DE19750381B4

DE19750381B4 - Kraftfahrzeug-Klimaanlage

Info

Publication number: DE19750381B4
Application number: DE1997150381
Authority: DE
Inventors: Katsuyuki Kariya Ohsaki; Kotaro Kariya Suda; Isao Kariya Kinoshita; Masami Kariya Taguchi
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2017-11-14
Also published as: DE19750381A1; JPH10147129A; DE19750381C5; JP3774961B2

Abstract

Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug aufweisend
einen Heizerkern (13) zum Heizen von Luft durch Ausführen eines Wärmeaustauschs zwischen Luft und Motorkühlmittel, welches zum Kühlen des Kraftfahrzeugmotors (34) das Motorkühlmittel stets in den Heizerkern (13) zirkuliert, wenn der Kraftfahrzeugmotor (34) läuft,
einen Umgehungsdurchlass (15) zur Führung einer Luftströmung, welche den Heizerkern (13) umgeht,
eine Luftmischklappe (16, 19) zum Steuern eines Luftströmungsmischverhältnisses von erhitzter Luft, die durch den Heizerkern (13) geströmt ist, zu Luft, die durch den Umgehungsdurchlass (15) geströmt ist, und
ein Klimatisierungsgehäuse (11) zum Aufnehmen des Heizerkerns (13) und der Luftmischklappe (16, 19), wobei die Luftmischklappe (16, 19) auf der stromabwärtigen Seite des Heizerkerns (13) angeordnet ist, und
der Heizerkern (13) im Klimatisierungsgehäuse (11) derart angeordnet ist, dass der Heizerkern (13) in Bezug auf eine zur Fahrzeuglängsachse vertikale Richtung mit dem oberen Abschnitt in Richtung auf eine luftstromaufwärtige Seite des Heizerkerns (13) um einen vorbestimmten Winkel...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine wasserventilfreie Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug, in welcher heißes Wasser (Motorkühlmittel) stets durch Betrieb einer motorseitigen Wasserpumpe in einen Heizerkern (Heizwärmetauscher) strömt bzw. zirkuliert.
Bislang wird für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage ein Wasserventil verwendet, welches einen Heißwasserstrom bzw. -durchsatz in einer Heißwasserleitung steuert, die zu einem Heizerkern führt. Diese Art von Klimaanlage ist jedoch kürzlich durch eine wasserventilfreie Klimaanlage zugunsten einer Kostenreduzierung ersetzt worden. Da bei dieser wasserventilfreien Klimaanlage das heiße Wasser in den Heizerkern selbst dann zirkuliert bzw. strömt, wenn ein Maximal-Kühlbetrieb ausgeführt wird, muss verhindert werden, dass die Temperatur der Kühlluft aufgrund von vom Heizerkern ausgestrahlter Wärme ansteigt.
Um das vorstehend genannte Problem zu überwinden, ist eine Klimaanlage vorgeschlagen worden, in welcher ein Heizerkern in vertikaler Richtung angeordnet ist (ein Wärmetauschabschnitt eines Heizerkerns ist entlang einer vertikalen bzw. Auf/Abrichtung eines Fahrzeugs angeordnet und Luft strömt durch den Wärmetauschabschnitt in horizontaler Richtung), und eine Luftmischklappe ist sowohl auf der stromaufwärtigen Seite (Vorderseite) wie auf der stromabwärtigen Seite (Rückseite) des Heizerkerns angeordnet. Wenn bei dieser Klimaanlage der Maximalkühlbetrieb ausgeführt wird, werden sowohl die Vorderseite wie die Rückseite des Heizerkerns durch die jeweilige Luftmischklappe verschlossen.
Bei der vorstehend erläuterten Auslegung, bei welcher die Vorderseite und Rückseite des Heizerkerns durch zwei Luftmischklappen verschlossen werden, muss die Luftmischklappe auf der Vorderseite des Heizerkerns einen ausreichend großen Querschnitt bzw. Fläche haben, um eine Vorderseite des Heizerkerns ebenso abschließen zu können wie einen Umgehungsdurchlass, durch welchen die Kühlluft strömt. Ein großer Raum, in welchem die große Luftmischklappe sich dreht, ist auf der Vorderseite des Heizerkerns erforderlich. Die Größe der Klimaanlage einschließlich des Heizerkerns wird deshalb groß.
In der Klimaanlage, in welcher ein Verdampfer und ein Heizerkern benachbart zu einem einzigen Klimatisierungsgehäuse angeordnet sind, ist deshalb, weil der Raum innerhalb eines Instrumentenbretts begrenzt ist, das Bereitstellen einer großen Luftmischklappe an der Vorderseite des Heizerkerns unmöglich.

US 4 828 018 beschreibt eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem Heizerkern zum Heizen von Luft durch Ausführen eines Wärmeaustauschs zwischen Luft und Motorkühlwasser. Bei dieser Klimaanlage ist ein Kühlwasserventil vorgesehen, so dass die Zirkulation des Motorkühlmittels in den Heizerkern in Abhängigkeit von der Steuerung des Ventils reguliert wird. Der Heizerkern ist in einem Klimatisierungsgehäuse derart angeordnet, dass der Heizerkern sich in Bezug auf die Vertikale in Richtung auf eine luftstromabwärtige Seite des Heizerkerns neigt.

DE 41 19 474 A1 zeigt eine weitere Klimaanlage, bei welcher der Heizerkern ungefähr horizontal angeordnet ist, und ebenfalls auf eine luftstromabwärtige Seite geneigt ist.

Eine weitere Klimaanlage ist in DE 2 061 932 A gezeigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einer wasserventilfreien Kraftfahrzeug-Klimaanlage den Raum zum Anordnen einer Luftmischklappe zu verringern und wirksam eine Wärmeabstrahlung von dem Heizerkern zu der Kühlluft zu hemmen.

Diese Aufgabe wird durch die Klimaanlagen mit den im Anspruch 1 bzw. Anspruch 2 genannten Merkmalen gelöst.

Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Heizerkern am Klimatisierungsgehäuse derart angeordnet, dass ein Wärmetauschabschnitt entlang einer vertikalen Richtung des Fahrzeugs angeordnet ist. Der Heizerkern ist in Bezug auf eine vertikale Richtung mit dem oberen Abschnitt zur stromaufwärtigen Seite hin um einen vorbestimmten Winkel θ1 gekippt. Eine Luftmischklappe ist anstatt an der Luftansaugfläche des Heizerkerns an einer stromabwärtigen Seite angeordnet. Dadurch ist eine groß bemessene Luftmischklappe nicht erforderlich, und die Größe de Luftmischklappe kann miniaturisiert werden. Infolge davon kann die Klimatisierungseinheit miniaturisiert sein. Da am Heizerkern erhitzte Luft daran gehindert wird, durch den gekippt angeordneten Heizerkern aufzusteigen, ist die vom Heizerkern zu der Kühlluft hin ausgestrahlte Wärme auf ein geringes Maß begrenzt.

Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Heizerkern in einem Klimatisierungsgehäuse derart angeordnet, dass ein Wärmetauschabschnitt entlang einer vertikalen Rich tung des Fahrzeugs angeordnet ist. Eine Luftmischklappe ist anstatt an einer Luftansaugfläche des Heizerkerns an einer luftstromabwärtigen Seite angeordnet. Eine schirm- bzw. blendenförmige Führung ist vorgesehen und steht abwärts sowie diagonal ausgehend von einem oberen Abschnitt des Heizerkerns in Richtung auf eine luftstromaufwärtige Seite vor. Eine Luftmischklappe grober Abmessung muss deshalb nicht an der Vorderseite des Heizerkerns angeordnet werden, und die Luftmischklappe kann miniaturisiert werden. Infolge davon kann eine Klimatisierungseinheit ebenfalls miniaturisiert sein. Da am Heizerkern erhitzte Luft durch die schirmförmige Führung daran gehindert wird, aufzusteigen, ist die vom Heizerkern zu der Kühlluft hin ausgestrahlte Wärme auf ein geringes Maß begrenzt.

Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Trennwand vorgesehen, die sich entlang einer vertikalen Richtung des Fahrzeugs im Klimatisierungsgehäuse erstreckt. Ein Netzabschnitt bzw. ein Maschenwerkabschnitt ist vorgesehen bzw. gebildet und erstreckt sich ausgehend vom oberen Ende der Trennwand in Richtung auf die luftstromaufwärtige Seite einer Gesichts(blas)öffnung des Klimatisierungsgehäuses. Die Trennwand ist dazu ausgelegt bzw. so angeordnet, dass sie ausgehend vom Heizerkern einen Spalt hat, der als Heizluftdurchlass genutzt wird. Dadurch ist eine Kolumnarlänge bzw. Säulenlänge in dem Heizluftdurchlass so ausgelegt bzw. eingestellt, dass er außerhalb eines Säulen- bzw. Kolumnarresonanzfrequenzbereichs liegt. Das Auftreten eines Kolumnar- bzw. Säulenresonanzgeräusches ist damit begrenzt.

Auf Grundlage eines Experiments, das durch die Erfinder durchgeführt wurde, wird nunmehr beispielhaft die mit der vorliegenden Erfindung erzielbare Wirkung im Einzelnen erläutert.

Die Bedingungen beim Experiment waren so gewählt, dass die Menge der Luft, die in das Klimatisierungsgehäuse 11 strömt, 320 cm³/Std. beträgt, die Einsauglufttemperatur 0 °C beträgt, die Menge des heißen Wassers, das in den Heizerkern (13) strömt, 500 1/Std. beträgt, und die Heißwassertemperatur 90 °C beträgt. Die Lufttemperaturen an der Gesichtsluftöffnung (23), wenn das heiße Wasser in den Heizerkern (13) zirkuliert bzw. strömt, und wenn das heiße Wasser nicht in den Heizerkern (13) zirkuliert bzw. strömt, werden ermittelt. Durch Vergleichen miteinander wird eine zunehmende Lufttemperatur aufgrund der Zirkulation des heißen Wassers ermit telt. Nunmehr werden die ermittelten Ergebnisse in Bezug auf die jeweiligen folgenden Beispiele erläutert.

Beispiel I: Wie im Zusammenhang mit der (später noch zu beschreibenden) dritten Ausführungsform erläutert, ohne Führung (33) und bei einem Kippwinkel (θ1) für den Heizerkern (13) von 5°,
... die Lufttemperatur nimmt aufgrund der Zirkulation des heißen Wassers um 2,5 °C zu.

Beispiel II: Wie im Zusammenhang mit der (später noch zu beschreibenden) dritten Ausführungsform erläutert, ohne die Führung (33) und mit einem Kippwinkel (θ1) für den Heizerkern (13) von 15°,
... die Lufttemperatur ist um 1,5 °C erhöht.

Wenn demnach die Führung nicht vorgesehen ist, wird durch Einstellen des Kippwinkels (θ1) auf 5° oder 15° die Zunahme der Lufttemperatur auf 2,5 °C oder weniger begrenzt.

Beispiel III: Wie im Zusammenhang mit der (später noch zu beschreibenden) ersten Ausführungsform erläutert, bei vorgesehener Führung (33) und mit einem Kippwinkel (θ1) für den Heizerkern (13) von 1°,
... die Lufttemperatur ist um 1,1 °C erhöht.

Beispiel IV: Wie im Zusammenhang mit der (später noch zu beschreibenden) zweiten Ausführungsform erläutert, bei vorgesehener Führung (33) unter einem Kippwinkel (θ1) für den Heizerkern (13) von 0°
... die Lufttemperatur ist um 1,5 °C erhöht.

Das heißt, im Beispiel IV wird lediglich durch Bereitstellen der schirmförmigen Führung (33) die heiße Luft in ausreichender weise daran gehindert, in den Umgebungsdurchlass (15) aufzusteigen.

