DE102005036350A1

DE102005036350A1 - Kraftfahrzeug-Standklimaanlage

Info

Publication number: DE102005036350A1
Application number: DE102005036350A
Authority: DE
Inventors: Arthur Dr.-Ing. Heberle; Marcus Weinbrenner
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2006-03-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Standklimaanlage mit einem Kältemittel-Kreislauf (4), in welchem mindestens ein Kompressor (5, 6) angeordnet ist, welcher das Kältemittel im Kältemittel-Kreislauf (4) umwälzt, wobei im Kältemittel-Kreislauf (4) ein luftgekühlter Kondensator (7) zur Kühlung des vom Kompressor (5, 6) kommenden Kältemittels angeordnet ist, wobei zwei lüfter (8, 8') vorgesehen sind, wobei ein Lüfter (8) mechanisch mit Hilfe des Kraftfahrzeug-Motors und ein Lüfter (8') elektrisch antreibbar ist oder zumindest ein Lüfter vorgesehen ist, wobei der Lüfter einen Hybridantrieb aufweist und sowohl mechanisch als auch elektrisch antreibbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Standklimaanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE 44 14 547 A1 ist eine Kraftfahrzeug-Standklimaanlage mit einem ersten, fahrzeugmotorisch angetriebenen Kompressor und einem zweiten, parallel hierzu geschalteten, elektrisch mit Hilfe von Kraftfahrzeug-Zusatzbatterien gespeisten Gleichstrom-Elektromotors antreibbaren Kompressor bekannt. Im Normalbetrieb, das heißt bei laufendem Motor, wird das Kältemittel im Kältemittel-Kreislauf ausschließlich mit Hilfe des ersten Kompressors, im Standbetrieb, das heißt bei stehendem Motor, ausschließlich mit Hilfe des zweiten Kompressors umgewälzt. Hierbei erfolgt jeweils die Kühlung des Kältemittels in einem Kondensator, welcher nach der Zusammenführung der beiden Zweige angeordnet ist.

Ferner sind eine Vielzahl von Standklimaanlagen mit einem Kältespeicher bekannt, jedoch benötigen diese eine gewisse Aufladezeit.

Derartige Kraftfahrzeug-Standklimaanlagen lassen somit noch Wünsche offen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kraftfahrzeug-Standklimaanlage der eingangs genannten Art zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kraftfahrzeug-Standklimaanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist ein Kraftfahrzeug-Standklimaanlage mit einem Kältemittel-Kreislauf vorgesehen, in welchem mindestens ein Kompressor angeordnet ist, wobei es sich um einen mechanischen und/oder einen elektrischen Kompressor handeln kann, welcher das Kältemittel im Kältemittel-Kreislauf umwälzt. Dabei ist im Kältemittel-Kreislauf ein luftgekühlter Kondensator zur Kühlung des vom Kompressor kommenden Kältemittels angeordnet ist, wobei zwei Lüfter vorgesehen sind. Ein Lüfter ist mechanisch mit Hilfe des Kraftfahrzeug-Motors und ein Lüfter ist elektrisch antreibbar. Alternativ kann ein Lüfter mit einem Hybridantrieb vorgesehen sein, der sowohl mechanisch als auch elektrisch antreibbar ist. Das Vorsehen eines mechanisch antreibbaren Lüfters ermöglicht eine einfache, insbesondere motordrehzahlabhängige Regelung des mechanisch angetriebenen Lüfters, wobei die vorhandene Energie optimal genutzt wird. Im Standbetrieb ist eine geringere Leistung ausreichend, so dass ein Elektromotor zum Antrieb des Lüfters ausreicht.

Die beiden unterschiedlich antreibbaren Lüfter können an einem Kondensator angeordnet sein, jedoch können alternativ auch zwei Kondensatoren vorgesehen sein, wobei an jedem Kondensator mindestens ein Lüfter angeordnet ist, der sich in der Antriebsart von der des dem anderen Kondensator zugeordneten Lüfter unterscheidet. Im zweiten Fall können die Kondensatoren entsprechend dem Betriebszustand, in welchem der jeweilige Lüfter in Betrieb ist, ausgelegt werden, so dass eine Optimierung der Kühlleistung möglich ist.

Die Kondensatoren sind vorzugsweise in Reihe geschaltet oder im Standbetrieb in Reihe schaltbar. Hierbei ist bevorzugt der erste Kondensator von einem mechanisch antreibbaren Lüfter gekühlt und der zweite Kondensator von einem elektrisch antreibbaren Lüfter gekühlt. Dabei kann ein Bypass um den ersten und/oder zweiten Kondensator vorgesehen sein. Wird ein Kondensator von Kältemittel durchströmt, so erfolgt eine gewisse Kühlung desselben, auch wenn der Lüfter steht, jedoch ist die vom Kompressor erforderliche Antriebsleistung auf Grund des größeren Strömungswiderstands bei einem Durchströmen des Kondensators größer, so dass das Vorsehen eines Bypasses zumindest dann sinnvoll ist, wenn der Energiegewinn durch den verringerten Strömungswiderstand größer als der Energiegewinn durch die Kühlleistung des Kondensators ohne Luftdurchströmung ist. Der Kondensator kann bei entsprechender Ausgestaltung im Falle eines zumindest teilweisen Durchströmens im Standbetrieb, in welchem in der Regel weniger Kältemittel benötigt wird, vorzugsweise auch als Sammler oder als zusätzlicher Sammler, d.h. wenn im Kältemittel-Kreislauf noch ein oder mehrere andere Sammler vorgesehen sind, dienen.

