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Die
Erfindung betrifft Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug, dessen
Antriebsmotor beispielsweise beim kurzfristigen Stillstand des Kraftfahrzeugs
zur Energieeinsparung abgestellt wird, mit einem Klimagerät, das einen über den
Antriebsmotor antreibbaren Kompressionskältekreis aufweist, in dem ein
Kältemittel
zirkuliert und ein Verdampfer vorgesehen ist, und mindestens einem
mit dem Verdampfer kommunizierenden Kurzzeitkältespeicher, der insbesondere
dazu vorgesehen ist, entladen zu werden, wenn der Antriebsmotor
aufgrund eines kurzfristigen Stillstandes des Kraftfahrzeuges außer Betrieb
ist, wobei der Kurzzeitkältespeicher
mindestens einen Flachrohrwärmetauscher
umfasst, wobei der Kurzzeitkältespeicher
geladen wird, indem Kältemittel des
Kompressionskältekreises
durch den mindestens einen Flachrohrwärmetauscher strömt, wobei
Flachrohre des Flachrohrwärmetauschers
eine Ebene definieren und wobei ein Kältespeichermedium flächig an
den Flachrohren angeordnet ist, wodurch ein Kurzzeitkältespeicher
mit einem Stapelaufbau vorliegt.
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Aus
Umweltschutzgründen
und/oder zur Energieeinsparung werden Kraftfahrzeuge zunehmend mit
einer sogenannten Stop-And-Go-Automatik
ausgestattet, die den Fahrzeugmotor automatisch außer Betrieb
setzt, wenn das Fahrzeug kurzfristig anhält, wie etwa beim Warten an
einer Verkehrsampel oder bei stockendem Verkehr. Ein mit einem Kompressionskältekreislauf
ausgestattetes Klimatisierungssystem weist üblicherweise einen Verdichter
beziehungsweise Kompressor auf, der über den Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs
angetrieben wird. Das Anhalten des Fahrzeugs und somit das Abschalten
des Antriebsmotors hat daher zur Folge, dass der Kompressor des
Klimatisierungssystems außer
Betrieb gesetzt wird. Hierdurch erhöht sich die Temperatur des
Verdampfers, der als Kühlwärmetauscher
betrieben wird, so dass bei abgeschaltetem Antriebsmotor wärmere Luft
in den Innenraum des Kraftfahrzeugs geblasen wird. Dies beeinträchtigt den
Komfort.
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Zur
Lösung
dieses Problems wurden bereits unterschiedliche Ansätze verfolgt.
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Beispielsweise
ist es aus der
EP 0
995 621 A2 bereits bekannt, den Verdampfer eines Kompressionskältekreislaufs
bei laufendem Kompressor bis zur Vereisung des Kondensats zu unterkühlen. Wenn der
Antriebsmotor bei einem kurzfristigen Stillstand des Kraftfahrzeugs
abgeschaltet wird und daher auch der Kompressor des Klimatisierungssystems nicht
angetrieben wird, wird die im Eis gespeicherte Kälte zur Kühlung des Innenraums des Kraftfahrzeugs
genutzt. Ein Nachteil dieser Lösung
besteht darin, dass durch die (totale) Vereisung des Verdampfers
hohe Druckverlust entstehen. Weiterhin arbeitet der Kompressor bei
den zur Vereisung des Verdampfers erforderlichen Temperaturen mit
einem vergleichsweise niedrigen Wirkungsgrad, wobei die Regelung
des Gesamtsystems kompliziert ist.