Durch Bereitstellen der Führung (33) wird demnach die Zunahme der Lufttemperatur auf 1,1 °C oder weniger beschränkt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert; es zeigen:
1 eine Querschnittsansicht einer Klimatisierungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform,
2 eine Vorderansicht eines in der Klimatisierungseinheit verwendeten Netzabschnitts,
3 eine schematische Ansicht eines Heißwasserkreislaufs einschließlich eines Heizerkerns, und
4 eine Querschnittsansicht einer Klimatisierungseinheit gemäß der zweiten Ausführungsform.
Die Klimaanlage gemäß der in den Figuren gezeigten aktuellen Ausführungsform ist in eine Klimatisierungseinheit 10 und eine (nicht gezeigte) Gebläseeinheit unterteilt. Die Gebläseeinheit ist so angeordnet, daß sie ausgehend von einem zentralen Bereich einer Fahrgastzelle zu der Beifahrerseite hin unter einem Instrumentenbrett innerhalb der Fahrgastzelle versetzt angeordnet ist. Die Klimatisierungseinheit 10 ist hingegen im wesentlichen im zentralen Bereich der Fahrgastzelle unter dem Instrumentenbrett innerhalb der Fahrgastzelle angeordnet.
Die Gebläseeinheit besteht aus einem Innen/Außenluftumschaltkasten, der Innenluft oder Außenluft als in die Fahrgastzelle einzuleitende Luft wählt, und ein Gebläse, welches Luft aus dem Innen/Außenluftumschaltkasten ansaugt und in Richtung auf die Fahrgastzelle austrägt. Dieses Gebläse besteht aus einem Mehrschaufelzentrifugallüfter (Scirocco-Lüfter) und einem Elektromotor, der seine Drehbewegung auf den Mehrschaufelzentrifugallüfter überträgt.
Die Klimatisierungseinheit 10 weist ein Klimatisierungsgehäuse 11 auf, und in diesem Gehäuse sind ein Verdampfer (Heizwärmetauscher zum Kühlen) 12 und ein Heizerkern (Heizwärmetauscher zum Heizen) 13 angeordnet. Das Klimatisierungsgehäuse 11 besteht aus Kunstharz bzw. Kunststoff, das zu einem bestimmten Grad elastisch und hochgradig steif ist, wie etwa Polypropylen und das in vier Teile getrennt werden kann. Nachdem der Verdampfer 12, der Heizerkern 13 und eine nachfolgend zu erläuternde Klappe angeordnet sind, wird jedes Teil des Gehäuses integral mit jedem anderen durch Verbindungsmittel, wie etwa eine Metallfederklemme und einen Bolzen verbunden, um das Klimatisierungsgehäuse 11 zu bilden.
Die Klimatisierungseinheit 10 ist am zentralen Abschnitt unterhalb des Instrumentenbretts innerhalb der Fahrgastzelle angeordnet, wie in 1 gezeigt. Am Vorderende des Klimatisierungsgehäuses 11 ist eine Lufteinlaßöffnung 14 angeordnet. Aus der Gebläseeinheit ausgetragene Luft strömt in die Einlaßöffnung 14. Die Einlaßöffnung 14 mündet auf eine Seitenfläche des Gehäuses 11 auf der Beifahrerseite, um mit einer Luftaunlaßöffnung der Gebläseeinheit verbunden zu werden, die an der Vorderseite des Beifahrersitzes angeordnet ist.
In dem Klimatisierungsgehäuse 11 ist der Verdampfer 12 an einer Stelle unmittelbar hinter der Lufteinlaßöffnung 14 derart angeordnet, daß der Verdampfer 12 den gesamten Querschnitt des Luftdurchlasses abdeckt. Dieser Verdampfer 12 absorbiert Latentwärme von einem Kühlmittel unter Verwirklichung eines Kühlmittelzyklus von der zu klimatisierenden Luft und kühlt die Luft. Wie in 1 gezeigt, hat der Verdampfer 12 eine geringe Dicke in der Längsrichtung bzw. Vorn/Hintenrichtung des Fahrzeugs und ist derart angeordnet, daß eine Längsrichtung von ihm parallel zur vertikalen bzw. oberen/unteren Richtung des Fahrzeugs angeordnet ist. Das heißt, der Verdampfer 12 ist derart angeordnet, daß sein Wärmetauschabschnitt entlang der vertikalen Richtung des Fahrzeugs mit seiner Längsausdehnung verläuft, und die Luft durch den Wärmetauschabschnitt in horizontaler Richtung hindurchtritt (der Längsrichtung des Fahrzeugs).
Der Verdampfer 12 ist ferner vom Schichtaufbau-Typ, bei welchem der Wärmetauschabschnitt durch abwechselndes Übereinanderschichten einer großen Anzahl von flachen Rohren und gewellten Kühlrippen aufgebaut ist, wobei diese Rohre und Rippen integral verlötet sind.
Der Heizerkern 13 ist auf der stromabwärtigen Seite des Verdampfers 12 mit einem vorbestimmten Abstand angeordnet. Der Heizerkern 13 erhitzt die Luft, die durch den Verdampfer 12 gekühlt wird, indem ein Wärmetausch mit heißem Motorkühlmittel (heißes Wasser) ausgeführt wird, das darin fließt. Der Heizerkern 13 weist in ähnlicher Weise wie der Verdampfer 12 eine geringe Dicke in der Längsrichtung des Fahrzeugs auf und ist in dem Klimatisierungsgehäuse 11 derart angeordnet, dass seine Längsrichtung parallel zu der vertikalen Richtung des Fahrzeugs verläuft. Das heißt, der Heizerkern 13 ist derart angeordnet, dass sein Wärmetauschabschnitt entlang der vertikalen Richtung des Fahrzeugs mit seiner Längsausdehnung verläuft, und die Luft durch den Wärmetauschabschnitt in horizontaler Richtung hindurchtritt (der Längsrichtung des Fahrzeugs).
