Ausgehend
von dem bekannten Stand der Technik sowie den geschilderten Problemen
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kälteerzeugungseinheit zu schaffen,
die dem Fahrer eines Omnibusses eine individuelle Regelung der Klimatisierung
seines Arbeitsplatzes während
der gesamten Betriebszeit und somit auch bei Stillstand des Fahrzeugs
ermöglicht.
Hierbei soll die Anordnung der Kälteerzeugungseinheit
im Omnibus derart gestaltet sein, dass der Aufwand für Montage
sowie die Verlegung von Rohren bzw. Schläuchen zur Versorgung der einzelnen
Komponenten der Kälteerzeugungsanlage
minimiert wird. Ferner soll eine Raumsparende und vor allem wartungsfreundliche
Integration einer Kälteerzeugungsanlage
in die in herkömmlicher
Weise vorgesehene Belüftungseinrichtung
eines Busses ermöglicht
werden. In diesem Zusammenhang soll insbesondere auch der für die Anlage
erforderliche Bauraum gegenüber
herkömmlichen
Systemen verkleinert werden.
Eine
Vorrichtung, mit der vorstehend genannte Aufgabe gelöst wird,
ist im Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche
und werden in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf
die Figuren näher
erläutert.
Erfindungsgemäß ist ein
Omnibus mit einer Belüftungseinrichtung
zur Bereitstellung konditionierter Zuluft für einen Fahrerarbeitsplatz
und mit einer Kälteerzeugungseinheit,
durch die die Zuluft auf einen gegenüber Umgebungsluft abgesenkten
Temperaturwert abkühlbar
ist, wobei die Kälteerzeugungseinheit
wenigstens einen Verdampfer mit Verdampfergebläse sowie einen Kondensator
mit Kondensatorgebläse
aufweist, derart weitergebildet worden, dass die Kälteerzeugungseinheit
gemeinsam mit einem elektrisch angetriebenen Verdichter als Baueinheit
ausgeführt
ist, die im Frontbereich, vorzugsweise im Armaturenbrett, eines
Omnibusses und/oder zumindest teilweise unterhalb des Fahrerarbeitsplatzes angeordnet
ist.
Hierbei
ist es denkbar, die Baueinheit entweder einteilig, wobei die Komponenten
bspw. verschweißt
sind, oder mehrteilig auszuführen.
Bei einer mehrteiligen Ausführung
werden die verschiedenen Komponenten der Kälteerzeugungseinheit mit dem elektrisch
angetriebenen Verdichter bzw. Kompressor modulartig in der Baueinheit
mit Hilfe von Schraub-, Niet-, Löt-,
Schweiß-
und/oder Klebeverbindungen zusammengeführt und montiert. Vorzugsweise
weist die Baueinheit wenigstens ein Gestell und/oder wenigstens
ein Gehäuse
auf, in dem die verschiedenen Komponenten der Kälteerzeugungseinheit und der
elektrisch angetriebene Verdichter angeordnet werden. In diesem
Zusammenhang wird ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass unter Fahrerarbeitsplatz sowohl der Platz
des Fahrers als auch ein Beifahrerplatz, der neben dem Sitz für den Fahrer angeordnet
ist, verstanden wird. Das Vorsehen der Kälteerzeugungseinheit mit dem
Kompressor in einem kompakten Modul, das im Frontbereich des Omnibusses
oder unterhalb des Fahrerarbeitsplatzes angeordnet ist, stellt sicher,
dass die zu überbrückenden
Strecken zwischen der Kälteerzeugungseinheit und
einer Belüftungseinrichtung
verhältnismäßig kurz
sind. Darüber
hinaus ist ein derartiges Modul mit verhältnismäßig geringem Aufwand zu montieren bzw.
zu demontieren und ermöglicht
aufgrund der guten Zugänglichkeit
der einzelnen Komponenten der Kälteerzeugungsanlage
eine vereinfachte Wartung.
