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TECHNISCHES GEBIET
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Das Gebiet, das die Offenbarung allgemein betrifft, weist Systeme zur Wärmerückgewinnung von Fahrzeugkabinenabluft, Komponenten dafür sowie Verfahren zum Betrieb derselben auf.
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HINTERGRUND
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Fahrzeuge können mit einem Wärmepumpensystem ausgestattet sein.
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ZUSAMMENFASSUNG ILLUSTRATIVER VARIANTEN
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Eine Anzahl von Varianten der Erfindung kann ein Produkt aufweisen, das ein System zur Wärmerückgewinnung von Kabinenabluft aufweist, das ein Wärmepumpensystem aufweist, das einen kältebeständigen Verdampfer besitzt.
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Eine Anzahl von Varianten der Erfindung kann ein Wärmepumpensystem aufweisen, das einen Verdampfer und einen Wärmepumpenkondensator besitzt, der in einer Fahrgastkabine untergebracht ist.
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Eine Anzahl von Varianten der Erfindung kann ein Wärmepumpensystem aufweisen, das einen Verdampfer, der in dem Fahrgastraum untergebracht ist, sowie einen Wärmepumpenkondensator besitzt, der in dem vorderen Kabinen-Heizungs-, Belüftungs- und Luftklimatisierungsmodul untergebracht ist.
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Eine Anzahl von Varianten der Erfindung kann ein Wärmepumpensystem aufweisen, das einen Verdampfer, der in der Fahrgastkabine untergebracht ist, und einen Wärmepumpenkondensator besitzt, der außerhalb der Fahrgastkabine untergebracht ist und derart aufgebaut und angeordnet ist, um eine Wärmeübertragung von Kältemittel auf Flüssigkeit bereitzustellen.
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Andere illustrative Varianten innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offensichtlich. Es sei zu verstehen, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele, während sie optionale Varianten der Erfindung offenbaren, nur zu Zwecken der Veranschaulichung und nicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Gewählte Beispiele von Varianten innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung werden aus. der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in welchen:
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1 eine schematische Darstellung eines Systems zur Wärmerückgewinnung von Kabinenabluft mit einem Wärmepumpensystem, das einen kältebeständigen Verdampfer und einen Wärmepumpenkondensator, der in der Fahrgastkabine untergebracht ist, besitzt, gemäß einer Anzahl von Varianten der Erfindung ist;
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1A eine schematische Darstellung eines Systems zur Wärmerückgewinnung von Kabinenabluft mit einem Wärmepumpensystem, das einen kältebeständigen Verdampfer und einen Wärmepumpenkondensator, der in der Fahrgastkabine untergebracht ist, besitzt, gemäß einer Anzahl anderer Varianten der Erfindung ist;
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2 eine schematische Darstellung eines Systems zur Wärmerückgewinnung von Kabinenabluft mit einem Wärmepumpensystem, das einen kältebeständigen Verdampfer und einen Wärmepumpenkondensator besitzt, der außerhalb des Fahrgastraumes untergebracht und derart aufgebaut und angeordnet ist, um eine Wärmeübertragung von Kältemittel auf Flüssigkeit bereitzustellen, gemäß einer Anzahl von Varianten der Erfindung ist; und
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2A eine schematische Darstellung eines Systems zur Wärmerückgewinnung von Kabinenabluftgemäß einer Anzahl von Varianten der Erfindung ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG ILLUSTRATIVER VARIANTEN
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Die folgende Beschreibung der Varianten ist lediglich illustrativer Natur und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung oder Nutzungen zu beschränken.
