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Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage, mit deren Hilfe ein Innenraum eines Kraftfahrzeugs klimatisiert werden kann, sowie ein Verfahren, mit deren Hilfe eine derartige Klimaanlage entfeuchtet werden kann.
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Aus
DE 10 2005 022 208 A1 ist es bekannt nach einem Ausschalten eines Kraftfahrzeugs ein Gebläse einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs nachlaufen zu lassen und den Luftstrom des Gebläses an einer tiefsten Stelle eines Luftkanals der Klimaanlage entlangzuführen, um sich dort ansammelndes Kondenswasser von einem Verdampfer der Klimaanlage entfernen zu können.
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Es besteht ein ständiges Bedürfnis ein Entfeuchten einer Klimaanlage einfach und effizient zu gestalten.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, die eine einfache und effiziente Entfeuchtung einer Klimaanlage ermöglichen.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Klimaanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben, die jeweils einzeln oder in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Klimaanlage, insbesondere zur Klimatisierung eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs, mit einem Gebläse zur Förderung angesaugter Luft durch einen Luftkanal und einem in dem Luftkanal vorgesehenen Verdampfer zum Kühlen der angesaugten Luft, wobei in dem Luftkanal ein von dem Luftkanal verschiedener Auffangkörper zum Auffangen von an dem Verdampfer kondensierender Luftfeuchtigkeit der angesaugten Luft vorgesehen ist, wobei der Auffangkörper im deaktivierten Zustand des Verdampfers von der angesaugten Luft anströmbar und/oder umströmbar ist.
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Das Gebläse kann Luft aus der Umgebung ansaugen, wobei die angesaugte Luft je nach Umgebungsbedingungen warm und feucht sein kann. Dies führt dazu, dass an dem kalten Verdampfer Luftfeuchtigkeit der angesaugten und an dem Verdampfer abgekühlte Luft auskondensieren kann. Dieses Kondensat kann unter Schwerkrafteinfluss an dem Verdampfer abtropfen. Durch den Auffangkörper kann dieses abtropfende Kondensat aufgefangen und zumindest zeitweise gespeichert werden. Eine Ansammlung von Kondensat an einer tiefsten Stelle des Luftkanals kann dadurch vermieden werden. Hierbei wurde die Erkenntnis ausgenutzt, dass sich an einer tiefsten Stelle des Luftkanals sammelndes Kondensat üblicherweise eine sehr geringe Oberfläche ausbildet, wodurch nur ein geringer Massenstrom des Kondensats von dem durch ein Nachlaufen des Gebläses bereitgestellten Luftstrom ausgetragen werden kann. Zudem ist der Luftkanal üblicherweise derart gestaltet, dass Strömungswiderstände minimiert sind, so dass sich an der Kanalwand des Luftkanals eher ungünstige Strömungsverhältnisse zur Aufnahme des Kondensats ergeben.
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Mit Hilfe des zum Luftkanal separaten Auffangkörpers kann das Kondensat beabstandet zur Kanalwand des Luftkanals aufgefangen werden, wodurch das Kondensat mit günstigeren Strömungsverhältnissen angeströmt werden kann. Der Auffangkörper kann an dem Verdampfer anliegen. Vorzugsweise ist der Auffangkörper zu dem Verdampfer beabstandet, so dass das Kondensat über einen thermisch isolierenden Luftspalt zwischen dem Verdampfer und dem Auffangkörper von dem Verdampfer abtropfen und auf dem Auffangkörper auftreffen kann. Besonders bevorzugt kann der Auffangkörper ausgestaltet sein das Kondensat im Vergleich zu einer sich bei einer teilkreisförmigen Rinne ergebenen Oberfläche größeren Oberfläche zu verteilen. Der Auffangkörper ermöglicht es dadurch das aufgefangene Kondensat über eine deutlich größere Oberfläche und bei deutlich besseren Strömungsverhältnissen in Kontakt mit dem vom Gebläse erzeugten Luftstrom zu bringen, so dass sich ein erheblich vergrößerter Massenstrom in den Luftstrom hinein und eine größere Beladung des Luftstroms mit dem aufgenommenen Kondensat ergibt. Dies wiederum ermöglicht es die Klimaanlage, insbesondere den Luftkanal schneller und weniger Leistungseinsatz für das Gebläse zu trocknen. Die Energieeffizienz zum Entfeuchten der Klimaanlage ist dadurch verbessert. Da lediglich ein geeignet ausgestalteter und geformter Auffangkörper an einer gut von der angesaugten Luft an- bzw. umströmbaren Stelle, insbesondere unterhalb des Verdampfers, positioniert werden braucht, lässt sich diese Energieeinsparung konstruktiv sehr einfach realisieren. Beispielsweise kann der Auffangkörper leicht austauschbar in einen in das Innere des Luftkanals hineinragenden Halter eingesetzt sein, so dass insbesondere der Auffangkörper an einer Mehrzahl an Flächen umströmt werden kann. Durch den innerhalb des Luftkanals positionierten Auffangkörper kann ein Austragen von an dem Verdampfer entstehenden Kondensat verbessert werden, so dass eine einfache und effiziente Entfeuchtung einer Klimaanlage ermöglicht ist.
