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GEBIET DER ERFINDUNG
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Das Vorliegende betrifft Klimaanlagen und insbesondere Fahrzeugklimaanlagen.
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Die Erfindung wurde als Klimaanlage für ein Freizeitfahrzeug entwickelt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf diese Anmeldung beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf dieses besondere Anwendungsgebiet beschränkt ist.
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HINTERGRUND
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Die folgende Erörterung des Standes der Technik soll die Erfindung in einen geeigneten technischen Zusammenhang stellen und das Verständnis der damit verbundenen Vorteile ermöglichen. Eine Erörterung des Standes der Technik sollte in der gesamten Beschreibung jedoch nicht als Eingeständnis angesehen werden, dass dieser Stand der Technik allgemein bekannt ist oder Teil des allgemeinen Wissens auf diesem Gebiet ist.
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Klimaanlagen werden häufig eingesetzt, um ein Umfeld für die Insassen angenehmer zu gestalten. Dies ist besonders wichtig, wenn sich die Insassen in einem engen Raum wie einem Wohnwagen, Wohnmobil oder einem anderen Freizeitfahrzeug befinden.
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Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „Wohnmobil“ auf Wohnmobile, Wohnwagen und andere ähnliche Fahrzeuge. Jedes dieser Fahrzeuge verfügt über relativ enge Räume, in denen sich die Insassen aufhalten können, und aufgrund der Art ihrer Nutzung werden solche Fahrzeuge oft mit mehreren Personen, z.B. Paaren oder Familien, benutzt.
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Herkömmliche Freizeitfahrzeuge haben Klimaanlagen, die in irgendeiner Weise in das Fahrzeug eingebaut sind. Zum Beispiel kann die Klimaanlage in den Boden oder das Dach eingebaut werden und die Luft um den Innenraum der Fahrzeuge herum leiten, so dass die klimatisierte Luft dann einem bestimmten Bereich für die Insassen zur Verfügung gestellt wird.
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Ein Problem bei dachmontierten Klimaanlagen ist das Betriebsgeräusch, das sie erzeugen. Dieses Geräusch kann das Ergebnis eines übermäßigen Luftstroms oder alternativ/zusätzlich zu diesem Betriebsgeräusch der Klimaanlage sein. In Bezug auf das Betriebsgeräusch einer Dachklimaanlage ist das Geräusch hauptsächlich darauf zurückzuführen, dass die rotierenden Komponenten Vibrationen erzeugen, die dann auf das Fahrzeug übertragen werden.
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Es ist in der Technik bekannt, die Übertragung von Vibrationen durch den Einsatz von Isolationsmethoden wie Dämpfern und/oder speziellen Halterungen (im Allgemeinen Gummi und/oder Federn) zur Befestigung einiger oder aller Komponenten der Klimaanlage zu minimieren. Eine wirksamere Methode zur Reduzierung von Schwingungen ist jedoch die Reduzierung der Schwingungsquelle.
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, mindestens einen der Nachteile des Standes der Technik zu überwinden, abzumildern oder eine brauchbare Alternative anzubieten.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der Erfindung ist eine Klimaanlage für ein Fahrzeug vorgesehen, wobei die Klimaanlage umfasst:
- einen am Fahrzeug montierbaren Sockel;
- einem auf dem Sockel montierten Kompressor, wobei der Kompressor dazu ausgebildet ist, ein in einem Kühlsystem verwendetes Kältemittel zu verdichten
- wobei der Kompressor ein oder mehrere Paare gegenüberliegender Zylinder aufweist, so dass die auf das Fahrzeug übertragenen Vibrationen im Allgemeinen reduziert werden.
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In einer Ausführungsform umfasst der Kompressor ein Zylinderpaar.
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In einer Ausführungsform ist der Kompressor ein Zweizylinder-Rotationskompressor.
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In einer Ausführungsform ist der Kompressor im Wesentlichen horizontal an dem Sockel montiert.
