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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Klimatisierungssystem für
ein Kraftfahrzeug, dessen Antriebsmotor beispielsweise beim kurzfristigen
Stillstand des Kraftfahrzeugs zur Energieeinsparung abgestellt wird,
mit einem über
den Antriebsmotor antreibbaren Kompressionskältekreis, in dem ein Kältemittel
zirkuliert und in dem ein Verdichter, ein Kondensator, ein Expansionsorgan
und ein Verdampfer vorgesehen sind, und einem mit dem Verdampfer kommunizierenden
Kurzzeitkältespeicher,
der dazu vorgesehen ist, insbesondere dann entladen zu werden, wenn
der Antriebsmotor aufgrund eines kurzfristigen Stillstandes des
Kraftfahrzeuges außer
Betrieb ist.
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Die Erfindung betrifft weiterhin
ein Verfahren zum Betreiben eines Klimatisierungssystems.
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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 Küh lung 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 der Abkühleffekt
zu gering ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Klimatisierungssysteme
und gattungsgemäße Verfahren
zum Betreiben solcher Klimatisierungssysteme so weiterzubilden,
dass die Probleme und Nachteile des Standes der Technik überwunden
werden.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen
der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
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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 der Kurzzeitkältespeicher
geladen wird, indem Kältemittel
des Kompressionskältekreises
durch den mindestens einen Kurzzeitkältespeicher strömt, und
dass der Kurzzeitkältespeicher
entladen wird, indem bei abgeschaltetem Kompressionskältekreis
in dem Verdampfer vorhandenes Kältemittel
verdampft, zu dem Kurzzeitkältespeicher überströmt, dort
kondensiert und in einem den Kurzzeitkältespeicher zumindest teilweise
umgebenden Behälter
gesammelt wird. Auf diese Weise gelingt es, die in dem im Verdampfer vorliegenden
Kältemittel
gespeicherte Energie auch nach Abschalten des Kompressionskältekreises
zur Kühlung
zu nutzen. Hierdurch kann bei einem Verdampfer, in dem beispielsweise
noch 500 g Kältemittel
zum Zeitpunkt des Abschaltens des Kompressionskältekreises vorhanden sind,
eine Kühlung
noch über
mehrere Minuten erfolgen. In dem Verdampfer liegt dabei, wie während der
Fahrt und bei angetriebenem Kompressor, ein im Wesentlichen konstanter Druck
vor, beispielsweise ein Druck von 3 bar.
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In diesem Zusammenhang ist es besonders nützlich,
dass bei abgeschaltetem Kompressionskältekreis das Kältemittel
aufgrund des natürlichen Druckgefälles zwischen
Verdampfer und Kurzzeitkältespeicher
zu dem Kurzzeitkältespeicher überströmt. Es sind
somit keine weiteren Maßnahmen
erforderlich, um die Verdampfung des Kältemittels im Verdampfer zu
begünstigen.
Vielmehr sorgen die natürlichen
Druckverhältnisse
im Verdampfer und im Bereich des Kurzzeitkältespeichers dafür, dass
die Kühlung
bei abgeschaltetem Kompressionskältekreis
erfolgen kann.
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Es kann aber auch nützlich sein,
dass bei abgeschaltetem Kompressionskältekreis das verdampfte Kältemittel
mittels einer Gaspumpe von der Ausgangsseite des Verdampfers zum
Kurzzeitkältespeicher
gefördert
wird. Die Gaspumpe verhindert einen Druckanstieg im Verdampfer und
begünstigt
die Kondensation durch Erhöhung
des Drucks im Bereich des als Kondensator wirkenden Kurzzeitkältespeichers.
Durch den Druck an der Druckseite der Gaspumpe wird das verdampfte
Kältemittel
in den als Kondensator wirkenden Kurzzeitkältespeicher gedrückt, um
dort zu kondensieren.
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Weiterhin ist es in diesem Zusammenhang besonders
nützlich,
dass die Gaspumpe das in dem den Kurzzeitkältespeicher umgebenden Behälter gesammelte
Kältemittel
zumindest teilweise wieder eingangseitig in den Verdampfer fördert. Somit
ist die verbleibende Kühlzeit
nach dem Abschalten des Kompressionskältekreises nicht durch die
im Verdampfer noch vorhandene Kältemittelmenge
begrenzt. Vielmehr kann das zurückgeförderte Kältemittel
erneut verdampfen und zur weiteren Kühlung verwendet werden.
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Es ist bevorzugt, dass die Gaspumpe
elektrisch betrieben wird, so dass bei abgeschaltetem Kompressionskältekreis
ein elektrischer Kältekreis vorliegt.