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Die 1 und 1A sind schematische Darstellungen eines Fahrzeugs 10, das ein System zur Wärmerückgewinnung von Kabinenabluftmit einem Wärmepumpensystem, das einen kältebeständigen Verdampfer und einen Wärmepumpenkondensator aufweist, der in dem Fahrgastraum 12 untergebracht ist, gemäß einer Anzahl von Varianten der Erfindung aufweist. Das Fahrzeug 10 kann ein vorderes Modul 14 für Heizung, Belüftung und Luftklimatisierung (HVAC von engl: ”heating, ventilation and air conditioning”) bzw. ein vorderes Klimaanlagenmodul 14 aufweisen. Das Modul 14 kann bei einer Anzahl von Varianten einen Kabinenverdampfer 16, einen Kühlmittelheizerkern 18 und einen Wärmepumpenkondensator 20 aufweisen. Ein Gebläse oder Lüfter 50 kann in dem HVAC-Modul 14 vorgesehen sein, um Luft von innerhalb oder außerhalb der Kabine über zumindest den Kabinenverdampfer 16 und/oder den Kühlmittelheizerkern 18 und/oder den Wärmepumpenkondensator 20 zu ziehen. Das Gebläse oder der Lüfter 50 kann Luft durch die Fahrgastkabine 12 treiben. Gegebenenfalls kann die Kabinenluft dazu verwendet werden, jegliche luftgekühlte Vorrichtung 22 (z. B. ein luftgekühltes APM, eine luftgekühlte Batteriepackung etc.) zu kühlen. Die Vorrichtung 22 kann mit einem Gebläse oder Lüfter ausgestattet sein, oder es kann ein zusätzlicher Gebläselüfter in der Fahrgastkabine 12 vorgesehen sein. Kabinenluft und/oder Luft von jeglicher luftgekühlten Vorrichtung 22 kann durch einen rückwärtigen Verdampfer 24 ausgetragen werden. Luftausträge aus dem rückwärtigen Verdampfer 24 können in ein Ventil oder eine Entlüftungstüre 25 ausgetragen werden. Ein Ventil oder eine Entlüftungstüre 25 kann benachbart der Luft, die von dem rückwärtigen Verdampfer 24 ausgetragen wird, vorgesehen sein und kann selektiv geführt werden, um die Luft des rückwärtigen Verdampfers an entweder die Außenseite der Fahrgastkabine 12 über ein Körperdruckentlastungsventil 27 auszutragen; oder das Ventil oder die Entlüftungstüre 25 kann so eingestellt sein, die Luft des rückwärtigen Verdampfers in die Fahrgastraumkabine 12 durch rückwärtige Luftklimatisierungsauslässe, die in dem Fahrzeug vorgesehen sind, auszutragen. Der rückwärtige Verdampfer 24 kann in der Fahrzeug-Fahrgastkabine 12 beispielsweise unterhalb oder hinter einem rückwärtigen Fahrgastsitz (nicht gezeigt) positioniert sein.
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Wärme kann von der Kabinenluft unter Verwendung des rückwärtigen Verdampfers 24 rückgewonnen werden, wenn dieser in einem Modus eines Wärmepumpenzyklus betrieben wird. Der rückwärtige Verdampfer 24 absorbiert Wärme von der Kabine 12 und/oder der Luft, die von der kabinenluftgekühlten Vorrichtung 22 ausgetragen wird, in dem Kältemittel, das durch den rückwärtigen Verdampfer 24 strömt, gesiedet wird. Das Kältemittel kann von dem rückwärtigen Verdampfer 24 zu einem Kompressor 28 gelangen. Das System kann einen Kältemittelsensor 30 der Niederdruckseite stromaufwärts des Kompressors und einen Kältemittelsensor 32 der Hochdruckseite stromabwärts des Kompressors 28 aufweisen. Das Kältemittel kann von dem Kompressor 28 durch eine erste Dreiwegeeinrichtung 34 zu dem Wärmepumpenkondensator 20 durch einen Aufnehmer/Trockner 42 strömen. Das erste Dreiwegeventil 34 (in 1A gezeigt) kann durch Verwendung sowohl eines Absperrventils 36 für Kältemittel des Wärmepumpenkondensators (in 1 gezeigt) als auch eines Absperrventils 40 für Kältemittel des Luftklimatisierungskondensators (in 1A gezeigt) ersetzt werden. Von dem Aufnehmer/Trockner 42 kann das Kältemittel zu einem ersten Expansionsventil 26 und zurück zu dem rückwärtigen Verdampfer 24 strömen. Ein Absperrventil 46 kann nach dem Aufnehmer/Treiber vorgesehen sein, so dass Kältemittel selektiv durch ein zweites Expansionsventil 48 und durch den vorderen Kabinenverdampfer 16 geführt werden kann. Das Kältemittel kann von dem vorderen Kabinenverdampfer 16 zurück zu dem Kompressor 28 strömen.
