des Fahrgastraunes entbehrlich; eine Beheizung dagegen für die Wirternonate ist kaum zu vermeiden. Eine dementsprecheiide Aue^estaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, da2 der Wärmetauscher ein Luftbeheizer und daß das Kittel zur Luftfeuchtigkeitsänderung ein Luftbefeuchter ist.

Die Feuchtigkeitszufuhr ist zweckmäßig verstellbar.

Eine sehr einfache dementspreclieride Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Luftbefeuchter in einem ITeLenschluß des Luftkanalsystems Angeordnet ist, und daß für diesen ITebenschluß verstellbare Ventilmittel vorgesehensind. Ist der Hebenschluß durch die Ventilmittel weit geöffnet, dann kommt ein großer Anteil der an-

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gesaugten Luft in den Wirkbereich des Luftbefeuchters; im Extremfall, wenn der ITebenschluß ein Nebenschluß sur Sammelleitung ist, bei entsprechender Einsfeilung und Ausbildung der Ventilmittel die gesamte angesaugte Luft und dann ist die aufgenommene Feuchtigkeit maximal. Ist dagegen der Ifebenschluß gedrosselt, dann gerät nur ein kleiner !eil der angesaugten Luft in den Wirkbereich des Luftbefeuchters und es wird insgesamt weniger Feuchtigkeit zugeführt. Durch Verstellen der Ventilmittel läßt sich also die Intensität der Befeuchtung auf diese Weise sehr leicht verstellen.

Man kann die Luft durch einen Feuchtigkeitssprülistrahl mit Feuchtigkeit beladen. Zu einer einfacheren Ausgestaltung eines Luftbefeuchters führt eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Luftbefeuchter einen geschlossenen Wassertank aufweist, dessen oberer Teil in den ITebenschluß einbezogen ist und in welchen oberen Teil ein in einem Füllteil angeordneter Docht ragt. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung kann man das Maß der Befeuchtung einmal durch die bereits erwähnte Verstellung der Ventilmittel verändern, man kann es aber auch verändern, indem man den Docht bezüglich der Länge, mit der er in den ITebenschluß ragt, verstellt.

Die Verstellung der Mittel zur Änderung der Luftfeuchtigkeit erfolgt zweckmäßig über eine Handhabe am Armaturenbrett und einen Bowdenzug. Für diese Handhabe kann eine Teraperaturskala vorgesehen sein, die auf eine behagliche Atmosphäre im Fahrgastraum von etwa 55$ relativer Feuchtigkeit und 18⁰G ausgelegt ist. Diese Skala berücksichtigt allerdings nicht die Feuchtigkeit der Außenatmosphäre. Dies ist aber in den meisten Betriebsfällen, insbesondere

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in normalen, mittleren Klimazonen ohne große Bedeutung. Wenn die Außenatmosphäre extreme Werte annimmt, weil, zum Bei· spiel in sonnigen Gebirgslagen, besonders trockene Frischluft angesaugt wird, dann kann man dem durch Einstellung der Handhabe gegenüber der Skala auf eine um wenige Grad tiefere Temperatur Rechnung tragen.

Zur Verstellung der Mittel zur Veränderung der Luftfeuchtigkeit kann anstelle der Handhabe oder zusätzlich zu dieser ein Feuchtigkeitsmeßfühler im Fahrgastraum vorgesehen sein.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Feuchtigkeits-Temperatur-Diagramm und

Fig. 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.

In dem Diagramm gemäß Fig. 1 ist die relative Luftfeuchtigkeit F+j der FahrgastraumatmoSphäre bei 18⁰C gegen die Temperatur ta der Außenatmosphäre aufgetragen. Die Kurve 20 entspricht einer relativen Luftfeuchtigkeit F+ = 90$ der Außenluft bei der Außenlufttemperatur ta. Für die Kurve 21 gilt entsprechend F^_a= 70$, für die Kurve 22 F^ = 50$ und für die Kurve 23 F^_a= 30$· Schraffiert eingezeichnet und mit 24 bezeichnet ist die Behaglichkeitszone, die bei 18⁰O erfahrungsgemäß zwischen 50 und 60$ relativer Feuchtigkeit liegt. Für eine behagliche Innenatmosphäre muß also der zugehörige Feuchtigkeitswert in diesem schraffierten Bereich liegen.

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Die Baten des Diagramms gemäß Figur 1 sind "bekannten Wasserdampftafeln entnommen.

