DE19535291C1 - Klimatisierungsanordnung für Nutzfahrzeuge, insbesondere Omnibusse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimatisie­ rungsanordnung für Nutzfahrzeuge, insbesondere Omnibusse, insbesondere nach Patent 195 24 660, unter Bildung eines Einbauaggregats in einen Geräteraum eines Nutzfahrzeugs, wobei das Einbauaggregat einen Kältemittelkreislauf, der eine Verdichtereinrichtung für ein Kältemittel, eine Verflüssigereinrichtung des Kältemittels und eine Verdampfereinrichtung des Kältemittels aufweist, und eine Ventilatoreinrichtung zur Belüftung der Verflüssi­ gereinrichtung aufweist, die ihrerseits einen an ihrer Außen­ seite des Einbauaggregats, insbesondere an einer Längsseite des Nutzfahrzeugs, anordbaren Verflüssiger aufweist.

Ohne Beschränkung der Allgemeinheit bietet sich die Schaffung eines derartigen kompakten Einbauaggregats beson­ ders dann an, wenn zur Übertragung der Kühlleistung in den Nutzraum des Nutzfahrzeugs ein sekundärer Wärmeträgerkreis­ lauf Anwendung findet, beispielsweise ein Wasserkreislauf mit Zusätzen, wie Frost- und Korrosionsschutzmitteln. Dann kann der gesamte primäre Kältekreislauf in dem Einbauaggregat aus­ gebildet sein. Ein Beispiel für eine bekannte derartige Auf­ teilung der Kältemittelübertragung zwischen einem primären und einem sekundären Kältemittelkreislauf zeigt die DE 38 03 439 A1. Bei dieser bekannten Klimatisierungsanordnung für Kraftfahrzeuge sind bereits alle aktiven Teile des Kältemit­ telkreislaufs außerhalb des Nutzraums des Kraftfahrzeugs an­ ordbar und es erfolgt eine sekundäre Wärmeübertragung zu ei­ nem Wasser/Luft-Wärmetauscher, der den zu klimatisierenden Raum durch entsprechende Luftabkühlung kühl hält. Dies ermög­ licht es bereits, den außerhalb des Nutzraums anordbaren Käl­ temittelkreislauf mit relativ kurzen Leitungsverbindungen auszulegen. Bei dieser bekannten Klimatisierungsanordnung ist jedoch noch nicht ein kompaktes Einbauaggregat der eingangs beschriebenen Art vorhanden, sondern es sind die vom Motor angetriebene Verdichteranordnung, eine durch Außenluft belüf­ tete Verflüssigereinrichtung und eine Wärmetauscheinrichtung zwischen Kältemittel und Wasser an verschiedenen Orten im Om­ nibus angeordnet.

Bei dem Patent 195 24 660, auf das sich die Erfin­ dung insbesondere bezieht, ist die bekannte Klimatisierungs­ anordnung der DE 38 03 439 A1 mit den zuletzt genannten charakteristischen Merkmalen dadurch weitergebildet, daß der Wärmeträgerkreislauf in einen für die Klimatisierung des Nutzraums des Nutzfahrzeugs vorgesehenen äußeren Kreislauf und in einen inneren Kreislauf unterteilbar ist, und daß in den inneren Kreislauf ein Wasserspeicher mit einem solchen Speichervolumen einbezogen ist, daß die spezifische Wärme­ kapazität des inneren Kreislaufs mindestens 10 Wh/K beträgt. Durch diese ältere, nicht vorbekannte Ausbildungsform wird die Ansprechgeschwindigkeit des sekundären Wärmeträgerkreis­ laufs deutlich erhöht. Dies begünstigt die Möglichkeit, das Einbauaggregat fern vom Ort der Abgabe der Kälteleistung an­ zuordnen und so mindestens für Klimatisierungszwecke mit Käl­ teübertragung einen möglichst kompakten Einbau wesentlicher Bauelemente der Klimatisierungsanordnung in einem Geräteraum des Nutzfahrzeugs in werksmäßiger Vormontage des Einbauaggre­ gats vorzunehmen. Als Geräteraum des Nutzfahrzeugs kommt ins­ besondere der Unterflurraum eines Omnibusses oder eines ver­ gleichbaren Nutzfahrzeugs mit Unterflurausbildung oder aber auch der Heckraum des Nutzfahrzeugs in Frage, wo keine Unter­ teilung zwischen Oberflur- und Unterfluranordnung vorgesehen ist.