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Aus
der
DE 101 24 757
A1 ist es bereits bekannt, einen mit Paraffin gefüllten Kältespeicher
hinter einem Verdampfer im Klimagerät derart anzuordnen, dass der
Kältespeicher
bei laufendem Kompressor mit der kalten Luft aus dem Verdampfer
geladen werden kann. Bei kurzfristigem Stillstand des Kraftfahrzeugs
und abgeschaltetem Antriebsmotor und demzufolge nicht angetriebenem
Kompressor wird die in dem Kältespeicher
gespeicherte Kälte
zur Kühlung
des Innenraums des Kraftfahrzeugs genutzt. Ein erster Nachteil dieser
Lösung
besteht darin, dass Luft als Kälteträger zum
Laden des Kältespeichers
verwendet wird, wodurch das Laden des Kältespeichers von der Lufttemperatur
hinter dem Verdampfer abhängig
ist. Dadurch ergeben sich bei dieser Lösung für den Kältespeicher vergleichsweise
lange Ladezeiten. Ein zweites Problem besteht darin, dass bei hohen
Außentemperaturen
auch die den Kältespeicher
durchströmende
Frischluft eine hohe Temperatur aufweist, die durch den Kältespeicher – wenn überhaupt – nur kurz
ausreichend abgekühlt
werden kann. Weiterhin ist von Nachteil, dass die Speicherkapazität aufgrund
des begrenzten Einbauraums ebenfalls begrenzt ist.
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Die
DE 197 31 071 A1 betrifft
ein Kraftfahrzeug, das mit einer Heizungs- und Klimaanlage ausgestattet
ist. Im Fahrzeuginnenraum ist ein Stellelement vorgesehen, bei dessen
Betätigung
Restwärme oder
Restkälte
bei abgestellter Brennkraftmaschine in den Innenraum befördert werden
kann. Ein solches System ist insbesondere für den Stop-And-Go-Betrieb wenig
geeignet, da bei jedem Anhalten ein Eingriff durch den Fahrer erforderlich
wäre.
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Aus
der
DE 101 56 944
A1 ist ein Klimatisierungssystem mit einem Kurzzeitkältespeicher
bekannt. Der Kältespeicher
ist in einem Klimagerät
angeordnet und mit einem zweiten Verdampfer kombiniert, beziehungsweise
das Kältespeichermedium
ist in einem zweigeteilten Verdampfer integriert.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Klimatisierungssysteme
so weiterzubilden, dass die Probleme und Nachteile des Standes der
Technik überwunden
werden.
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Die
Lösung
dieses Aufgabe ist in Patentanspruch 1 angegeben.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Klimatisierungssystem dadurch
auf, dass die Höhe
des Kurzzeitkältespeichers
in Stapelrichtung des Flachrohrwärmetauschers
und des Kältespeichermediums
geringer ist als die Erstreckung des Kurzzeitkältespeichers senkrecht zu der
Stapelrichtung und dass der Kurzzeitkältespeicher außerhalb des
Klimagerätes
angeordnet ist. Durch die Anordnung des Kurzzeitkältespeichers
außerhalb
des Klimagerätes
wird kein zusätzlicher
Bauraum für
den Kurzzeitkältespeicher
innerhalb des Klimagerätes benötigt. Aufgrund
der flächigen
Ausbildung des Flachrohrwärmetauschers
und des daran angeordneten Kältespeichermediums,
wodurch der Kurzzeitkältespeicher
insgesamt flächig
ausgebildet ist, lässt sich
dieser an unterschiedlichen Stellen des Kraftfahrzeugs anordnen,
solange nur eine entsprechende Anordnungsfläche zur Verfügung steht.
Hierdurch wird eine Erhöhung
der Speicherkapazität
ermöglicht,
da prinzipiell ein großer
Bauraum für
einen oder mehrere Kurzzeitkältespeicher
zur Verfügung
gestellt werden kann.
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Dabei
ist es insbesondere vorteilhaft, dass der Kurzzeitwärmetauscher
im Beifahrerraum des Kraftfahrzeugs unterhalb einer Fußmatte angeordnet ist.
Dieser Platz bietet ausreichend Raum, um einen in der beschriebenen
Weise aufgebauten Kurzzeitkältespeicher
unterzubringen.
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Aus
dem selben Grund kann es besonders nützlich sein, dass der Kurzzeitkältespeicher
im Beifahrerraum im Bereich einer schrägen Fußablage angeordnet ist.