Durch die Nutzung der elektrischen Energie, die beispielsweise von
einer Batterie geliefert wird, kann somit die Kühldauer während des Stillstands des Kraftfahrzeugs
verlängert
werden.
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In besonders bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass der Kurzzeitkältespeicher
parallel zu dem Verdampfer angeordnet ist und dass in Strömungsrichtung
des Kältemittels
vor dem Kurzzeitkältespeicher in
dem Leitungszweig des Kurzeitkältespeichers
ein dem Kurzzeitkältespeicher
zugeordnetes Expansionsorgan vorgesehen ist. Im Gegensatz zu einer
Reihenschaltung von Verdampfer und Kurzzeitkältespeicher ergibt sich während des
normalen Fahrbetriebs des Klimatisierungssystems mit eingeschaltetem Kompressionskältekreis
eine geringere Beeinflussung der Funktion der Klimatisierung dadurch,
dass das in dem Verdampfer verdampfte Kältemittel noch durch den Kurzzeitkältespeicher
hindurchtreten müsste.
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Nützlicherweise
ist vorgesehen, dass an dem Verzweigungspunkt zwischen Verdichter,
Verdampfer und Kurzzeitkältespeicher
eine Venturidüse angeordnet
ist, die während
des Betriebs des Kompressionskältekreises
eine Druckerniedrigung im Kurzzeitkältespeicher erzeugt. Hierdurch
können
gemäß thermodynamischer
Grundregeln niedrigere Temperaturen im Kurzzeitkältespeicher zur Verfügung gestellt
werden. Ferner liegt bei Abschalten des Kompressionskältekreises
aufgrund des niedrigen Drucks im Kurzzeitkältespeicher ein entsprechend hohes
Druckgefälle
zwischen Verdampfer und Kurzzeitkältespeicher vor, wobei dies
insbesondere im Zusammenhang mit der Ausführungsform ohne Gaspumpe zwischen
Verdampfer und Kurzzeitkältespeicher
nützlich
ist.
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In einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Kurzzeitkältespeicher
in Reihe zu dem Verdampfer angeordnet ist. Dies hat zwar mitunter
die genannten Nachteile im Hinblick auf den Normalbetrieb mit eingeschaltetem
Kompressionskältekreis zur
Folge, eine derartige Anordnung der Komponenten liegt aber durchaus
im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Als vorteilhaft ist beispielsweise
zu verzeichnen, dass nur ein Expansionsorgan im gesamten Klimatisierungssystem
erforderlich ist.
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Das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem ist
in besonders vorteilhafter Weise dadurch weitergebildet, dass der
Kurzzeitkältespeicher
mindestens ein eine Metallschaummatrix oder eine Graphitmatrix zur
Verfügung
stellendes Speicherelement aufweist, das zur Aufnahme eines Speichermediums, insbesondere
Wasser, wässrige
Salzlösung,
Salzhydrat, Gas hydrat oder Paraffin, geeignet ist. Eine 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 Kältespeichermediums
innerhalb der Matrix Schwappgeräusche
vermieden werden. Vergleichbare Vorteile sind zu verzeichnen, wenn
eine Metallschaummatrix vorgesehen ist. Besonders zu betonen ist
hier, dass die Wärmeleitfähigkeit
wesentlich verbessert wird.
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Weiterhin ist besonders nützlich,
dass mehrere Speicherelemente vorgesehen sind, dass jedes Speicherelement
ein von Kühlmittel
durchströmbares Flachrohr
aufnimmt und dass die Speicherelemente in dem Behälter angeordnet
sind, in dem das von dem Verdampfer überströmende Kältemittel kondensiert und gesammelt
wird. Durch die Bereitstellung mehrerer Speicherelemente kann bei
gleicher Kältespeicherkapazität im Vergleich
zu einem System mit nur einem einzigen Speicherelement eine vergrößerte Oberfläche für den Wärmeübergang
zur Verfügung gestellt
werden, was die Kondensation des Kältemittels im Kurzzeitkältespeicher
begünstigt.