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Die Klimaanlage kann insbesondere einen geschlossenen Kühlkreislauf aufweisen, in dem der Verdampfer vorgesehen ist. Der Kühlkreislauf kann einen Kompressor aufweisen, um ein Kältemittel in dem Kühlkreislauf im Kreis zu fördern. Das von dem Kompressor komprimierte Kältemittel kann in einem Wärmetauscher oder Kühler, insbesondere ein Frontkühler des Kraftfahrzeugs, gekühlt und nachfolgend über ein Expansionsventil dem Verdampfer zugeführt werden. Das verdampfte Kältemittel kann danach wieder dem Kompressor zugeführt und verflüssigt werden. Das Gebläse kann die angesaugte Luft an Oberflächen des Verdampfers entlangführen, wodurch die angesaugte Luft gekühlt werden kann. Die gekühlte Luft kann dann in den Innenraum des Kraftfahrzeugs geleitet werden.
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Der Luftkanal kann von einem mit der Umgebung kommunizierenden Einlass über das Gebläse zu mindestens einen Auslass führen. Hierbei kann ein zu dem Innenraum des Kraftfahrzeugs führender Auslass vorgesehen sein, um mit Hilfe der konditionierten Luft den Innenraum zu klimatisieren. Der Luftkanal kann auch zu einem mit der Umgebung kommunizierenden weiteren Auslass führen, um nicht benötigte Luft abzuführen und von der angesaugten Luft mitgenommenes Kondensat auszutragen, wodurch die Klimaanlage entfeuchtet wird. Vorzugsweise sind Schaltorgane vorgesehen, mit deren Hilfe der Massenstrom und/oder die Strömungsrichtung des in den Innenraum geleiteten Luftstroms eingestellt werden kann. Insbesondere kann vorgesehen sein den von dem Gebläse angesaugten Luftstrom mit Hilfe des mindestens einen Schaltorgans über verschiedene Strömungspfade zu leiten.
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Insbesondere weist der Auffangkörper eine Vielzahl an Speicherporen zur zeitweisen Speicherung der kondensierenden Luftfeuchtigkeit auf. Der Auffangkörper kann zur Ausbildung der Speicherporen ungleichmäßig ausgeformt sein und von der Form einer Schale deutlich abweichen. Dies ermöglicht es das aufgefangene Kondensat über die Vielzahl der Poren zu verteilen. Aufgrund der Oberflächenspannung des Kondensats kann das in der jeweiligen Pore aufgenommene Wasser in der Pore zurückgehalten werden, so dass ein Abtropfen des Kondensats auf den Grund des Luftkanals vermieden ist. Gleichzeitig kann über die Poren eine großer Gesamtoberfläche für das aufgefangene Kondensat ausgebildet werden, wodurch ein Phasenübergang aus der Pore in den von dem Gebläse erzeugten Luftstrom verbessert und eine hohe Beladung des Luftstroms mit dem Kondensat ermöglicht wird.
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Vorzugsweise ist der Auffangkörper als Schwamm und/oder Schaum ausgestaltet. Der Auffangkörper kann aus einem natürlichen und/oder einem künstlichen Material hergestellt sein. Beispielsweise ist der Auffangkörper als ein Aluminiumschaum ausgestaltet. Der Auffangkörper kann dadurch leicht eine Vielzahl von Poren ausbilden und/oder eine große Oberfläche für das aufgefangene Kondensat bereitstellen.