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Eine
bevorzugte Einbaumöglichkeit
des Kurzzeitkältespeichers
kann weiterhin dadurch realisiert sein, dass der Kurzzeitkältespeicher
im Beifahrerraum unterhalb eines Handschuhfachs angeordnet ist.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems
ist dieses in der Weise weitergebildet, dass eine Kältemittelpumpe
vorgesehen ist, die zum Entladen des Kurzzeitkältespeichers Kältemittel
des Kompressionskältekreises über einen
einen Kondensator und einen Verdichter umgehenden Leitungszweig durch
den Verdampfer und den Flachrohrwärmetauscher pumpt. Das Kältemittel
des Kompressionskältekreises
kann also selbst dazu verwendet werden, um den Kurzzeitkältespeicher
zu entladen. Dabei ist es weiterhin besonders nützlich, dass der als Wärmetauscher
arbeitende Verdampfer des Kompressionskältekreises auch beim Entladen
des Kurzzeitkältespeichers
als Wärmetauscher
zum Einsatz kommt; es ist also kein weiterer Wärmetauscher für die Standklimatisierung
erforderlich.
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Ebenfalls
kann vorgesehen sein, dass der Kurzzeitkältespeicher zwei im Wesentlichen
parallel angeordnete Flachrohrwärmetauscher
aufweist, dass der erste Flachrohrwärmetauscher zum Laden des Kurzzeitkältespeichers
von Kältemittel
des Kompressionskältekreises
durchströmt
wird und dass eine Solepumpe vorgesehen ist, die zum Entladen des
Kurzzeitkältespeichers
Sole durch den zweiten Flachrohrwärmetauscher und einen weiteren
Wärmeübertrager
pumpt. Zum Entladen wird bei diesem Klimatisierungssystem also ein
anderes Medium beziehungsweise ein getrennter Strömungskreis
gewählt
als zum Laden des Kurzzeitkältespeichers. Dasselbe
Leitungssystem kann auch verwendet werden, wenn anstelle von Sole
Kältemittel
verwendet wird. Der weitere Wärmeübertrager
kann speziell für die
beschriebene Funktion vorgesehen sein. Ebenfalls ist denkbar, den
Heizungswärmetauscher
statt eines speziellen Wärmeübertragers
zu verwenden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem
ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Kurzzeitkältespeicher in einem verschließbaren Teilbereich
eines Umluftkanals einer Umluftansaugung des Klimagerätes angeordnet
ist und dass der verschließbare
Teilbereich geöffnet wird,
um den Kurzzeitkältespeicher
durch Luft zu entladen. Neben der Entladung durch Flüssigkeiten
liegt es also auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung, eine Entladung
des Kältespeichers
durch Luft vorzunehmen.
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Dies
ist insbesondere dadurch vorteilhaft zu bewerkstelligen, dass der
Kurzzeitkältespeicher
in einem mit Lamellen versehenen Gehäuse angeordnet ist, dass seinerseits
in einem mit einer Lufteintrittsöffnung
und einer Luftaustrittsöffnung
versehenen Gehäuse
angeordnet ist. Hierdurch wird einerseits der Strömungsweg
der zur Entladung zugeführten
Luft festgelegt. Weiterhin wird durch die Lamellen der Wärmeübergang
verbessert.
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Das
erfindungsgemäße Klimatisierungssystem
ist in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass
zum flächigen
Anordnen des Kältespeichermediums
an dem mindestens einem Flachrohrwärmetauscher mindestens eine
poröse
Platte vorgesehen ist, die das Kältespeichermedium
aufnimmt. Auf diese Weise lässt
sich praktisch über
die gesamte Fläche
des Flachrohrwärmetauschers
ein Wärmeübergang
zwischen dem Kältespeichermedium
und dem Flachrohrwärmetauscher
realisieren, sowohl zum Laden des Kurzzeitkältespeichers als auch zum Entladen
des Kurzzeitkältespeichers,
soweit es sich um die Ausführungsformen
mit zusätzlicher
Kältemittelpumpe
und zusätzlicher
Solepumpe handelt. Bei der Ausführungsform,
bei der mit Luft eine Entladung des Kurzzeitkältespeichers erfolgt, wird
durch die flächige
Anordnung des Kältespeichermediums
in einer porösen
Platte auch ein be sonders effizienter Wärmeübergang zur die Platte umströmenden Luft
realisiert.