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Da der rückwärtige Verdampfer 24 in der Fahrgastkabine beispielsweise hinter oder unter dem rückwärtigen Fahrgastsitz angeordnet ist, wird, wenn in der Luft, die über eine Seite des rückwärtigen Verdampfers 24 strömt, Feuchtigkeit vorhanden ist, die Feuchtigkeit in der Fahrgastkabine kondensieren, was typischerweise bei einer Temperatur von zumindest 4°C oder höher stattfindet. Daher ist der rückwärtige Verdampfer 24 gegenüber Gefrieren nicht anfällig. Dies steht im Gegensatz zu Verdampfern, die außerhalb der Fahrgastkabine angeordnet sind und die unter Verwendung eines Wärmeaustauschs von Kältemittel auf Luft arbeiten, wobei Feuchtigkeit in der Luft an dem externen Verdampfer kondensieren und gefrieren kann, wenn die externe Temperatur nahe 0°C oder kleiner ist.
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Das Wärmepumpensystem kann in einem Heizmodus betrieben werden, der eine Rückgewinnung von Wärme von der Fahrgastkabine und/oder von Wärme erzeugenden Vorrichtungen 22 aufweist, einschließlich durch Strömen von Kältemittel durch den rückwärtigen Verdampfer 24, so dass Wärme von der Fahrgastkabine dazu verwendet wird, das Kältemittel zu heizen und zu sieden, wobei Kältemittel von dem rückwärtigen Verdampfer 24 durch den Kompressor 28, durch den Luftklimatisierungskondensator 38 oder den Wärmepumpenkondensator 20, durch das Expansionsventil 26 und zurück zu dem rückwärtigen Verdampfer 24 geführt wird.
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Das Wärmepumpensystem kann in einem Kühlmodus betrieben werden, indem Kältemittel von dem Kompressor 28 zu dem Luftklimatisierungskondensator 38 durch den Aufnehmertrockner 42, durch das erste Expansionsventil 26 und durch den rückwärtigen Verdampfer 24; und/oder durch ein Absperrventil 46 und durch das zweite Expansionsventil 48 und durch den vorderen Verdampfer 16 geführt wird. Eine Kältemittelströmung von sowohl dem rückwärtigen Verdampfer 24 und/oder dem vorderen Verdampfer 16 strömt dann zurück zu dem Kompressor 28 und dann zu dem Luftklimatisierungskondensator 38. Ein Blasen von Luft über den rückwärtigen Verdampfer 24, der in dem Kühlmodus betrieben wird, kann ermöglichen, dass kalte Luft in die Fahrgastkabine 12 durch rückwärtige Luftklimatisierungsauslässe, die in dem Fahrzeug vorgesehen sind, ausgetragen wird.
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Die 2 und 2A sind schematische Darstellungen einer Anzahl anderer Varianten der Erfindung. Bei einer Anzahl von Varianten der Erfindung kann das Fahrzeug 10 einen Wärmepumpenkondensator 20 aufweisen, der außerhalb der Fahrgastkabine 12 positioniert ist. Der Wärmepumpenkondensator 20 kann einen Abschnitt eines Wärmetauschers 20' aufweisen, durch den Motorkühlmittelflüssigkeit strömen kann, so dass eine Wärmeübertragung von Kältemittel auf Kühlmittelflüssigkeit unter Verwendung des externen Wärmepumpenkondensators 20 stattfindet. Das Fahrzeug kann ferner einen Verbrennungsmotor 58 aufweisen. Es kann ein Dreiwege-Kühlmittelventil 62 vorgesehen sein, um Motorkühlmittelflüssigkeit von dem Kühlmittelheizerkern 18 an entweder den Wärmepumpenkondensator 20 oder zurück zu dem Verbrennungsmotor 58 zu lenken.
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Die folgende Beschreibung von Varianten ist nur illustrativ für Komponenten, Elemente, Aktionen, Produkte und Verfahren, die als innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegend betrachtet werden und nicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang dadurch zu beschränken, was speziell offenbart oder nicht ausdrücklich dargestellt ist. Die Komponenten, Elemente, Aktionen, Produkte und Verfahren, wie hier beschrieben ist, können anders kombiniert oder umgeordnet werden, als hier ausdrücklich beschrieben ist und werden dennoch als innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegend betrachtet.