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In einer Ausführungsform enthält der Kompressor einen Schmierkanal zur Verteilung des Öls aus einer Wanne an alle beweglichen Teile des Kompressors.
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In einer Ausführungsform ist die Klimaanlage derart ausgebildet, dass sie auf dem Dach des Fahrzeugs montiert werden kann.
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In einer Ausführungsform enthält die Klimaanlage eine Invertersteuerung für den Kompressor.
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In einer Ausführungsform ist das Kühlsystem auf dem Sockel montiert.
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In einer Ausführungsform umfasst das Kühlsystem den Kompressor, eine Kondensatorwicklung und eine Verdampferwicklung, so dass die Klimaanlage eine Kompaktklimaanlage ist.
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In einer Ausführungsform ist das Fahrzeug ein Freizeitfahrzeug.
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Über die gesamte Beschreibung hinweg bedeutet ein Bezug auf „eine Ausführungsform“, „einige Ausführungsformen“ oder „irgendeine Ausführungsform“ genommen, so bedeutet dies, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder ein bestimmtes Charakteristikum, das im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Daher bezieht sich das Auftreten der Ausdrücke „in einer Ausführungsform“, „in einigen Ausführungsformen“ oder „in irgendeiner Ausführungsform“ an verschiedenen Stellen in dieser Beschreibung nicht notwendigerweise alle auf dieselbe Ausführungsform, könnte dies aber tun. Darüber hinaus können die besonderen Merkmale, Strukturen oder Charakteristika in einer oder mehreren Ausführungsform(en) in jeder geeigneten Weise kombiniert werden, wie es sich aus dieser Offenbarung für einen durchschnittlichen Fachmann ergeben würde.
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Figurenliste
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt nur beispielhaft anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Dachklimaanlage der vorliegenden Erfindung gemäß einer Ausführungsform, die auf einem Freizeitfahrzeug installiert ist;
- 2 ist eine teilweise abgeschnittene perspektivische Ansicht der Dachklimaanlage aus 1;
- 3 ist eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Klimaanlage ohne ihre obere Abdeckung; und
- 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Kompressors, der in der Dachklimaanlage von 1 verwendet wird, dargestellt ohne die äußere Abdeckung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben. In den Zeichnungen sind die gleichen Elemente durchweg mit den gleichen Referenzzeichen versehen. In der folgenden Beschreibung wurde aus Gründen der Prägnanz und Klarheit auf detaillierte Beschreibungen bekannter Funktionen und Ausgestaltungen verzichtet.
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Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen und zunächst auf 1 wird eine Klimaanlage 10 zur Montage auf dem Dach eines Freizeitfahrzeugs 12 geliefert. Die Klimaanlage dient zur Bereitstellung von erwärmter oder gekühlter klimatisierter Luft für den Innenraum des Fahrzeugs. Wie gezeigt, kann das Fahrzeug 12 ein Freizeitfahrzeug in Gestalt eines Vans, Wohnmobils, Anhängers und dergleichen sein. Die Klimaanlage 10 kann jedoch auch auf anderen Fahrzeugtypen eingesetzt werden, ohne dass der Bereich der Erfindung verlassen wird. Der hier verwendete Begriff „Freizeitfahrzeug“ soll alle solchen motorisierten und nicht-motorisierten Fahrzeuge umfassen.
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Wie in 2 dargestellt, ist die Klimaanlage 10, welche eine äußere Abdeckung 16 enthält, auf dem Fahrzeugdach direkt über einem entsprechenden, im Fahrzeuginneren montierten Luftverteilerkasten 30 montiert. Der Luftverteilerkasten 30 saugt Raumluft aus dem Fahrzeug an und leitet sie in die Klimaanlage 10. Die Raumluft wird dann durch ein Kompressionskühlsystem 18 aufbereitet und durch Auslassöffnungen im Luftverteilerkasten 30 in das Fahrzeug zurückgeführt.