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Nützlicherweise
ist das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem
so weiter gebildet, dass mehrere poröse Platten vorgesehen sind,
wobei mindestens zwei poröse
Platten um den mindestens einen Flachrohrwärmetauscher sandwichartig angeordnet sind.
Auf diese Weise wird die Speicherkapazität erhöht, und ein Wärmeübergang
zwischen dem Flachrohrwärmetauscher
und den das Kältespeichermedium
enthaltenden porösen
Platten kann an beiden Seiten des Flachrohrwärmetauschers erfolgen. Wird der
Kurzzeitkältespeicher
durch Luft entladen, so wird durch die sandwichartige Anordnung
der Komponenten ebenfalls ein besonders effizienter Übergang
der Kälte
in die umströmende
Luft gewährleistet.
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Besonders
vorteilhaft ist das Klimatisierungssystem dadurch weitergebildet,
dass die mindestens eine poröse
Platte eine Graphitmatrix zur Verfügung stellt. Eine solche Graphitstruktur
bietet den Vorteil, dass praktisch keine Ausdehnung aufgrund von
Temperaturänderungen
erfolgt, dass eine bessere Wärmeleitung
als bei herkömmlichen
Paraffinspeichern zur Verfügung
gestellt wird und dass bei einem flüssigen Kältespeichermedium aufgrund
der Verteilung des Kältespeichermedium
innerhalb der Matrix Schwappgeräusche
vermieden werden.
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Vergleichbare
Vorteile sind dann zu verzeichnen, wenn das Klimatisierungssystem
so weitergebildet ist, dass die mindestens eine poröse Platte
eine Metallschaummatrix, insbesondere aus Aluminium, zur Verfügung stellt.
Besonders zu betonen ist hier, dass im Vergleich zu Paraffinsystemen
die Wärmeleitfähigkeit
um einen Faktor von ca. 1000 verbessert wird, während die Wärmeleitfähigkeit bei Graphit im Vergleich
zu Paraffinsystemen um einen Faktor von ca. 50 verbessert wird.
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Das
erfindungsgemäße Klimatisierungssystem
ist nützlicherweise
so ausgebildet, dass als Kältespeichermedium
Wasser, wässrige
Salzlösungen, Salzhydrate,
Gashydrate oder Paraffine eingesetzt werden. All diese Substanzen
lassen sich in Verbindung mit den Graphitmatrix- oder Metallschaummatrixplatten
verwenden.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems
in einem Kraftfahrzeug. Insbesondere wird bei eingeschalteter Klimatisierung
und automatischem Abstellen des Antriebsmotors das Klimagebläse eingeschaltet
bleibt und automatisch ein Entladen des Kurzzeitkältespeichers
veranlasst. Hierdurch lässt sich
das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem besonders
vorteilhaft bei Stop-And-Go einsetzen, wobei keinerlei Eingriffe
des Fahrers zum Aufrechterhalten der Klimatisierung erforderlich
sind.
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In
diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, dass bei einem
Entladen des Kurzzeitkältespeichers
durch Kältemittel
des Kompressionskältekreises
die Kältemittelpumpe
beim automatischen Abstellen des Antriebsmotors automatisch eingeschaltet
wird und dass bei einem erneuten Start des Antriebsmotors die Kältemittelpumpe
abgeschaltet wird. Die für
die Klimatisierung im Stand vorgesehene Pumpe arbeitet also nur,
wenn dies erforderlich ist.
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Gleichermaßen ist
vorgesehen, dass bei einem Entladen des Kurzzeitkältespeichers
durch Sole die Solepumpe bei automatischem Abstellen des Antriebsmotors
automatisch eingeschaltet wird und dass bei einem erneuten Start
des Antriebsmotors die Solepumpe abgeschaltet wird.