Alternativ zu einer Reihenschaltung ist auch eine Parallelschaltung möglich.

Bevorzugt weist die Kraftfahrzeug-Standklimaanlage, welche ein Front- und ein Fond-Klimagerät umfasst, mindestens zwei Kältemittel-Kreisläufe auf. Dadurch lassen sich Kühlleistungen der Klimageräte optimieren. Die Kältemittel-Kreisläufe können hierbei vorzugsweise miteinander verbunden sein, so dass insbesondere im Normalbetrieb nur ein Kältemittel-Kreislauf und im Standbetrieb zwei getrennte Kältemittel-Kreisläufe vorgesehen sind.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele, teilweise mit Varianten, unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
2 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel,
3 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel,
4 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel,
5 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel,
6 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel,
7 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel,
8 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem achten Ausführungsbeispiel,
9 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel,
10 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel,
11 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem elften Ausführungsbeispiel,
12 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel,
13 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel, und
14 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel,
15 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel,
16 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem sechzehnten Ausführungsbeispiel,
17 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem siebzehnten Ausführungsbeispiel,
18 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem achtzehnten Ausführungsbeispiel,
19 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem neunzehnten Ausführungsbeispiel, und
20 eine vereinfachte Darstellung eines Kühlkreislaufs gemäß dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel.
Eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage 1 mit einem Front-Klimagerät 2 und einem Heck- oder Fond-Klimagerät 3 weist einen Kältemittel-Kreislauf 4, welcher im Normalbetrieb von einem mit Hilfe des Kraftfahrzeug-Motors angetriebenen riemengetriebenen ersten Kompressor 5 und im Standbetrieb, das heißt bei stehendem Motor und somit stehendem ersten Kompressor 5, von einem elektrisch über Batterien oder eine externe (Wechsel-)Stromversorgung oder eine Hilfsenergieversorgung (APU = Auxiliary Power Unit) angetriebenen zweiten Kompressor 6 umgewälzt wird. Die Stromversorgung ist in allen Figuren durch Strich-Punkt-Linien angedeutet.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Kompressoren 5 und 6 in parallelen Zweigen des Kältemittel-Kreislaufs 4 angeordnet. Um ein Rückströmen bei stehendem zweiten Kompressor 6 zu verhindern, ist im entsprechenden Zweig des Kältemittel-Kreislaufs 4 in Kältemittel-Strömungsrichtung nach dem zweiten Kompressor 6 ein Rückschlagventil (nicht dargestellt) angeordnet. Ein entsprechendes Rückschlagventil kann auch im anderen Zweig nach dem ersten Kompressor 5 vorgesehen sein.
Im Folgenden wird der normale Betrieb, das heißt der Betrieb bei laufendem Motor, beschrieben. Das von dem ersten Kompressor 5 kommende, in Folge der Kompression heiße Kältemittel durchströmt zum Abkühlen einen Kondensator 7, welcher von Luft gekühlt wird. Dabei wird die Luft von einem ersten, mit Hilfe des Kraftfahrzeug-Motors angetriebenen Lüfter 8 durch den Kondensator 7 gefördert. Nach dem Kondensator 7 ist ein erster Sammler 9 zum Sammeln und Zwischenspeichern von überschüssigem flüssigem Kältemittel angeordnet. Im Kältemittel-Kreislauf 4 erfolgt anschließend eine Verteilung des Kältemittels auf zwei dem jeweiligen Klimagerät 2 bzw. 3 zugeordnete Zweige 10 und 11, wobei im, dem Front-Klimagerät 2 zugeordneten Zweig 10 ein Ventil 12 den Kältemitteldurchfluss absperren kann. Das Kältemittel strömt, bevor es zum jeweiligen Verdampfer 13 bzw. 14 gelangt, durch ein Expansionsorgan 15 bzw. 16, im dem es expandiert und dadurch abgekühlt wird. Jedem der Verdampfer 13 und 14 ist ein elektrisch angetriebenes Gebläse 17 bzw. 18 zugeordnet, das die Luft durch den Verdampfer 13 bzw. 14 und zum Kraftfahrzeug-Innenraum in der jeweiligen Klimazone fördert. Nach dem Durchströmen der Verdampfer 13 und 14 werden die Kältemittelströme wieder vereinigt und gelangen im normalen Betrieb wieder zum ersten Kompressor 5.
