DE3738425A1 - Klimatisierungseinrichtung, insbesondere fuer ein kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Klimatisierungseinrichtungen dieser Art sind bekannt (DE-OS 33 00 737 oder DE-OS 33 02 377). Diese Klimatisierungseinrichtun­ gen bestehen aus einem Gehäuse, in dem Verdampfer und Heizung schräg zueinander angeordnet sind. An das Gehäuse schließt au­ ßen das Spiralgehäuse eines Gebläses an, das die Luft aus einem Ansaugstutzen im Bereich des Motorraumes ansaugt und durch den Verdampfer in das Gehäuse und dort über Umlenkklappen entweder durch die Heizung oder an dieser vorbei fördert. Solche Klima­ tisierungseinrichtungen sind verhältnismäßig sperrig; sie wer­ den noch aufwendiger, wenn für Fahrer und Beifahrer die Mög­ lichkeit einer getrennten Einstellung der Klimatisierungsluft gegeben sein soll.

Bekannt sind für andere Zwecke auch Wärmetauscher, die als Ringheizkörper ausgebildet sind, in deren Zentrum ein Lüfterrad umläuft. Solche Ringheizkörper werden jedoch aus ineinander liegenden Flachrohrringen mit dazwischen gelegten Rippenkörpern aufgebaut, die untereinander verlötet werden. Der Bauaufwand für solche Ringheizkörper ist daher erheblich. Sie haben daher, auch wegen ihres Gewichtes, keine Verwendung bei Klimatisie­ rungsgeräten im Kraftfahrzeugbau gefunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klimatisierungs­ gerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der für den Einbau nötige Raumbedarf und der Herstellungsaufwand ge­ ringer wird. Diese Aufgabe wird bei einer Klimatisierungsein­ richtung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Durch diese Ausgestal­ tung wird ein einfach aufgebauter Ringheizkörper geschaffen, der lötlos herstellbar ist. Das gesamte Klimatisierungsgerät kann, insbesondere wenn nach den Merkmalen des Anspruches 2 der Verdampfer dem Lüfterrad axial vorgeschaltet wird, sehr klein ausgestaltet werden, so daß es möglich wird, bei gleichem zum Einbau zur Verfügung stehenden Gesamtraum in einem Kraftfahr­ zeug, insbesondere in einem Personenkraftwagen, anstelle von einer großen Klimatisierungseinrichtung zwei kleine einzubauen, die jeweils für die Fahrer- und für die Beifahrerseite ausgelegt sind. Es hat sich gezeigt, daß Herstellungs- und Einbaukosten beim Einsatz von zwei kleinen Klimatisierungseinheiten geringer bleiben, als wenn ein Gerät mit entsprechend größerer Leistung vorgesehen wird, das mit entsprechenden Umlenkklappen zur Be­ einflussung der Fahrer- und Beifahrerluftseite versehen werden muß. Dazu kommt, daß die Einbautiefe beim Einsatz von zwei kleinen Klimatisierungseinrichtungen wesentlich geringer ist. Dies kann durch die Merkmale des Anspruches 4 noch verbessert werden, nach denen hinter der zum Motorraum gerichteten Stirn­ wand der Ringheizkörper mit dem Lüfter, der Verdampfer dagegen mit dem Ansaugstutzen vor der Stirnwand angeordnet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ge­ kennzeichnet. Die Merkmale der Ansprüche 5, 6 und 7 bringen da­ bei den Vorteil mit sich, daß die Bautiefe auch durch die An­ ordnung eines Antriebmotors nicht vergrößert zu werden braucht, daß aber gleichzeitig auch noch für die ausreichende Kühlung des Motors gesorgt werden kann. Durch die Riemenübersetzung, die mit den Merkmalen des Anspruches 6 verwirklicht werden kann, ist es auch möglich, kleinere Motoren mit höherer Dreh­ zahl einzusetzen. Eine besonders günstige Ausführung wird durch die Merkmale des Anspruches 8 umrissen. Die Merkmale des An­ spruches 9 schließlich bringen den Vorteil mit sich, daß sich der Ringheizkörper in radialer Richtung erstreckt und so der axiale Bauraum ebenfalls auf ein Minimum beschränkt werden kann.

