DE60303654T2

DE60303654T2 - Klimaanlage

Info

Publication number: DE60303654T2
Application number: DE60303654T
Authority: DE
Inventors: Bruno Pintat
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2003-07-24
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2023-07-25
Also published as: EP1388444A1; FR2843446B1; DE60303654D1; ATE318224T1; FR2843446A1; ES2254889T3; EP1388444B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage und insbesondere eine Klimaanlage, die in einen Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs integrierbar ist und den Raum der Fahrgäste auf den Rücksitzen temperiert. Eine Anlage nach dem Oberbegriff ist in der WO99/10191 offenbart.
Moderne Klimaanlagen arbeiten mit der sehr bekannten Technik der Wärmepumpe. In Kraftfahrzeugen wird diese Technik eingesetzt, um die Temperatur im Fahrgastraum zu regeln. Die mit klimatisierter Luft versorgten Lüfter befinden sich beispielsweise am Instrumentenbrett, an den Vordertüren, unter den Vordersitzen oder sogar an den Mittelsäulen.
Es ist jedoch schwierig, den hinteren Fahrgästen vom Hauptklimagerät aus temperierte Luft zu liefern. Denn die Leitungen lassen sich schwer anderswo als unter den Vordersitzen integrieren. Daher bestehen die aktuellen Techniken, um den hinten sitzenden Fahrgästen temperierte Luft zu liefern, darin, ein zusätzliches, Platz verbrauchendes Klimagerät sowie zusätzliche Lüfter hinzuzufügen, die von diesem Klimagerät mit Luft versorgt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die zuvor erwähnten Nachteile ganz oder teilweise zu beheben, indem eine Klimaanlage vorgeschlagen wird, die einfach aufgebaut und leicht zu integrieren ist.
Hierzu schlägt die Erfindung eine Klimaanlage nach Anspruch 1 vor.
Diese erlaubt, die Anzahl der Teile zu begrenzen und die Anlage in der Nähe des zu temperierenden Raums zu verbessern, indem die Produktion der zweiten Seite in größere Entfernung umgeleitet wird.
Vorteilhafterweise umfassen die Austauschmittel erfindungsgemäß einen im Wesentlichen parallelepipedförmigen Behälter, der mindestens eine Lamelle enthält, die parallel zum Strom der angesaugten Luft verläuft, wobei die Materialien des Behälters und der Lamellen wärmeleitfähig sind, um den Wärmeaustausch im Behälter zu homogenisieren und zu optimieren. Dadurch entsteht eine größere Austauschfläche und die Luft, die an die Umgebung abgegeben wird, hat im Wesentlichen eine einheitliche Temperatur.
Erfindungsgemäß kann die Anlage das Ableitungsmittel verwenden, das bereits im Kofferraum vorhanden ist.
Die Transportvorrichtung erfasst erfindungsgemäß vorteilhafterweise außerdem Ventilationsmittel, die den Transport durch Zusammenwirken mit dem Ableitungsmittel beschleunigen können. Auf diese Weise lässt sich in Ergänzung etwa zu einem „Kühler" oder einer einfachen Ausgangsdüse die Wärmeenergie schneller ableiten.
Vorteilhafterweise umfasst das Mittel von der Art eines Wärmerohrs erfindungsgemäß ein dichtes Metallrohr, das ein wärmetransportierendes Fluid enthält und es diesem erlaubt, in Kontakt mit der Wärmeproduktion der zweiten Seite der Peltier-Zelle stellenweise die Phase zu wechseln, wobei ein Kapillareffekt erzeugt wird, der die Energie der Wärmeproduktion bewegen kann. So kann dank diesem Rohr die Wärmeenergie ohne Kühlflüssigkeit oder eine Pumpe transportiert werden, und der Platzverbrauch ist dabei minimal.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es eine Klimaanlage wie zuvor beschrieben aufweist. Diese ist vorzugsweise so im Fahrgastraum montiert, dass sie den Raum der Fahrgäste auf den Rücksitzen temperieren kann.
Weitere Besonderheiten und Vorteile werden bei der folgenden Beschreibung deutlich, die als nicht einschränkendes Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gegeben wird, welche ein allgemeines Schema der erfindungsgemäßen Klimaanlage zeigt.
Wie im Beispiel von 1 dargestellt, umfasst die Klimaanlage 1 drei verschiedene Elemente: die Peltier-Zelle 2, einen ersten Wärmebereich 3 und einen zweiten Wärmebereich 4.
Die Zelle 2 arbeitet mit dem sehr bekannten Peltier-Effekt, der ausgehend von einem durch eine Stromquelle 5 erzeugten elektrischen Feld an den beiden parallelen Nutzplatten 6 und 7 endotherme Reaktionen für die erste Seite und exotherme Reaktionen für die zweite Seite bewirkt. So kann die Zelle 2 auf einer Seite, beispielsweise der Seite 6, die sie umgebende Luft kühlen und sie auf der anderen Seite 7 erwärmen. Durch Polaritätsumkehr der Stromquelle 5 kehrt sich die Art der thermischen Reaktionen auf der Oberfläche der Seiten 6 und 7 der Zelle 2 um. So kühlt im obigen Beispiel die Seite 7 die mit ihr in Kontakt stehende Luft und die Seite 6 erwärmt sie. Da diese auf dem Peltier-Effekt beruhende Technik sehr bekannt ist, wird sie im Folgenden nicht weiter erläutert.
Der erste Wärmebereich 3, der mit der Seite 7 der Peltier-Zelle 2 in Verbindung. steht, umfasst vor allem ein Wärmerohr 8 und Ableitungsmittel 9. Das Wärmerohr 8 umfasst ein Rohr 10, das beispielsweise durch Extrusion erhalten wird und auf dichte Weise ein wärmetransportierendes Fluid 11 wie Wasser oder Ammoniak einschließt, das abhängig von den Temperaturbereichen der Klimaanlage 1 gewählt wird; das Rohr 10 kann beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium sein.
