DE10123178A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Absenken der Temperatur in einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren dient zum Absenken der Temperatur in einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs, insbesondere vor oder unmittelbar nach dem Start des Kraftfahrzeugs. Dabei ist ein Kältespeicher in Form eines mit einem unter Druck stehenden Fluid gefüllten Hochdruckspeichers zum Erzeugen der erforderlichen Kälteleistung mittels einer Entspannung des Fluids vorhanden. Die Fahrzeugteile, welche Wärme speichern und abstrahlen können, werden durch Anströmung eines Kühlmediums, welches zuvor einen die Kälteleistung an das Kühlmedium übertragenden Wärmetauscher passiert hat, mit sehr hoher Kälteleistung abgekühlt. Die Erfindung betrifft außerdem eine korrespondierende Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Absenken der Temperatur in einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs nach der in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 7 näher definierten Art.

Herkömmliche Klimaanlagen für die Fahrgasträume von Kraftfahrzeugen oder Omnibussen benötigen in der Regel ca. 15 Minuten, um ein erträgliches Klima in dem Fahr­ gastraum herzustellen. In der Zwischenzeit, also dem Zeitraum zwischen dem Besteigen des Kraftfahrzeugs und dem im allgemeinen zeitgleichen Start der Klimaanlage, werden die Fahrgäste nachhaltig in ihrem Wohlbefinden beeinträchtigt, weil sie die Stauhitze der Sitzfläche mit ihrem eigenen Körper abführen müssen, und weil sie trotz der unmittelbar einsetzenden Kälteleistung der Klimaanlage noch weiterhin mit einer hohen Strahlungs­ leistung von den Innenflächen des Kraftfahrzeugs, ins­ besondere von dem Armaturenbrett und den Türverklei­ dungen, angestrahlt werden.

Um dies zu vermeiden, kennt der allgemeine Stand der Technik den Einsatz von Klimaanlagen vor dem Start des Kraftfahrzeugs, eine sogenannte Standkühlung. Diese Standkühlungen haben jedoch gravierende Nachteile.

Ein erster gravierender Nachteil ist sicherlich darin zu sehen, daß die Zeit für das Herunterkühlen des Kraftfahrzeugs auch hier einen Zeitraum von ca. 15 Mi­ nuten benötigt. Der Fahrgast bzw. der Fahrer des Kraftfahrzeugs muß also sehr genau wissen, wann er das Kraftfahrzeug betreten will, um über eine entsprechen­ de Zeitschaltuhr, Fernbedienung oder dergleichen einen ausreichend frühen Start der Klimaanlage zu ermögli­ chen.

Ein weiterer gravierender Nachteil der Standkühlung ist in dem Lösungsversuch, das Zeitpunktproblem zu be­ wältigen, zu sehen. Dieser Lösungsversuch ist meist ein weiterlaufender Stand-by Betrieb der Kühlung, um eine durchgehende Kühlung des Fahrgastraumes zu errei­ chen. Dieser hat in nachteiliger Weise jedoch einen sehr hohen Energieverbrauch, ohne daß die für Kühlzwecke verbrauchte Energie über den gesamten Zeit­ raum ihres Verbrauchs einen sinnvollen Zweck erfüllt.

Es wäre daher wünschenswert, wenn über ein entspre­ chendes Speichersystem die von einer Klimaanlage er­ zeugte Kälte direkt zwischengespeichert werden könnte. Entsprechende Lösungsansätze zeigt hier beispielsweise die DE 197 53 601 A1 auf, welche einen Kältespeicher, insbesondere für ein Kraftfahrzeug beschreibt. Dieser Kältespeicher bedient sich dabei eines Speichermedi­ ums, welches zur Speicherung der Kälte von einem flüs­ sigen in einen festen Zustand überführt wird. Bei ent­ sprechendem Kältebedarf wird dann aus dem gut isolier­ ten Speicher entsprechende Kälteleistung entnommen, während das Speichermedium dabei eine Temperaturerhö­ hung erfährt und auftaut.

Eine Klimaanlage mit einer ähnlichen Einrichtung zur Speicherung von Kälte ist durch die DE 199 06 497 A1 beschrieben.