In
einer speziellen Ausführungsform
der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass in dem Modul, in dem
die Kälteerzeugungseinheit
angeordnet ist, zumindest Teile der Belüftungseinrichtung vorgesehen
sind. Durch die Kombination der Bauteile der Kälteerzeugungseinheit mit denen
der Belüftungseinrichtung
in einem Gehäuse
bzw. Gestell lassen sich insbesondere Bauraum, Gewicht, Montagezeit
und damit auch Kosten sparen. Vorzugsweise erfolgt die Montage des
Moduls gemeinsam mit den darin vorgesehenen Teilen der Belüftungseinrichtung
als komplette Einheit, sodass das Modul als kompakte Funktionseinheit
in einem Arbeitsschritt am Montageband in einen Omnibus einbaubar
ist. Darüber
hinaus bietet eine derartige kompakte Anordnung einer Kälteerzeugungseinheit
mit zumindest Teilen der Belüftungseinrichtung
den Vorteil, dass die Funktionseinheit entweder bereits vor oder
zumindest direkt nach der Montage auf ihre korrekte Funktionsweise überprüfbar ist.
Ein weiterer Vorteil der Anordnung der vorgenannten Komponenten
in einem Modul, das im Frontbereich des Omnibusses und/oder zumindest teilweise
unterhalb des Fahrerarbeitsplatzes angeordnet ist, besteht darin,
dass aufgrund der nur kurzen Kältemittelleitungen
auch die inneren Reibungsverluste des Kältekreislaufes reduziert und
somit der Wirkungsgrad der Kälteerzeugungseinheit
gesteigert werden.
Als
Bauteile der Belüftungseinrichtung,
die in dem Modul mit der Kälteerzeugungseinheit
und dem Verdichter vorgesehen sind, kommen grundsätzlich Elemente
wie Filter, Wärmetauscher
und/oder Gebläse
in Frage. Werden derartige Komponenten in das Modul, das als Gestell
oder Gehäuse
ausgeführt
ist, integriert, wird nicht nur die Länge und der Verlegungsaufwand
der Kältemittelleitungen,
sondern auch der Aufwand bei der Verlegung von Luftkanälen minimiert.
Vorzugsweise ist es hierbei möglich,
dass ein in dem Modul vorgesehener Flüssigkeits/Luft-Wärmeübertrager
erst bei Bedarf durch die Klimaanlage mit Kälte versorgt wird, während er
ansonsten, etwa im Winterbetrieb, mittels einer Bypass-Leitung umgangen,
mit Wärme
aus einem Heizsystem versorgt oder von Luft durchströmt wird,
ohne dass ein Wärmeübergang
im Wärmeübertrager
stattfindet. Eine entsprechende Regelung der Kälteerzeugungseinheit und der
Belüftungseinrichtung
wird mittels einer Klimaregelungseinheit realisiert, die an den zentralen
Fahrzeugführungsrechner
angebunden oder in ihn integriert sein kann.
Vorzugsweise
erfolgt der Antrieb des Kompressors mit Hilfe eines Elektromotors,
der mit der im Fahrzeug üblichen
Spannung, vorzugsweise mit wenigstens 24V, betrieben wird. Durch
das Vorsehen eines elektrischen Antriebs für den Kompressor wird auf besonderes
geeignete Weise sichergestellt, dass bei der Montage des Moduls
lediglich elektrische Leitungen sowie Luftkanäle angeschlossen werden müssen. Ein
Anschluss von Kältemittelleitungen
ist in diesem Fall nicht mehr erforderlich.
Üblicherweise
wird die Kälteerzeugungseinheit
mittels handelsüblicher
Arbeitsmittel, wie beispielsweise R134A, betrieben. Eine Weiterbildung der
Erfindung sieht demgegenüber
vor, dass die Kälteerzeugungseinheit
zumindest teilweise mit CO2 als Arbeitsmittel
befüllt
ist. In diesem Fall sind die einzelnen Komponenten der Kälteerzeugungseinheit,
wie Verdichter, Kondensator, Verdampfer sowie Drossel- bzw. Entspannungsventil
auf einen entsprechend hohen Druck auszulegen, damit der CO2-Kälteprozess in
der Kälteerzeugungseinheit
realisierbar ist.