Im Standbetrieb, das heißt bei stehendem Kraftfahrzeug-Motor, erfolgt die Umwälzung des Kältemittels ausschließlich durch den zweiten, elektrisch angetriebenen Kompressor 6. Das heiße Kältemittel strömt durch den Kondensator 7, wobei in Folge des stehenden Motors und des somit stehenden ersten Lüfters 8 keine Luft von demselben gefördert wird. Neben dem ersten Lüfter 8 ist jedoch ein zweiter Lüfter 8' vorgesehen, welcher elektrisch bei einem Standbetrieb betätigt wird, so dass eine ausreichende Kühlleistung durch den Kondensator 7 gewährleistet wird. Der weitere Verlauf entspricht dem des Normalbetriebs, wobei das Kältemittel auf Grund des stehenden ersten Kompressors 5 wieder zum zweiten Kompressor 6 gelangt.
Gemäß einer Variante in Hinblick auf die Regelung des zweiten Lüfters 8' wird dieser bei besonders großem Kühlbedarf parallel zum ersten Lüfter 8 betrieben. Die Regelung kann insbesondere kältemitteltemperaturabhängig und/oder umgebungstemperaturabhängig und/oder motordrehzahlabhängig erfolgen.
Bei dem zweiten in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kältemittel-Kreislauf 104 im Wesentlichen entsprechend dem des ersten Ausführungsbeispiels aufgebaut, so dass gleiche und gleichwirkende Bauteile mit um 100 höheren Bezugszeichen als beim ersten Ausführungsbeispiel versehen sind. Die Parallelschaltung der beiden Kompressoren 105 und 106 entspricht der zuvor beschriebenen Anordnung. Nach dem Zusammenführen der beiden Zweige ist ein erster Kondensator 107 angeordnet, welcher im Normalbetrieb von Luft durchströmt wird, die von einem mechanisch angetriebenen Lüfter 108 gefördert wird. Darauf folgt ein erster Sammler 109. Im Gegensatz zum zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel folgt dem ersten Sammler 109 ein zweiter Kondensator 107', welcher im Standbetrieb von Luft durchströmt wird, die von einem elektrisch angetriebenen Lüfter 108' gefördert wird. Anschließend folgt ein zweiter Sammler 109'. Der weitere Verlauf entspricht dem des Kältemittel-Kreislaufs 4 des ersten Ausführungsbeispiels, so dass hierauf nicht näher eingegangen wird. Durch das Vorsehen zweier Kondensatoren 107, 107' mit je einem Lüfter 108, 108' lässt sich die Kühlleistung optimieren. Die Sammler 109, 109' ermöglichen ein optimiertes Sammeln von überschüssigem Kältemittel in dem Bereich, in dem es flüssig anfällt und von wo es bei Bedarf schnell wieder dem Kältemittel-Kreislauf zugeführt werden kann.
Das dritte, in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel, so dass im Folgenden nur auf die Unterschiede eingegangen wird. Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel ist nach dem ersten Sammler 209 eine Verzweigung mit einem Bypass um den zweiten Kondensator 207' und zweiten Sammler 209' vorgesehen, wobei die Regelung mittels je eines Ventils erfolgt, das in den beiden parallelen Zweigen angeordnet ist. Der Bypass mündet nach dem zweiten Sammler 209' ein. Im Normalbetrieb ist das Ventil vor dem zweiten Kondensator 207' geschlossen und das Ventil im Bypass offen, so dass das gesamte Kältemittel am zweiten Kondensator 207' vorbei geleitet wird. Bei Umschalten auf den Standbetrieb wird das Ventil vor dem zweiten Kondensator 207' geöffnet und das andere Ventil geschlossen, so dass das Kältemittel durch den zweiten Kondensator 207' und den zweiten Sammler 209' strömt. Ferner wird im Standbetrieb der zweite Lüfter 208' betätigt, während der erste, im Normalbetrieb vom Motor angetriebene Lüfter 208 auf Grund des stehenden Motors außer Betrieb ist, so dass der zweite Kondensator 207' in Verbindung mit dem zweiten Lüfter 208' die Kühlung des Kältemittels übernimmt.
Gemäß dem vierten, in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel nicht zwei unterschiedlich angetriebene Kompressoren 5 und 6 vorgesehen, sondern es ist lediglich ein elektrisch angetriebener Kompressor 306 vorgesehen, der sowohl im Normalbetrieb als auch im Standbetrieb das Kältemittel bedarfsgerecht umwälzt. Ansonsten entspricht das vierte Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass im Folgenden nicht näher hierauf eingegangen wird.
5 zeigt das fünfte Ausführungsbeispiel, welches im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel von 2 entspricht, wobei im Unterschied hierzu jedoch nur ein elektrischer Kompressor 406 vorgesehen ist, welcher das Kältemittel sowohl im Normalbetrieb als auch im Standbetrieb umwälzt.
Das in 6 dargestellte sechste Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in 3 dargestellten, dritten Ausführungsbeispiel, wobei wiederum, vergleichbar mit dem vorigen Ausführungsbeispiel, nur ein elektrischer Kompressor 506 vorgesehen ist, welcher das Kältemittel sowohl im Normalbetrieb als auch im Standbetrieb umwälzt.