Einem gegenüber diesen "Eisspeichern" sicherlich als Weiterentwicklung anzusehende Vorrichtung zur Kühlung des Innenraums eines Kraftfahrzeugs ist in der gat­ tungsgemäßen DE 42 35 795 C1 beschrieben. Dabei wird einem isolierten Kältespeicher durch einen Wärme­ tauschvorgang eine dem jeweiligen Bedarf angepaßte Kältemenge entzogen und zur Temperatursenkung im In­ nenraum des Kraftfahrzeugs genutzt. Unter Einbeziehung der gebräuchlichen Komponenten von herkömmlichen Kli­ maanlagen wird eine sehr große Speicherkapazität er­ reicht, indem der Kältespeicher als ein ein verflüs­ sigtes Gas aufnehmender Tank ausgebildet ist, dem ein Kälteübertrager mit einem kälteabgebenden Bereich an­ gegliedert ist. Dieser Aufbau ermöglicht es ohne wei­ tere Anlagen und Komponenten Kälte zwischenzuspei­ chern, um diese vor dem Betreten des Fahrzeugs oder unmittelbar nach dem Start der Klimaanlage sofort zur Verfügung zu haben.

Dennoch weist dieser Aufbau die eingangs bereits ge­ nannten Nachteile zum Teil weiterhin auf. Entweder muß der Zeitpunkt des Fahrzeugstarts bzw. des Betretens des Fahrgastraums sehr exakt im voraus bekannt sein, um die Klimaanlage und das Entladen des Kältespeichers frühzeitig starten zu können, oder im Falle des Starts unmittelbar nach dem Betreten des Fahrgastraums blei­ ben die eingangs genannten Nachteile der Beeinträchti­ gung des Wohlbefindens der Fahrgäste bis zur Absenkung der Temperatur auch hier weiterhin erhalten, weil die Abkühlgeschwindigkeit der einer herkömmlichen Klimaan­ lage entspricht. Außerdem geht bei dem Aufbau die zwi­ schengespeicherte Kälte nach längerer Speicherdauer durch Isolationsverluste verloren.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, welche das schnelle Beseitigen von Stauhitze aus den Fahr­ gasträumen bzw. das schnelle Herunterkühlen von Fahr­ zeugteilen ermöglicht, die für die Komfortbeeinträch­ tigung der Fahrgäste durch Stauhitze und Strahlungs­ hitze maßgeblich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren mit den im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 genann­ ten Merkmalen gelöst.

Diese Abkühlung erfolgt mit einer deutlich niedrigeren Temperatur als bei herkömmlichen Klimaanlagen, welche mit maximal 4°C am Verdampfer arbeiten um eine Verei­ sung zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird diese Verei­ sung jedoch bewußt zugelassen, so daß mit einem weit­ aus niedrigeren Temperaturniveau, von deutlich unter 0°C abgekühlt werden kann. Diese Abkühlung kann un­ mittelbar nach dem Betreten bzw. Starten des Kraft­ fahrzeugs mittels der in dem Hochdruckspeicher in Form eines komprimierten Fluids gespeicherten Kälteleistung erfolgen. Dieses Fluid wird erfindungsgemäß bei Raum­ temperatur ohne Isolation gespeichert und erzeugt die Kälteleistung erst bei Bedarf durch Entspannung.

In einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Abkühlung dadurch, daß Fahrzeugteile, welche Wärme speichern und abstrahlen können durch Einströmung ei­ nes Kühlmediums, welches zuvor einen die Kälteleistung an das Kühlmedium übertragenden Wärmetauscher basiert hat, mit hoher Kälteleistung abgekühlt werden. Die Fahrzeugteile, welche die Wärme speichern und abstrah­ len können, insbesondere sei hier an die Sitzflächen und Rückenlehnen der Fahrgastsitze sowie an dem Fahr­ gast gegenüberliegende, dunkle, wärmeabstrahlende Flä­ chen, wie beispielsweise an ein Armaturenbrett oder gegebenenfalls an Türverkleidungen oder dergleichen, gedacht, werden die Einströmung eines Kältemediums, dies kann beispielsweise über einen Wärmetauscher her­ untergekühlte Luft sein, mit sehr hoher Kälteleistung abgekühlt.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Er­ findung erfolgt die Abkühlung an den dem Fahrgastraum und/oder den Fahrgästen gewandten Seite der Fahrzeug­ teile.

Die Kälteleistung wird gemäß der Erfindung, also in besonders vorteilhafter Weise so versteckt freige­ setzt, daß die Fahrzeuginsassen diese nicht unmittel­ bar als Kälte wahrnehmen und somit nicht von dem, beim bestimmungsgemäßen Einsatz sehr kalten Kältemediums, z. B. Luft, in ihrem Wohlbefinden beeinträchtigt wer­ den. Vielmehr wird die Kälteleistung dazu verwendet, heiße Fahrzeugteile rückseitig herunterzukühlen, die in Berührungskontakt oder Strahlungsaustausch zu den Insassen stehen. Die herkömmliche Klimaanlage arbeitet unabhängig von der erfindungsgemäßen Vorrichtung par­ allel zu dieser. Die Klimaanlage temperiert hierbei vorrangig nur die Luft. Ihre Kälteleistung ist sehr begrenzt und reicht nur für die Luftkühlung.

In einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung des er­ findungsgemäßen Verfahrens kann die Absenkung der Tem­ peratur der Fahrzeugteile dabei nur bis zum Erreichen einer üblichen Raumtemperatur, insbesondere beispiels­ weise ca. 15 bis 25°C an der dem Fahrgastraum und/oder den Fahrgästen zugewandten Seite, erfolgen.

Dadurch wird erreicht, daß der Fahrgast die entspre­ chenden Fahrzeugteile, wie beispielsweise die Sitze, das Armaturenbrett oder die Verkleidungselemente be­ reits nach einem extrem kurzen Zeitraum als angenehm temperierte Teile empfindet ohne daß eine für ihn merkliche Konvektionsbewegung von an den Oberflächen abgekühlter Luft stattfindet, welche er als "Zug" emp­ finden würde.

Eine Vorrichtung zur Lösung der oben genannten Aufgabe ist durch die im Anspruch 7 genannten Merkmale be­ schrieben.

Die erforderliche Kälteleistung kann dabei durch das in dem Hochdruckspeicher unter Druck stehendem Fluid, beispielsweise R134a, CO₂, Luft oder ein entsprechen­ des geeignetes Kältemittel, an der Entspannungsein­ richtung unmittelbar freigesetzt werden. Bei herkömm­ lichen Kältemitteln reicht eine Düse hinter dem Schaltventil, um die Kälteleistung im Fluidstrom freizusetzen. Bei Gasen wie Luft wird eine Entspan­ nungsarbeitsmaschine benötigt, damit sich das Gas ab­ kühlt; die dabei gewonnene mechanische Arbeit kann wiederverwendet werden zur Kompression nach Passieren des Wärmetauschers. Hierbei muß allerdings noch zu­ sätzliche Arbeit hinzugefügt werden.

Über einen Wärmetauscher kann nun direkt oder über ei­ nen Zwischenkreislauf die erforderliche Kälteleistung auf das Kältemedium übertragen werden, durch welches die Fahrzeugteile, und insbesondere deren dem Fahrgast abgewandten Rückseiten, gekühlt werden.

In einer günstigen Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Einrichtung zur Bereitstellung der Kälteleistung dabei in einen Kühlungsabschnitt und einen Kompressi­ onsabschnitt aufgeteilt, wobei gemäß einer sehr gün­ stigen Weiterbildung dieser Ausgestaltung zumindest der Kühlungsabschnitt mehrfach vorhanden sein kann, so daß die Entspannung des in dem Hochdruckspeicher vor­ liegenden Kältemittels unmittelbar im Bereich der zu kühlenden Fahrzeugteile erfolgen kann.

Vorteile ergeben sich hieraus hinsichtlich des Trans­ ports der "Kälte", da auf isolierte Leitungen weitge­ hend verzichtet werden kann. Die erneute Kompression des Kältemittels kann dann an wenigstens einem anderen Ort erfolgen, so daß die hierbei entstehende Wärme sehr leicht außerhalb des Fahrgastraumes abgeführt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung er­ geben sich aus den restlichen Unteransprüchen und den anhand der Zeichnung nachfolgend dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Einrichtung zur Erzeugung der erforderli­ chen Kälteleistung in einer schematischen Dar­ stellung;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahr­ zeugs mit den Fahrzeugteilen, welche abgekühlt werden;

Fig. 3 Querschnitt durch ein Armaturenbrett; und

Fig. 4 Schnittdarstellung gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3.

In Fig. 1 ist eine Einrichtung 1 zur Bereitstellung von Kälteleistung dargestellt. Die Einrichtung 1 glie­ dert sich in einen Kompressionsabschnitt 2 und einen Kühlungsabschnitt 3. Der Kühlungsabschnitt 3 umfaßt dabei einen Hochdruckspeicher 4, ein Absperrventil 5, welches hier z. B. elektrisch betätigbar ist, sowie ei­ ne Entspannungseinrichtung 6. In Strömungsrichtung nach der Entspannungseinrichtung 6 kann sich nach ei­ ner Rohrleitung 7, welche hier mit einer thermischen Isolation 8 versehen ist, ein Wärmetauscher 9 an­ schließen.