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Besonders bevorzugt ist der Auffangkörper an einer in Schwerkraftrichtung nach unten weisenden Unterseite und/oder an einer in Schwerkraftrichtung nach unten weisenden Oberseite und/oder an mindestens einer im Wesentlichen in horizontaler Richtung weisenden Seitenfläche von der angesaugten Luft anströmbar. Der Auffangkörper kann insbesondere im Wesentlichen mittig in einen Strömungsquerschnitt des von dem Gebläse bereitgestellten Luftstrom positioniert sein. Da der Auffangkörper vorzugsweise nicht nur an einer Seite angeströmt wird, sondern sogar an voneinander weg weisenden Oberflächen umströmt werden kann, kann ein besonders großer Massenstrom an Kondensat von dem Auffangkörper an den Luftstrom übergeben werden.
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Insbesondere ist das Gebläse über ein Zeitschaltrelais mit einer vorgegebenen Verzögerungszeit derart mit dem Verdampfer gekoppelt, dass das Gebläse über die Verzögerungszeit verzögert nach einer Deaktivierung des Verdampfers startet. Ein über ein Austrudeln des Gebläses hinausgehendes aktiv betriebenes Nachlaufen des Gebläses wird dadurch vermieden. Stattdessen kann über die Verzögerungszeit abgewartet werden, dass sich die Oberflächen des Verdampfers der Umgebungstemperatur weit genug annähern, dass keine wesentliche Kondensatproduktion an den Oberflächen des Verdampfers zu befürchten ist, wenn das Gebläse unkonditionierte Luft ansaugt. Über die zeitliche Länge der Verzögerungszeit kann das Kondensat in dem Auffangkörper zurückgehalten werden. Die Betriebszeit des Gebläses nach Ablauf der Verzögerungszeit, welche zur Entfeuchtung der Klimaanlage benötigt wird, kann dadurch minimiert werden, so dass der damit verbundene Energieverbrauch ebenfalls minimiert werden kann.
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Vorzugsweise ist das Gebläse in Abhängigkeit von einer Wasserbeladung des Auffangkörpers und/oder nach Ablauf einer vorgegebenen Trocknungszeit ausschaltbar. Das Gebläse kann beispielsweise so lange betrieben werden, bis ein Feuchtigkeitssensor eine ausreichend niedrige Kondensatbeladung des Auffangkörpers indiziert und damit eine ausreichende Entfeuchtung der Klimaanlage signalisiert. Das Gebläse kann dadurch in Reaktion auf ein Messsignal des Feuchtigkeitssensor ausgeschaltet werden. Zusätzlich oder alternativ kann die vorgegebene Trocknungszeit abgewartet werden, bis das Gebläse ausgeschaltet wird. Insbesondere wenn bei einer besonders warmen und feuchten Wetterlage eine mit dem Feuchtigkeitssensor gemessene gewünschte Trocknung des Auffangkörpers innerhalb der Trocknungszeit nicht erreicht werden kann, kann ein unnötig langer und ineffizienter Betrieb des Gebläses vermieden werden.
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Besonders bevorzugt ist der Auffangkörper in einem von dem übrigen Luftkanal verschließbaren Bypasskanal angeordnet. Dies ermöglicht es, dass im einem regulären Klimabetrieb der Klimaanlage zwar der Verdampfer, aber nicht der Auffangkörper von der durch das Gebläse angesaugten Luft umströmt wird. Eine ungewünschte Anreicherung der zum Innenraum des Kraftfahrzeugs geleiteten Luft mit Feuchtigkeit kann dadurch vermieden werden. Wenn der Verdampfer der Klimaanlage und/oder das Kraftfahrzeug ausgeschaltet ist, kann die von Gebläse angesaugte Luft in den Bypasskanal geleitet werden, wobei vorzugsweise die angesaugte Luft an dem möglicherweise noch recht kalten Verdampfer vorbeigeführt wird. In diesem Entfeuchtungsbetrieb der Klimaanlage kann ein zum Innenraum führender Auslass geschlossen sein, so dass die nach dem Umströmen des Auffangkörpers besonders feuchte Luft an dem Innenraum vorbei an die Umgebung abgeführt werden kann.