Wenn der Wärmebereich 3 verwendet wird, um die Kalorien von der Seite 7 abzuführen, bewirkt der Temperaturunterschied zwischen dem Bereich, der die Seite 10a umgibt, und dem Bereich 10b in der Nähe der Ableitungsmittel 9 eine Änderung der Dichte des Fluids 11 innerhalb des Rohrs 10. Diese Änderung der Dichte erzeugt einen Kapillareffekt, der das Fluid 11 vom heißen Bereich 10a zum kalten Bereich 10b saugt. Das wärmetransportierende Fluid 11 bildet also eine Wärmeschleife innerhalb des Rohrs 10.
Die im Wesentlichen am Ende 10b des Wärmerohrs 8 gelegenen Ableitungsmittel 9 umfassen im Beispiel von 1 einen Extraktor 12 und einen Ventilator 13. Der Extraktor 12 kann beispielsweise eine einfache Düse oder ein Kühler mit einer Fläche sein, die die Ableitung der Wärmeenergie begünstigt. So wird im oben beschriebenen Fall die vom Ende 10a kommende Wärme mittels der Wärmeschleife zum Ende 10b abgeführt.
In dem in 1 gezeigten Beispiel verstärkt ein Ventilator 13 den Kapillareffekt des Wärmerohrs 8. Wenn eine einfache Düse verwendet wird, kann der Ventilator 13 beispielsweise Luft zur Einheit bestehend aus dem Ende 10b des Wärmerohrs und der Düse 12 zum Beschleunigen des Ableitens bewegen. Wird ein Kühler verwendet, kann der Ventilator 13 oberhalb von diesem angeordnet sein, um die Leistung des Ableitens zu verbessern, indem Luft angesaugt wird, die die vom Wärmerohr 8 transportierte Energie auffängt.
In einem Kraftfahrzeug, das beispielsweise einen Luft-Extraktor 12 im Kofferraum aufweist, kann der Ventilator 13 bei der gleichen Gelegenheit die Luftzirkulation im Fahrgastraum verbessern, indem eine Saugwirkung erzeugt wird, die die Luft vom vorderen zum hinteren Bereich des Fahrzeugs zirkulieren lässt.
So kann der erste Wärmebereich 3 die von der Seite 7 der Zelle 2 erzeugten Kalorien oder Kilokalorien weit genug vom zu klimatisierenden Raum transportieren, um zu vermeiden, dass das von der Seite 6 der gleichen Zelle bewirkte Kühlen oder Erhitzen gestört wird, aber vor allem, um die Funktion der Ableitung im Hinblick auf eine bessere Integration zu verlegen.
Der zweite Wärmebereich 4 ist derjenige, der es erlaubt, die Luft beispielsweise im Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs zu kühlen. Er umfasst hauptsächlich einen Ventilator 14, einen Behälter 15 und einen Lüfter 16.
Falls die Seite 6 Kilokalorien erzeugt, kann der Ventilator 14 im Wesentlichen im oberen Bereich (der die wärmere Luft enthält) des zu kühlenden Raums angeordnet sein. Da die Anlage 1 jedoch umkehrbar ist, ist es besser, den Ventilator 14 im Wesentlichen in halbem Abstand zwischen dem höchsten und dem niedrigsten Punkt des zu klimatisierenden Raums anzuordnen. Der Ventilator 14 dient dazu, die Luft in Kontakt mit dem Behälter 15 zu bringen, um sie entweder zu erwärmen oder zu kühlen.
Der Behälter 15 umfasst ein im Wesentlichen parallelepipedförmiges peripherisches Teil 17, das an seinen beiden (nicht dargestellten) kleinen Flächen geöffnet ist, um die Verbindung zum einen mit dem Ventilator und zum anderen mit dem Lüfter 16 zu ermöglichen. Die Oberfläche des Teils 17 steht teilweise in Kontakt mit der Seite 6 der Peltier-Zelle 2. Auf diese Weise kann die von dieser Seite erzeugte Wärmeenergie zum Behälter 15 geleitet werden. Die Verbreitung und der Austausch mit der angesaugten Luft werden dann mithilfe mindestens einer Lamelle 18 erreicht, die im peripherischen Teil enthalten ist. Vorzugsweise verlaufen die Lamellen 18 parallel zur Richtung des vom Ventilator 14 kommenden Luftstroms. Die Lamellen 18 er möglichen eine größere Austauschoberfläche, ohne deshalb den vom Ventilator 14 erzeugten Fluss zu stören.
Das ermöglicht es, einen Ventilator 14 zu verwenden, der sich leicht in einer geringen Dicke wie beispielsweise in das Dach eines Kraftfahrzeugs oder eine Mittelsäule integrieren lässt.
Schließlich umfasst der zweite Wärmebereich 4 einen Lüfter 16, der den erwärmten (oder gekühlten) Luftstrom zu dem Raum leiten kann, der klimatisiert werden soll. Natürlich ist die Kostenersparnis umso größer, je einfacher und dünner der Lüfter 16 ist, und umso einfacher ist auch die Integration der Anlage 1.
Dank dieser Klimaanlage 1 kommen beispielsweise die Fahrgäste im hinteren Bereich eines Fahrzeugs in den Genuss der klimatisierten Luft, die ihnen vollständig, ohne Umleitung durch lange Düsen vom Hauptklimagerät zugeleitet wird. Diese Anlage lässt sich leicht in den hinteren Abschnitt eines Kraftfahrzeugs integrieren.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt, sondern es sind verschiedene Varianten und Veränderungen denkbar, die dem Fachmann nützlich erscheinen. Insbesondere kann das peripherische Teil 17 an seiner Außenfläche außerhalb von der Fläche, die mit der Seite 6 in Kontakt steht, einen Isolator aufweisen, der den Austausch zwischen dem Behälter 15 und der vom Ventilator 14 angesaugten Luft besser abgrenzt. Außerdem kann das Innere des Behälters 15 (und der Behälter selbst) anders aufgebaut sein, beispielsweise Einbauten aufweisen. Denn der Einsatzbereich der Klimaanlage 1 ist nicht auf Kraftfahrzeuge beschränkt.