Gemäß dem siebten, in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kältemittel-Kreislauf 604 bei Bedarf mittels Ventilen 620, 621 in einen Kältemittel-Kreislauf 604a für das Front-Klimagerät 602 und einen Kältemittel-Kreislauf 604b für das Fond-Klimagerät 603 aufteilbar, in welchen jeweils ein elektrisch antreibbarer Kompressor 606a, 606b und ein Kondensator 607a, 607b angeordnet sind. Die Trennung durch die Ventile 620, 621 ermöglicht eine optimierte, bedarfsgerechte Kühlung, insbesondere im Standbetrieb.
Im Folgenden wird der Normalbetrieb bei geöffneten Ventilen 620, 621 beschrieben, wobei der im Fond-Kältemittel-Kreislauf 604b angeordnete Kompressor 606b steht. Der im Front-Kältemittel-Kreislauf 604a angeordnete Kompressor 606a wälzt das Kältemittel im Kältemittel-Kreislauf 604 um. Vom Kompressor 606a aus strömt das Kältemittel zum Kondensator 607, an welchem ein mechanisch angetriebener erster Lüfter 608a und ein, im Normalbetrieb stehender, elektrisch antreibbarer zweiter Lüfter 608a' angeordnet sind, und zum Sammler 609. Anschließend wird der Kältemittelstrom aufgeteilt, wobei ein Teil durch ein den Zweig 610 und der andere Teil durch den Zweig 611 strömt. Im Zweig 610 ist ein Expansionsorgan 615 vor einem Verdampfer 613 angeordnet. Im Zweig 611 ist entsprechend ein zweites Expansionsorgan 616 vor einem zweiten Verdampfer 614 angeordnet. Anschließend werden die beiden Zweige 610 und 611 wieder zusammengeführt, so dass das Kältemittel wieder zum Kompressor 606a gelangt.
Im Normalbetrieb kann neben der zuvor beschriebenen Schaltung mit offenen Ventilen 620, 621 auch ein Betrieb entsprechend dem im Folgenden beschrieben Standbetrieb mit geschlossenen Ventilen 620, 621 vorgesehen sein, wobei jedoch der mechanisch angetriebene Lüfter 608 weiterhin vom laufenden Motor angetrieben wird.
Im Standbetrieb sind die beiden Ventile 620 und 621 geschlossen, wodurch zwei unabhängige Kältemittel-Kreisläufe 604a und 604b gebildet sind, die jeweils von einem elektrisch angetriebenen Kompressor 606a und 606b umgewälzt werden. Der Kältemittel-Kreislauf 604a im Standbetrieb, welcher dem Front-Klimagerät 602 zugeordnet ist, entspricht – abgesehen vom dem Fond-Klimagerät 603 zugeordneten Teil – dem des Normalbetriebs, wobei an Stelle des mit Hilfe des Kraftfahrzeug-Motors angetriebenen Lüfters 608 der elektrisch angetriebene Lüfter 608' für eine Luftdurchströmung des Kondensators 607 sorgt. Nach dem Kondensator 607 durchströmt das gekühlte Kältemittel den Sammler 609, das Expansionsorgan 615, in dem es in Folge des Druckabfalls weiter abgekühlt wird, und den Verdampfer 613, bevor es wieder zum Kompressor 606a gelangt.
Der Kältemittel-Kreislauf 604b im Standbetrieb wird durch den elektrisch angetrieben Kompressor 606b umgewälzt, wobei das heiße Kältemittel in einem Kondensator 607b abgekühlt wird, wofür Luft, die von einem elektrischen Lüfter 608b gefördert wird, durch den Kondensator 607b geleitet wird. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist kein Sammler nach dem Kondensator 607b angeordnet, jedoch kann auch ein Sammler vorgesehen sein. Nach dem Kondensator 607b durchströmt das abgekühlte Kältemittel das Expansionsorgan 616 und den Verdampfer 614 bevor es wieder zum Kompressor 606b gelangt.
Das in 8 dargestellte achte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom zuvor beschriebenen siebten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass an Stelle des elektrisch angetriebenen Kompressors 606a ein Hybrid-Kompressor 705a/706a vorgesehen ist, welcher zum Einen vom Motor und zum Anderen elektrisch angetrieben werden kann.
9 zeigt das neunte Ausführungsbeispiel, welches im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht, jedoch an Stelle von zwei parallel zueinander angeordneten Kompressoren 5 und 6 einen Hybrid-Kompressor 805/806 aufweist, welcher im Normalbetrieb vom Kraftfahrzeug-Motor und im Standbetrieb mit Hilfe elektrischer Energie angetrieben wird. In Hinblick auf die Betätigung der Lüfter 808 und 808' sei auf das erste Ausführungsbeispiel verweisen.
Das in 10 dargestellte zehnte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei an Stelle von zwei parallel zueinander angeordneten Kompressoren 105 und 106 entsprechend dem zuvor beschriebenen neunten Ausführungsbeispiel ein Hybrid-Kompressor 905/906 vorgesehen ist.
Das in 11 dargestellte elfte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem dritten Ausführungsbeispiel, wobei an Stelle von zwei parallel zueinander angeordneten Kompressoren entsprechend dem zuvor beschriebenen neunten Ausführungsbeispiel ein Hybrid-Kompressor 1005/1006 vorgesehen ist.