Der Heizerkern 13 ist derart angeordnet, dass sein oberer Abschnitt in Bezug auf die vertikale Richtung in Richtung auf die Vorderseite des Fahrzeugs (luftstromaufwärtige Seite) um einen vorbestimmten Winkel θ1 geneigt ist. Der Winkel θ1 ist so gewählt, dass vom Heizerkern 13 ausgestrahlte Wärmemenge in reduziertem Ausmaß mit der gekühlten Luft im Maximalkühlbetrieb vermischt wird, und bevor zugt beträgt er etwa 5°. Zum Einleiten der Luft, die den Verdampfer 12 durchsetzt hat, in den Heizerkern, ohne Druckverlust und in gleichmäßiger Weise, ist es nicht bevorzugt, den vorbestimmten Winkel θ1 übermäßig zu übersteigen. Es ist jedoch möglich, daß der Winkel θ1 auf etwa 30° vergrößert ist, um der Auslegung der Klimatisierungseinheit 10 Rechnung zu tragen.
Bei dem Heizerkern 13 handelt es sich um einen Heizerkern vom geschichteten Typ, bei welchem der Wärmetauschabschnitt durch abwechselndes Schichten einer großen Anzahl von flachen Rohren und gewellten Kühlrippen und integrales Verlöten derselben aufgebaut ist.
In dem Klimatisierungsgehäuse 11 ist über der Oberseite des Heizerkerns 13 ein Umgehungsdurchlaß 15 angeordnet, in welchem die gekühlte Luft den Heizerkern 13 umgehend strömt. In diesem Umgehungsdurchlaß 15 ist eine Luftmischklappe 16 für Kühlzwecke vorgesehen, um den Öffnungsgrad des Umgehungsdurchlasses 15 zu steuern. Die Luftmischklappe 16 zu Kühlzwecken hat Plattenform und ist integral mit einer Drehwelle 16a gebildet, die in einer oberen Position auf der stromabwärtigen Seite des Umgehungsdurchlasses 15 derart angeordnet ist, daß ihre Achsenrichtung horizontal verläuft. Die Luftmischklappe 16 zu Kühlzwecken, im folgenden der Einfachheit halber als Kühlluftmischklappe bezeichnet, kann sich in der oberen und unteren Richtung des Fahrzeugs bzw. in vertikaler Richtung des Fahrzeugs drehen.
In dem Klimatisierungsgehäuse 11 ist auf der stromabwärtigen Seite des Heizerkerns 13 (Rückseite des Fahrzeugs) eine Trennwand 17 integral mit dem Klimatisierungsgehäuse 11 vorgesehen. Die Trennwand 17 verläuft mit ihrer Längserstreckung entlang der vertikalen Richtung des Fahrzeugs mit einem vorbestimmten Abstand vom Heizerkern 13. Durch diese Trennwand 17 ist ein Heizluftdurchlaß 18 gebildet, und zwar unmittelbar hinter dem Heizerkern 13, aufwärts gerichtet verlaufend. Auf der stromabwärtigen Seite (der Oberseite) des Heißluftdurchlasses 18, d.h. auf der Rückseite des oberen Abschnitts des Heizerkerns 13 ist eine Luftmischklappe 19 zu Heizzwecken, im folgenden der Kürze wegen auch Heizluftmischklappe genannt, vorgesehen, die den Öffnungsgrad des Heizluftdurchlasses 18 steuert. Die Heizluftmischklappe 19 hat Plattenform und ist mit einer Drehwelle 19a integriert, die am oberen Abschnitt des Wandabschnitts 17 derart angeordnet ist, daß ihre Achse horizontal verläuft. Die Heizluftmischklappe 19 kann in der oberen und unteren Richtung bzw. vertikal sich drehen.
Die Kühlluftmischklappe 16 und die Heizluftmischklappe 19 bewegen sich gemeinsam. Jede der Drehwellen 16a und 19a ist durch das Klimatisierungsgehäuse 11 drehbar getragen und steht in Richtung auf die Außenseite des Klimatisierungsgehäuses 11 vor. Sie sind mit einem (nicht gezeigten) Gelenkmechanismus verbunden und werden durch ein Temperatursteuerbetätigungsorgan, wie etwa einen Servomotor betätigt.
Die Temperatur der Luft, die in die Fahrgastzelle ausgetragen wird, wird durch Steuern des Luftstrommischverhältnisses der Heizluft gesteuert, die durch den Heizerkern 13 erhitzt wird, und der Kühlluft, welche durch den Umgehungsdurchlaß 15 hindurchtritt. Dieser Steuervorgang wird durch Einstellen des Öffnungsgrads von beiden Luftmischklappen 16 und 19 ausgeführt.
An einer Stelle auf der stromabwärtigen Seite des Umgehungsdurchlasses 15 (Rückseite des Fahrzeugs) ist eine Luftmischkammer 20 vorgesehen, in welcher die gekühlte Luft aus dem Umgehungsdurchlaß 15 und die erhitzte Luft aus dem Heizluftdurchlaß 18 sich vereinigen und miteinander vermischt werden.
An der Oberseite des Klimatisierungsgehäuses 11 ist eine Entfrosterluftöffnung 21 vorgesehen. Die klimatisierte Luft strömt ausgehend von der Luftmischkammer 20 in die Entfrosterluftöffnung 21 und wird in Richtung auf die Innenseite der Windschutzscheibe bzw. einer Fahrzeugscheibe durch einen Entfrosterluftkanal und einen Entfrosterluftauslaß ausgetragen. Die Entfrosterluftöffnung 21 wird durch eine Entfrosterklappe 22 geöffnet und geschlossen. Die Entfrosterklappe 22 ist durch ein Paar von planaren bzw. ebenen Klappenabschnitten gebildet, die mit einer Drehwelle 22a derart verbunden sind, daß sie L-Form haben.