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Ebenso
ist nützlicherweise
vorgesehen, dass bei einem Entladen des Kurzzeitkältespeichers durch
Luft der Teilbereich des Umluftkanals, in dem der Kurzzeitkältespeicher
angeordnet ist, automatisch geöffnet
wird und dass bei einem erneuten Start des Antriebsmotors der Teilbereich
des Umluftkanals, in dem der Kurzzeitkältespeicher angeordnet ist,
automatisch verschlossen wird. Die Luft umströmt also nur während des
Entladevorgangs den Kurzzeitkältespeicher,
wobei dies durch das Umlegen einer Klappe vollautomatisch ohne Eingriff
des Fahrers erreicht wird.
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Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass vorteilhafte Klimatisierungssysteme
mit extern angeordnetem, flächig
gestaltetem Kurzzeitkältespeicher
in vorteilhafter Weise realisierbar sind, insbesondere zur Bereitstellung
einer Stop-And-Go-Klimatisierung, bei der jeglicher Eingriff des
Fahrers entbehrlich ist. Durch die Wahl der geeigneten Kältespeichermedien
beziehungsweise deren Anbringung in einer Matrix, insbesondere einer
Graphitmatrix oder einer Metallschaummatrix, können sowohl physikalisch, technisch
als auch wirtschaftlich gleichermaßen gute Ergebnisse erzielt
werden. So lassen sich geeignete Temperaturen des Phasenübergangs, hohe
Schmelzenthalpien und Wärmekapazitäten, hohe
Wärmeleitfähigkeit
und ein reproduzierbarer Phasenübergang
gleichzeitig realisieren, so dass physikalisch die Voraussetzungen
für die
erfindungsgemäße Kurzzeitkältespeicherung
gegeben sind. Technisch können
ein geringer Dampfdruck, eine geringe Volumenänderung, eine hohe chemische
und physikalische Stabilität
und eine geringe Korrosivität zur
Verfügung
gestellt werden. Weiterhin ist zu betonen, dass die Systeme kostengünstig, toxikologisch unbedenklich
und recyclingfähig
sind. Eine das eigentliche Speichermedium aufnehmenden Matrix kann
somit die vorteilhaften Eigenschaften des Speichermediums selbst
mit den vorteilhaften Eigenschaften der Matrix kombinieren.
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Die
Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand
bevorzugter Ausführungsformen
beispielhaft erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems;
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2 eine
zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems;
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3 eine
dritte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems;
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4 ein
Klimagerät
und eine diesbezügliche
Anordnung eines Kurzzeitkältespeichers
zur Realisierung der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems
gemäß 3;
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5 einen
Flachrohrwärmetauscher
zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem gemäß 1;
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6 einen
Kurzzeitkältespeicher
zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems
gemäß 1;
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7 einen
Flachrohrwärmetauscher
zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem gemäß 2;
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8 einen
Kurzzeitkältespeicher
zur Realisierung eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems
gemäß 2;
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9 einen
Flachrohrwärmetauscher
zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem gemäß den 3 und 4;
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10 einen
Kurzzeitkältespeicher
zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem gemäß den 3 und 4;
und
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11 ein
Gehäuse
zur Aufnahme eines Kurzzeitkältespeichers
zur Realisierung eines Klimatisierungssystems gemäß den 3 und 4.
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Bei
den nachfolgenden Beschreibungen der Zeichnungen bezeichnen gleiche
Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems. Das
dargestellte Klimatisierungssystem weist einen von einem (nicht
dargestellten) Antriebsmotor eines Kraftfahrzeugs antreibbaren Kompressor 32 auf,
der zur Komprimierung eines Kältemittels
vorgesehen ist. Dem Kompressor 32 ist ein Kondensator 30 nachgeschaltet.
Ein Expansionsorgan 50 ist vor einer Reihenschaltung aus
einem Verdampfer 14 und einem Kurzzeitkältespeicher 16 angeordnet.
Der Kompressionskältekreis 12 schließt sich
durch eine Verbindung zwischen dem Kurzzeitkältespeicher 16 und dem
Verdichter 32. Der Verdampfer 14 ist üblicherweise
mit einem nicht dargestellten Gebläse und gegebenenfalls weiteren
ebenfalls nicht dargestellten Wärmetauschern
in einem Klimagerät
angeordnet, während
der Kurzzeitkältespeicher 16 an
einer geeigneten Stelle im Kraftfahrzeug, beispielsweise unterhalb
einer Fußmatte,
im Bereich einer schrägen Fußablage
oder unterhalb eines Handschuhfachs angeordnet ist.