Im
Folgenden wird die Erfindung ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand
von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
1 Aus dem Stand der Technik bekannte Anordnungen
von Kälteerzeugungseinheiten
in Omnibussen:
a) Aufdachkälteerzeugungseinheit
zur Fahrgastraum- und Fahrerplatzklimatisierung mit im Motorraum
angeordnetem Kompressor;
b) Aufdachkälteerzeugungseinheit zur Fahrerplatzklimatisierung
mit einem im Motorraum angeordneten Kompressor und im Bereich des
Fahrerarbeitsplatzes vorgesehenen Verdampferkomponenten;
c)
Aufdachkälteerzeugungseinheit
zur Fahrerplatzklimatisierung mit einem auf dem Dach angeordnetem Kompressor
und im Bereich des Fahrerarbeitsplatzes vorgesehenen Verdampferkomponenten;
d)
Aufdachkälteerzeugungseinheit
zur Fahrerplatzklimatisierung mit auf dem Dach angeordnetem Kompressor
und Verdampferkomponenten;
2 Kompaktanlage
zur Fahrerplatzklimatisierung mit integrierter Kälteerzeugungseinheit und Komponenten
der Belüftungseinrichtung;
Der 1 sind vier aus dem Stand der Technik
bekannte technische Lösungen
zu entnehmen, mit denen die Klimatisierung, insbesondere die Kühlung des
Fahrgastraums und/oder des Fahrerarbeitsplatzes eines Omnibusses
realisiert werden. Wesentliches Merkmal der in der 1 dargestellten
Einrichtungen zur Fahrzeugklimatisierung ist, dass sie jeweils über eine
Kälteerzeugungseinheit
verfügen,
die zumindest teilweise auf dem Dach befestigt ist.
Bei
der in 1a dargestellten Kälteerzeugungseinheit 14 wird
ein riemengetriebener Kompressor 5 verwendet, der im Motorraum
angeordnet ist und direkt über
den Motor 6 angetrieben wird. Das Arbeitsmittel wird über entsprechende
Kältemittelleitungen 7 vom
Kompressor 5 zum Kondensator 10 bzw. vom Verdampfer 8 zurück zum Kompressor 5 geführt. Auf
dem Dach sind der Kondensator 10 mit Kondensatorgebläse 11,
der Verdampfer 8 mit Verdampfergebläse 9 sowie die dazugehörige Verrohrung
mit den Ventilen in einem Gehäuse
zusammengefasst. Ferner ist ein Drosselventil 12 vorgesehen, das
das Arbeitsmittel von einem im Kondensator 10 herrschenden
Druck auf einen niedrigeren Druck im Verdampfer entspannt. Die Verteilung
eines gegenüber
Umgebungsluft abgekühlten
Fahrgastraum-Klimatisierungsluftstroms 4 im
Fahrgastraum 2 erfolgt über
eine Luftverteilerplatte 15, die im Bereich der Fahrzeugdecke
angeordnet ist. Der Fahrerarbeitsplatz 1 wird mittels eines
Fahrerarbeitsplatz-Klimatisierungsstroms 3 klimatisiert,
wobei Teile der Kälteerzeugungseinheit 14,
nämlich
ein weiterer Verdampfer 8 und ein Verdampfergebläse, unterhalb
des Fahrerarbeitsplatzes 1 angeordnet sind. Die Belüftungseinrichtung 16, über die
der Fahrerarbeitsplatz 1 auch in herkömmlicher Weise mit nicht durch
die Kälteerzeugungseinheit 14 gekühlter Zuluft
versorgt wird, ist im Frontbereich des Omnibusses angeordnet. Die
Belüftungseinrichtung 16 verfügt neben
Luftkanälen
und Verteilerdüsen
auch über
Filter und Wärmeübertrager,
mit denen die nicht mit Hilfe der Kälteerzeugungseinheit 14 gekühlte Zuluft
ebenfalls den Wünschen
des Fahrers entsprechend konditioniert werden kann.