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In diesem Sinne ist es weiterhin
nützlich, dass
zwischen beziehungsweise an den Speicherelementen Mittel zur Vergrößerung der
wärmeübertragenden
Oberfläche
vorgesehen sind. Diese können in
Form von Lamellen oder sonstigen im Stand der Technik bekannten
Strukturen realisiert sein.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems,
wobei bei eingeschalteter Klimatisierung und automatischem Abstellen
des Antriebsmotors das Klimagebläse
eingeschaltet bleibt und automatisch ein Entladen des Kurzeitkältespeichers
veranlasst wird. Hierdurch lässt
sich das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem
besonders vorteilhaft bei Stop-And-Go einsetzen, wobei keinerlei
Eingriffe des Fahrers zum Aufrechterhalten der Klimatisierung erforderlich
sind. Dieses Verfahren wird einerseits dadurch begünstigt,
dass aufgrund des natürlichen
Druckgefälles
zwischen Verdampfer und Kurzzeitkältespeicher ein Überströmen des
Kältemittels
ohne weitere Maßnahmen
erfolgen kann. Falls das System mit Gaspumpe und geschlossenem Rückführkreis
zum Verdampfer ausgestaltet ist, wobei in der Rückführleitung ein elektrisch ansteuerbares
Ventil vorgesehen ist, werden die Gaspumpe und das Ventil beim Abstellen
beziehungsweise in Betrieb nehmen des Antriebsmotors automatisch
in die jeweils geeigneten Stellungen gebracht. Dies kann durch ein
der Klimaanlage zugeordnetes Steuergerät insbesondere in Kommunikation
mit dem Motorsteuergerät
oder auch direkt durch das Motorsteuergerät erfolgen.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis
zugrunde, dass unter Aufrechterhaltung eines nahezu konstanten Druckniveaus
im Verdampfer auch bei abgeschaltetem Kompressionskältekreis
eine Klimatisierung eines Fahrzeugs erfolgen kann, indem im Bereich
eines Kurzzeitkältespeichers
eine Kondensationsmöglichkeit
für das
Kältemittel
zur Verfügung
gestellt wird. Dieses kondensierte Kältemittel kann im Bereich des
Kurzzeitkältespeichers
gesammelt werden und gegebenenfalls mit tels einer Pumpe wieder in
Richtung Verdampfer gefördert
werden. Sobald der Kompressionskältekreis
wieder in Betrieb genommen wird, verdampft das gesammelte Kältemittel,
wobei für
diesen Vorgang nur einige Sekunden benötigt werden. Dies unterstützt den
Ladevorgang des Kurzzeitkältespeichers,
so dass bald wieder Kühlkapazität für den nächsten Stopp
des Fahrzeugs zur Verfügung
steht.
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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;
und
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4 eine
schematische perspektivische Darstellung eines Kurzzeitkältespeichers
mit Sammelbehälter
zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem.
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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 Verdichter 12 auf.
Dem Verdichter 12 ist ein Kondensator 14 nachgeschaltet. Ein
Expansionsorgan 16 ist hinter dem Kondensator 14 und
vor einem Verdampfer 18 angeordnet. Der Kompressionskältekreis 10 schließt sich über eine Verbindung
zwischen dem Verdampfer und dem Verdichter 12, wobei an
der Verbindungsstelle eine später
zu erläuternde
Venturidüse 28 vorgesehen
ist. In einem zu dem mit dem Expansionsorgan 16 und dem Verdampfer 18 ausgestatteten
Zweig parallel angeordneten Zweig ist ein weiteres Expansionsorgan 26 vor
einem Kurzzeitkältespeicher 20 angeordnet.
Der Kurzzeitkältespeicher 20 ist
von einem Behälter 22 umgeben.
Der Kurzzeitkältespeicher 20 ist
ebenfalls über
die in ihrer Funktion später
zu erläuternde
Venturidüse 28 mit
dem Verdichter 12 verbunden, wobei über die Venturidüse 28 ebenfalls
eine Verbindung zwischen Verdampfer 18 und Kurzzeitkältespeicher 20 vorliegt.
Ein weiterer Leitungszweig 46 stellt einen Teil der Verbindung
zwischen dem Verdampfer 18 beziehungsweise dem Verdichter 12 und
dem Behälter 22 um
den Kurzzeitkältespeicher 20 über die
Venturidüse 28 zur
Verfügung.
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Das in 1 dargestellte
Klimatisierungssystem arbeitet wie folgt. Bei angetriebenem Verdichter 12 erfolgt
ein Betrieb des Kompressionskältekreises 10 in
herkömmlicher
Weise. Dabei wird Kältemittel
in dem Verdichter 12 verdichtet. Dieses wird dann zunächst dem
Kondensator 14 und dann dem Expansionsorgan 16 zugeführt, um
nachfolgend in dem Verdampfer 18 zu verdampfen. Hierdurch
wird Kälte frei,
die über
ein nicht dargestelltes Gebläse
und nicht dargestellte Luftkanäle
dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeführt werden kann. Das aus dem Verdampfer 18 austretende
zumindest teilweise verdampfte Kältemittel
wird anschließend über die
Venturidüse 28 wieder
dem Verdichter 12 zugeführt.
