DE102012108535A1

DE102012108535A1 - Air conditioning device for working machine e.g. industrial truck, has indoor heat exchanger connected with air conditioning circuit that includes compressor, outdoor heat exchanger and expansion valve device to circulate refrigerant

Info

Publication number: DE102012108535A1
Application number: DE201210108535
Authority: DE
Inventors: Mark Hanke
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2014-03-13

Abstract

The air conditioning device comprises a heating/cooling circuit with the cooling fluid. An indoor heat exchanger (13) is provided for a driver cab (3) and is connected with an air conditioning circuit. The intermediate heat exchanger is configured as a vaporizer of the air conditioning circuit. The air conditioning circuit is provided with a compressor, an outdoor heat exchanger with the ambient air as condenser and an expansion valve device for circulating the refrigerant in the air conditioning circuit. An independent claim is included for system comprising mobile working machine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungsvorrichtung für eine mobile Arbeitsmaschine. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Klimatisierungsvorrichtung für eine mobile Arbeitsmaschine, beispielsweise ein Flurförderzeug, mit einem Heiz-/Kühlkreis mit einer Kühlflüssigkeit, mit einem Innenwärmetauscher für eine Fahrerkabine, und einem Zwischenwärmetauscher, der mit einem Klimakreislauf verbunden ist. The invention relates to an air conditioning device for a mobile work machine. In particular, the invention relates to an air conditioning device for a mobile work machine, such as a truck, with a heating / cooling circuit with a cooling liquid, with an internal heat exchanger for a cab, and an intermediate heat exchanger, which is connected to an air conditioning circuit.

Viele mobile Arbeitsmaschinen und insbesondere Flurförderzeuge weisen eine Fahrerkabine auf, um den Fahrer der mobilen Arbeitsmaschine vor Witterungseinflüssen, insbesondere Hitze und Kälte, zu schützen. Bei mobilen Arbeitsmaschinen wird oft die Fahrerkabine klimatisiert, indem diese sowohl beheizt, wie auch gekühlt werden kann. Dadurch können die Arbeitsbedingungen des Fahrers verbessert werden, wenn die mobile Arbeitsmaschine bzw. das Flurförderzeug z.B. in einem Freigelände ganzjährig eingesetzt wird. Many mobile machines and especially industrial trucks have a driver's cab to protect the driver of the mobile machine from the weather, especially heat and cold. In mobile work machines, the driver's cab is often conditioned by both being heated and cooled. As a result, the working conditions of the driver can be improved when the mobile work machine or the truck, for example. used in an outdoor area all year round.

Bekannt ist, bei Flurförderzeugen eine Klimaanlage zur Kühlung vorzusehen, die mit einem Wärmetauscher, der in der Fahrerkabine bzw. in einem Belüftungssystem für die Fahrerkabine angeordnet ist, die Luft kühlen kann. Dabei kommen Klimaanlagen zum Einsatz, in denen ein gasförmiges Kältemittel durch einen Kompressor verdichtet wird und das heiße, verdichtete Gas in einem Kondensator gekühlt wird, bis es kondensiert. Das unter Druck stehende flüssige Kältemittel wird dem Wärmetauscher über ein Expansionsventil zugeleitet. In dem Expansionsventil fällt der Druck des Kältemittels rasch ab und das Kältemittel verdampft, wobei die Temperatur stark abfällt und der Wärmetauscher eine Kühlleistung erbringt. It is known to provide an air conditioner for cooling in industrial trucks, which can cool the air with a heat exchanger which is arranged in the cab or in a ventilation system for the driver's cab. This air conditioning systems are used in which a gaseous refrigerant is compressed by a compressor and the hot, compressed gas is cooled in a condenser until it condenses. The pressurized liquid refrigerant is supplied to the heat exchanger via an expansion valve. In the expansion valve, the pressure of the refrigerant drops rapidly and the refrigerant evaporates, the temperature drops sharply and the heat exchanger provides a cooling capacity.

Bei batterie-elektrisch betriebenen Flurförderzeugen sind Klimaanlagen für die Fahrerkabine noch nicht allgemein üblich. Es fehlt insbesondere die Möglichkeit, den Kompressor einer Klimaanlage als Nebenaggregat eines Verbrennungsmotors anzutreiben. Eine Möglichkeit, sowohl ein durch einen Verbrennungsmotor, als auch ein hybrid angetriebenes, aber auch ein batterie-elektrisch betriebenes Flurförderzeug mit einer gleichartigen Klimaanlage für die Fahrerkabine zu versehen, bieten autark ausgeführte, kompakte Klimageräte. Ein solches Klimagerät beinhaltet in einem Gehäuse einen durch einen Elektromotor angetriebenen Kompressor, einen Kondensator, der Wärmeenergie an die Umgebungsluft abgeben kann, sowie einen Verdampfer, der Wärmeenergie zur Kühlung der Innenraumluft aus der Fahrerkabine abführt. Ein solches kompaktes Klimagerät kann im Bereich des Fahrschutzdaches der Fahrerkabine angeordnet werden. Eine mögliche Ausführungsform saugt dabei warme Luft über bzw. hinter der Position des Fahrerkopfs im Bereich eines Fahrersitzplatzes an und lässt die abgekühlte Luft oberhalb der Position des Fahrerkopfes wieder in den Innenraum der Fahrerkabine. Air conditioning systems for the driver's cab are not yet common practice in battery-powered industrial trucks. In particular, it lacks the ability to drive the compressor of an air conditioner as an accessory of an internal combustion engine. One way to provide both a powered by an internal combustion engine, as well as a hybrid, but also a battery-electrically powered truck with a similar air conditioning for the cab, provide self-sufficient, compact air conditioning units. Such an air conditioner includes in a housing a driven by an electric motor compressor, a condenser that can deliver heat energy to the ambient air, and an evaporator that dissipates heat energy for cooling the indoor air from the cab. Such a compact air conditioning unit can be arranged in the area of the driving roof of the driver's cab. One possible embodiment sucks warm air over or behind the position of the driver's head in the area of a driver's seat and leaves the cooled air above the position of the driver's head back into the interior of the driver's cab.