Da bei parallel geschalteten Verdampfern und unterschiedlichen Kompressoren sich das Kältemittel im Standbetrieb bevorzugt in bestimmten Bauteilen, insbesondere in einem parallel geschalteten und sich nicht in Betrieb befindlichen Kompressor, im Überschuss ansammelt, was zu einem Abfall der Kälteleistung und unter Umständen auch zu einem Ausfall der Kompressoren führen kann, da im Standbetrieb genau so viel Kältemittel vorhanden ist, wie im Normalbetrieb, jedoch auf Grund der geringeren erforderlichen Kälteleistung eigentlich viel weniger Kältemittel benötigt wird, sind sinnvollerweise entsprechende Maßnahmen zur Verringerung der Kältemittelmenge im Standbetrieb zu treffen. Dies erfolgt gemäß dem vorliegenden elften Ausführungsbeispiel dadurch, dass im Standbetrieb eine definierte Menge an Kältemittel aus dem Kältemittel-Kreislauf über einen Bypass (nicht dargestellt) abgesaugt und zwischengelagert wird. Sobald in den Normalbetrieb umgeschaltet wird, wird das Kältemittel wieder in den Kältemittel-Kreislauf gepumpt.
Gemäß einer alternativen Variante wird der elektrische Kompressor nicht kontinuierlich sondern nur intervallweise betrieben. Entsprechend einer weiteren Variante ist im Kältemittel-Kreislauf ein Kältemittel-Sammler mit variabler Füllmenge vorgesehen. Dabei ist auch eine Integration von Expansionsorgan in einem Sammler und Trocknereinheit möglich, so dass anstelle der beiden Expansionsorgane des ersten Ausführungsbeispiels entsprechende Kombinationen vorgesehen werden.
Weiter alternativ ist im Kältemittel-Kreislauf ein Bypass mit einem Eisspeicher vorgesehen, in den das überschüssige (kalte) Kältemittel eingeleitet wird, die Sole abkühlt, und während des Standbetrieb in diesem Bypass verweilt.
Als weitere Variante kann zumindest ein Teil des Kondensators, der im Standbetrieb nicht von kühlender Luft durchströmt wird, als Zwischenlager für das überschüssige Kältemittel dienen.
Gemäß einer nicht in der Zeichnung dargestellten Variante kann für den Standbetrieb ein Bypass, entsprechend zum in verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehenen Bypass um den zweiten Kondensator, zum ersten Kondensator vorgesehen sein. Die Regelung erfolgt entsprechend mit Hilfe von zwei in den beiden Zweigen angeordneten Ventilen. Ein Bypass macht jedoch nur dann Sinn, wenn in einem Betriebszustand der dem mit Hilfe des Bypasses umgangenen Kondensator zugeordnete Lüfter nicht angetrieben wird.
Um die Luftströmung strömungstechnisch zu optimieren kann bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen, bei denen zwei unterschiedlich antreibbare Lüfter an einem Kondensator angeordnet sind, ein Hybridantrieb für einen Lüfter vorgesehen sein, welcher die beiden Lüfter ersetzt.
12 zeigt ein zwölftes Ausführungsbeispiel, gemäß dem zwei vollständig voneinander getrennte Kältemittel-Kreisläufe 1104a und 1104b vorgesehen sind, wobei dieses Ausführungsbeispiel dem siebten Ausführungsbeispiel bei geschlossenen Ventilen 620 und 621 entspricht. Gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel werden jedoch die beiden Kompressoren 1106a und 1106b sowohl im Normalbetrieb als auch im Standbetrieb elektrisch angetrieben.
Gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel, welches im Wesentlichen dem zwölften Ausführungsbeispiel entspricht, ist im ersten Kältemittel-Kreislauf 1204a nach dem elektrische angetriebenen Kompressor 1206a, dem ersten Kondensator 1207 und ersten Sammler 1209 ein zweiter Kondensator 1207' und zweiter Sammler 1209' angeordnet, wobei je Kondensator ein Lüfter vorgesehen ist, vorliegend beim ersten Kondensator 1207 ein mechanisch, vom Kraftfahrzeug-Motor angetriebener erster Lüfter 1208, welcher im Normalbetrieb angetrieben wird, und beim zweiten Kondensator 1207' ein zweiter, elektrisch antreibbarer Lüfter 1208', welcher im Standbetrieb angetrieben wird. Der zweite Kältemittel-Kreislauf 1204b entspricht dem Kältemittel-Kreislauf 1104b.
Beim vierzehnten, in 14 dargestellten Ausführungsbeispiel, welches im Wesentlichen dem zuvor beschriebenen dreizehnten Ausführungsbeispiel entspricht, ist an Stelle des elektrisch angetrieben Kompressors 1206a ein Hybrid-Kompressor 1305a/1306a im ersten Kältemittel-Kreislauf 1304a vorgesehen. Der zweite Kältemittel-Kreislauf 1304b entspricht dem Kältemittel-Kreislauf 1104b des zwölften Ausführungsbeispiels.