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Zwischen
einerseits dem Expansionsorgan 50 und dem Verdampfer 14 und
andererseits dem Kurzzeitkältespeicher 16 und
dem Verdichter 32 zweigt eine Bypassleitung 52 ab.
Ausgehend von der Abzweigung zwischen dem Kurzzeitkältespeicher 16 und
dem Verdichter 32 ist in der Bypassleitung 52 ein Rückschlagventil
vorgesehen, das eine Strömung
in die beschriebene Richtung zulässt.
Hinter dem Rückschlagventil 54 ist
eine Kältemittelpumpe 28 angeordnet.
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Bei
laufendem Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs wird der Verdichter 32 angetrieben.
Dabei wird Kältemittel
verdichtet. Das von dem Verdichter 32 verdichtete Kältemittel
wird zunächst
dem Kondensator 30 und dann dem Expansionsorgan 50 zugeführt. Das
Kältemittel
verdampft zumindest teilweise in dem Verdampfer 14, wodurch
Kälte frei
wird, die über das
nicht dargestellte Gebläse
und nicht dargestellte Luftkanäle
dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeführt werden kann. Das aus dem
Verdampfer 14 austretende zumindest teilweise verdampfte
Kältemittel wird
anschließend
dem Kurzzeitkältespeicher 16 zugeführt, wodurch
dieser geladen wird.
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Wenn
der Antriebsmotor aufgrund eines Stillstandes des Kraftfahrzeugs,
insbesondere aufgrund eines kurzfristigen Stillstandes beispielsweise
an einer Ampel, abgeschaltet ist, wird auch der Verdichter 32 nicht
weiter angetrieben. In diesem Zustand wird die Kältemittelpumpe 28 eingeschaltet,
so dass eine Zirkulation von Kältemittel
durch den Verdampfer 14 und den Kurzzeitkältespeicher 16 erfolgt.
Somit wird in dem Kurzzeitkältespeicher 16 abgekühltes beziehungsweise
kondensiertes Kältemittel
von der Kältemittelpumpe 28 dem
Verdampfer 14 zugeführt,
der bei dieser Betriebsweise als Wärmetauscher arbeitet. Dabei
wird dem Verdampfer 14 über
das Kältemittel
zugeführte
Kälte zumindest
teilweise auf einen von dem nicht dargestellten Gebläse erzeugten
Luftstrom übertragen,
der dem Innenraum des Fahrzeugs zugeführt werden kann, um diesen
auch im Stillstand des Kraftfahrzeugs zu kühlen.
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2 zeigt
eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems. Das
dargestellte Klimatisierungssystem weist einen Kompressionskältekreis 12 auf,
der weitgehend in gleicher Weise aufgebaut ist wie der Kompressionskältekreis 12 gemäß 1.
Im Unterschied zu dem Klimatisierungssystem gemäß 1 ist ein
Kurzzeitkältespeicher 16 mit
zwei Wärmetauschern 20, 22 vorgesehen.
Nur der Wärmetauscher 20 steht über Kältemittelverbindungen
mit den Komponenten des Kompressionskältekreises 12 in Verbindung.
Der Wärmetauscher 22 steht über eine
Soleleitung mit einer Solepumpe 34 und einem weiteren Wärmeübertrager 36 in
Verbindung.
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Der
Betrieb des Klimatisierungssystems gemäß 2 während der
Fahrt sowie das Laden des Kurzzeitkältespeichers 16 erfolgt
in gleicher Weise wie bei dem Klimatisierungssystem gemäß 1.
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Wird
der Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs abgeschaltet, so wird zur Aufrechterhaltung
der Klimatisierung die Solepumpe 34 eingeschaltet, wodurch
Sole gespeicherte Kälte
dem Kurzzeitkältespeicher 16 über den
darin angeordneten Wärmetauscher 22 entnimmt.
Die abgekühlte
Sole wird dann dem weiteren Wärmeübertrager 36 zugeführt. Dieser Wärmeübertrager 36 kann
einen Luftstrom kühlen, mit
dem dann der Innenraum des Fahrzeugs gekühlt wird.