Das Funktionsprinzip des Kühlungsabschnitts 3 beruht darauf, daß in dem Hochdruckspeicher 4 ein entspre­ chendes Medium, wie z. B. Kältemittel R134a (25 bar), CO₂ (90-120 bar) oder ein anderes geeignetes Medium, als Kältemittel unter hohem Druck gespeichert ist. Wird dieses Kältemittel nun im Bereich der Entspan­ nungseinrichtung 6 entspannt, so sinkt dessen Tempera­ tur sehr stark ab. Über die Rohrleitung 7 mit der thermischen Isolation 8 kann dieses extrem kalte Käl­ temittel zu dem Wärmetauscher 9 gelangen, von welchem es entweder direkt oder über einen hier nicht darge­ stellten Zwischenkreislauf abgeführt werden kann.

Die Darstellung in Fig. 1 wählt dabei eine direkte Ab­ führung mittels eines den Wärmetauscher 9 durchströ­ menden Gasstroms, dessen Korrektionsströmung über ein Gebläse 10 aufrechterhalten wird.

Grundlegend kann dieser Aufbau des Kühlungsabschnitts 3 zentral an einer Stelle erfolgen, wobei dann über den Wärmetauscher 9 ein weiterer Kältekreislauf be­ trieben werden kann, welcher die Kälte an die ge­ wünschten Stellen transportiert. Alternativ dazu kann der Betrieb auch über viele dezentrale Kühlungsab­ schnitte 3, wobei die Kälte jeweils vor Ort erzeugt und über die bereits an den gewünschten Stellen ange­ ordneten Wärmetauscher 9 den jeweils zu kühlenden Ele­ menten zugeführt wird.

Je nach örtlichen Gegebenheiten empfiehlt es sich, un­ ter dem Wärmetauscher 6 eine Kondensatauffangpfanne 91 vorzusehen; denn am extrem kalten Wärmetauscher ge­ friert zunächst die Luftfeuchtigkeit. Je nach Bauart sublimiert sie anschließend nicht vollständig sondern tropft als Kondensat ab, welches anschließend verdun­ stet.

Der Kompressionsabschnitt 2, welcher sich in Strö­ mungsrichtung an den Wärmetauscher 9 anschließt, be­ steht grundlegend aus einem Gegenstromwärmetauscher 11 auf dessen Funktionsweise später noch näher eingegan­ gen wird, einem Niederdruckspeicher 12 und einer Kom­ pressionseinrichtung 13. Das Kältemittel, welches den größten Teil seiner Kälteleistung im Bereich des Wär­ metauschers 9 abgegeben hat, gelangt durch den Gegen­ stromwärmetauscher 11 in den Bereich des Niederdruck­ speichers 12 und wird dort gespeichert. Durch die Kom­ pressionseinrichtung 13 wird das in dem Niederdruck­ speicher vorliegende Kältemittel von niedrigem Druck auf einen hohen Druck komprimiert. Über ein Leitungs­ element 14, welches im dargestellten Fall ebenfalls eine thermische Isolation 8 aufweist, um eine Abgabe der Kompressionswärme, welche das Kältemittel im Be­ reich der Kompressionseinrichtung 13 aufgenommen hat, an ungewünschten Stellen zu vermeiden, gelangt das Kältemittel zu einem Kühler 15. Im Bereich des Kühlers 15 wird die in dem Kältemittel enthaltene Kompressi­ onswärme gezielt abgeführt, was hier wiederum mittels eines angedeuteten Gebläses 16 im Bereich des Kühlers 15, also mittels Erzeugung einer Strömung erfolgt. Der Kühler 15 kann dazu in einem Bereich angeordnet sein, in welchem die Erwärmung der Umgebung kein Problem darstellt. Das so abgekühlte Kältemittel gelangt über ein weiteres Leitungselement 17 mit einem Rückschlag­ ventil 18 zurück in den Hochdruckspeicher 4. Unterwegs durchströmt es dabei den Gegenstromwärmetauscher 11, um in ihm enthaltene verbleibende Kompressionswärme im Wärmetausch mit dem auch nach dem Wärmetauscher 9 noch vergleichsweise kalten Kältemittel abzugeben, bevor es in den Hochdruckspeicher 4 gelangt.