Nehmen wir an, daß bei einer Außentemperatur ta = O⁰O und einem Feuchtigkeitegrad von F+ = 85?o Frischluft über eine Heizung angesaugt wird und auf 18⁰C, bezogen auf die Temperatur im Fahr^astinnenraum, erhitzt wird, dann ergibt das Diagramm nach Figur 1 für den Fahrgastinnenraum eine relative Luftfeuchtigkeit von ca. 27$· Der entsprechende Meßpunkt ist in dem Diagramm gemäß Figur 1 mit P- bezeichnet. Die dem zugrunde gelegten Ausgangswerte ta = O C und

85 fo sind mittlere Brfahrlingswerte für die mitteleuropäische Klimazone im Winter. Die relative luftfeuchtigkeit im Fahrgastraum liegt also, wenn man nicht die nach der Erfindung vorgesehene Feuclitigkeitsveränderung vorsieht, weit unterhalb der Behaglichkeitszone 24. Legt man einen kalten Wintertag mit ta = 15⁰C und F+ = 70$ zugrunde, so ergibt eich aus dem Diagramm gemäß dem Ließpunkt P₂, daß die relative Luftfeuchtigkeit im Fahrgastraum sogar nur ti· beträgt, werji man die nach der Erfindung vorgesehene Feuchtigkeitsveränderung nicht vornimmt· Bei beiden angenommenen Beispielen muß also, um Behaglichkeit zu erzielen, der angesaugten Luft Feuchtigkeit zugeführt werden· Ton diesen Voraussetzungen geht das in Figur 2 beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel aus.

In Figur 2 ist mit 1 ein Luftkanalsystem bezeichnet, das aus einer von der Außenatmosphäre ausgehenden Sammelleitung 3 besteht, die über drei Verzweigungsleitung en. 4»5|6 an verschiedenen Stellen in den Fahrgastraum 7 mündet. Mit 18 ist ein Gebläse bezeichnet, das die Luftströmung in

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dem Luftkanalsystem in Pfeilrichtung antreibt und mit 9 ist ein Luftbeheizer bezeichnet, der die in der Sammelleitung 5 strömende Luft beheizt. Dem Luftbeheizer 9 in Fürderriclvfcun_o nach_oeschaltet ist der Saiuuelleitung 5 ein Luftbefeuchter zugeordnet. Für den Luftbefeuchter 2 ist ein ITebenschluß 8 der Sa^Juelleitun^, 5 vorgesehen, in den der obere Teil 12 eines luftdicht verschließbaren Wassertanks 11 einbezogen ist. Für den Nebenschluß 8 ist ein Ventil 10 vorgesehen, das es gestattet, die Luftmenge, die von der Sammelleitung abgezweigt, den ilebenschluß durchströmt, zu verstellen. Das Ventil ist als Umlenkklappe so ausgebildet, daß es in seiner einen Extremstellung den Nebenschluß 6 ganz sperrt und die Sammelleitung 5 ganz öffnet und in seiner anderen Extremsteilung die Sammelleitung 5 hinter der ersten Abzweigung des Nebenschlusses ganz sperrt und den ITebenschluß 8 ganz öffnet.

Der Wassertank v/eist unten einen Füllbereich 13 auf, der ein Fassungsvermögen von etwa 3 Liter hat. Bei einer zugeführten Frischluftmenge von 3 Liter/sec. ergibt sich unter Normalumständen ein Wasserverbrauch von 30 - 100 gr/h, so daß ein Wasservorrat von 2 Liter für eine Betriebsdauer von 20 Stunden ausreicht. Der Wasservorrat kann dann während des Tankens bei Bedarf ergänzt werden.

In dem Füllbereich 13 ist ein Docht 14 höhenverstellbar gelagert, der bis in den oberen Teil 12 ragt und dort von der in dem Nebenschluß 8 geförderten Luft umspült wird, die dabei mit Feuchtigkeit angereichert wird, und zwar jenachdem, wieweit der Docht 14 in den oberen Teil 12 ragt. Zum Verstellen der Höhenlage des Dochtes ist ein Handrad

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vorgesehen, das ein Ritzel 29 treibt, das mit seinen Zähnen in den Docht 14 eingreift, der im übrigen in einer nicht dargestellten Führung geführt ist. An dem Handrad 27 kann die Befeuchtung voreingestellt werden. Zum Verstellen des Ventils 10 ist eine am Armaturenbrett des Fahrgasträumes angeordnete Handhabe 15 vorgesehen, die über einen Bowdenzug 16 an dem Drosselventil 10 angreift.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Bei Betrieb wird durch das Gebläse 18 Außenluft angesaugt, die zunächst in dem Luftbeheizer 9 erwärmt wird und dann in den Bereich des Ventils 10 gelangt. Im Bereich des Ventils 10 zweigt je nach der Einstellung der Handhabe 15 ein mehr oder weniger großer Anteil der angewärmten Luft in den Nebenschluß ab und wird dort befeuchtet und anschließend gemeinsam mit dem Luftanteil, der nicht die Hebenschlußleitung 8 passiert hat, in der Sammelleitung 3 weiter gefördert. Die so erwärmte und befeuchtete Luft gelangt dann über die Verzweigungsleitungen 4,5 und 6 in den Fahrgastraum. Zur Entlüftung des Fahrgastraumes sind keine besonderen Mittel vorgesehen. Die Entlüftung erfolgt über Undichtigkeiten des Fahrgastraumes. Wenn diese nicht ausreichen, können entsprechende Entlüftungsöffnungen vorgesehen sein.