Bevorzugt ist eine erfindungsgemäße Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der beschriebenen Beispiele in einem Lastkraftwagen oder Truck mit einem von der Fahrerkabine bzw. dem Führerhaus abgetrennten Bereich, wie zum Beispiel einer Schlafkabine einsetzbar, wobei sich ein Front-Klimagerät in der Fahrerkabine befindet und ein Heck- oder Fond-Klimagerät im abgetrennten Bereich des Fahrzeugs.
Gemäß dem fünfzehnten, in 15 dargestellten Ausführungsbeispiel, das, soweit im Folgenden nicht explizit beschrieben, dem dritten in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht, ist nach der Zusammenführung der beiden parallelen Zweige mit den Kompressoren 1405 und 1406 eine Verzweigung vorgesehen, wobei ein erster, von einem ersten Ventil absperrbarer Zweig einen Bypass bildet zum zweiten, von einem zweiten Ventil absperrbaren Zweig, in welchem der erste Kondensator 1407, durch welchen Luft mit Hilfe des mechanisch angetriebenen Lüfters 1408 gefördert werden kann, angeordnet ist. Im Normalbetrieb ist das erste Ventil geschlossen und das zweite Ventil offen, so dass das Kältemittel durch den zweiten Zweig und somit durch den Kondensator 1407 strömt.
Um den zweiten Kondensator 1407' ist im Gegensatz zum dritten Ausführungsbeispiel kein Bypass vorgesehen. Ferner ist nur nach dem zweiten Kondensator 1407', durch welchen Luft mit Hilfe des elektrisch angetriebenen Lüfters 1408' gefördert werden kann, der Sammler 1409 angeordnet, d.h. der erste Sammler 209 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel entfällt gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Im Folgenden wird der normale Betrieb, das heißt der Betrieb bei laufendem Motor, beschrieben. Das von dem ersten Kompressor 1405 kommende, in Folge der Kompression heiße Kältemittel durchströmt zum Abkühlen einen ersten Kondensator 1407, welcher von Luft gekühlt wird. Dabei wird die Luft von einem ersten, mit Hilfe des Kraftfahrzeug-Motors angetriebenen Lüfter 1408 bei offenem zweiten Ventil und geschlossenem ersten Ventil durch den Kondensator 1407 gefördert. Zusätzlich erfolgt die Kühlung auch durch den Fahrtwind. Anschließend strömt das gekühlte Kältemittel durch den zweiten Kondensator 1407', wobei der elektrisch angetriebene zweite Lüfter 1408' steht, und den Sammler 1409.
Im Kältemittel-Kreislauf 1404 anschließend erfolgt eine Verteilung des Kältemittels auf zwei dem jeweiligen Klimagerät 2 bzw. 3 zugeordnete Zweige 10 und 11, wobei im, dem Front-Klimagerät 2 zugeordneten Zweig 10 ein Ventil 12 den Kältemitteldurchfluss absperren kann. Das Kältemittel strömt, bevor es zum jeweiligen Verdampfer 13 bzw. 14 gelangt, durch ein Expansionsorgan 15 bzw. 16, im dem es expandiert und dadurch abgekühlt wird. Jedem der Verdampfer 13 und 14 ist ein elektrisch angetriebenes Gebläse 17 bzw. 18 zugeordnet, das die Luft durch den Verdampfer 13 bzw. 14 und zum Kraftfahrzeug-Innenraum in der jeweiligen Klimazone fördert. Nach dem Durchströmen der Verdampfer 13 und 14 werden die Kältemittelströme wieder vereinigt und gelangen im normalen Betrieb wieder zum ersten Kompressor 1405.
Im Standbetrieb, das heißt bei stehendem Kraftfahrzeug-Motor, erfolgt die Umwälzung des Kältemittels ausschließlich durch den zweiten, elektrisch angetriebenen Kompressor 1406. Das heiße Kältemittel strömt durch den Bypass zum ersten Kondensator 1407, d.h. durch den ersten Zweig bei geöffnetem ersten Ventil und geschlossenem zweiten Ventil. Der erste Lüfters 1408 steht in Folge des stehenden Motors. Anschließend strömt das noch heiße Kältemittel den zweiten Kondensator 1407', in welchem, da nunmehr der zweite Lüfter 1408' mit Hilfe der elektrischen Energieversorgung angetrieben wird, das Kältemittel abgekühlt wird. Flüssiges, überschüssiges Kältemittel kann sich im nachfolgenden Sammler 1409 sammeln. Entsprechend dem Normalbetrieb erfolgt anschließend eine Verteilung auf die beiden Zweige 10 und 11 und der weitere Verlauf entspricht dem zuvor beschriebenen, wobei das Kältemittel auf Grund des stehenden ersten Kompressors 1405 wieder zum zweiten Kompressor 1406 gelangt.
Gemäß dem in 16 dargestellten sechzehnten Ausführungsbeispiel ist an Stelle der parallelen Zweige mit mechanisch angetriebenem Kompressor 1405 und elektrisch angetriebenem Kompressor 1406 lediglich ein elektrisch angetriebener Kompressor 1506 vorgesehen, welcher sowohl im Normalbetrieb als auch im Standbetrieb das Kältemittel bei Bedarf umwälzt. In Hinblick auf den Normal- und Standbetrieb wird auf die Beschreibung des fünfzehnten Ausführungsbeispiels verwiesen.