Bei über einen flüssigkeitsgekühlten Verbrennungsmotor angetriebenen Flurförderzeugen steht für die Beheizung der Fahrerkabine die Kühlflüssigkeit der Motorkühlung zur Verfügung, die durch einen eigenen Wärmetauscher für die Beheizung der Fahrerkabine geleitet wird. When powered by a liquid-cooled internal combustion engine trucks stands for the heating of the cab, the cooling liquid of the engine cooling available, which is passed through a separate heat exchanger for heating the cab.

Bei batterie-elektrisch betriebenen Flurförderzeugen, die ihre Energieversorgung aus einem elektrischen Energiespeicher beziehen, wird zumeist eine Heizung der Fahrerkabine mit elektrischen Widerstandsheizelementen in Form von PTC-Elementen (Positive Temperature Coefficient Elementen) eingesetzt. Luft aus der Fahrerkabine wird angesaugt, an den PTC-Heizelementen vorbei geleitet, um die Luft zu erwärmen, und anschließend durch Fußraum-, Innenraum- und Defrosterdüsen wieder der Fahrerkabine zugeführt. Als elektrische Widerstände setzen dabei die PCT-Heizelemente die aus dem elektrischen Energiespeicher aufgenommene Energie vollständig in Wärmeenergie um. Dabei sind sie gegen Überhitzung durch ihre physikalische Eigenschaft einer Erhöhung des Widerstands mit zunehmender Temperatur geschützt, da dadurch gleichzeitig der Stromdurchfluss durch das PTC-Element mit zunehmender Temperatur sinkt. In battery-powered industrial trucks, which draw their energy from an electrical energy storage, usually a heating of the cab with electrical resistance heating elements in the form of PTC elements (Positive Temperature Coefficient Elements) is used. Air from the cab is sucked in, passed past the PTC heaters to heat the air, and then returned to the cab through footwell, interior and defroster nozzles. As electrical resistors, the PCT heating elements completely convert the energy absorbed by the electrical energy storage into heat energy. They are protected against overheating by their physical property of increasing the resistance with increasing temperature, since at the same time the current flow through the PTC element decreases with increasing temperature.

Nachteilig an diesem bekannten Stand der Technik ist, dass die gesamte Wärmeenergie für das Beheizen der Fahrerkabine vollständig aus dem elektrischen Energiespeicher entnommen werden muss. Durch die begrenzte Kapazität solcher Energiespeicher, etwa einer Batterie, kann es dadurch zu erheblichen Einschränkungen der Reichweite bzw. Betriebsdauer des Flurförderzeugs kommen, da die in dem elektrischen Energiespeicher gespeicherte Energie dann zu einem guten Teil für eine Heizfunktion verwendet werden muss und nicht für den Fahr- und Arbeitsantrieb des Flurförderzeugs zur Verfügung steht. Auch können hohe Anfangsströme nach dem Einschalten der PTC-Heizelemente in kaltem Zustand auftreten, die für den Betrieb des Flurförderzeugs ganz allgemein und insbesondere bei einem niedrigen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers ungünstig sind. Ebenfalls nachteilig ist, dass die Fahrerkabinen eines durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen Flurförderzeugs einerseits und eines elektrisch, insbesondere batterie-elektrisch, betriebenen Flurförderzeugs andererseits sich deutlich unterscheiden und eine hohe Anzahl unterschiedlicher Bauteile in Bezug auf die Klimatisierung der Fahrerkabine aufweisen. Hierdurch entstehen zusätzliche Kosten und werden größere Stückzahlen bei der Herstellung verhindert. A disadvantage of this known prior art that the entire heat energy for heating the cab must be completely removed from the electrical energy storage. Due to the limited capacity of such energy storage, such as a battery, this can lead to significant limitations of range and operating life of the truck, since the energy stored in the electrical energy storage must then be used to a good extent for a heating function and not for driving - And working drive of the truck is available. Also, high initial currents can occur after switching on the PTC heating elements in the cold state, which are unfavorable for the operation of the truck in general and especially at a low state of charge of the electrical energy storage. Another disadvantage is that the cabs of a driven by an internal combustion engine truck on the one hand and an electrically, especially battery-electric, powered truck on the other hand clearly differ and have a large number of different components with respect to the air conditioning of the cab. This results in additional costs and larger quantities are prevented during production.

Bei Flurförderzeugen, die elektrisch betrieben werden oder als Hybridfahrzeug ausgebildet sind und daher elektrische Energiespeicher sowie eine Leistungselektronik aufweisen, ist es auch oftmals erforderlich, die Energiespeicher sowie die Leistungselektronik möglichst in einem optimalen Bereich einer Betriebstemperatur zu halten, um einen bestmöglichen Wirkungsgrad zu erreichen. Dabei ist beispielsweise bei dem Energiespeicher nicht nur eine Kühlung zur Abführung von Verlustleistung nötig, sondern umgekehrt auch im Falle von niedrigen Temperaturen nach der Inbetriebnahme des Fahrzeugs ein Erwärmen erforderlich, damit der Energiespeicher die angeforderten Ströme zur Verfügung zu stellen kann. Bekannte Energiespeicher sind Lithiumionenbatterien oder Nickel-Wasserstoffbatterien, aber auch Ultrakondensatoren oder Doppelschichtkondensatoren. In industrial trucks, which are electrically operated or designed as a hybrid vehicle and therefore have electrical energy storage and power electronics, it is also often necessary to keep the energy storage and power electronics as possible in an optimal range of operating temperature in order to achieve the best possible efficiency. In this case, for example, in the energy storage not only cooling to dissipate power loss needed, but vice versa, even in the case of low temperatures after commissioning of the vehicle heating required so that the energy storage can provide the requested currents available. Known energy stores are lithium-ion batteries or nickel-hydrogen batteries, but also ultra-capacitors or double-layer capacitors.