Der
in 1b dargestellte Omnibus verfügt ebenfalls über eine
zumindest teilweise auf dem Fahrzeugdach montierte Kälteerzeugungseinheit 14, die
wiederum über
einen direkt vom Motor 6 angetriebenen Kompressor 5 sowie
entsprechende Kältemittelleitungen 7 mit
verdichtetem Kältemittel
versorgt wird. In diesem Fall sind der Kondensator 10 mit
dem Kondensatorgebläse 11 auf
dem Dach und der Verdampfer 8 mit dem Verdampfergebläse unterhalb
des Fahrerarbeitsplatzes 1 angeordnet. Die Belüftungseinrichtung 16 des
Omnibusses ist wieder separat im Frontbereich angeordnet.
In 1c ist
eine Kälteerzeugungseinheit 14 gezeigt,
die von der Anordnung des Kondensators 10 und des Verdampfers 8 mit
den entsprechenden Gebläsen 9, 11 der
im Zusammenhang mit 1b erläuterten technischen Lösung entspricht.
Der wesentliche Unterschied besteht allerdings darin, dass der Kompressor 5 nicht
direkt vom Motor 6 angetrieben wird, sondern es sich um
einen elektrisch angetriebenen Verdichter 5 handelt, der
in die Aufdacheinheit integriert ist. Hierdurch werden lediglich
Kühlmittelleitungen 7 zwischen
den auf dem Dach und unterhalb des Fahrerarbeitsplatzes 1 montierten
Komponenten 8, 9, 10, 11, 12 der
Kälteerzeugungseinheit benötigt.
Eine
weitere gegenüber
der in 1c dargestellten Variante abgewandelte
Möglichkeit
zur Klimatisierung eines Fahrerarbeitsplatzes 1 ist in 1d dargestellt.
Hier sind sämtliche
Komponenten der Kälteerzeugungseinheit 8, 9, 10, 11, 12 mit
einem elektrisch angetriebenen Kompressor 5 auf dem Dach
oberhalb des Fahrerarbeitsplatzes 1 angeordnet. Die Versorgung
des Fahrerarbeitsplatzes 1 mit einem Fahrerarbeitsplatz-Klimatisierungsluftstrom 3 erfolgt über eine
Luftverteilerplatte 15, die über dem Fahrerarbeitsplatz
vorgesehen ist. Bei allen vorbeschriebenen, aus dem Stand der Technik
bekannten Lösungen
sind die Komponenten der Belüftungseinrichtung 16 des
Omnibusses getrennt von der Kälteerzeugungseinheit
14 im Frontbereich des Busses angeordnet.
In 2 ist
schematisch ein Omnibus mit einer erfindungsgemäß ausgeführten Anlage zur Luftversorgung
des Fahrerarbeitsplatzes dargestellt, die über eine Belüftungseinrichtung 16 und
eine Kälteerzeugungseinheit 14 vertilgt.
Die Belüftungseinrichtung
stellt hierbei in herkömmlicher
Weise die Versorgung des Fahrerarbeitsplatzes 1 mit im
Bedarfsfall erwärmter
Frischluft über
ein Luftverteilsystem sicher. Darüber hinaus ist es möglich, sofern
dies vom Fahrer gewünscht
ist, die im Bereich des Fahrerarbeitsplatzes zugeführte Luft 3 mit
Hilfe der Kälteerzeugungseinheit 14 zu
kühlen.
Wesentliches technisches Merkmal der in 2 gezeigten
Anlage ist, dass die verschiedenen Komponenten der Kälteerzeugungseinheit 14 unterhalb
des Fahrerarbeitsplatzes 1 in einer Baueinheit zusammengefasst
sind. Hierbei weist die Baueinheit ein Gestell auf, das einteilig
oder mehrteilig ausgeführt
sein kann und in dem der Verdampfer 8 mit Verdampfergebläse 9,
der Kondensator 10 mit Kondensatorgebläse und ein elektrisch angetriebener
Kompressor 5 befestigt sind.