Die Erfindung ist anhand des Ausführungsbeispiels in der Zeich­ nung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung - in der oberen Hälfte mit einem durch einen Riementrieb angetriebenen Lüfterrad und in der unteren Hälfte mit einem Lüfterrad - das durch einen axial vorgeschalteten Motor an­ getrieben ist und

Fig. 2 den schematischen Schnitt durch die Klimati­ sierungseinrichtung der Fig. 1 längs der Linie II-II.

In den Fig. 1 und 2 ist eine kompakt aufgebaute Klimatisierungs­ einrichtung gezeigt, die zum Einbau in einen Personenkraftwagen ausgelegt ist. Diese Klimatisierungseinrichtung besteht aus ei­ nem Gehäuse (1), vorzugsweise aus Kunststoff, in dem ein Ring­ heizkörper (5) angeordnet ist, der aus zwei konzentrisch inein­ anderliegenden Ringheizkörpern (5 a und 5 b) besteht, deren An­ schlüsse zum Heizwasser, das in bekannter Weise das Kühlwasser des Motors ist, in zwei Kammern (Fig. 2) verlegt sind, die jeweils Wasserkästen (12, 13) bilden und in nicht näher dar­ gestellter Weise mit Verbindungsschläuchen zum Motorkühlwasser­ kreislauf versehen sind. Die entsprechenden Öffnungen sind mit (14 und 15) bezeichnet. Beide Ringheizkörper (5 a und 5 b) sind, wie schematisch angedeutet ist, aus mehreren, axial nebenein­ anderliegenden Rundrohren (16) aufgebaut, die untereinander durch senkrecht zu den Windungen verlaufende Rippenbleche (17) verbunden und jeweils mit ihren Enden in den Wasserkästen (12, 13) gehalten sind. Die so in den Wasserkästen (12, 13) dicht gehaltenen Rohre werden dann zur Kreisform gebogen. Ein Ver­ löten wird überflüssig. Innerhalb des inneren Teilringheiz­ körpers (5 b) ist ein Lüfterrad (3) angeordnet, das mit Speichen (18) auf einer Nabe (19) sitzt, welche fest mit einer drehbaren Welle (7) verbunden ist. Am Außenumfang ist das Lüfterrad (3) in nicht näher dargestellter Weise mit Lüfterschaufeln (20) versehen, die ein Radiallüfterrad bilden. Es ist auch möglich, die Speichen (18) als Strömungleitschaufeln auszubilden oder einen geschlossenen konischen Luftleitkörper anstelle der Speichen (18) vorzusehen. Die Umlenkung der aus dem Ansaugraum (10) geförderten Luft erfolgt von der Axialrichtung in Radialrichtung.

Innerhalb des Gehäuses (1) ist in dem Bereich, in dem die beiden nebeneinanderliegenden Wasserkästen (12 und 13) angeord­ net sind, eine geschlossene Kammer (41) ausgebildet, die durch Trennwände (44, 45) gegenüber dem übrigen Ringraum im Gehäuse (1) abgedichtet ist. Innerhalb der Kammer (41) sind die Rohre (16) nicht mit Rippen (17) versehen.

Die Kammer (41) ist entweder radial zum Lüfterrad (10) hin offen, oder steht über eine nicht gezeigte Zuführung mit einer Frischluftzufuhr in Verbindung. Aus der Kammer kann unbeheizte Frischluft durch den Anschlußstutzen (42) zu einer in dem Fahr­ gastraum mündenden Frischluftdüse geführt werden.

Jede der Trennwände (44, 45) ist beim Ausführungsbeispiel mit einer Verbindungsklappe (43, 43′) zum angrenzenden Ringraum versehen. Werden diese Klappen geöffnet, so kann der in die Kammer (41) eintretende Luftanteil bei Verschließen der Frisch­ luftklappe dem beheizten Luftstrom zugemischt werden.