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Nun wird Bezug genommen auf 3, welche die Klimaanlage 10, bei der die äußere Abdeckung 16 entfernt wurde, um ihre inneren Komponenten freizulegen, zeigt. Die Klimaanlage 10 umfasst einen Sockel 14 und einen Kragen 18 zur Befestigung der äußeren Abdeckung 16. Der Sockel 14 und die Abdeckung 16 bilden zusammen ein Gehäuse (in 1 dargestellt), in dem das Kompressionskühlsystem 18 untergebracht ist. Das Kompressionskühlsystem 18 umfasst einen Rotationskompressor 20, eine Verdampferwicklung 22 und eine Kondensatorwicklung 24, die in einem bekannten geschlossenen Kreislauf operativ miteinander gekoppelt sind.
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Genauer gesagt, der Kompressor 20 verdichtet und erhöht die Temperatur eines Kältemittels, das dann über eine Druckleitung zur Kondensatorwicklung 24 geleitet wird. Das verdichtete Kältemittel wird dann durch Außenluft gekühlt, die um und durch die Kondensatorwicklung 24 strömt. Das abgekühlte Kältemittel strömt dann zur Verdampferwicklung 22, wo es durch ein Expansionsventil oder eine ähnliche Vorrichtung strömt. Das durch die Verdampferwicklung 22 strömende Kältemittel nimmt Wärme aus der Raumluft auf und wird dann durch eine Saugleitung zum Kompressor 20 zurückgeführt. Auf diese Weise wirken die Verdampferwicklung 22 und die Kondensatorwicklung 24 als Wärmetauscher, um der Raumluft Wärme zu entziehen und diese Wärme an die Außenluft zu übertragen.
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Wie ersichtlich ist, handelt es sich bei der abgebildeten Klimaanlage 10 um eine so genannte Kompaktklimaanlage, bei der das Kühlsystem einschließlich der Verdampferwicklung und der Kondensatorwicklung auf einem gemeinsamen Sockel und in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht ist. Dies steht im Gegensatz zu einer Split-Klimaanlage, bei der die Kondensatorkomponenten entfernt von den Verdampferkomponenten untergebracht sind. Aus diesem Grund weist die äußere Abdeckung 16 Öffnungen auf, um den Eintritt bzw. Austritt von Außenluft in den Wärmeaustauschbereich des Kondensators der Klimaanlage zu ermöglichen.
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Bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik umfasst die Klimaanlage typischerweise einen Einzylinder-Rotationskompressor (oder Kolbenkompressor). Einzylinder-Rotationskompressoren wurden in der Vergangenheit aufgrund ihres hohen Wirkungsgrades, ihrer kompakten Größe und ihres relativ geringen Gewichts in Klimaanlagen weit verbreitet eingesetzt. Es ist jedoch bekannt, dass Einzylinder-Rotationskompressoren aufgrund der Drehbewegung der Kompressionskammer erhebliche Vibrationen erzeugen. Wie zu würdigen ist, sind erhebliche Vibrationen im vorliegenden Zusammenhang unerwünscht, da sie durch den Sockel 14 auf das Dach und dann in das Fahrzeug 12 übertragen werden.
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Andererseits erzeugen Mehrzylinder-Rotationskompressoren mit einer geraden Anzahl von Zylindern weniger Vibrationen als Einzylinder-Kompressoren mit ähnlichem komprimierbarem Volumen. Diese Kompressoren haben mindestens ein Paar im Allgemeinen gegenüberliegender Zylinder mit relativ kleinerem Zylindervolumen im Vergleich zu einem Einzylinder-Kompressor mit vergleichbarer Kapazität. Die Zylinder werden durch eine gemeinsame Welle hin- und herbewegend angetrieben, wobei an jedem Punkt der Wellendrehung ein Zylinder unter Druck steht und der andere nicht. Außerdem enthält jedes Zylinderpaar zwei konzentrische Zapfen und Ringrollen, die um 180° phasenverschoben sind. Diese Merkmale ermöglichen es Mehrzylinder-Rotationskompressoren, im Vergleich zu Einzylinder-Rotationskompressoren mit vergleichbarem Kompressionsvolumen vorteilhafterweise weniger Vibrationen zu haben und leiser zu arbeiten.