Aus der DE 10 2011 012 723 A1 ist ein Kühlsystem einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere eines Flurförderzeugs bekannt, bei dem zur Temperaturregelung eines elektrischen Energiespeichers und mindestens einer Leistungselektronik ein erster Kühlkreislauf für eine Kühlflüssigkeit diese Komponenten kühlt. In einer Ausführungsform kann die Kühlflüssigkeit über einen Wärmetauscher durch einen zweiten Kühlkreis mit einem Kältemittel zusätzlich gekühlt werden, wobei der zweite Kühlkreislauf einen Kompressor, einen Kondensator sowie ein Expansionsventil aufweist und der Wärmetauscher ein Verdampfer des zweiten Kühlkreises ist. In einer Ausführungsform dient der zweite Kühlkreis zugleich zum Kühlen der Fahrerkabine. From the DE 10 2011 012 723 A1 is a cooling system of a mobile work machine, in particular an industrial truck known in which the temperature control of an electrical energy storage device and at least one power electronics, a first cooling circuit for a cooling liquid cools these components. In one embodiment, the cooling liquid can additionally be cooled via a heat exchanger by a second cooling circuit with a refrigerant, wherein the second cooling circuit comprises a compressor, a condenser and an expansion valve and the heat exchanger is an evaporator of the second cooling circuit. In one embodiment, the second cooling circuit also serves to cool the driver's cab.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimatisierungsvorrichtung für eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere ein Flurförderzeug, mit einer Fahrerkabine zur Verfügung zu stellen, mit dem auf möglichst einfache und kostengünstige Art und Weise eine Klimatisierung der Fahrerkabine möglich ist sowie eine Klimatisierungsvorrichtung für eine Mehrzahl unterschiedlicher Typen mobiler Arbeitsmaschinen, insbesondere Flurförderzeuge, zur Verfügung zu stellen, von denen ein Typ einen Verbrennungsmotor aufweist und mindestens ein Typ rein elektrisch betrieben wird. The present invention has for its object to provide an air conditioning device for a mobile work machine, in particular a truck, with a driver's cab, with the simplest and most cost-effective way air conditioning of the cab is possible and an air conditioning device for a plurality of different Types of mobile work machines, in particular industrial trucks to provide, of which one type has an internal combustion engine and at least one type is operated purely electrically.

Diese Aufgabe wird durch eine Klimatisierungsvorrichtung für eine mobile Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie durch ein System mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen werden in den Unteransprüchen angegeben. This object is achieved by an air conditioning device for a mobile work machine with the features of independent claim 1 and by a system having the features of independent claim 9. Advantageous developments are specified in the subclaims.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Klimatisierungsvorrichtung für eine mobile Arbeitsmaschine, insbesondere ein Flurförderzeug, mit einem Heiz-/Kühlkreis mit einer Kühlflüssigkeit, mit einem Innenwärmetauscher für eine Fahrerkabine, und einem Zwischenwärmetauscher, der mit einem Klimakreislauf verbunden ist. Der Zwischenwärmetauscher ist ein Verdampfer des Klimakreislaufs, wobei der Klimakreislauf weiterhin einen Kompressor, einen Außenwärmetauscher mit der Umgebungsluft als Kondensator und eine Expansionsventileinrichtung umfasst und in dem Klimakreislauf ein Kältemittel umläuft. The object is achieved by an air conditioning device for a mobile work machine, in particular a truck, with a heating / cooling circuit with a cooling liquid, with an internal heat exchanger for a driver's cab, and an intermediate heat exchanger, which is connected to an air conditioning circuit. The intermediate heat exchanger is an evaporator of the air conditioning circuit, wherein the air conditioning circuit further comprises a compressor, an outdoor heat exchanger with the ambient air as a condenser and an expansion valve device and in the air conditioning circuit circulates a refrigerant.

Dadurch erfolgt eine Kühlung der Fahrerkabine über denselben Heiz-/Kühlkreislauf, über den auch die Beheizung der Fahrerkabine erfolgen kann. Vorteilhaft kann dies sowohl bei einem elektrisch, insbesondere batterie-elektrisch, betriebenen Flurförderzeug bzw. einer elektrisch betriebenen mobilen Arbeitsmaschine, wie auch bei einer mobilen Arbeitsmaschine mit einem Verbrennungsmotor erfolgen. Der Innenwärmetauscher ist dabei üblicherweise mit einem Gebläse in einer Frontkonsole der Fahrerkabine integriert und weist beispielsweise an eine Windschutzscheibe gerichtete Luftausströmdüsen als Defrosterdüsen auf. Somit wird die Nutzung einer hohen Anzahl von gleichen Teilen ermöglicht bei beiden Arten von mobilen Arbeitsmaschinen. As a result, the driver's cab is cooled by the same heating / cooling circuit, which can also be used to heat the driver's cab. This can advantageously be done both in an electrically, in particular battery-electrically operated, industrial truck or an electrically operated mobile work machine, as well as in a mobile machine with an internal combustion engine. The inner heat exchanger is usually integrated with a fan in a front console of the cab and has, for example, directed to a windshield Luftausströmdüsen as defrosting. Thus, the use of a high number of equal parts is made possible in both types of mobile work machines.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Zwischenwärmetauscher auch als Kondensator und der Außenwärmetauscher auch als Verdampfer wirken, so dass durch den Klimakreislauf die Kühlflüssigkeit des Heiz-/Kühlkreises erwärmt werden kann. In an advantageous development of the invention, the intermediate heat exchanger can also act as a condenser and the outdoor heat exchanger as an evaporator, so that the cooling liquid of the heating / cooling circuit can be heated by the air conditioning circuit.