Dem Raum (10) innerhalb des Lüfterrades (3) axial vorgelagert ist ein Verdampfer (4), der Zylinder- oder auch Quaderform ha­ ben kann und der in einem von einem ersten Gehäuseteil (1′′) getrennten Gehäuseteil (1′) angeordnet ist, das einen sich vom Verdampfer (4) aus nach außen öffnenden Ansaugschlitz (21) bil­ det, der beispielsweise in bekannter Weise in einen unterhalb der Motorhaube angeordneten Ansaugraum münden kann. Der Ver­ dampfer ist vor der Stirnwand (23) zum Fahrgastraum im Aggre­ gateraum angeordnet. Ein Kondenswasserablauf (40) liegt eben­ falls im Bereich vor der Stirnwand (23). Die Möglichkeit, daß Kondenswasser in den Fahrgastraum gelangt, ist damit ausge­ schlossen. Die Gehäuseteile (1′ und 1′′) werden jeweils vor einer Öffnung (22) entsprechenden Durchmesser in einer Stirn­ wand (23) so angeordnet, daß die jeweiligen Öffnungen der Gehäuse (1′ und 1′′) zueinander fluchten. Die Gehäuseteile können zu diesem Zweck fest untereinander und mit der Stirnwand (23) verbunden sein. Beim Ausführungsbeispiel liegen die Gehäuseteile jeweils mit Dichtungen (24) dicht an der Stirnwand an. Die für die Luftführung notwendigen Durchbrüche für die Öffnungen (22) brauchen nur etwa 100-120 mm Durchmesser betragen. Die hochbelastete Stirnwand (23) wird dadurch nur sehr wenig geschwächt.

Die Antriebswelle (7) für das Lüfterrad (3) ist, wie Fig. 1 zeigt, mit einem Lager (25) in einer Lagerhülse (26) drehbar gelagert, die ihrerseits fest mit dem Gehäuseteil (1′′), beim Ausführungsbeispiel mit einem Deckelteil (27) fest verbunden ist, der auf das Gehäuseteil (1′′) aufgesetzt wird. Das Lüfter­ rad (3) ist mit einer Riemenscheibe (28) versehen, auf der ein Riemen (8) aufliegt, welcher mit einer entsprechenden Riemen­ scheibe (29) eines Elektromotors (2) verbunden ist, der in ei­ nem außerhalb des Gehäuses (1) angeordneten Lagergehäuse (11) vorgesehen ist. Dieses Lagergehäuse (11) steht über den Raum (9) innerhalb des Deckels (27), in dem der Riemen (8) verlegt ist, mit dem Ansaugraum (10) in Verbindung. Für den Fall, daß anstelle der Speichen (18) ein geschlossener Konus vorgesehen ist, muß dieser mit Durchbrechungen versehen sein. Diese Lösung weist den Vorteil auf, daß der Antriebsmotor mit einer höheren Drehzahl bei kleinerem Drehmoment laufen kann. Sein Herstel­ lungsaufwand kann daher geringer sein, als der Aufwand für einen Direktantrieb.

In der unteren, rechten Hälfte der Fig. 1 ist eine Alternativ­ lösung für den Antrieb des Lüfterrades (3) gezeigt, bei der der außerhalb des Gehäuses (1) vorgesehene Antriebsmotor (2) ent­ fallen kann. In diesem Fall ist das Lüfterrad fest mit dem Ro­ tor eines Elektromotores (30) verbunden, dessen Stator (31) mit Hilfe einer Halterung (32) ortsfest am Gehäuseteil (1′′) be­ festigt ist. Hier kann der Riemenantrieb entfallen.

Bei beiden Varianten wird beim Betrieb des Lüfterrades (3) Luft im Sinne des Pfeiles (33) aus dem Raum unterhalb der Motorhaube angesaugt, durch den Verdampfer (4) geführt und dann axial vom Lüfterrad angesaugt. Die Luft wird im Lüfterrad (3) radial nach außen umgelenkt und durch den Ringheizkörper (5) radial nach außen gefördert, wo die Luft dann in den den Ringheizkörper (5) radial ummantelnden Raum (34) eintritt, der mit entsprechenden Austrittsdüsen zum Fahrgastinnenraum, beispielsweise mit einer Fußraumdüse (6), mit einer zur Windschutzscheibe führenden Be­ lüftungsdüse (35) und mit einer zu den Seitenscheiben führenden Seitendüse (36) versehen ist. Für den Fall, daß das Lüfterrad (3) von dem außenliegenden Elektromotor (2) angetrieben ist, erfolgt die Kühlung des Elektromotors (2) durch den Raum (9) innerhalb des Deckels (27).