Die Einrichtung 1 läßt sich verfahrensgemäß so betrei­ ben, daß, wenn eine Kälteanforderung vorhanden ist über das Absperrventil 5 die Entspannung des in dem Hochdruckspeicher 4 gespeicherten Kältemittels erfolgt und somit eine schlagartige Bereitstellung von Kälte auf einem sehr niedrigen Temperaturniveau ermöglicht wird. Bei dem gemäß der Erfindung geplanten Einsatz, nämlich der "Blitzkühlung" eines Fahrgastraums 19 ei­ nes Kraftfahrzeugs 20 kann dann die Kompression des bei niedrigerem Druck befindlichen Kältemittels, wel­ ches in dem Niederdruckspeicher 12 zwischengespeichert wird über einen vergleichsweise großen Zeitraum erfol­ gen, da lediglich sichergestellt sein muß, daß der Hochdruckspeicher 4 vor dem Abstellen des Kraftfahr­ zeugs 20 wieder befüllt ist, so daß beim nächsten Start erneut Kälteleistung zur Verfügung steht.

Die Entspannungseinrichtung 6 kann in einer sehr ein­ fachen Ausgestaltung als Düse ausgebildet sein, es ist jedoch auch denkbar, daß die Entspannungseinrichtung 6 als Gasmotor ausgebildet ist. Bei einem idealen Gas wäre dies ohnehin notwendig, da dieses durch eine Drosseldüse ohne Abkühlung entspannt werden würde. Ne­ ben der Entspannung des Kältemittels und der damit er­ zeugten Kälte wird dann außerdem im Bereich des Gasmo­ tors mechanische Energie freigesetzt, welche wiederum genutzt werden kann, um einen Teil der benötigten Energie der Kompressionseinrichtung 13 zu liefern, in dem beispielsweise Kompressionseinrichtung 13 und Ent­ spannungseinrichtung 6 auf einer gemeinsamen Welle an­ geordnet werden. Selbstverständlich reicht die in dem Gasmotor erzeugte mechanische Energie nicht aus, die Kompressionseinrichtung 13 allein zu betreiben, so daß hier zusätzlich ein Antrieb, beispielsweise ein elek­ tromotorischer Antrieb, der Welle erfolgen muß, um die Leistungsdifferenz auszugleichen.

Fig. 2 zeigt nun das oben bereits genannte Kraftfahr­ zeug 20 mit dem Fahrgastinnenraum 19, welches in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in der Art ei­ nes Personenkraftwagens angedeutet ist. Grundlegend ist der Aufbau jedoch nicht auf einen solchen einge­ schränkt, es können vielmehr alle Fahrzeuge, für wel­ che eine derartige Anordnung sinnvoll erscheint, ent­ sprechend ausgerüstet werden, beispielsweise Omnibus­ se.

In dem Fahrgastraum sind verschiedene schematisch an­ gedeutete Fahrzeugteile 21 erkennbar, insbesondere ein Armaturenbrett 21' und zwei Fahrgastsitze 21".

Im Bereich des Kraftfahrzeugs 20 ist außerdem die Ein­ richtung 1 zur Bereitstellung von Kälteleistung prin­ zipmäßig angedeutet, wobei die Rohrleitungen 7, hier ohne ihre thermische Isolation 8 dargestellt, von der Einrichtung 1 zu den jeweiligen Wärmetauschern 9 im Bereich der Fahrzeugteile 21 führt. Die Wärmetauscher 9 sind dabei mit den ihnen jeweils zugeordneten Geblä­ sen 10 in der Art angeordnet, daß sie ein Kühlmedium, hier Luft, durch die Wärmetauscher 9 auf die dem Fahr­ gastraum 19 bzw. den Fahrgästen abgewandte Seite der Fahrzeugteile 21 geblasen werden kann. Die Fahrzeug­ teile 21, welche die enthaltene Wärmeenergie in Form von Strahlung an den Fahrgast abgeben oder ein Ablei­ ten der in ihnen enthaltenen Wärmeenergie durch den Fahrgast selbst erforderlich machen, werden auf diese Art "von hinten" mit sehr sehr kaltem Kühlmedium ange­ blasen, so daß es zu einer sehr schnellen Abkühlung der Fahrzeugteile 21 kommt.

Dadurch, daß diese Abkühlung versteckt auf der dem Fahrgastraum 19 abgewandten Seite der Fahrzeugteile erfolgt, wird der Fahrgast selbst diese Abkühlung er­ freut wahrnehmen ohne durch kalte Konvektionsströmun­ gen behelligt zu werden.