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Variante 1 kann ein Fahrzeug aufweisen, umfassend: eine Fahrgastkabine; ein System zur Wärmerückgewinnung von Kabinenluft, das ein Wärmepumpensystem aufweist, das einen rückwärtigen Verdampfer, der in der Fahrgastkabine positioniert ist, umfasst.
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Variante 2 kann ein Fahrzeug aufweisen, wie in Variante 1 dargestellt ist, wobei das Wärmepumpensystem ferner ein vorderes Kabinen-Heizungs-, Belüftungs- und Luftklimatisierungsmodul umfasst, das einen vorderen Kabinenverdampfer und einen Kühlmittelheizerkern umfasst.
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Variante 3 kann ein Fahrzeug aufweisen, wie in Variante 2 dargestellt ist, wobei das vordere Kabinen-Heizungs-, Belüftungs- und Luftklimatisierungsmodul ferner einen Wärmepumpenkondensator umfasst.
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Variante 4 kann ein Fahrzeug aufweisen, wie in einer der Varianten 1–3 dargestellt ist, wobei das Fahrzeug ferner einen Wärmepumpenkondensator umfasst, der außerhalb der Fahrgastkabine positioniert ist.
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Variante 5 kann ein Fahrzeug aufweisen, wie in einer der Varianten 1–4 dargestellt ist, ferner mit einem Verbrennungsmotor, wobei der Verbrennungsmotor mit einem Wärmepumpenkondensator von Kältemittel auf Kühlmittel verrohrt ist, um eine Wärmeübertragung von Kältemittel auf Motorkühlmittel bereitzustellen.
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Variante 6 kann ein Fahrzeug aufweisen, wie in einer der Varianten 1–5 dargestellt ist, ferner mit einer Entlüftungstüre, die derart aufgebaut und angeordnet ist, um einen Luftaustrag des rückwärtigen Verdampfers selektiv durch die rückwärtigen Luftklimatisierungsauslässe, die in dem Fahrzeug vorgesehen sind, zu lenken.
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Variante 7 kann ein Fahrzeug aufweisen, wie in einer der Varianten 1–6 dargestellt ist, wobei die Belüftungstüre auch derart aufgebaut und angeordnet ist, um die Abluft des rückwärtigen Verdampfers aus der Fahrgastkabine selektiv zu lenken.
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Variante 8 kann ein Verfahren aufweisen, umfassend: Bereitstellen eines Fahrzeugs, das eine Fahrgastkabine, ein System zur Wärmerückgewinnung von Kabinenluft, das ein Wärmepumpensystem aufweist, das einen rückwärtigen Verdampfer umfasst, der in der Fahrgastkabine positioniert ist, einen Kompressor, einen Luftklimatisierungskondensator oder den Wärmepumpenkondensator sowie ein Expansionsventil umfasst; Rückgewinnen von Wärme von der Fahrgastkabine, umfassend: ein Betreiben des Wärmepumpensystems in einem Heizmodus, das umfasst, dass Kältemittel durch den rückwärtigen Verdampfer geführt wird, so dass Wärme von der Fahrgastkabine und/oder der kabinenluftgekühlten Vorrichtung 22 dazu verwendet wird, das Kältemittel zu heizen und zu sieden, Führen von Kältemittel von dem rückwärtigen Verdampfer durch den Kompressor, durch den Luftklimatisierungskondensator oder den Wärmepumpenkondensator, durch das Expansionsventil und zurück zu dem rückwärtigen Verdampfer.
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Variante 9 kann ein Verfahren aufweisen, wie in Variante 8 dargestellt ist, ferner mit einem Führen von Fahrgastkabinenluft durch eine Wärme erzeugende Vorrichtung, um die Wärme erzeugende Vorrichtung zu kühlen und Kabinenluft zu erwärmen, und dann Führen der erwärmten Kabinenluft durch den rückwärtigen Verdampfer.
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Variante 10 kann ein Verfahren aufweisen, wie in einer der Varianten 8–9 dargestellt ist, wobei das Wärmepumpensystem ferner ein vorderes Kabinen-Heizungs-, Belüftungs- und Luftklimatisierungsmodul umfasst, das einen vorderen Kabinenverdampfer und einen Kühlmittelheizerkern umfasst.