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Neben
dem Betrieb der Standklimatisierung über einen Solekreislauf, wie
es im Zusammenhang mit 2 beschrieben wurde, ist auch
denkbar, dass ein anderes Medium in dem Kreis mit dem Wärmetauscher 22 zirkuliert.
Beispielsweise kann dasselbe Kältemittel
wie im Kompressionskältekreis 12 verwendet
werden.
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3 zeigt
eine dritte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems. Das
hier dargestellte Klimatisierungssystem ist im Hinblick auf den
Kompressionskältekreis 12 wiederum
vergleichbar zu dem anhand von 1 beschriebenen
Klimatisierungssystem. Auch hier ist ein Kurzzeitkältespeicher 16 mit
einem einzigen Wärmetauscher
vorgesehen, das heißt
wie in 1, jedoch im Gegensatz zu 2, wo zwei
Wärmetauscher
im Kurzzeitkältespeicher 16 angeordnet
sind. Während der
Antriebsmotor des Fahrzeugs in Betrieb ist, wird der Kompressionskältekreis 12 in
bekannter Weise betrieben, und der Kurzzeitkältespeicher 16 wird
dabei geladen.
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Beim
Abschalten des Antriebsmotors wird dafür gesorgt, dass der Kurzzeitkältespeicher 16 von Luft
umströmt
wird, wodurch er entladen wird. Die Luft kann dann zur Kühlung eines
Innenraums verwendet werden.
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4 zeigt
ein Klimagerät
und eine diesbezügliche
Anordnung eines Kurzzeitkältespeichers
zur Realisierung der dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems
gemäß 3.
An dem Klimagerät 10 ist
an einer Umluftansaugung 42 ein Umluftkanal 40 angeschlossen.
In einem Teilbereich 38 des Umluftkanals 40 ist
der Kurzzeitkältespeicher
angeordnet. Weiterhin ist eine Klappe 58 vorgesehen, die
im dargestellten Zustand den Teilbereich 38 des Umluftkanals 40 verschließt. In der anderen
Betriebsposition der Klappe 58 ist der Teilbereich 38 des
Umluftka nals 40 geöffnet,
was durch die unterbrochene Linie angedeutet ist, die eine andere
Endstellung der Klappe 58 beschreibt.
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Beim
Betrieb des Kraftfahrzeugs, das heißt bei laufendem Antriebsmotor,
befindet sich die Klappe 58 in dem in 4 dargestellten
Zustand, so dass kein Entladen des Kurzzeitkältespeichers 16 durch einen
Luftstrom erfolgt.
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Wird
hingegen der Antriebsmotor abgeschaltet, so wird die Klappe 58 umgelegt.
Folglich kommt es zu einem Entladen des Kurzzeitkältespeichers 16 durch
Luft und somit zum Einströmen
von kalter Luft in das Klimagerät 10.
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5 zeigt
einen Flachrohrwärmetauscher zum
Einsatz in einem erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem
gemäß 1.
Der Flachrohrwärmetauscher 18 hat
zwei Anschlüsse 60, 62,
wobei einer zum Einströmen
von Kältemittel
und einer zum Ausströmen
von Kältemittel
vorgesehen ist.
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6 zeigt
einen Kurzzeitkältespeicher 16 zur
Realisierung eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems
gemäß 1.
Der Flachrohrwärmetauscher 18 ist
sandwichartig von zwei porösen Platten 48 umgeben,
so dass insgesamt der Kurzzeitkältespeicher 16 realisiert
ist. Die porösen
Platten können
eine Graphitmatrix beziehungsweise eine Metallschaummatrix zur Verfügung stellen,
wobei innerhalb der Hohlräume
in den porösen
Platten das Kältespeichermedium
eingelagert ist. Bei der Darstellung gemäß 6 sind die
Anschlüsse 60, 62 in einem
anderen Winkel zum Flachrohrwärmetauscher 18 dargestellt
als bei der Darstellung gemäß 5, was
im vorliegenden Zusammenhang ohne weitere Bedeutung ist.