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Insbesondere ist der Auffangkörper zu einer Kanalwand des Luftkanals beabstandet positioniert. Ein Kontakt des Kondensats mit einer Kanalwand des Luftkanals kann dadurch vermieden werden, so dass auch die Präsenz von Wasser verursachte Verschleißeffekte, beispielsweise Wasserkorrosion an metallischen Bauteilen, vermieden werden können. Zudem kann ein möglichst großflächiges Umströmen des Auffangkörpers mit der angesaugten Luft erreicht werden.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage, die wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, bei dem nach einem Deaktivieren des Verdampfers, insbesondere nach einem Ausschalten des Kraftfahrzeugs, das Gebläse betrieben wird, um den mit kondensierender Luftfeuchtigkeit beladenen Auffangkörper mit Hilfe der von dem Gebläse angesaugten Luft zu trocknen und die kondensierende Luftfeuchtigkeit aus der Klimaanlage auszutragen. Das Verfahren kann insbesondere wie vorstehend anhand der Klimaanlage beschrieben aus- und weitergebildet sein. Durch den innerhalb des Luftkanals positionierten Auffangkörper kann ein Austragen von an dem Verdampfer entstehenden Kondensat verbessert werden, so dass eine einfache und effiziente Entfeuchtung einer Klimaanlage ermöglicht ist.
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Vorzugsweise wird das Starten des Gebläses nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit ab der Deaktivierung des Verdampfers und/oder ab dem Ausschalten des Kraftfahrzeugs durchgeführt. Ein über ein Austrudeln des Gebläses hinausgehendes aktiv betriebenes Nachlaufen des Gebläses wird dadurch vermieden. Stattdessen kann über die Verzögerungszeit abgewartet werden, dass sich die Oberflächen des Verdampfers der Umgebungstemperatur weit genug annähern, dass keine wesentliche Kondensatproduktion an den Oberflächen des Verdampfers zu befürchten ist, wenn das Gebläse unkonditionierte Luft ansaugt. Über die zeitliche Länge der Verzögerungszeit kann das Kondensat in dem Auffangkörper zurückgehalten werden. Die Betriebszeit des Gebläses nach Ablauf der Verzögerungszeit, welche zur Entfeuchtung der Klimaanlage benötigt wird, kann dadurch minimiert werden, so dass der damit verbundene Energieverbrauch ebenfalls minimiert werden kann.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigt:
- 1: eine schematische Schnittansicht eines Teils einer Klimaanlage.
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Die in 1 nur teilweise dargestellte Klimaanlage 10 kann zur Klimatisierung eines Innenraums eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Die Klimaanlage 10 weist einen Verdampfer 12 auf, in dem zur Erzeugung von Kälte ein Kältemittel verdampft werden kann. Dadurch kann ein von einem Gebläse 14 aus der Umgebung über einen Luftkanal 16 angesaugter Luftstrom im regulären Klimabetrieb der Klimaanlage 10 gekühlt werden, bevor der Luftstrom den Innenraum des Kraftfahrzeugs erreicht. An dem Verdampfer 12 entstehendes Kondensat 18 kann an den Oberflächen des Verdampfers 12 schwerkraftbedingt nach unten abtropfen und auf einen Auffangkörper 20, der beispielsweise als Schwamm oder Metallschaum ausgebildet ist, auftreffen. Der Auffangkörper 20 kann das Kondensat 18 auffangen und zumindest zeitweises, insbesondere in Poren des Auffangkörpers 20, speichern. Der Auffangkörper 20 mit Hilfe von Haltern 22 von einer Kanalwand 24 eines mit dem übrigen Luftkanal 16 verbundenen Bypasskanals 26 beabstandet im Wesentlichen mittig zu einem Strömungsquerschnitt des Bypasskanals 26 das Luftkanals 16 positioniert.
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Wenn das Kraftfahrzeug und/oder der Verdampfer 12 ausgeschatet du deaktiviert wird, kann nach einer Verzögerungszeit, die mit Hilfe eines Zeitschaltrelais 28 vorgegeben werden kann, das Gebläse 14 wieder eingeschaltet werden. Während der Verzögerungszeit kann, beispielsweise mit Hilfe mindestens einer Schaltklappe 30 eines Schaltorgans der Bypasskanal 26 geöffnet und vorzugsweise ein Großteil des Verdampfers 12 von einer Umströmung des Luftstroms abgesperrt werden. Der Luftstrom kann in diesem Entfeuchtungsbetrieb den Auffangkörper 20 möglichst großflächig umströmen, um möglichst viel Kondensat 18 aus dem Auffangkörper 20 aufnehmen zu können und an die Umgebung auszutragen. Das Gebläse 14 kann nach einer vorgegebenen Trocknungszeit und/oder bei einer ausreichend niedrigen Feuchtigkeit beziehungsweise Wasserbeladung des Auffangkörpers 20, die mit Hilfe eines Feuchtigkeitssensors 32 gemessen werden kann, automatisch ausgeschaltet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005022208 A1 [0002]