Dadurch muss nicht die gesamte Energie zur Beheizung der Fahrerkabine aus einem elektrischen Energiespeicher entnommen werden bei einer batterie-elektrisch betriebenen mobilen Arbeitsmaschine bzw. einer teilweise elektrisch betriebenen mobilen Arbeitsmaschine, wie im Falle eines Hybridantrieb. Vielmehr wirkt der Klimakreislauf als Wärmepumpe. Der im Falle des Kühlens der Fahrerkabine von innen nach außen fließende Wärmestrom kehrt sich um, so dass der Umgebung Wärmeenergie entzogen wird und der Fahrerkabine zugeführt wird. Wärmepumpen arbeiten jedoch sehr energieeffizient und mit einem Wirkungsgrad größer als 1 betrachtet als Verhältnis der abgegebenen Wärmeleistung gegenüber der aufgewendeten Antriebsleistung. Dadurch kann bei gleicher Beheizung der Fahrerkabine der Verbrauch an elektrischer Energie erheblich reduziert werden und die Betriebsdauer und Reichweite einer elektrisch betriebenen mobilen Arbeitsmaschine wird erhöht. Zugleich kann die erfindungsgemäße Klimatisierungsvorrichtung sowohl bei rein durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen mobilen Arbeitsmaschinen, bei rein elektrisch betriebenen elektrischen Arbeitsmaschinen wie auch bei kombiniert durch einen Hybridantrieb angetriebenen mobilen Arbeitsmaschinen eingesetzt werden. Dies führt zu einer hohen Anzahl von gleichen Bauteilen bei allen drei Typen von mobilen Arbeitsmaschinen bzw. Flurförderzeugen und entsprechender Einsparung von Kosten. As a result, not all the energy for heating the driver's cab has to be taken from an electrical energy store in a battery-powered mobile working machine or a partially electrically operated mobile working machine, as in the case of a hybrid drive. Rather, the air conditioning cycle acts as a heat pump. The in the case of cooling the cab from the inside out flowing heat flow is reversed so that the environment heat energy is removed and the cab is supplied. However, heat pumps operate very energy efficient and with an efficiency greater than 1 considered as the ratio of the heat output compared to the applied drive power. As a result, with the same heating of the driver's cab, the consumption of electrical energy can be considerably reduced and the service life and range of an electrically operated mobile work machine is increased. At the same time, the air conditioning device according to the invention can be used both in purely driven by an internal combustion engine mobile machines, in purely electrically operated electric machines as well as in combined driven by a hybrid drive mobile machines. This leads to a high number of identical components in all three Types of mobile machines or industrial trucks and corresponding savings in costs.

Vorteilhaft kann durch eine Umschaltventilvorrichtung, insbesondere ein 4/2-Wegeventil, eine Saugseite und eine Druckseite des Kompressors getauscht werden. Advantageously, can be exchanged by a switching valve device, in particular a 4/2-way valve, a suction side and a pressure side of the compressor.

Dies ermöglicht auf sehr einfache Art und Weise den Betrieb eines Klimakreislaufs als Wärmepumpe. This allows the operation of an air conditioning circuit as a heat pump in a very simple manner.

Der Kompressor kann ein Spiralverdichter sein. The compressor can be a scroll compressor.

Insbesondere in Kombination mit einer Umschaltventilvorrichtung kann somit ein zuverlässiger und kostengünstig zur Verfügung stehender Kompressor eingesetzt werden. In particular, in combination with a Umschaltventilvorrichtung thus a reliable and inexpensive available compressor can be used.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Kompressor Druck- und Saugseite umkehren. In a further embodiment of the invention, the compressor can reverse the pressure and suction side.

In einer günstigen Weiterbildung der Erfindung besteht die Expansionsventilvorrichtung aus zwei in Reihe und gegeneinander orientierten Expansionsventilen, wobei jedes Expansionsventil in Gegenstromrichtung durch eine Umgehungsleitung mit einem in dieser Richtung öffnenden Rückschlagventil umgangen wird. In a favorable development of the invention, the expansion valve device consists of two expansion valves oriented in series and against each other, each expansion valve being bypassed in the counterflow direction by a bypass line with a non-return valve opening in this direction.

Es ist auch denkbar, Expansionsventile einzusetzen, die in beiden Richtungen wirken können. It is also conceivable to use expansion valves which can act in both directions.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der Zwischenwärmetauscher, der Kompressor, der Außenwärmetauscher und die Expansionsventileinrichtung in einer Klimaeinheit zusammengefasst. In an advantageous embodiment of the invention, the intermediate heat exchanger, the compressor, the outdoor heat exchanger and the expansion valve device are combined in one air conditioning unit.

Eine solche Klimaeinheit kann beispielsweise in einem Gehäuse als Dachklimagerät an mobilen Arbeitsmaschinen und insbesondere im rückwärtigen Bereich eines Fahrschutzdaches an der Fahrerkabine eines Flurförderzeugs, wie etwa eines Gabelstaplers, angeordnet werden. Hierzu ist nur eine relativ geringfügige Modifikation bereits bekannter Dachklimageräte erforderlich. Vorteilhaft sind somit alle Bauteile und Leitungen, die Kältemittel führen, in einem Gehäuse sowie kompakt zusammengefasst. Dies erleichtert die Wartung und Montage, da keine Kältemittel führenden Leitungen über größere Strecken in der mobilen Arbeitsmaschine bzw. dem Flurförderzeug verlegt werden müssen. Demgegenüber ist es relativ einfach möglich, gegebenenfalls mithilfe weiterer zusätzlicher elektrischer Umwälzpumpen, die Kühlflüssigkeit des Heiz-/Kühlkreises über eine entsprechende erforderliche Entfernung durch Schläuche und Leitungen zu führen. Als Kühlflüssigkeit kommt üblicherweise ein Gemisch aus Wasser und Frostschutzmittel, insbesondere Glykol, zum Einsatz. Wenn der Heiz-/Kühlkreis geöffnet werden muss, so lässt sich dies leichter durchführen und insbesondere Kühlflüssigkeit wieder auffüllen, als bei Kältemittel-führenden Leitungen. Bei letzteren sind zum Entleeren wie auch zum Befüllen spezielle Vorrichtungen erforderlich. Such an air conditioning unit can be arranged for example in a housing as a roof air conditioning unit on mobile machines and in particular in the rear area of a driving roof on the driver's cab of a truck, such as a forklift. For this purpose, only a relatively minor modification of already known roof air conditioners is required. Advantageously, all components and lines that carry refrigerants are summarized in a housing and compact. This facilitates maintenance and installation, since no refrigerant lines must be laid over long distances in the mobile machine or the truck. In contrast, it is relatively easy, if necessary, with the help of other additional electrical circulation pumps to guide the cooling liquid of the heating / cooling circuit over a corresponding required distance through hoses and lines. As a coolant is usually a mixture of water and antifreeze, especially glycol used. If the heating / cooling circuit has to be opened, this can be done more easily, and in particular, can fill up the coolant again than with refrigerant-carrying lines. In the latter, special devices are required for emptying as well as for filling.