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Aus diesem Grund und wie am besten in 4 dargestellt ist, sieht die vorliegende Erfindung gemäß einem Aspekt eine Klimaanlage mit einem Mehrzylinder-Rotationskompressor 20 vor. Insbesondere ist der abgebildete Kompressor 20 ein Zweizylinder-Rotationskompressor mit einem ersten Zylinder 40, einem zweiten Zylinder 42, einer Eingangsleitung 44 und einer Ausgangsleitung 46. Auf diese Weise werden während des Betriebs der Klimaanlage vorteilhafterweise weniger Lärm und Vibrationen auf die Bodenwanne 14 und das Dach des Fahrzeugs übertragen. Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass Vibrationen weiter reduziert werden können, wenn für die Befestigung des Kompressors an der Bodenwanne Isolierhalterungen verwendet werden.
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Ein weiterer Vorteil von Zweizylinder-Rotationskompressoren in der vorliegenden Anwendung besteht darin, dass sie für eine im Wesentlichen horizontale Montage in Bezug auf die Ausrichtung der inneren Zylinder ausgelegt sind. Daher wird der Kompressor 20 erfindungsgemäß im Wesentlichen horizontal montiert, wie am besten in 3 dargestellt ist. Bei einem im allgemeinen horizontal montierten Kompressor wird weniger Höhenfreiraum für die äußere Abdeckung 16 benötigt, was wiederum den Einbau einer Klimaanlage mit niedrigerem Profil auf dem Fahrzeugdach ermöglicht, wie es am besten in 1 dargestellt ist. Ein niedrigeres Profil für eine Fahrzeug-Dachklimaanlage ist vorteilhaft, weil es weniger Luftwiderstand am Fahrzeug 12 gibt. Ein weiterer Vorteil, insbesondere für eine Dachklimaanlage, die auf Wohnmobilen montiert wird, besteht darin, dass das niedrigere Profil zusätzlichen Freiraum für Carports, Bäume und andere Hindernisse bietet, wodurch das Manövrieren des Fahrzeugs für den Fahrer weniger anspruchsvoll wird.
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Es sollte auch gewürdigt werden, dass die Wartung einer Dachklimaanlage auf einem Wohnmobil aufgrund der möglicherweise abgelegenen Lage des Fahrzeugs im Falle eines Fehlers schwierig sein kann. Darüber hinaus bestehen aufgrund der Tatsache, dass die Klimaanlage auf dem Dach montiert ist, potenzielle Sicherheitsbedenken in Bezug auf das Aufsteigen auf das Fahrzeugdach für Reparatur-/Wartungsarbeiten oder den Austausch schwerer Teile. Diese Probleme können bis zu einem gewissen Grad durch eine Klimaanlage mit einem zuverlässigeren Betrieb abgemildert werden. Aus diesem Grund enthält der Kompressor 20 der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise eine zweistufige Differenzdruck-Ölversorgungsstruktur, die so ausgelegt ist, dass das Kälteöl bei der Verdichtung reduziert wird. Diese Struktur führt Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittelgas, das aus den Zylindern des Kompressors austritt, durch Spalte im Stator und Rotor zur oberen Abdeckung des Kompressors. Das auf diese Weise strömende Kältemittelgas induziert die Kühlung durch das Prinzip der erzwungenen Konvektionswärmeübertragung. Durch diese innere Struktur wird die aus dem Kompressor austretende Ölmenge effektiv reduziert und die Kühlwirkung auf den Motor verbessert, um die Wärmebelastung zu reduzieren und die Betriebssicherheit des Kompressors zu erhöhen.