Das in den Figuren gezeigte Klimatisierungsgerät kann wegen der Ineinanderschachtelung von Lüfterrad und Heizkörper und wegen der Möglichkeit, den Verdampfer dicht axial vor der Ansaugöff­ nung des Lüfterrades anzuordnen, sehr raumsparend gebaut wer­ den. Ein solches Klimatisierungsgerät läßt sich in der Stirn­ wand (23) sowohl im Bereich des Fahrers als auch im Bereich des Beifahrers anordnen. Das Gerät auf der Beifahrerseite ist spiegelbildlich ausgebildet. Für Fahrer und Beifahrer besteht daher die sehr einfache Möglichkeit, sich die zu klimati­ sierende Luft individuell einzustellen. Durch die Anordnung gebogener mit Rippen bestückter Rohre, deren Enden in Wasser­ kästen gehalten sind, wird der Herstellungsaufwand für jedes Klimatisierungsgerät klein gehalten. Der Aufwand für die Herstellung von zwei kleineren Geräten ist auch deshalb ge­ ringer als der Aufwand, der für eine in entsprechender Größe ausgebildete, für Fahrer- und Beifahrerseite ausgelegte Klima­ tisierungseinrichtung notwendig gewesen wäre.

Claims (14)

1. Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug, insbeson­ dere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Verdampfer und einer in Strömungsrichtung dem Verdampfer nachgeschalteten Heizeinrich­ tung mit einem Gebläse, die in einem Gehäuse mit Austrittsdüsen für die geförderte Luft angeordnet sind, dadurch gekennzeich­ net, daß die Heizeinrichtung als lötlos hergestellter Ringheiz­ körper (5) ausgebildet ist, der ein Radial-Lüfterrad (3) umgibt und aus mit Rippen bestückten Rohren aufgebaut ist, die zur Ringform gebogen und mit ihren Enden in Wasserkästen gehalten sind.

2. Klimatisierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Verdampfer (4) dem Lüfterrad (3) axial vorgeschaltet ist.

3. Klimatisierungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Rohre Rundrohre vorgesehen sind.

4. Klimatisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) aus zwei Teilen (1′ und 1′′) aufgebaut ist, die im Bereich zwischen Ver­ dampfer (4) und Ringheizkörper (5) getrennt und zur Anordnung an der Stirnwand (23) des Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeuges ausgebildet sind.

5. Klimatisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfterrad (3) auf einer konzentrisch zum Ringheizkörper (5) angeordneten Welle (7) ge­ lagert ist.

6. Klimatisierungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Antrieb des Lüfterrades (3) über einen Riemen (8) erfolgt, der auf der vom Verdampfer (4) abgewandten Seite des Lüfterrades (3) liegt und mit einem radial außerhalb des Ringheizkörpers (5) angeordneten Motor (2) verbunden ist.

7. Klimatisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringheizkörper (5) von einem Gehäuse (1) mit Düsen (6) ummantelt ist, und daß der Mo­ tor (2) außerhalb des Gehäuses (1) angeordnet ist.

8. Klimatisierungseinrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum (9) für die Anordnung des Riemens (8) mit dem Raum (11) zur Lagerung des Motors (2) und mit dem Ansaugraum (10) des Lüfterrades (3) in Verbindung steht.

9. Klimatisierungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ringheizkörper (5) aus mindestens zwei konzentrisch ineinanderliegenden Teilringheizkörpern (5 a, 5 b) besteht.

10. Klimatisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Lüfterrad (3) am Rotor eines Elektromotors angebracht ist.

11. Klimatisierungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (4) und damit die Kondens­ wasserabscheidung (40) vor der Stirnwand (23) liegen.

12. Klimatisierungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) eine Kammer (41) vorgesehen ist, die gegenüber dem mit dem Ringheizkörper (5) bestückten Ringraum abgeschlossen ist und zur Zufuhr unbeheizter Frischluft in den Fahrgastraum dient.

13. Klimatisierungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (41) mit einem Anschluß (42) zu einer Frischluftdüse und mit mindestens einer Verbindungsklappe (43, 43′) zu dem Ringraum des Gehäuses (2) versehen ist.

14. Klimatisierungseinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (41) im Bereich der Wasserkästen (12, 13) des Ringheizkörpers (5) angeordnet ist und daß die Rundrohre (16) in diesen Bereich mit keinen Rippen (17) versehen sind.