Am oberen Abschnitt des Klimatisierungsgehäuses 11 auf der Rückseite des Fahrzeugs ist eine Gesichtsluftöffnung 23 vorgesehen. Die klimatisierte Luft strömt ausgehend von der Luftmischkammer 20 in die Gesichtsluftöffnung 23 und wird in Richtung auf den Gesichtsbereich eines Fahrgastes durch einen Gesichtsluftkanal und einen Gesichtsluftauslaß ausgetragen, der über dem Instrumentenbrett angeordnet ist.
Die Gesichtsluftöffnung 23 wird durch eine Gesichtsklappe 24 geöffnet und geschlossen. Die Gesichtsklappe 24 besteht aus einem Paar von planaren bzw. ebenen Klappenabschnitten, die mit einer Drehwelle 24a derart verbunden sind, daß sie L-Form haben.
In dem Luftdurchlaß zwischen der Gesichtsöffnung 23 und der Luftmischkammer 20 ist ein Netz- bzw. Maschenwerkabschnitt 25 zum Reduzieren eines Säulenresonanzgeräusches in dem Heizluftdurchlaß 18 vorgesehen. Der Netzabschnitt 25 weist, wie in 2 gezeigt, einen Rahmen 25a in U-Form mit einer Öffnung am oberen Ende auf, und ein Netz bzw. ein Maschenwerk 25b, dessen Außenrand durch den Rahmen 25a getragen ist. Der Rahmen 25a und das Netz 25b bestehen aus Kunstharz bzw. Kunststoff, wie etwa Nylon, oder aus Metall, wie etwa Edelstahl. In Übereinstimmung mit der aktuellen Ausführungsform beträgt die Maschengröße des Netzes 25b #24.
Der Netzabschnitt 25 ist im Klimatisierungsgehäuse 11 durch Einführen des Rahmens 25a des Netzabschnitts 25 in eine Nut 17a getragen und fixiert, die am oberen Ende der Trennwand 17 gebildet ist, und eine (nicht gezeigte) Nut, die an der Innenwand des Klimatisierungsgehäuses 11 gebildet ist. Der Netzabschnitt 25 erstreckt sich mit seiner Längserstreckung ausgehend vom Endabschnitt der Trennwand 17 mit einer vorbestimmten Länge L in Richtung auf die stromaufwärtige Seite der Gesichtsluftöffnung 23.
In dem Klimatisierungsgehäuse 11 ist auf der Rückseite der Trennwand 17 ein Fußluftdurchlaß 26 vorgesehen. Klimatisierte Luft strömt ausgehend von der Luftmischkammer 20 in den Fußluftdurchlaß 26 durch den Netzabschnitt 25. Im Fußluftdurchlaß 26 ist eine Fußklappe 27 vorgesehen. Die Fußklappe 27 vermag um eine Drehwelle 27a sich zu drehen, um eine Fußluftlöffnung 28 zu öffnen und zu schließen.
Ein Fußluftkanal 29 für den Rücksitz und ein Fußluftkanal 30 für den Vordersitz des Kraftfahrzeugs sind mit der Fußluftöffnung 28 verbunden. Der Fußluftkanal 30 hat mehrere Fußluftauslässe 31, durch welche die erhitzte Luft in Richtung auf den Fußbereich eines Fahrgasts ausgetragen wird.
Die Entfrosterklappe 22, die Gesichtsklappe 24 und die Fußklappe 27 sind Klappen zum Wählen einer Blasbetriebsart, und sie sind mit einem Gelenkmechanismus verbunden und werden gemeinsam durch ein Glasbetriebsartwahlbetätigungsorgan, wie einen Servomotor, gesteuert.
Jede Klappe 16, 19, 22, 24 und 27 hat denselben Aufbau, d.h. eine Metallklappenplatte, die mit jeder Drehwelle 16a, 19a, 22a, 24a und 27a verbunden ist. Zu beiden Seiten der Metallplatte ist ein elastisches Dichtelement, wie etwa ein Dichtelement aus Urethanschaum angebracht.
Der obere Abschnitt des Heizerkerns 13 ist durch eine Tragwand 32 getragen, die in dem Klimatisierungsgehäuse 11 gebildet ist, und die Tragwand 32 hat eine Führung 33. Die Führung 33 ist in Schirmform gebildet und steht abwärts sowie diagonal vom oberen Abschnitt des Heizerkerns 13 zur stromaufwärtigen Seite des Heizerkerns 13 vor. Die Führung 33 deckt den gesamten Bereich des oberen Abschnitts des Heizerkerns 13 in Breitenrichtung des Fahrzeugs bzw. Querrichtung des Fahrzeugs ab (d.h. einer Richtung, die quer zum Zeichnungsblatt in 1 verläuft), ähnlich wie ein Schirm.
In der schirmförmigen Führung 33 beträgt die vorspringende Länge L2 von der Tragwand 32 29 mm und der Kippwinkel θ2 40° beispielsweise.
3 zeigt den Heißwasserkreislauf, enthaltend den Heizerkern 13. Dieser Heißwasserkreislauf weist eine Wasserpumpe 35 auf, die durch den Fahrzeugmotor 34 angetrieben ist. Durch Betätigen der Wasserpumpe 35 zirkuliert das heiße Wasser (Motorkühlmittel) in einen Radiator 36 und den Heizerkern 13 in paralleler Weise. In dem Heißwasserkreislauf mit dem Heizerkern 13 ist ein Wasserventil vorgesehen, welches den Heißwasserfluß unterbricht, so daß das heiße Wasser stets in den Heizerkern 13 zirkuliert bzw. strömt, wenn der Fahrzeugmotor 34 läuft.
Die Arbeitsweise des vorstehend erläuterten Systems wird nunmehr erläutert. Die Klimaanlage weist eine Zentralprozessoreinheit (CPU) (nicht gezeigt) auf, in welche mehrere Manipuliersignale von einer Manipuliereinrichtung eingegeben werden, die im Instrumentenbrett vorgesehen ist, und Signale von einer Ermittlungseinrichtung zum Ermitteln eines Klimatisie rungszustands. Jede Klappe 16, 19, 22, 24 und 27 wird durch Ausgangssignale von der CPU gesteuert.