Bei dem in 17 dargestellten siebzehnten Ausführungsbeispiel ist an Stelle des elektrisch angetriebenen Kompressors 1406 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ein sowohl mechanisch vom Motor entsprechend dem Kompressor 1405 antreibbarer als auch elektrisch, entsprechend dem Kompressor 1406 antreibbarer Hybrid-Kompressor 1605/1606 vorgesehen, welcher im Normalbetrieb vom laufenden Kraftfahrzeug-Motor und im Standbetrieb mit Hilfe der Batterien, einer externen Stromversorgung oder einer APU angetrieben wird. In Hinblick auf den sonstigen Normal- und Standbetrieb wird wiederum auf die Beschreibung des vierten Ausführungsbeispiels verwiesen.
Gemäß dem in 18 dargestellten achtzehnten Ausführungsbeispiel ist ein elektrischer Kompressor 1706 zur Umwälzung des Kältemittels vorgesehen, der sowohl im Normalbetrieb als auch im Standbetrieb angetrieben wird. Im Kältemittel-Kreislauf 1704 sind dem elektrischen Kompressor 1706 nachgeordnet die beiden Kondensatoren 1707 und 1707' mit ihren Lüftern, d.h. dem mechanisch antreibbaren Lüfter 1708 und dem elektrisch antreibbaren Lüfter 1708', parallel zueinander geschaltet, wobei vor jedem ersten Kondensator 1707 ein erstes Ventil und vor dem zweiten Kondensator ein zweites Ventil angeordnet ist. Nach der Zusammenführung der parallelen Zweige und ist ein Sammler 1709 angeordnet. Die weitere Ausgestaltung des Kältemittel-Kreislaufs 1704 entspricht derjenigen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, so dass hierauf nicht näher eingegangen wird.
Im Normalbetrieb wird das Kältemittel vom elektrischen Kompressor 1706 umgewälzt und strömt auf Grund des offenen ersten Ventils und des geschlossenen zweiten Ventils durch den ersten Zweig, in welchem der erste Kondensator 1707 angeordnet ist. Dieser wird von Luft durchströmt, welche durch den mechanisch vom laufenden Motor angetriebenen Lüfter 1708 gefördert wird. Der elektrisch antreibbare Lüfter 1708' am zweiten Kondensator 1707' steht. Anschließend strömt das Kältemittel durch den Sammler 1709. In Hinblick auf den weiteren Strömungsverlauf wird auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen.
Im Standbetrieb, d.h. bei stehendem Motor, ist das erste Ventil geschlossen und das zweite Ventil offen, so dass das heiße Kältemittel nur durch den zweiten Kondensator 1707' strömt. In diesem Fall wird derselbe von Luft durchströmt, die durch den elektrisch angetriebenen zweiten Lüfter 1708' gefördert wird, wohingegen der mechanisch antreibbare erste Lüfter 1708 steht. Anschließend strömt das Kältemittel durch den Sammler 1709. In Hinblick auf den weiteren Strömungsverlauf wird wiederum auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen.
Gemäß dem neunzehnten, in 19 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an Stelle des elektrischen Kompressors 1706 des achtzehnten Ausführungsbeispiels ein Hybridkompressor 1805/1806 vorgesehen, der im Normalbetrieb vom laufenden Motor und im Standbetrieb elektrisch angetrieben wird. Ansonsten stimmt das neunzehnte Ausführungsbeispiel mit dem zuvor beschriebenen achtzehnten Ausführungsbeispiel überein.
Gemäß dem zwanzigsten, in 20 dargestellten Ausführungsbeispiel ist, wie beim ersten und dritten Ausführungsbeispiel, an Stelle des elektrischen Kompressors 1706 des achtzehnten Ausführungsbeispiels eine Parallelschaltung eines mechanischen Kompressors 1905 und eines elektrischen Kompressors 1906 vorgesehen. Ansonsten stimmt das zwanzigste Ausführungsbeispiel mit dem achtzehnten Ausführungsbeispiel überein.