Claims

Klimaanlage (1) für einen Raum eines Kraftfahrzeugs mit mindestens einer Peltier-Zelle (2), die mindestens eine exotherme Seite und mindestens eine endotherme Seite (6, 7) aufweist, mit Mitteln (5) zur Stromversorgung der Zelle, mit Mitteln (14) zum Ansaugen der Luft, mit Mitteln (15) zum Austausch zwischen der angesaugten Luft und einer ersten Seite der Zelle, die in Verlängerung der Saugmittel angeordnet sind, mit Mitteln (16) zum Führen des aus den Austauschmitteln kommenden Luftstroms, mit einer Vorrichtung (3) zum Transport der Wärmeproduktion einer zweiten Seite der Zelle außerhalb des Raums, in den der Luftstrom von den Führmitteln geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung mindestens ein Mittel (8) von der Art eines Wärmerohrs und in Verlängerung von diesem ein Mittel (12) zum Ableiten der so erzeugten Wärmeenergie aufweist, das eine Ableitung der Wärmeproduktion der zweiten Seite außerhalb des Raums bewirkt, in den der Luftstrom von den Führmitteln (16) geleitet wird, um den Raum abhängig von der Polarität der Stromversorgung mithilfe der angesaugten Luft wahlweise kühlen oder heizen zu können.
Klimaanlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austauschmittel einen im Wesentlichen parallelepipedförmigen Behälter (17) umfassen, der mindestens eine Lamelle (18) parallel zum Strom der angesaugten Luft aufweist, wobei die Materialien des Behälters und der Lamellen wärmeleitfähig sind, um den Wärmeaustausch im Behälter zu homogenisieren und zu optimieren.
Klimaanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung (3) außerdem Ventilatormittel (13) aufweist, die den Transport in Zusammenarbeit mit dem Ableitungsmittel beschleunigen können.
Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel von der Art eines Wärmerohrs ein dichtes Metallrohr (10) umfasst, das ein wärmetransportierendes Fluid (11) enthält und es diesem erlaubt, in Kontakt mit der Wärmeproduktion der zweiten Seite der Peltier-Zelle stellenweise die Phase zu wechseln, was einen Kapillareffekt erzeugt, der die Energie der Wärmeproduktion bewegen kann.
Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Klimaanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimaanlage im Fahrgastraum montiert wird, um den Raum der hinteren Fahrgäste zu temperieren.