Die Arbeitsweise der Gesichtsblasbetriebsart wird als erstes erläutert. Die Klappen 22, 24 und 27 werden so gesteuert, daß sie sich zu Stellen bewegen, die in 1 mit durchgezogener Linie gezeigt sind, so daß lediglich die Gesichtsluftöffnung 23 geöffnet und sowohl die Entfrosterluftöffnung 21 wie die Fußluftöffnung 29 geschlossen sind. Die gesamte klimatisierte Luft wird deshalb in Richtung auf den Gesichtsbereich eines Fahrgasts durch die Gesichtsluftöffnung 23 ausgetragen. Wenn der Maximalkühlbetrieb festgelegt ist, werden die Kühlluftmischklappe 16 und die Heizluftmischklappe 19 so gesteuert, daß sie sich zu Stellen bewegen, die in 1 mit durchgezogener Linie gezeigt sind, so daß die Kühlluftmischklappe 16 den Umgehungsdurchlaß 15 öffnet und die Heizluftmischklappe 19 den Heizluftdurchlaß 18 schließt.
In dieser Gesichtsbetriebsart strömt die klimatisierte Luft aus der Gebläseeinheit in die Klimatisierungseinheit 10 durch die Lufteinlaßöffnung 14 und wird am Verdampfer 12 gekühlt. Daraufhin strömt diese abgekühlte Luft durch den Umgehungsdurchlaß 15 bei geschlossener Luftmischklappe 16 und in die Gesichtsöffnung 23, über die Luftmischklappe 20 und den Netzabschnitt 25. Die gekühlte Luft von der Gesichtsluftöffnung 23 strömt durch den Gesichtsluftkanal und den Gesichtsluftauslaß und wird in Richtung auf den Gesichtsbereich eines Fahrgasts ausgetragen, um die Fahrgastinnenseite abzukühlen.
Bei diesem Betrieb zirkuliert das heiße Wasser stets in den Heizerkern 13. Es ist deshalb erforderlich, die Heizungsmenge zu reduzieren, die ausgehend vom Heizerkern 13 zu der gekühlten Luft übertragen wird, um eine maximale Kühlfähigkeit zu erzielen.
Gemäß der aktuellen Ausführungsform ist der Heizerkern 13 derart angeordnet, daß sein oberer Abschnitt in Richtung auf die luftstromaufwärtige Seite des Heizerkerns 13 um den vorbestimmten Winkel θ1 gekippt ist. Außerdem ist eine Führung 13, wie ein Schirm, abwärts sowie diagonal vorstehend am oberen Abschnitt des Heizerkerns 13 vorgesehen.
Wenn die heiße Luft, die durch den Heizerkern 13 erhitzt ist, durch natürliche Konvektion aufsteigt, wird der Heißluftstrom durch die gekippte Oberfläche des Heizerkerns 13 und die Führung 33 eingefangen. Die heiße Luft wird dadurch gehindert, sich mit der gekühlten Luft wirksam bzw. effektiv zu mischen. Die maximale Kühlfähigkeit kann deshalb erzielt werden, ohne daß der stromaufwärtige Durchlaß des Heizerkerns 13 durch eine Luftmischklappe verschlossen ist.
1 zeigt einen Maximalkühlzustand. Durch Bewegen der Luftmischklappen 16 und 19 von der Seite des maximalen Kühlzustands zur Seite des maximalen Heizzustands wird der Öffnungsgrad des Umgehungsdurchlasses 15 verringert und der Heizluftdurchlaß 18 wird so geöffnet, daß die durch den Heizerkern 13 erhitzte Luft vom Heizdurchlaß 18 zur Luftmischkammer 20 strömt. Das heißt, ein Strömungsmischverhältnis der gekühlten Luft vom Umgehungsdurchlaß 15 zu der er hitzten Luft von dem Heizluftdurchlaß 18 wird geändert. Dadurch wird die Temperatur der ausgetragenen Luft in der Gesichtsblasbetriebsart erhöht.
Wenn die Luftmischklappen 16 und 19 geringfügig ausgehend von der Seite des Maximalkühlzustands zu der Seite des Maximalheizzustands bewegt werden, wird der Heizluftdurchlaß 18 zu einem schmalen Raum, der durch den Heizerkern 13 und die Trennwand 17 unmittelbar hinter dem Heizerkern 13 umschlossen ist. Der obere Abschnitt des Raums wird geringfügig geöffnet, indem die Heizluftmischklappe 19 aufwärts bewegt wird. Dadurch ist es möglich, daß ein Säulenresonanzgeräusch (Fremdgeräusch) im schmalen Raum auftritt.
Gemäß der aktuellen Ausführungsform ist ein Netzabschnitt 25 am oberen Ende der Trennwand 17 derart vorgesehen, daß er sich ausgehend vom oberen Ende der Trennwand 17 in Aufwärtsrichtung erstreckt. Die Länge L des Netzabschnitts 25 ist derart eingestellt bzw. gewählt, daß eine Säulenlänge des Heizluftdurchlasses 18 außerhalb des Resonanzfrequenzbereichs liegt. Das Auftreten des Säulenresonanzgeräusches im Heizluftdurchlaß 18 kann dadurch verhindert werden. Es wird bemerkt, daß der Luftströmungswiderstand des Netzabschnitts 25 ausreichend klein ist, um die Menge der zu einem Gesicht eines Fahrgasts ausgetragenen Luft zu reduzieren.
Die schirmförmige Führung 33 führt den Luftstrom vom Verdampfer 12 zum Umgehungsdurchlaß 15 und richtet ihn gleich. Das Luftströmungsgeräusch wird durch diese Gleichrichtung reduziert.
In der Zwei-Niveau-Betriebsart wird die Entfrosterluftöffnung 20 durch die Entfrosterklappe 22 geschlossen und sowohl die Gesichtsluftöffnung 23 wie die Fußluftöffnung 28 werden durch die Gesichtsklappe 24 bzw. die Fußklappe 27 geöffnet. Die Luftmischklappen 16 und 19 werden in die zentralen Positionen zwischen dem Maximalkühlzustand und dem Maximalheizzustand bewegt. In diesem Zustand bzw. unter dieser Bedingung wird die zu klimatisierende Luft am Verdampfer 12 abgekühlt und wird zur gekühlten Luft bzw. zur Kühlluft. Der Strom der gekühlten Luft wird in den Umgehungsdurchlaß 15 und den Heizerkern 13 aufgeteilt.