Zusätzlich zur
Kälteerzeugungseinheit 14 sind
in die unterhalb des Fahrerarbeitsplatzes angeordnete Baueinheit
Komponenten der Belüftungseinrichtung
integriert. Auf diese Weise wird der für die Unterbringung der Kälteerzeugungseinheit 14 sowie der
Belüftungseinrichtung 16 benötigte Bauraum
minimiert und darüber
hinaus sowohl der Montage- als auch der Rohrverlegungsaufwand, insbesondere
für die
Verlegung der Kältemittelleitungen,
gegenüber herkömmlichen
Systemen erheblich verringert. Besonders vorteilhaft hierbei ist,
dass bei der Montage der Baueinheit keine Kältemittelleitungen 7 angeschlossen
werden müssen,
sondern lediglich elektrische Verbindungen zum Kompressor 5 bzw.
den Gebläsen
hergestellt und Luftkanäle
an die entsprechenden Komponenten der Belüftungseinrichtung 16 angeschlossen
werden.
Die
Versorgung des Fahrerarbeitsplatzes 1 mit Zuluft 3,
die den Wünschen
des Fahrers entsprechend konditioniert, insbesondere erwärmt, gekühlt und/oder
entfeuchtet ist, erfolgt über
das Luftverteilsystem der Belüftungseinrichtung 16,
das im Frontbereich des Omnibusses angeordnet ist. In diesem Zusammenhang
ist es denkbar, die Anlage entweder im Umluft- oder im Frischluftbetrieb zu betreiben.
Genauso ist es möglich,
die Anlage mit einem Frischluft-Umluft-Gemisch zu betreiben, wobei
das entsprechende Verhältnis über eine
Klappe an einer Luftansaugöffnung 17 eingestellt
wird.
Wird
die Anlage im Frischluft- oder im Frischluft-Umluft-Gemischbetrieb
betrieben, so wird Frischluft über
die Luftansaugöffnung 17,
die auf der Fahrerseite hinter einer Fahrerhaustrennwand angeordnet
ist, angesaugt. Von der Ansaugöffnung 17 führt ein
Luftkanal 18 entlang der Fahrerhaustrennwand abwärts und
schließt
an einen unter den Fahrerarbeitsplatz zur Belüftungseinrichtung 16 führenden Luftkanal
an. Unterhalb des Fahrerarbeitsplatzes sind innerhalb der Baueinheit,
in der auch die Kälteerzeugungseinheit
vorgesehen ist, ein Filter, ein Gebläse und ein Wärmeübertrager
angeordnet. Wünscht
der Fahrer eine Luftversorgung mit ungekühlter oder sogar erwärmter Luft,
so strömt
die von außen
angesaugte Luft über
den Filter, das Gebläse und
den Wärmeünbertrager
der Belüftungseinrichtung,
in dem die Luft im Bedartsfall erwärmt wird, in das Luftverteilsystem
und schließlich
zum Fahrerarbeitsplatz 1.
Wird
vom Fahrer des Omnibusses eine Klimatisierung also eine Kühlung der
Zuluft 3, gewünscht,
so erfolgt die Kühlung
der angesaugten Frischluft, bzw. im Umluftbetrieb der Umluft, mit
Hilfe der Kälteerzeugungseinheit 14,
die ebenfalls unterhalb des Fahrerarbeitsplatzes 1 in einer
Baueinheit mit Filter, Gebläse
und Wärmeünbertrager
angeordnet ist.
Mit
der vorbeschriebenen, Platzsparenden Lösung wird somit dem Fahrer
eines Omnibusses die Möglichkeit
eröffnet,
die Zuluftparameter im Bereich des Fahrerarbeitsplatzes unabhängig von
der Klimatisierung des Fahrgastraumes zu regeln, ohne dass hierfür zusätzlicher
Bauraum oder zusätzliche
Komponenten auf dem Dach benötigt
werden. Darüber
hinaus ist eine derartige Kompaktanlage, insbesondere aufgrund des
minimalen Verrohrungsaufwandes, verhältnismäßig leicht zu montieren und
zu warten.