Um eine Beeinträchtigung der Fahrgäste zu vermeiden, werden die Fahrzeugteile daher auch nur soweit abge­ kühlt, daß sie auf der dem Fahrgastraum 19 bzw. dem Fahrgast zugewandten Seite eine Temperatur im Bereich der üblichen Raumtemperatur, also ca. 20°C aufweisen. Insbesondere bei den Fahrgastsitzen 21" kann die Tem­ peratur bis zu welcher heruntergekühlt wird, entspre­ chend höher gewählt werden, beispielsweise ca. 25°C, während die Temperatur im Bereich des Armaturenbretts 21' deutlich niedriger gewählt werden kann, so daß ein Ausgleich gegenüber nicht gekühlten Einbauteilen, wie beispielsweise Seitenverkleidungen oder dergleichen, durch ein stärkeres Abkühlen des Armaturenbretts 21' geschaffen wird, nur darf hier der Taupunkt nicht er­ reicht werden.

Grundlegend ist neben dem hier dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel auch ein Aufbau denkbar, bei dem mehrere dezentrale Kühlungsabschnitte 3 der Einrichtung 1 im Bereich der jeweiligen Fahrzeugteile 21 angeordnet werden. Das dort dann vorteilhafterweise im Bereich einer Düse entspannte Medium kann über die entspre­ chenden Leitungsabschnitte zu einem zentralen Nieder­ druckspeicher 12 zurückgeleitet werden, der Aufbau an sich funktioniert weiterhin in der oben bereits be­ schriebenen Art.

Die dezentralen Hochdruckspeicher 4 könnten dabei ver­ gleichsweise klein ausgeführt werden, da beispielswei­ se von handelsüblichen Kälte- bzw. Vereisungssprays bekannt ist, daß mit einer Speicherkapazität in der Größenordnung einer üblichen Spraydose sehr viel "Kälte" erzeugt werden kann. Die zentralen Hochdruck­ speicher 4 könnten also weitaus kleiner als diese Käl­ te- bzw. Vereisungsspraydosen ausgeführt werden. Der dezentrale Aufbau spart dabei erhebliche zu isolieren­ de Leitungslängen.

Fig. 3 zeigt nun einen konkreten Aufbau für ein Arma­ turenbrett 21' als zu kühlendes Fahrzeugteil 21. Das Armaturenbrett 21' weist eine Tragstruktur 22 auf, welche beispielsweise aus Spritzguß bestehen kann. Der Wärmetauscher 9 ist hier im Querschnitt als Tiefkühl­ spirale 9 dargestellt und wird von dem entsprechenden Gebläse 10 mit einem Volumenstrom des Kühlmediums, hier insbesondere Luft, versorgt. Nach dem Durchströ­ men des Wärmetauschers 9 gelangt die Luft in einen Verteilerkanal 23 und von dort über mehrere Einzelka­ näle 24, welche unterhalb einer Deckschicht 25 des Ar­ maturenbretts 21' angeordnet sind, auf die dem Fahr­ gastraum 19 abgewandte Seite des Armaturenbretts 21' bzw. der Deckschicht 25.

Ein möglicher Aufbau der Einzelkanäle 24 sowie der Deckschicht 25 ist in dem Querschnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 4 nochmals detailliert dargestellt.

Die abgekühlte Luft gelangt nach dem Verlassen der Einzelkanäle 24 wiederum in einen Sammelkanal 26 und wird von dort über ein Leitungselement 27 derart abge­ führt, daß der in dem Fahrgastraum 19 befindliche Fahrgast von kalten Konvektionsströmungen verschont bleibt. Je nach Temperaturniveau, welches die Luft nach dem Verlassen des Sammelkanals 26 aufweist, kann diese gegebenenfalls auch der, parallel zu der erfin­ dungsgemäßen Blitzkühlung arbeitenden, üblicherweise sicherlich weiterhin vorhandenen herkömmlichen Klima­ anlage, zur Unterstützung der Kühlung des Fahrgastrau­ mes 19 zugeführt werden.

Der Wärmetauscher 9 wird dadurch, daß in ihm ein sehr niedriges Temperaturniveau, im allgemeinen deutlich unter 0°C vorliegt, sicherlich sehr schnell einen dünnen Eisfilm aus der Luftfeuchtigkeit erhalten. Des­ sen Dicke bleibt aber gering, da der gesamte Kühlvor­ gang nur kurze Zeit andauert. Die Gefahr einer Strö­ mungsbeeinträchtigung besteht daher nicht.

Aufgrund des sich bildenden Eises und der sehr starken Abkühlung der Tragstruktur 22 wird sich im Bereich des Armaturenbretts 21' Kondensat bilden, welches entspre­ chend abgeführt oder verdunstet werden muß. So ist beispielsweise im Bereich des Leitungselement 27 ein Kondensatabschluß vorzusehen, ebenso wie im Bereich des Wärmetauschers 9, welcher hier durch eine Rinne 28 zur Zwischenspeicherung von Kondensat angedeutet ist.