Nachdem durch den Heizerkern 13 erhitzte Luft den Heizluftdurchlaß 18 aufgestiegen ist, wird die erhitzte Luft mit der gekühlten Luft aus dem Umgehungsdurchlaß 15 gemischt und auf eine vorbestimmte Temperatur gesteuert. Die gemischte Luft strömt ausgehend von der Luftmischkammer 20 zu der Gesichtsluftöffnung 23 und der Fußöffnung 28. Die gekühlte Luft aus dem Umgehungsdurchlaß 15 wird dabei hauptsächlich in die Gesichtsluftöffnung 23 geleitet und die erhitzte Luft aus dem Heizluftdurchlaß wird hauptsächlich in die Fußluftöffnung 28 geleitet.
Die Temperatur der in Richtung auf den Gesichtsbereich eines Fahrgasts durch die Gesichtsluftöffnung 23 ausgetragenen Luft ist demnach geringer als die Temperatur derjenigen Luft, die in Richtung auf den Fußbereich des Fahrgasts durch die Fußluftöffnung 28 ausgetragen wird. Eine komfortable Temperaturverteilung wird dadurch erreicht.
In der Fußblasbetriebsart wird lediglich die Gesichtsluftöffnung 23 durch die Gesichtsklappe 24 geschlossen und sowohl die Entfrosterluftöffnung 21 wie die Fußluftöffnung 28 werden geöffnet. Die Entfrosterklappe 22 stellt den Öffnungsgrad der Entfrosterluftöffnung 21 ein und sie steuert außerdem die Menge der Luft, die durch die Entfrosterluftöffnung 21 strömt auf ungefähr 20% ein, während die Fußluftklappe 27 die Menge der Luft, die durch die Fußluftöffnung 28 hindurchtritt auf ungefähr 80% einstellt. Dadurch wird verhindert, daß die Windschutzscheibe einfriert und gleichzeitig wird der Fußbereich für einen Fahrgast erwärmt.
Durch Drehen der Entfrosterklappe 22 mit einem vorbestimmten Ausmaß ausgehend vom Fußblasbetriebszustand im Uhrzeigersinn und durch Vergrößern des Öffnungsgrads der Entfrosterluftöffnung 21 wird eine Fuß-/Entfrosterblasbetriebsart erzielt, in welcher sowohl die Menge der Luft, die durch sie hindurchtritt, auf ungefähr 50% (in etwa gleich) eingestellt sind.
In der Entfrosterblasbetriebsart wird lediglich die Entfrosterluftöffnung 20 durch die Entfrosterklappe 22 geöffnet und sowohl die Gesichtsluftöffnung 23 wie die Fußluftöffnung 28 werden geschlossen. Dadurch wird die gesamte Luft in Richtung auf die Innenseite des Fensters bzw. der Windschutzscheibe durch die Entfrosterluftöffnung 21 ausgetragen und verhindert, daß die Windschutzscheibe bzw. das Fensterglas einfrieren bzw. beschlagen.
Sowohl in der Zwei-Niveau-Blasbetriebsart wie in dem Fußblasbetriebsart und der Entfrosterblasbetriebsart kann damit die Temperatur der ausgetragenen Luft durch die Luftmischklappen 16 und 19 gesteuert bzw. geregelt werden.
Bei der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform ist der Heizerkern 13 so angeordnet, daß er in Richtung auf die luftstromaufwärtige Seite in bezug auf die vertikale Richtung gekippt ist. Bei einer zweiten Ausführungsform ist der Heizerkern 13 hingegen vertikal angeordnet. Wenn gemäß der aktuellen zweiten Ausführungsform der Maximalkühlbetrieb festgelegt ist, verhindert die schirmförmige Führung 33, daß heiße Luft, die durch den Heizerkern 13 erhitzt wird, aufsteigt, und eine Maximalkühlfähigkeit wird erzielt.
Während bei der ersten Ausführungsform der Heizerkern 13 so angeordnet ist, daß er in Richtung auf die stromaufwärtige Seite in bezug auf die Vertikalrichtung gekippt ist und die schirmförmige Führung 33 abwärts sowie diagonal vorspringend am oberen Abschnitt des Heizerkerns 13 vorgesehen ist, ist die Führung 33 hingegen bei der dritten Ausführungsform weggelassen und lediglich die gekippte Oberfläche des Heizerkerns 13 verhindert, daß die heiße Luft aufsteigt.
Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen werden zwei Luftmischklappen verwendet. Das heißt, die Kühlluftmischklappe 16 steuert den Öffnungsgrad des Umgehungsdurchlasses 15 und die Heizluftmischklappe 19 steuert den Öffnungsgrad des Heißluftdurchlasses 18. Diese Ausführungsformen können jedoch so modifiziert sein, daß lediglich eine einzige Luftmischklappe, die sich um eine durch die Tragwand 32 am oberen Ende des Heizerkerns 13 getragene Welle dreht. Diese einzige Luftmischklappe steuert sowohl den Öffnungsgrad für den Luftdurchlaß 15 wie für den Heißluftdurchlaß 18.
Außerdem werden bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen sämtliche Klappen 16, 19, 22, 24 und 27 durch einen Gelenkmechanismus bewegt, der ein Betätigungsorgan, wie etwa einen Servormotor umfaßt. Diese Klappen können jedoch durch ein Manipulationskabel mittels einer manuellen Betätigungseinrichtung, wie etwa eines Temperatursteuerhebels und eines Blasbetriebsartwahlhebels bewegt werden, die auf dem Instrumentenbrett vorgesehen sind.
Außerdem kann die vorliegende Erfindung auf eine Klimaanlage angewendet werden, in welcher der Verdampfer 12 nicht in der Klimatisierungseinheit 10 vorgesehen ist.