In einer vorteilhaften Weiterbildung sind mit dem Heiz-/Kühlkreis auch Hilfswärmetauscher für eine elektrische Energiespeichervorrichtung und/oder eine Leistungselektronik verbunden. In an advantageous development, auxiliary heat exchangers for an electrical energy storage device and / or power electronics are connected to the heating / cooling circuit.

Dadurch können über die Kühlflüssigkeit auch elektrische Energiespeichervorrichtungen und/oder eine Leistungselektronik gekühlt werden. Ebenso ist es auch möglich, Energiespeichervorrichtungen und/oder die Leistungselektronik auf eine erforderliche Betriebstemperatur anzuwärmen. Solche Energiespeicher können Lithiumionenbatterien oder Nickel-Wasserstoffbatterien, aber auch Ultrakondensatoren sowie Doppelschichtkondensatoren sein. Dabei kann das Erwärmen und/oder das Kühlen des Energiespeichers wie auch einer Leistungselektronik völlig unabhängig von der Klimatisierung der Fahrerkabine erfolgen und unabhängig von einem Innenwärmetauscher. Es ist eine Klimatisierungsvorrichtung denkbar, die nur für die Beheizung und/oder Kühlung des Energiespeichers bzw. der Leistungselektronik vorgesehen ist. As a result, electrical energy storage devices and / or power electronics can be cooled via the cooling liquid. Likewise, it is also possible to heat energy storage devices and / or the power electronics to a required operating temperature. Such energy storage can be lithium-ion batteries or nickel-hydrogen batteries, but also ultra-capacitors and double-layer capacitors. In this case, the heating and / or cooling of the energy storage as well as a power electronics completely independent of the climate of the cab and independently of an indoor heat exchanger. It is an air conditioning device conceivable, which is provided only for the heating and / or cooling of the energy storage or the power electronics.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein System aus mindestens einer mobilen Arbeitsmaschine mit einem elektrischen Energiespeicher als batterie-elektrischen Antrieb und mindestens einer mobilen Arbeitsmaschine mit einem Verbrennungsmotor als verbrennungsmotorischen Antrieb, wobei bei beiden mobilen Arbeitsmaschinen eine zuvor beschriebene Klimatisierungsvorrichtung eingesetzt ist und der Innenwärmetauscher identisch ist. The object is also achieved by a system comprising at least one mobile work machine with an electric energy storage as a battery-electric drive and at least one mobile work machine with an internal combustion engine as an internal combustion engine drive, wherein in both mobile work machines a previously described air conditioning device is used and the internal heat exchanger is identical ,

Insbesondere die Bauteile des Heiz-/Kühlkreises, die in eine Konsole der Fahrerkabine bzw. unter Verkleidungsteilen der Fahrerkabine integriert und eingebaut sind, können somit für verschiedene Arten von mobilen Arbeitsmaschinen identisch genutzt werden. Dies reduziert die Anzahl unterschiedlicher Bauteile und führt zu einer entsprechenden Kostenersparnis. Neben dem Innenwärmetauscher können dies insbesondere auch Leitungen sowie Schläuche sein. In particular, the components of the heating / cooling circuit, which are integrated and installed in a console of the driver's cab or under the trim parts of the driver's cab, can thus be used identically for different types of mobile machines. This reduces the number of different components and leads to a corresponding cost savings. In addition to the internal heat exchanger, this can be especially lines and hoses.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Systems ist die Klimaeinheit identisch. In an advantageous development of the system, the air conditioning unit is identical.

Dadurch wird es möglich, den gesamten Aufbau eines Klimatisierungssystems innerhalb der Fahrerkabine für verschiedene Arten von Flurförderzeugen bzw. mobilen Arbeitsmaschinen weit gehend oder vollständig identisch auszuführen. This makes it possible to perform the entire structure of an air conditioning system within the cab for different types of trucks or mobile machines largely or completely identical.