Über den somit beschriebenen Aufbau läßt sich also ei­ ne sehr schnelle Abkühlung von Fahrzeugteilen 21 im Bereich des Fahrgastraumes 19 eines Kraftfahrzeugs 20 schaffen, so daß bereits nach sehr kurzer Zeit eine für den Fahrgast subjektiv angenehm kühle Temperatur im Innenraum des Fahrzeugs 20 vorliegt, auch wenn die­ ses während einer Standphase durch Sonneneinstrahlung oder dergleichen extrem aufgeheizt worden war. Tat­ sächlich wurden nur sehr wenige Teile abgekühlt und es verbleibt noch sehr viel Stauhitze im Fahrzeug. Diese wird langsam von der herkömmlichen Klimaanlage abge­ führt.

Die für den Aufbau erforderlichen Druckspeicher 4, 12 lassen sich dabei grundlegend in allen möglichen Be­ reichen integrieren, wobei es besonders günstig ist, die Druckspeicher in Rahmenelemente oder die Tragstruktur des Kraftfahrzeugs 20 an Stellen zu inte­ grieren, welche ohnehin Hohlräume aufweisen.

Dabei können einerseits die Rahmenelemente und Tragstrukturen der Fahrzeugteile 21 selbst, beispiels­ weise in Hohlräumen in der Tragstruktur 22 des Armatu­ renbretts 21' oder rohrförmige Gestelle im Bereich der Fahrgastsitze 21" angedacht sein, als auch Rahmen­ strukturen oder Hohlräume im Bereich des Fahrzeugrah­ mens oder der Karosserie des Kraftfahrzeugs 20.

Insbesondere der Hochdruckspeicher 4 ist dabei in der Art auszuführen, daß er im Falle eines Unfalls des Kraftfahrzeugs 20 das in ihm enthaltene Kältemittel nicht schlagartig sondern nur langsam und kontrolliert zu entlassen vermag. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der Hochdruckspeicher 4 aus einem Faserverbundwerkstoff hergestellt ist, welcher einen vergleichsweise großen Anteil an Kevlargewebe auf­ weist, welches ein Bersten des Hochdrucktanks 4 im Falle eines Unfalls verhindern kann.

Wenn ein entsprechendes Kältemittel, wie beispielswei­ se CO₂ eingesetzt wird, welches den Luftsauerstoff verdrängt, muß unbedingt darauf geachtet werden, daß die Speicher 4, 12 der Einrichtung 1 so angeordnet sind, daß sich der Speicherinhalt im Falle eines Un­ falls nicht (zu schnell) in den Innenraum entleeren kann und so die dort befindlichen Fahrgäste durch ein Verdrängen des Luftsauerstoffs ersticken würden.

Dazu kann beispielsweise, wie in Fig. 2 prinzipmäßig angedeutet, jeweils ein Notventil 29 vorgesehen sein, welches im Falle eines Unfalls geöffnet wird, um das Kältemittel an die Umgebung zu entlassen. Hier könnte beispielsweise an ein Ventil gedacht werden, welches pyrotechnisch geöffnet wird. Der Mechanismus hierzu kann z. B. vergleichbar mit dem Auslöser eines Airbags aufgebaut sein.

Bei entsprechender günstiger Lage des Hochdrucktanks, beispielsweise einer Anordnung im Bereich des Armatu­ renbretts 21' oder im Bereich des Motorraums kann die Ableitung des Kältemittels durch ein derartiges Not­ ventil 29 so angeordnet sein, daß das den Luftsauer­ stoff verdrängende Kältemittel in Bereiche strömt, welche tendenziell brandgefährdet sind, beispielsweise in dem Bereich des Motorraums, so daß im Falle eines Unfalls gelegentlich auftretende Motorbrände durch das in diesen Bereich strömende CO₂ erstickt werden könn­ ten.