Claims

Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug aufweisend einen Heizerkern (13) zum Heizen von Luft durch Ausführen eines Wärmeaustauschs zwischen Luft und Motorkühlmittel, welches zum Kühlen des Kraftfahrzeugmotors (34) das Motorkühlmittel stets in den Heizerkern (13) zirkuliert, wenn der Kraftfahrzeugmotor (34) läuft, einen Umgehungsdurchlass (15) zur Führung einer Luftströmung, welche den Heizerkern (13) umgeht, eine Luftmischklappe (16, 19) zum Steuern eines Luftströmungsmischverhältnisses von erhitzter Luft, die durch den Heizerkern (13) geströmt ist, zu Luft, die durch den Umgehungsdurchlass (15) geströmt ist, und ein Klimatisierungsgehäuse (11) zum Aufnehmen des Heizerkerns (13) und der Luftmischklappe (16, 19), wobei die Luftmischklappe (16, 19) auf der stromabwärtigen Seite des Heizerkerns (13) angeordnet ist, und der Heizerkern (13) im Klimatisierungsgehäuse (11) derart angeordnet ist, dass der Heizerkern (13) in Bezug auf eine zur Fahrzeuglängsachse vertikale Richtung mit dem oberen Abschnitt in Richtung auf eine luftstromaufwärtige Seite des Heizerkerns (13) um einen vorbestimmten Winkel (81) geneigt ist.
Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug aufweisend einen Heizerkern (13) zum Heizen von Luft durch Ausführen eines Wärmeaustauschs zwischen Luft und Motorkühlmittel, welches zum Kühlen des Kraftfahrzeugmotors (34) das Motorkühlmittel stets in den Heizerkern (13) zirkuliert, wenn der Kraftfahrzeugmotor (34) läuft, einen Umgehungsdurchlass (15) zur Führung einer Luftströmung, welche den Heizerkern (13) umgeht, eine Luftmischklappe (16, 19) zum Steuern eines Luftströmungsmischverhältnisses von erhitzter Luft, die durch den Heizerkern (13) geströmt ist, zu Luft, die durch den Umgehungsdurchlass (15) geströmt ist, und ein Klimatisierungsgehäuse (11) zum Aufnehmen des Heizerkerns (13) und der Luftmischklappe (16, 19), eine schirmförmige Führung (33), die an einem oberen Abschnitt des Heizerkerns (13) vorgesehen und abwärts sowie diagonal in Richtung auf die luftstromaufwärtige Seite des Heizerkerns vorsteht, der Heizerkern (13) im Klimatisierungsgehäuse (11) derart angeordnet ist, dass ein Wärmetauschabschnitt entlang der zur Fahrzeuglängsachse vertikalen Richtung verläuft, und die Luftmischklappe (16, 19) auf der stromabwärtigen Seite des Heizerkerns (13) angeordnet ist.
Klimaanlage nach Anspruch 2, wobei die schirmförmige Führung (33) an einem oberen Abschnitt des Heizerkerns (13) vorgesehen ist und abwärts sowie diagonal in Richtung auf die luftstromaufwärtige Seite des Heizerkerns (13) vorsteht, wobei ein oberer Abschnitt des Heizerkerns (13) in Bezug auf die vertikale Richtung in Richtung auf eine luftstromaufwärtige Seite des Heizerkerns um einen vorbestimmten Winkel (θ1) gekippt ist.
Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, außerdem aufweisend einen Verdampfer (12) zum Kühlen von Luft, der auf der luftstromaufwärtigen Seite des Heizerkerns vorgesehen ist, einen Heizluftdurchlass (18), der so vorgesehen ist, dass er ausgehend von der Rückseite des Heizerkerns (13) in die aufwärtige Richtung in dem Klimatisierungsgehäuse (11) vorgesehen ist, durch welchen die erhitzte Luft strömt, eine Luftmischkammer (20), die auf der luftstromabwärtigen Seite des Umgehungsdurchlasses (15) in dem Klimatisierungsgehäuse (11) vorgesehen ist, um die Luft, die durch den Umgehungsdurchlass (15) geströmt ist, mit der erhitzten Luft zu mischen, die durch den Heizluftdurchlass (18) geströmt ist, und eine Entfrosterluftöffnung (21 ), die im Klimatisierungsgehäuse (11) vorgesehen ist, aus welcher die Luft, die durch die Luftmischkammer (20) geströmt ist, in Richtung auf die Windschutzscheibe des Fahrzeugs ausgetragen wird, eine Gesichtsluftöffnung (23), die im Klimatisierungsgehäuse (11) vorgesehen ist, aus welcher die Luft in Richtung auf den Gesichtsbereich des Fahrgasts ausgetragen wird, und eine Fußluftöffnung (28), die im Klimatisierungsgehäuse (11) vorgesehen ist, aus welcher die Luft in Richtung auf einen Fußbereich des Fahrgasts ausgetragen wird, wobei der Umgehungsdurchlass (15) über der Oberseite des Heizerkerns (13) im Klimatisierungsgehäuse (11) angeordnet ist, und die Luftmischklappe (16, 19) eine Kühlluftmischklappe (16) zum Steuern des Öffnungsgrads des Umgehungsdurchlasses (15) und eine Heizluftmischklappe (19) zum Steuern des Öffnungsgrads des Heizluftdurchlasses (18) umfasst.
Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, außerdem aufweisend eine Trennwand (17), die auf der Rückseite des Heizerkerns (13) vorgesehen ist, und sich in vertikaler Richtung des Fahrzeugs erstreckt, wobei ein Heizluftdurchlass (18) zwischen der Trennwand (17) und dem Heizerkern (13) angeordnet ist, und ein Netzabschnitt (25) an einem oberen Abschnitt der Trennwand (17) derart vorgesehen ist, dass der Netzabschnitt (25) sich ausgehend vom oberen Abschnitt der Trennwand (17) in Richtung auf die stromabwärtige Seite der Gesichtsluftöffnung (23) erstreckt.