1: Kraftfahrzeug-Klimaanlage
2, 602: Front-Klimagerät
3, 603: Heck- oder Fond-Klimagerät
4, 104, 604, 604a, 604b, 1104a, 1104b, 1204a, 1204b, 1304a, 1304b, 1404, 1704: Kältemittel-Kreislauf
5, 105, 1405, 1905: erster oder mechanisch angetriebener Kompressor
6, 106, 306, 406, 506, 606a, 606b, 1106a, 1106b, 1206a, 1406, 1506, 1706, 1906: zweiter und/oder elektrisch angetriebener Kompressor
7, 107, 607, 607b, 1207, 1407: erster Kondensator
8, 108, 608, 808, 1208, 1408: erster Lüfter
9, 109, 609, 1209, 1409: erster Sammler
10, 610: erster Zweig
11, 611: zweiter Zweig
12: Ventil
13, 613: Verdampfer
14, 614: Verdampfer
15, 615: Expansionsorgan
16, 616: Expansionsorgan
17: Gebläse
18: Gebläse
107', 207', 1207', 1407': zweiter Kondensator
108', 208', 608', 808', 1208', 1408': zweiter Lüfter
109', 209', 1209',: zweiter Sammler
620, 621: Ventil
705a/706a, 805/806, 905/906, 1005/1006, 1305a/1306, 1605/1606, 1805/1806: Hybrid-Kompressor

Claims

Kraftfahrzeug-Standklimaanlage mit einem Kältemittel-Kreislauf (4), in welchem mindestens ein Kompressor (5, 6; 105, 106; 306; 406; 506; 606a, 606b; 706a/706b; 805/806; 905/906; 1005/1006; 1106a, 1106b; 1206a; 1305a/1306a; 1405, 1406; 1506; 1605/1606; 1706; 1805/1806; 1905, 1906) angeordnet ist, welcher das Kältemittel im Kältemittel-Kreislauf (4; 104; 604, 604a, 604b; 1104a, 1104b; 1204a, 1204b; 1304a, 1304b; 1404; 1704) umwälzt, wobei im Kältemittel-Kreislauf (4; 104; 604, 604a, 604b; 1104a, 1104b; 1204a, 1204b; 1304a, 1304b; 1404; 1704) ein luftgekühlter Kondensator (7; 107, 107'; 207'; 607, 607', 607b; 1207, 1207'; 1407, 1407'; 1707, 1707') zur Kühlung des vom Kompressor (5, 6; 105, 106; 306; 406; 506; 606a, 606b; 706a/706b; 805/806; 905/906; 1005/1006; 1106a, 1106b; 1206a; 1305a/1306a; 1405, 1406; 1506; 1605/1606; 1706; 1805/1806; 1905, 1906a) kommenden Kältemittels angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Lüfter (8, 8'; 108, 108'; 208, 208'; 608, 608', 608b; 808, 808'; 1208, 1208'; 1408, 1408'; 1708') vorgesehen sind, wobei ein Lüfter (8; 108; 208; 608; 808; 1208; 1408; 1708) mechanisch mit Hilfe des Kraftfahrzeug-Motors und ein Lüfter (8; 108'; 208'; 608', 608b; 808'; 1208'; 1408'; 1708') elektrisch antreibbar ist oder zumindest ein Lüfter vorgesehen ist, wobei der Lüfter einen Hybridantrieb aufweist und sowohl mechanisch als auch elektrisch antreibbar ist.
Kraftfahrzeug-Standklimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden unterschiedlich antreibbaren Lüfter (8, 8; 608, 608'; 808, 808') an einem Kondensator (7; 607) angeordnet sind.
Kraftfahrzeug-Standklimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden unterschiedlich antreibbaren Lüfter (108, 108'; 208, 208'; 1208, 1208'; 1408, 1408'; 1708, 1708') an je einem Kondensator (107, 107'; 207, 207'; 1207, 1207'; 1407, 1407'; 1707, 1707') angeordnet sind.
Kraftfahrzeug-Standklimaanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren (107, 107'; 207, 207'; 1207, 1207'; 1407, 1407') in Reihe geschaltet oder in einem Standbetrieb in Reihe schaltbar sind.
Kraftfahrzeug-Standklimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kondensatoren (107; 207; 1207; 1407) in Verbindung mit einem mechanisch antreibbaren Lüfter (108; 208; 1208; 1408) und der zweite Kondensator (107'; 207'; 1207'; 1407') in Verbindung mit einem elektrisch antreibbaren Lüfter (108'; 208'; 1208'; 1408') steht.
Kraftfahrzeug-Standklimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass ein Bypass um den ersten und/oder zweiten Kondensator (207') vorgesehen ist.
Kraftfahrzeug-Standklimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass im Standbetrieb beide Kondensatoren (107, 107'; 207, 207'; 1207, 1207') von Kältemittel zumindest teilweise durchströmt werden, wobei nur einer der Kondensatoren (10/'; 207'; 1207') von einem Luftstrom gekühlt wird.
Kraftfahrzeug-Standklimaanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der im Standbetrieb nur teilweise durchströmte Kondensator als zusätzlicher Sammler für Kältemittel dient.
Kraftfahrzeug-Standklimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem der Kondensatoren (7; 107, 107'; 207'; 607; 1207, 1207'; 1707, 1707') nachfolgend ein Sammler (9; 109, 109'; 209'; 609; 1209, 1209'; 1709) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug-Standklimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden unterschiedlich antreibbaren Lüfter (1708, 1708') an je einem Kondensator (1707, 1707') angeordnet sind, wobei die beiden Kondensatoren (1707 und 1707') parallel zueinander angeordnet sind.
Kraftfahrzeug-Standklimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeug-Standklimaanlage mindestens zwei Kältemittel-Kreisläufe (604a, 604b; 1104a, 1104b; 1204a, 1204b; 1304a, 1304b) aufweist.
Kraftfahrzeug-Standklimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeug-Standklimaanlage einen Kältemittel-Kreislauf (604) aufweist, welcher in zwei unabhängige Kältemittel-Kreisläufe (604a, 604b) unterteilbar ist, wobei in jedem der Kältemittel-Kreisläufe (604a, 604b) mindestens ein Kompressor (606a, 606b) angeordnet ist.