Ein Teil des Kältemittels
strömt über den
Parallelzweig mit Expansionsorgan 26 und Kurzzeitkältespeicher 20,
wodurch der Kurzzeitkältespeicher 20 geladen wird.
Das aus dem Kurzzeitkältespeicher 20 austretende
Kältemittel
strömt über die
Venturidüse 28 zurück zum Verdichter 12.
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Während
dieser Betriebsart des Klimatisierungssystems mit angetriebenem
Kompressionskältekreis 10 kommt
die Venturidüse 28 zur
Wirkung. Diese Venturidüse
kann als Rohr beziehungsweise T-Stück beschrieben werden, welches
vom Verdampfer 18 ausgehend einen großen Querschnitt hat, der sich
dann weitergehend in Richtung Verdichter 12 verkleinert
um sich aber dann noch weitergehend in Richtung Verdichter 12 wieder
zu vergrößern. Hierdurch
entsteht aufgrund der vergrößerten Strömungsgeschwindigkeit
im verengten Bereich der Venturidüse 28 ein verkleinerter
Druck. An dieser Stelle der Venturidüse beziehungsweise des Venturirohrs
ist der Kurzzeitkältespeicher 20 angeschlossen,
so dass letztlich eine Druckerniedrigung im Kurzzeitkältespeicher 20 erfolgen
kann. Dies begünstigt
die Abkühlung
des Kurzzeitkältespeichers, und
es werden nützliche
Druckverhältnisse
für den Moment
des Abschaltens des Verdichters 12 zur Verfügung gestellt.
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Wird der Verdichter 12 abgeschaltet,
so liegt im Verdampfer 18 ein höherer Druck vor als im Kurzzeitkältespeicher 20 beziehungsweise
dem den Kurzzeitkältespeicher 20 umgebenden
Behälter 22. Somit
verdampft weiterhin Kältemittel
in dem Verdampfer und strömt über die
Venturidüse 28 und
den Leitungszweig 46 in den Behälter 22, um dort bei niedriger
Temperatur zu kondensieren. Das kondensierte Kältemittel wird in dem Behälter 22 gesammelt. Für den Fall,
dass in dem Verdampfer 18 noch ca. 400 g Kältemittel
vorliegen, muss der Behälter 22 ein freies
Volumen von ca. 0,5 l zur Verfügung
stellen, so dass letztlich nahezu sämtliches Kältemittel aus dem Verdampfer
in kondensierter Form in dem Behälter 22 aufgenommen
werden kann. Während
des Entladevorgangs des Systems kann auf der Grundlage der vorliegenden
Erfindung erreicht werden, dass in dem Verdampfer ein nahezu konstanter
Druck vorliegt, beispielsweise von 3 bar, wie auch während der
Fahrt und somit des Betriebs des Kompressionskältekreises 10.
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Wird nachfolgend der Kompressionskältekreis
beim Start des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs wieder in Betrieb
genommen, so kann das in dem Behälter 22 gesammelte
Kältemittel
binnen weniger Sekunden durch den Sog des Verdichters 12 verdampfen
und, insbesondere über
den Leitungszweig 46, wieder in den normalen Kühlkreislauf
integriert werden. Der Kurzzeitkältespeicher 20 wird dann
wieder geladen.
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2 zeigt
eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems.
Im Gegensatz beziehungsweise zusätzlich
zu 1 ist in dem Leitungszweig 46 eine
Gaspumpe 24 vorgesehen. Weiterhin ist in einem Leitungs zweig 48 ein elektrisch
ansteuerbares Ventil 50 vorgesehen. Der Leitungszweig 48 führt von
dem Behälter 22 zur
Eingangsseite des Verdampfers 18.
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Das Klimatisierungssystem gemäß 2 arbeitet wie folgt. Während des
Betriebs des Kompressionskältekreises 10 wird
der Kurzzeitkältespeicher 20 in
gleicher Weise geladen, wie es im Zusammenhang mit 1 erläutert
wurde. Dabei ist die Gaspumpe 24 ausgeschaltet, und das
Ventil 50 ist geschlossen. Wird nun der Kompressionskältekreis 10 abgeschaltet,
so öffnet
das Ventil 50, und die Gaspumpe 24 wird in Betrieb
genommen. Hierdurch wird von der Gaspumpe 24 das vom Verdampfer 18 verdampfte
Kältemittel
in den Behälter 22 transportiert, wo
es kondensiert. Das kondensierte Kältemittel kann dann zumindest
teilweise wieder über
den Leitungszweig 48 und das geöffnete Ventil 50 zur
Eingangsseite des Verdampfers 18 transportiert werden, so
dass ein durch die vorzugsweise elektrisch angetriebene Gaspumpe 24 betriebener
elektrischer Kühlkreis
vorliegt.