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7 zeigt
einen Flachrohrwärmetauscher zum
Einsatz in einem erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem
gemäß 2.
Es sind zwei parallel angeordnete Flachrohrwärmetauscher 20, 22 mit
vier Anschlüssen 60, 62 und 64, 66 dargestellt.
Dabei sind zwei Anschlüsse
dafür vorgesehen,
einem der Wärmetauscher
Kältemittel
zuzuführen
und dieses wieder ausströmen
zu lassen, wobei zwei andere Anschlüsse dafür vorgesehen sind, einen Soleeintritt beziehungsweise
einen Soleaustritt zu ermöglichen. Die
Flachrohrwärmetauscher 20, 22 sind
parallel angeordnet, um einen Wärmeübergang
zwischen diesen Wärmetauschern
zu begünstigen.
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8 zeigt
einen Kurzzeitkältespeicher 16 zur
Realisierung eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems
gemäß 2.
Hier ist wiederum zu erkennen, wie die Kombination aus den Flachrohrwärmetauschern 20, 22 zwischen
den das Kältespeichermedium
zur Verfügung
stehenden porösen
Platten 48 angeordnet ist.
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9 zeigt
einen Flachrohrwärmetauscher zum
Einsatz in einem erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem
gemäß den 3 und 4.
Der hier dargestellte Flachrohrwärmetauscher 24 weist
wiederum zwei Anschlüsse 60, 62 zum
Eintritt und zum Austritt von Kältemittel
auf.
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10 zeigt
einen Kurzzeitkältespeicher zum
Einsatz in einem erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem
gemäß den 3 und 4.
Es ist zu erkennen, wie der Flachrohrwärme tauscher 24 sandwichartig
von porösen
Platten 48 umgeben wird, um so das Kältespeichermedium flächig am
Flachrohrwärmetauscher 24 anzuordnen.
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11 zeigt
ein Gehäuse
zur Aufnahme eines Kurzzeitkältespeichers
zur Realisierung eines Klimatisierungssystems gemäß den 3 und 4.
In dem Gehäuse 46 ist
in der sichtbaren Seitenwand eine Luftaustrittsöffnung 44 vorgesehen.
An der gegenüberliegenden
nicht dargestellten Seitenwand ist eine nicht dargestellte Lufteintrittsöffnung vorgesehen.
Während
die Luftaustrittsöffnüng 44 oben
am Gehäuse 46 angeordnet
ist, befindet sich die Lufteintrittsöffnung unten am Gehäuse 46.
In dem Gehäuse 46 wird
nun der Kurzzeitkältespeicher 16 angeordnet,
was an den austretenden Anschlüssen 60, 62 zu
erkennen ist. Dabei ist der Kurzzeitkältespeicher 16 vorzugsweise
zunächst
von einem weiteren nicht dargestellten Gehäuse umgeben, das Lamellen zur
Verbesserung des Wärmeübergangs
zwischen der durchströmenden
Luft und zur Kanalisierung des Luftstroms aufweist.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den
Ansprüchen
offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch
in beliebiger Kombination für
die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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- 10
- Klimagerät
- 12
- Kompressionskältekreis
- 14
- Verdampfer
- 16
- Kurzzeitkältespeicher
- 18
- Flachrohrwärmetauscher
- 20
- Flachrohrwärmetauscher
- 22
- Flachrohrwärmetauscher
- 24
- Flachrohrwärmetauscher
- 28
- Kältemittelpumpe
- 30
- Kondensator
- 32
- Verdichter
- 34
- Solepumpe
- 36
- Wärmeübertrager
- 38
- Teilbereich
Umluftkanal
- 40
- Umluftkanal
- 42
- Umluftansaugung
- 44
- Luftaüstrittsöffnung
- 46
- Gehäuse
- 48
- poröse Platte
- 50
- Expansionsorgan
- 52
- Bypassleitung
- 54
- Rückschlagventil
- 56
- Gebläse
- 58
- Klappe
- 60
- Anschluss
- 62
- Anschluss
- 64
- Anschluss
- 66
- Anschluss