Mit der erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung bzw. bei einem erfindungsgemäßen System aus mobilen Arbeitsmaschinen ist es auch relativ einfach möglich, eine Temperaturregelung der Fahrerkabine umzusetzen. Hierfür ist ein zusätzlicher Temperatursensor in der Fahrerkabine erforderlich und es stehen als Stellglieder für eine Regelung der Temperatur die Drehzahl des Kompressors, die Schaltstellung einer eventuell vorhandenen Umschaltventilvorrichtung, Drehzahlen von gegebenenfalls vorhandenen Lüftern sowie die Drehzahl von gegebenenfalls vorhandenen Kühlflüssigkeitspumpen zur Verfügung. With the air conditioning device according to the invention or in a system according to the invention of mobile machines, it is also relatively easy to implement a temperature control of the driver's cab. For this purpose, an additional temperature sensor in the cab is required and there are available as actuators for a control of the temperature, the speed of the compressor, the switching position of any existing Umschaltventilvorrichtung, speeds of optionally existing fans and the speed of any existing cooling fluid pumps available.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt Further advantages and details of the invention will be explained in more detail with reference to the embodiments illustrated in the schematic figures. This shows

1 ein Flurförderzeug als Beispiel einer mobilen Arbeitsmaschine, das mit einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung ausgestattet ist, 1 an industrial truck as an example of a mobile working machine equipped with an air-conditioning device according to the invention,

2 ein Schema eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung und 2 a diagram of a first embodiment of an air conditioning device according to the invention and

3 ein Schema eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung. 3 a diagram of a second embodiment of an air conditioning device according to the invention.

Die 1 zeigt eine mobile Arbeitsmaschine 1 mit einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung, die als Flurförderzeug, hier als Gegengewichtsgabelstapler 2, ausgebildet ist, mit einer Fahrerkabine 3, in der sich ein Fahrerarbeitsplatz 4 mit einem Fahrersitz 5 befindet. Der Gegengewichtsgabelstapler 2 weist als batterie-elektrisch angetriebenes Fahrzeug, das über nicht dargestellte Elektromotoren angetrieben wird, zur Energieversorgung einen elektrischen Energiespeicher 6 auf, der beispielsweise als Lithiumionenbatterie 7 ausgebildet ist. An einem Hubmast 8 ist eine Lastgabel 9 zur Aufnahme einer Last angeordnet, wobei das Gewicht dieser Last durch ein Gegengewicht 10 ausgeglichen wird. Der Fahrerarbeitsplatz 4 weist ein Lenkrad 11 auf. Eine Klimaeinheit 12 ist an der Dachrückseite der Fahrerkabine 3 angeordnet und gibt über einen Außenwärmetauscher Wärme an die Umgebungsluft ab oder nimmt Wärme aus der Umgebungsluft auf, wie durch Pfeile angedeutet ist. Ein Innenwärmetauscher 13 ist in einer Konsole 14 der Fahrerkabine 3 angeordnet und wird, wie durch die Pfeile dargestellt, von der Luft im Inneren der Fahrerkabine 3 durchströmt. The 1 shows a mobile work machine 1 with an air conditioning device according to the invention, as an industrial truck, here as a counterbalance forklift 2 , is formed with a driver's cab 3 in which there is a driver's workplace 4 with a driver's seat 5 located. The counterbalance forklift 2 has a battery-electrically powered vehicle that is driven by electric motors, not shown, for energy supply an electrical energy storage 6 on, for example, as a lithium-ion battery 7 is trained. At a mast 8th is a fork 9 arranged to receive a load, wherein the weight of this load by a counterweight 10 is compensated. The driver's workplace 4 has a steering wheel 11 on. An air conditioning unit 12 is on the roof back of the cab 3 arranged and outputs via an outdoor heat exchanger heat to the ambient air or absorbs heat from the ambient air, as indicated by arrows. An indoor heat exchanger 13 is in a console 14 the driver's cab 3 arranged and is, as shown by the arrows, from the air inside the cab 3 flows through.

Es ist auch alternativ denkbar, dass anstelle des elektrischen Energiespeichers 6 ein Verbrennungsmotor mit einem Generator für die Energieversorgung des Gegengewichtsgabelstapler 2 vorgesehen ist oder eine Kombination aus beiden als Hybridantrieb. It is also alternatively conceivable that instead of the electrical energy storage 6 an internal combustion engine with a generator for powering the counterbalance forklift 2 is provided or a combination of both as a hybrid drive.

Die 2 zeigt ein Schema eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Klimatisierungsvorrichtung des Gabelstaplers 2 der 1 mit einem Heiz-/Kühlkreis 15. Eine Pumpe 17 saugt aus einem von der Kühlflüssigkeit durchströmten Kühlflüssigkeitsausgleichbehälter 18 die Kühlflüssigkeit an und fördert diese zu dem Innenwärmetauscher 13. Bei der Kühlflüssigkeit handelt es sich bevorzugt um ein Wasser/Frostschutzmittel-Gemisch, etwa ein Wasser/Glykol-Gemisch. Der Innenwärmetauscher 13 weist einen Lüfter 19 auf, der für den in 1 dargestellten Luftstrom durch den Innenwärmetauscher 13 sorgt. In dem Heiz-/Kühlkreis 15 ist weiterhin ein Zwischenwärmetauscher 20 angeordnet, der als Verdampfer eines Klimakreislaufs 21 in einer Umlaufrichtung eines Kältemittels nach einer Expansionsventileinrichtung 22 in dem Klimakreislauf 21 durchströmt wird. Ein als Spiralverdichter 23 ausgeführter Kompressor 24 wird durch einen Elektromotor 25 angetrieben und drückt das Kältemittel in einen Außenwärmetauscher 26, der als Kondensator des Klimakreislaufs dient und mithilfe eines Lüfters 27 von Umgebungsluft durchströmt wird. Dabei sind der Kompressor 24, der Außenwärmetauscher 26, der Lüfter 27, die Expansionsventileinrichtung 22, der Zwischenwärmetauscher 20, der Elektromotor 25 sowie alle Teile des Klimakreislaufs 21 in einem gemeinsamen Gehäuse 16 in der Klimaeinheit 12 zusammengefasst, die in 1 am Fahrerschutzdach 3 angeordnet ist. The 2 shows a schematic of a first embodiment of an air conditioning device according to the invention of the forklift 2 of the 1 with a heating / cooling circuit 15 , A pump 17 sucks from a flowing through the cooling liquid coolant expansion tank 18 the cooling liquid and promotes them to the indoor heat exchanger 13 , The cooling liquid is preferably a water / antifreeze mixture, for example a water / glycol mixture. The indoor heat exchanger 13 has a fan 19 up for the in 1 shown air flow through the indoor heat exchanger 13 provides. In the heating / cooling circuit 15 is still an intermediate heat exchanger 20 arranged as an evaporator of a climate cycle 21 in a direction of circulation of a refrigerant after an expansion valve device 22 in the air conditioning cycle 21 is flowed through. A as a scroll compressor 23 executed compressor 24 is by an electric motor 25 driven and pushes the refrigerant in an outdoor heat exchanger 26 which serves as a condenser of the air conditioning circuit and with the help of a fan 27 is flowed through by ambient air. Here are the compressor 24 , the outdoor heat exchanger 26 , the fan 27 , the expansion valve device 22 , the intermediate heat exchanger 20 , the electric motor 25 as well as all parts of the air conditioning cycle 21 in a common housing 16 in the air conditioning unit 12 summarized in 1 on the driver's roof 3 is arranged.