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Variante 11 kann ein Verfahren aufweisen, wie in Variante 10 dargestellt ist, wobei das vordere Kabinen-Heizungs-, Belüftungs- und Luftklimatisierungsmodul ferner einen Wärmepumpenkondensator umfasst.
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Variante 12 kann ein Verfahren aufweisen, wie in einer der Varianten 8–11 dargestellt ist, wobei das Fahrzeug ferner einen Wärmepumpenkondensator umfasst, der außerhalb der Fahrgastkabine positioniert ist.
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Variante 13 kann ein Verfahren, wie in einer der Varianten 8–12 dargestellt ist, aufweisen, ferner mit einem Verbrennungsmotor, wobei der Verbrennungsmotor mit dem Wärmepumpenkondensator verrohrt ist, um eine Wärmeübertragung von Kältemittel auf Motorkühlmittelflüssigkeit an dem Wärmepumpenkondensator bereitzustellen.
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Variante 14 kann ein Verfahren aufweisen, umfassend: Bereitstellen eines Fahrzeugs, das eine Fahrgastkabine, ein System zur Wärmerückgewinnung von Kabinenluft, das ein Wärmepumpensystem aufweist, das einen rückwärtigen Verdampfer, der in der Fahrgastkabine positioniert ist, umfasst, einen Kompressor, einen Luftklimatisierungskondensator und einen Wärmepumpenkondensator umfasst; Betreiben des Wärmepumpensystems in einem Kühlmodus, umfassend: ein Führen von Kältemittel von dem Kompressor zu dem Luftklimatisierungskondensator durch das erste Expansionsventil, durch den rückwärtigen Verdampfer und/oder durch das zweite Expansionsventil und durch den vorderen Kabinenverdampfer; und dann zurück zu dem Luftklimatisierungskompressor.
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Variante 15 kann ein verfahren aufweisen, wie in Variante 14 dargestellt ist, ferner mit einem Führen von Fahrgastkabinenluft durch eine Wärme erzeugende Vorrichtung, um die Wärme erzeugende Vorrichtung zu kühlen und Kabinenluft zu heizen, und dann Führen der erwärmten Kabinenluft durch den rückwärtigen Verdampfer.
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Variante 16 kann ein Verfahren aufweisen, wie in einer der Varianten 14–15 dargestellt ist, ferner mit einem Blasen von Kabinenluft über den rückwärtigen Verdampfer, um die Kabinenluft zu kühlen, und einem Austragen der gekühlten Kabinenluft zurück in die Fahrgastkabine.
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Variante 17 kann ein Verfahren aufweisen, wie in einer der Varianten 14–16 dargestellt ist, wobei das Wärmepumpensystem ferner ein vorderes Kabinen-Heizungs-, Belüftungs- und Luftklimatisierungsmodul umfasst, das einen vorderen Kabinenverdampfer und einen Kühlmittelheizerkern umfasst.
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Variante 18 kann ein Verfahren aufweisen, wie in einer der Varianten 14–17 dargestellt ist, wobei das vordere Kabinen-Heizungs-, Belüftungs- und Luftklimatisierungsmodul ferner einen Wärmepumpenkondensator umfasst.
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Variante 19 kann ein verfahren aufweisen, wie in einer der Varianten 14–18 dargestellt ist, wobei das Fahrzeug ferner einen Wärmepumpenkondensator umfasst, der außerhalb der Fahrgastkabine positioniert ist.
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Variante 20 kann ein Verfahren aufweisen, wie in einer der Varianten 14–19 dargestellt ist, ferner mit einem Verbrennungsmotor, wobei der Verbrennungsmotor mit dem Wärmepumpenkondensator verrohrt ist, um eine Wärmeübertragung von Kältemittel auf Motorkühlmittelflüssigkeit an dem Wärmepumpenkondensator bereitzustellen.
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Die obige Beschreibung gewählter Beispiele der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur und somit sind Variationen oder Varianten derselben nicht als Abweichung von dem Erfindungsgedanken und Schutzumfang der Erfindung zu betrachten.