G-emäß einer Abänderung des dargestellten Ausführungsbeispiels kann im Fahrgastraum ein Feuchtigkeitsmesser 17 vorgesehen sein, der die relative Feuchtigkeit der Atmosphäre des Fahrgasträumes mißt und an einen Verstellmotor 28 angeschlossen ist, der seinerseits das Handrad 27 treibt, und zwar nach Maßgabe der in der Feuchtigkeitsmeßvorrichtung gemessenen Meßwerte, so daß die relative Luftfeuchtigkeit im Fahrgastraum immer im Behaglichkeitsbereich 24 liegt.

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Für die Verstellung der Dochthöhe kann auch ein sollwertgesteuerter Regler vorgesehen sein, dessen Meßfühler der Feuchtigkeitsmeßfühler 17 ist. Stellglied dieses Reglers kann anstelle des Dochtes 14 auch die Drosselklappe sein, ebenso wie gemäß einer anderen Abänderung der Motor 28 statt die Dochthöhe 14 zu verstellen, zum Verstellen des Ventils 10 vorgesehen sein kann.

Wenn bei starkem Frost der Wasserinhalt in dem Wassertank 11 einfriert, dann erfolgt durch Sublimation schon im ersten Moment der Luftförderung eine gewisse Anfeuchtung. Sobald dann der Luftbeheizer 9 wirksam wird, streicht Heißluft über die Eisfläche und auf dieser bildet sich nach kurzer Zeit ein Flüssigkeitsfilm, durch den die angesaugte Luft befeuchtet wird, bis schließlich das ganze Eis aufgetaut ist und der Luftbefeuchter 2 wieder normal funktioniert. Selbst bei Vereisung erfolgt also auch kurz nach Inbetriebnahme eine, wenn auch eingeschränkte, Luftbefeuchtung. Der Wassertank 11 besteht in Fällen, in denen mit Vereisung gerechnet werden muß, zweckmäßig aus elastischem und kältebeständigem Kunststoff.

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Claims

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Ansprüche

1. Verfahren zur Klimatisierung von Kraftfahrzeugfahrgasträumen, bei dem Außenluft angesaugt und in den Fahrgastraum gedrückt und dieser entsprechend entlüftet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeit der angesaugten Luft vor dem Eintritt in den Fahrgastraum verändert wird.

ο Verfahren zur Klimatisierung", bei dem die Temperatur der angesaugten Luft vor dem Eintritt in den Fahrgastraum verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach Anspruch 1 die Feuchtigkeit der angesaugten Luft nach Veränderung der Temperatur verändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchtigkeitsveränderung nach Maßgabe der relativen Luftfeuchtigkeit im Fahrgastraum erfolgt.

4. Vorrichtung zur Klimatisierung eines Fahrzeugfahrgastraumes mit Ansaugmitteln sum Ansaugen der Außenluft und Eindrücken derselben in den Fahrgastraum, die ein von der Außenatmosphäre ausgehendes und im Fahrgastraum mündendes Luftkanalsystem aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausübung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dem Luftkanalsysten (1) ein Mittel (2) zur Luftfeuchtigkeitsänderung zugeordnet ist.

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5. Vorrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß dem Luftkanalsystem (1) ein Wärmetauscher (9) zugeordnet ist, dem in Förderrichtung das Kittel (2) zur Luftfeuchtigkeitsänderung nachtesehaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Luftkanalsystem (1) in bekannter V/eise eine Sammelleitung (3) aufweist, die über Verzweigungsleitun^en (4>5,6) an verschiedenen Stellen im Fahrgastraum (7) mündet, und daß die Llittel (2) zur Luftfeuchtigkeitsänderung der.Sammelleitung (3) zugeordnet sind.

7· Vorrichtung nach Anspruch 5 und/oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärr.;etauscher ein Luftbeheizer (9) und daß das Llittel zur Luftfeuchtigkeitsänderung ein Luftbefeuchter (2) ist.

8. Vorriclitung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftbefeuchter (2) in einem ITebenschluß (-3) des Luftkanalsystens (1) angeordnet ist, und daß für diesen Nebenschluß verstellbr.re Ventilmittel (10.) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Ar.&pruch 7 und/oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftbefeuchter (2) einen geschlossenen 'Jassertank (11) aufweist, dessen oberer Teil (12) in den "ebenscLlul (8) einbezc^en ist und in welchen oberen !eil ein in einem Füllteil (13) angeordneter Docht (14) ragt.

1C. Verrichtung n&cli Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dai der DocIvd (14) bezüglicli der Län^c-, mit ;.er er in den Ilebeüsclilu-i (δ) ra^t, verstellbar ist.

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11. Vorrichtung nacli einen oder mehreren der vorhergehenden Vorrichtungsanspräche, dadurch ^el:eunseichnet, daß die liittel (2) zur Änderung der Luftfeuchtigkeit in ihrer Wirkung verstellbar sind und dais als Verstellorgan eine Handhabe (15) am Armaturenbrett und ein Bowdenzug (16) vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach einen oder mehreren der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, dadurch gekennzeichnet, daJj die !'littel (2) zum Ändern der Luftfeuchtigkeit in ihrer Wirkung verstellbar sind, und daß als Verstellorgan ein ließfühlor (17) im fahrgastraum (7) vorgesehen ist.

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