Vorteilhaft kann dadurch sowohl bei einem mit einem Verbrennungsmotor angetriebenen Flurförderzeug wie auch bei einem rein elektrisch betriebenen Flurförderzeug mit einem elektrischen Energiespeicher 6 ohne Verbrennungsmotor und auch bei kombinierten Formen, wie etwa einem Hybridstapler, der Grundaufbau für die Kühlung der Fahrerkabine 3 genutzt werden. Es ergibt sich dadurch eine große Anzahl von Gleichteilen. Insbesondere ist es möglich, die Klimaeinheit 12 identisch einzusetzen. Auch ergibt sich der Vorteil, dass nur die Kühlflüssigkeit über größere Strecken durch Leitungen und Schläuche transportiert werden muss und das Kältemittel sich nur in einem geschlossenen Kreis innerhalb der Klimaeinheit 12 befindet. Vor allem ist es auch möglich bei einem System bestehend aus Flurförderzeugen verschiedenen Typs, wie etwa elektrisch betriebenen Flurförderzeugen und durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen bzw. mit Energie versorgten Flurförderzeugen eine weitgehend identische Fahrerkabine einzusetzen, die eine große Anzahl gleicher Teile aufweist. Beispielsweise können Teile des Belüftungssystems einschließlich des Innenwärmetauschers 13 sowie eventuell Kühlflüssigkeitsleitungen und Schlauchsysteme sowie die Klimaeinheit 12 identisch verwendet werden. Advantageously, characterized both in a driven with an internal combustion engine truck as well as in a purely electrically operated truck with an electrical energy storage 6 without an internal combustion engine and even in combined forms, such as a hybrid forklift, the basic design for the cooling of the cab 3 be used. This results in a large number of identical parts. In particular, it is possible the air conditioning unit 12 identical use. Also, there is the advantage that only the cooling liquid has to be transported over long distances through lines and hoses and the refrigerant only in a closed circuit within the air conditioning unit 12 located. Above all, it is also possible in a system consisting of forklifts of various types, such as electrically operated industrial trucks and driven by an internal combustion engine powered or powered trucks use a largely identical cab, which has a large number of identical parts. For example, parts of the ventilation system including the indoor heat exchanger 13 as well as possibly coolant lines and hose systems as well as the air conditioning unit 12 be used identically.

Die 3 zeigt ein Schema eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kühlsystems des Gabelstaplers 2 der 1, das zusätzlich das Heizen der Fahrerkabine 3 ermöglicht. Mit den Bauteilen des ersten Ausführungsbeispiels identische Bauteile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Pumpe 17 saugt in dem Heiz-/Kühlkreis 15 aus dem Kühlflüssigkeitsausgleichbehälter 18 das Wasser/Frostschutzmittel-Gemisch der Kühlflüssigkeit an und fördert dieses durch den Innenwärmetauscher 13, durch den mit dem Lüfter 19 die Luft im Inneren der Fahrerkabine 2 gekühlt oder erwärmt werden kann. In dem Heiz-/Kühlkreis 15 ist der Zwischenwärmetauscher 20 angeordnet, der als Verdampfer oder Kondensator des Klimakreislaufs 21 wirken kann. Der Zwischenwärmetauscher 20 weist ein erstes Expansionsventil 28 als Teil einer Expansionsventileinrichtung 22 auf. Ein zweites Expansionsventil 29, ebenfalls als Teil der Expansionsventileinrichtung 22, ist in seiner Durchströmrichtung dem ersten Expansionsventil 28 entgegen gerichtet und wirkt bei Verwendung des Außenwärmetauschers 26 als Verdampfer. Das erste Expansionsventil 28 sowie das zweite Expansionsventile 29 können in der hier dargestellten Ausführungsform in beiden Richtungen durchströmt werden, jedoch kann alternativ jeweils eine Umgehungsleitung mit Rückschlagventil vorgesehen werden. Ebenso ist auch der Einsatz eines einzigen Expansionsventils denkbar, das in beiden Richtungen wirken kann. Der Kompressor 24 wird durch den Elektromotor 25 angetrieben und drückt das Kältemittel über ein 4/2-Wegeventil 30 in den Klimakreislauf 21. Der Lüfters 27 sorgt für einen Energieaustausch des Außenwärmetauschers 26 mit der Umgebungsluft. Dabei sind der Kompressor 24, der Außenwärmetauscher 26, der Lüfter 27, die Expansionsventileinrichtung 22, das 4/2-Wegeventil 30, der Zwischenwärmetauscher 20, der Elektromotor 25 sowie alle Teile des Klimakreislaufs 21 in dem gemeinsamen Gehäuse 16 in der Klimaeinheit 12 zusammengefasst, die in 1 am Fahrerschutzdach 3 befestigt ist. The 3 shows a schematic of a second embodiment of a cooling system according to the invention of the forklift 2 of the 1 that additionally heating the cab 3 allows. Identical components with the components of the first embodiment are provided with the same reference numerals. The pump 17 sucks in the heating / cooling circuit 15 from the coolant expansion tank 18 the water / antifreeze mixture of the cooling liquid and promotes this through the inner heat exchanger 13 , through the fan 19 the air inside the cab 2 can be cooled or heated. In the heating / cooling circuit 15 is the intermediate heat exchanger 20 arranged as an evaporator or condenser of the air conditioning circuit 21 can work. The intermediate heat exchanger 20 has a first expansion valve 28 as part of an expansion valve device 22 on. A second expansion valve 29 , also as part of the expansion valve device 22 , is in its flow direction the first expansion valve 28 directed against and acts when using the outdoor heat exchanger 26 as an evaporator. The first expansion valve 28 as well as the second expansion valves 29 can be flowed through in both directions in the embodiment shown here, but alternatively, a bypass line with check valve may be provided in each case. Likewise, the use of a single expansion valve is conceivable that can act in both directions. The compressor 24 is by the electric motor 25 driven and pushes the refrigerant via a 4/2-way valve 30 in the air conditioning cycle 21 , The fan 27 ensures an energy exchange of the outdoor heat exchanger 26 with the ambient air. Here are the compressor 24 , the outdoor heat exchanger 26 , the fan 27 , the expansion valve device 22 , the 4/2-way valve 30 , the intermediate heat exchanger 20 , the electric motor 25 as well as all parts of the air conditioning cycle 21 in the common housing 16 in the air conditioning unit 12 summarized in 1 on the driver's roof 3 is attached.