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Ein weiteres Merkmal zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Klimaanlage 10 ist, dass der Zweizylinder-Kompressor 20 auch einen Schmierkanal zur Verteilung des Öls aus einer Wanne an alle beweglichen Teile des Kompressors enthält. Vorteilhaft ist, dass dieser Schmierkanal die Schmierung verbessert und die Gesamtgröße des Kompressors reduziert, da nur eine Wanne mit geringer Kapazität benötigt wird. Diese Merkmale machen den Kompressor 20 der vorliegenden Erfindung zuverlässiger und verlängern die Lebensdauer.
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In einigen Ausführungsformen wird ein Inverter (nicht abgebildet) zur Steuerung der Drehzahl des Kompressormotors vorgesehen, um die Temperatur des Fahrzeuginnenraums kontinuierlich zu regeln.
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Vorteilhaft ist, dass die vorliegende Erfindung eine Fahrzeugdachklimaanlage bietet, die im Betrieb leiser ist und weniger Vibrationen auf das Innere eines Fahrzeugs überträgt als Fahrzeugdachklimaanlagen nach dem Stand der Technik. Die Insassen im Fahrzeuginnenraum fühlen sich daher wohler. Die abgebildete Fahrzeugdachklimaanlage hat auch ein relativ kleineres Frontprofil, was zu einem geringeren Luftwiderstand führt und daher weniger Antriebsenergie benötigt, um insbesondere bei Autobahngeschwindigkeiten das Fahrzeug zu bewegen. Ein kleineres Frontprofil führt auch zu weniger Windgeräuschen während der Fahrt. Das Fahrzeug vermeidet vorteilhafterweise tiefhängende Äste und lässt sich leichter unter Carports und in Garagen unterbringen.
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In der obigen Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden manchmal verschiedene Merkmale der Erfindung in einer einzigen Ausführungsform, Figur oder Beschreibung zusammengefasst, um die Offenbarung zu vereinfachen und das Verständnis eines oder mehrerer der verschiedenen erfinderischen Aspekte zu erleichtern. Diese Methode der Offenbarung ist jedoch nicht so auszulegen, dass sie die Absicht widerspiegelt, dass die beanspruchte Erfindung mehr Merkmale erfordert, als in jedem Anspruch ausdrücklich aufgeführt sind. Vielmehr liegen, wie die folgenden Ansprüche widerspiegeln, die erfinderischen Aspekte in weniger als allen Merkmalen einer einzigen vorhergehend offenbarten Ausführungsform. Daher werden die auf die ausführliche Beschreibung folgenden Ansprüche hiermit ausdrücklich in diese ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich allein als eine separate Ausführungsform dieser Erfindung steht.
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In der hier gegebenen Beschreibung sind zahlreiche spezifische Details aufgeführt. Es wird jedoch davon ausgegangen, dass Ausführungsformen der Erfindung auch ohne diese spezifischen Einzelheiten ausgeführt werden können. In anderen Fällen sind bekannte Methoden, Strukturen und Techniken nicht im Detail gezeigt worden, um das Verständnis dieser Beschreibung nicht zu verdecken.
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Obwohl beschrieben wurde, was als die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung angesehen wird, werden die Fachleute auf diesem Gebiet erkennen, dass andere und weitere Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen, und es ist beabsichtigt, alle diese Änderungen und Modifikationen als in den Anwendungsbereich der Erfindung fallend zu beanspruchen. Zum Beispiel sind alle oben angegebenen Schemata lediglich repräsentativ für Verfahren, die verwendet werden können. Funktionalitäten können in den Blockdiagrammen hinzugefügt oder gestrichen werden, und Operationen können zwischen Funktionsblöcken ausgetauscht werden. Schritte können zu Verfahren, die im Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung beschrieben sind, hinzugefügt oder gestrichen werden.