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3 zeigt
eine dritte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Klimatisierungssystems. Hier
ist im Gegensatz zu den 1 und 2 keine Parallelschaltung
von Verdampfer 18 und Kurzzeitkältespeicher 20 vorgesehen,
sondern eine Reihenschaltung. Der Kurzzeitkältespeicher 20 wird
somit von Kältemittel
geladen, das den Verdampfer 18 verlassen hat. Während des
Ladens des Kurzzeitkältespeichers 20 ist
das in dem Leitungszweig 54 vorgesehene Ventil geschlossen. Über den
Leitungszweig 56 steht der Behälter 22 und der Kurzzeitkältespeicher 20 mit
dem Verdichter 12 in Verbindung.
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Wird nun der Kompressionskältekreis 10 abgeschaltet,
so wird in diesem Zuge das Ventil 52 geöffnet. Folglich kann in dem
Verdampfer 18 verdampftes Restkältemittel in den Behälter 22
um den Kurzzeitkältespeicher 20 strömen, dort
kondensieren und dort gesammelt werden. Wird der Verdichter 12 wieder
angetrieben, so wird auch das Ventil 52 wieder geschlossen;
der Behälter
wird über
den Leitungszweig 56 in einigen Sekunden geleert.
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4 zeigt
eine schematische perspektivische Darstellung eines Kurzzeitkältespeichers
mit Sammelbehälter
zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen Klimatisierungssystem.
In dem Behälter 22 sind
mehrere Speicherelemente 30, 32, 34, 36 vorgesehen,
die zusammen den in den 1 bis 3 dargestellten Kurzzeitkältespeicher 20 bilden.
Diese Speicherelemente 30, 32, 34, 36 stellen
vorzugsweise eine Metallschaummatrix oder eine Graphitmatrix zur Verfügung, die
zur Aufnahme eines Speichermediums, beispielsweise Wasser, geeignet
ist. Jedes der Speicherelemente 30, 32, 34, 36 nimmt
ein Flachrohr 38, 40, 42, 44 auf.
In diese Flachrohre 38, 40, 42, 44 wird über eine
Kühlmittelzuführung 54 und
einen Verteiler 58 zugeführtes Kühlmittel eingespeist, so dass die
Speicherelemente 30, 32, 34, 36 geladen
werden können.
Das Kühlmittel
strömt
an der anderen Seite der Flachrohre 38, 40, 42, 44 aus
und gelangt so in eine Kühlmittelabführung 56.
An dem Behälter
ist weiterhin eine letztlich zum Verdampfer beziehungsweise zum
Verdichter führende
Leitung 60 vorgesehen, über
die im Verdampfer verdampftes Kältemittel in
den Behälter 22 einströmen kann,
um dort zu kondensieren und gesammelt zu werden, und über die weiterhin
nach Betriebsstart des Verdichters 12 verdampftes Kältemittel
aus dem Behälter 22 ausströmen kann.
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Um die Verluste im Behälter 22 durch
warme Außenwände minimal
zu halten, ist das Speicherelement 30 direkt an der Behälterwand
angeordnet, ebenso das Speicherelement 36. Zur Kondensation des
Kältemittels
dienen daher vorzugsweise die Zwischenräume zwischen den Speicherelementen 30, 32, 34, 36,
wo die niedrigsten Temperaturen vorliegen, wodurch die Kondensation
des eintretenden Kältemittels
begünstigt
wird. Nicht dargestellt aber bevorzugt ist, zwischen den Speicherelementen 30, 32, 34, 36 Wärmeübertragungselemente,
wie zum Beispiel Lamellen vorzusehen.
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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
- Kompressionskältekreis
- 12
- Verdichter
- 14
- Kondensator
- 16
- Expansionsorgan
- 18
- Verdampfer
- 20
- Kurzzeitkältespeicher
- 22
- Behälter
- 24
- Gaspumpe
- 26
- Expansionsorgan
- 28
- Venturidüse
- 30
- Speicherelement
- 32
- Speicherelement
- 34
- Speicherelement
- 36
- Speicherelement
- 38
- Flachrohr
- 40
- Flachrohr
- 42
- Flachrohr
- 44
- Flachrohr
- 46
- Leitungszweig
- 48
- Leitungszweig
- 50
- Ventil
- 52
- Ventil
- 54
- Leitungszweig
- 56
- Leitungszweig
- 58
- Verteiler
- 60
- Leitung