In der dargestellten Schaltstellung des 4/2-Wegeventil 30 wirkt der Klimakreislauf 21 so, dass die Kühlflüssigkeit in dem Heiz-/Kühlkreis 15 gekühlt wird. Wird das 4/2-Wegeventil 30 in die andere Schaltstellung verbracht, so dreht sich die Durchströmungsrichtung des Kältemittels in dem Klimakreislauf 21 um und das Kältemittel expandiert in dem Expansionsventil 29 und entzieht in dem als Verdampfer wirkenden Außenwärmetauscher 26 der Umgebungsluft Wärmeenergie, die mit höherer Temperatur in dem als Kondensator arbeitenden Zwischenwärmetauscher 20 dem Heiz-/Kühlkreis 15 zugeführt wird. Dadurch kann durch die erfindungsgemäße Klimatisierungsvorrichtung die Fahrerkabine 3 sowohl gekühlt, wie auch beheizt werden. Vorteilhaft kann diese sowohl bei elektrisch, insbesondere batterie-elektrisch, betriebenen Flurförderzeugen, wie auch bei durch einen Verbrennungsmotor betriebenen Flurförderzeugen eingesetzt werden. In the illustrated switching position of the 4/2-way valve 30 the climate cycle works 21 so that the coolant in the heating / cooling circuit 15 is cooled. Will the 4/2-way valve 30 spent in the other switching position, so the flow direction of the refrigerant rotates in the air conditioning circuit 21 and the refrigerant expands in the expansion valve 29 and withdraws in the acting as an evaporator outdoor heat exchanger 26 the ambient air heat energy, the higher temperature in the working as a condenser intermediate heat exchanger 20 the heating / cooling circuit 15 is supplied. As a result, by the air conditioning device according to the invention, the driver's cab 3 both cooled and heated. Advantageously, this can be used both in electrically, in particular battery-electric, operated industrial trucks, as well as operated by an internal combustion engine trucks.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102011012723 A1 [0009]

Claims

Air conditioning device for a mobile work machine ( 1 ), in particular an industrial truck, with a heating / cooling circuit ( 15 ) with a cooling liquid, with an internal heat exchanger ( 13 ) for a driver's cab ( 3 ), and an intermediate heat exchanger ( 20 ), with an air conditioning cycle ( 21 ), characterized in that the intermediate heat exchanger ( 20 ) an evaporator of the air conditioning circuit ( 21 ), the climate cycle ( 21 ) continue to use a compressor ( 24 ), an outdoor heat exchanger ( 26 ) with the ambient air as a condenser and an expansion valve device ( 22 ) and in the climate cycle ( 21 ) circulates a refrigerant.

Air-conditioning device according to claim 1, characterized in that the intermediate heat exchanger ( 20 ) as a condenser and the outdoor heat exchanger ( 26 ) can also act as an evaporator, so that through the climate cycle ( 21 ) the cooling liquid of the heating / cooling circuit ( 15 ) can be heated.

Air conditioning device according to claim 2, characterized in that by a switching valve device ( 22 ), in particular a 4/2 way valve ( 30 ), a suction side and a pressure side of the compressor ( 24 ) can be exchanged.

Air conditioning device according to claim 3, characterized in that the compressor ( 24 ) a scroll compressor ( 23 ).

Air conditioning device according to claim 2, characterized in that the compressor can reverse the pressure and suction side.

Air conditioning device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the expansion valve device ( 22 ) consists of two in series and against each other oriented expansion valves, each expansion valve is bypassed in the counter-current direction by a bypass line with a check valve opening in this direction.

Air-conditioning device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the intermediate heat exchanger ( 20 ), the compressor ( 23 ), the outdoor heat exchanger ( 26 ) and the expansion valve device ( 22 ) in an air conditioning unit ( 12 ) are summarized.

Air-conditioning device according to one of claims 1 to 7, characterized in that with the heating / cooling circuit ( 15 ) Also auxiliary heat exchanger for an electrical energy storage device and / or power electronics are connected.

System of at least one mobile working machine ( 1 ) with an electrical energy store ( 6 ) and at least one mobile work machine with an internal combustion engine, characterized in that in both mobile work machines ( 1 ) an air conditioning device according to one of claims 1 to 8 is used, wherein the internal heat exchanger ( 13 ) is identical.

System according to claim 9 and an air conditioning device according to claim 7, characterized in that the air conditioning unit ( 12 ) is identical.