Claims (19)

1. Verfahren zum Absenken der Temperatur in einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs, insbesondere vor oder unmittelbar nach dem Start des Kraftfahr­ zeugs, wobei ein Kältespeicher in Form eines mit einem unter Druck stehenden Fluid gefüllten Hoch­ druckspeichers zum Erzeugen der erforderlichen Kälteleistung mittels einer Entspannung des Fluids genutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturniveau der übertragenen Kältelei­ stung sehr viel niedriger gewählt wird, als bei herkömmlichen Klimaanlagen üblich.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Fahrzeugteile (21), welche Wärme speichern und ab­ strahlen können, durch Anströmung eines Kühlmedi­ ums, welches zuvor einen die Kälteleistung an das Kühlmedium übertragenden Wärmetauscher (9) pas­ siert hat, mit hoher Kälteleistung abgekühlt wer­ den.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmedium Luft eingesetzt wird, welche mit­ tels eines Gebläses (10) oder dergleichen an die dem Fahrgastraum (19) und/oder den Fahrgästen ab­ gewandten Seiten der Fahrzeugteile (21) im offenen oder geschlossenen Kreislauf geblasen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Absenkung der Temperatur der Fahrzeugteile (21) nur bis zum Erreichen einer üblichen Raumtem­ peratur, insbesondere ca. 15-25°C, an der dem Fahrgastraum (19) und/oder den Fahrgästen zuge­ wandten Seite der Fahrzeugteile (21) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Temperaturniveau im Bereich des Wärmetauschers (9) deutlich unter 0°C liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem wenigstens einen Hochdruckspeicher (4) unter Druck stehende Fluid bei Bedarf an Kühllei­ stung schlagartig entspannt wird, wobei die erneu­ te Befüllung des Hochdruckspeichers (4) über einen dagegen vergleichsweise langen Zeitraum mit ent­ sprechend kleiner Verdichtungsleistung erfolgt.

7. Vorrichtung zum Absenken der Temperatur in einem Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, mit wenigstens einer Einrich­ tung (1) zur Bereitstellung von Kälteleistung, welche wenigstens einen Hochdruckspeicher (4), welcher mit einem unter Druck stehenden Fluid ge­ füllt ist, wenigstens eine Entspannungseinrichtung (6) und wenigstens einen Wärmetauscher (9) auf­ weist, wobei die bereitgestellte Kälteleistung an dem Wärmetauscher (9) direkt oder über einen wei­ teren Kreislauf mit einem Wärmeträgermedium an das Kühlmedium übertragbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (1) zur Bereitstellung von Kälte­ leistung wenigstens einen Kühlungsabschnitt (3) und wenigstens einen Kompressionsabschnitt (2) um­ faßt, wobei der Kühlungsabschnitt (3) den Hoch­ druckspeicher (4), die Entspannungseinrichtung (6) und den Wärmetauscher (9) zur Übertragung der Käl­ teleistung an das Kühlmedium aufweist, und wobei der Kompressionsabschnitt (2) einen Niederdruck­ speicher (12), eine Verdichtungseinrichtung (13) und wenigstens einen Kühler (15), zur Abfuhr der beim Verdichten anfallenden Wärme aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (1) zur Bereitstellung der Kälte­ leistung für jedes zu kühlende Fahrzeugteil (21) jeweils wenigstens einen Kühlabschnitt (3) auf­ weist, wobei sie für alle Kühlabschnitte (3) ins­ gesamt nur wenigstens einen der Kompressionsab­ schnitte (2) aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckspeicher (4, 12) einen großen Anteil an Kevlargewebe in ihrer Außenhaut aufweisen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckspeicher (4, 12), zumindest bei der Ver­ wendung eines den Luftsauerstoff verdrängenden Kältemittels, in der Art ausgebildet sind, daß im Falle einer Beschädigung der Druckspeicher (4, 12) ein Entweichen des Kältemittels in den Fahr­ gastraum (19) vermeidbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckspeicher (4, 12) im inneren von hohlen Ka­ rosserie- und Rahmenelementen des Kraftfahrzeugs (20) oder der Fahrzeugteile (21) des Fahrgastrau­ mes (19) angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckspeicher (4, 12) mit Notventilen (29), insbesondere pyrotechnisch betätigbaren Notventi­ len (29), für den Fall eines Unfalls des Kraft­ fahrzeugs (20) versehen sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ableitung des Inhalts der Druckspeicher (4, 12) zumindest bei der Verwendung eines den Luft­ sauerstoff verdrängenden Kältemittels am Auslaß der Notventile (29) in, im Falle des Unfalls des Kraftfahrzeugs (20), brandgefährdete Bereiche vor­ gesehen ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Entspannungseinrichtung (6) als Gasmotor aus­ gebildet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Entspannung frei werdende mechanische Arbeit der Verdichtungseinrichtung (13) zuführbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Vorrichtung gemeinsam mit der herkömmli­ chen Klimaanlage genutzt werden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel gemeinsam genutzt wird.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor und/oder der Kondensator gemeinsam genutzt werden.