Es hat sich gezeigt, daß in gewissen Fällen die er­ findungsgemäße Anordnung aber auch nutzbringend sein kann, wenn keine Unterteilung des Kältemittelkreislaufs in einen primären Kreislauf und einen sekundären weiterführenden Käl­ temittelkreislauf vorhanden ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kli­ matisierungsanordnung so weiterzubilden, daß für unterschied­ liche Nutzfahrzeuge mit unterschiedlicher Kälteleistungsan­ forderung das Einbauaggregat so in bezug auf die abzugebende Kälteleistung modular konzipiert wird, daß mindestens im Rah­ men einer Baureihe unterschiedliche Kälteleistungen bei mög­ lichst weitgehend gleichbleibender Auslegung des Einbauaggre­ gats erbracht werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Klimatisierungsanord­ nung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.

Die kälteleistungsbezogene modulare Bauweise gemäß der Erfindung bewirkt bei gemeinsamer Kalkulation für ganz verschiedenartige Leistungsanforderungen in Nutzfahrzeugen erhebliche Einsparungen an Materialkosten, Herstellungsko­ sten, Lagerkosten und Montagekosten. Von dem Kunden, nämlich dem Hersteller des Nutzfahrzeugs, kann daher in dessen eige­ nem Interesse verlangt werden, daß dieser bei ganz unter­ schiedlichen Nutzfahrzeugen jeweils für den Einbau des Ein­ bauaggregats von der Seite her dieselbe Frontfläche nach Länge und Höhe zur Verfügung stellt. Eine sinnvolle Ausnut­ zung der Erfindung setzt daher eine dementsprechende Koopera­ tion zwischen dem Erbauer der Klimatisierungsanordnung einer­ seits und dem Nutzfahrzeugbauer andererseits im jeweils eige­ nen Interesse voraus. Dies bedeutet eine Abkehr von dem sonst üblichen Anforderungsprofil, daß der Nutzfahrzeugsbauer dem Bauer der Klimatisierungsanordnung bestimmte Raumverhältnisse von vornherein vorschreibt.

Die Erfindung im allgemeinen Sinne läßt es dabei zu, die Einbautiefe des Einbauaggregats noch offenzulassen, wenn es auch bevorzugt ist, unabhängig von der Auslegung der Kälteleistung auch die Einbautiefe konstant zu halten, oder, genauer gesagt, unabhängig von der Anzahl mit mindestens ei­ nem Verflüssiger belegbarer Außenflächenelemente die Einbau­ tiefe des Einbauaggregats im Nutzfahrzeug gleichbleibend zu halten. Die Ansprüche 2 bis 7 betreffen verschiedene bevor­ zugte Arten des modularen Aufbaus mit mehr oder weniger Ver­ flüssigern. Unbeschadet der Allgemeinheit der in den genann­ ten Ansprüchen angegebenen Variationsarten läßt sich dabei die Erfindung von der Grundidee leiten, daß das Einbauaggre­ gat mindestens der Vorstellung nach und bevorzugt auch kon­ kret Quaderform hat, wobei eine Längsseitenwand des Quaders an der Seitenwand des Nutzfahrzeugs gelegen ist. Die jeweils mit mindestens einem Verflüssiger, vorzugsweise gleich ausge­ bildeten Verflüssigern (Anspruch 7), belegbaren Außenflä­ chenelemente des Einbauaggregats sind dabei zweckmäßig über die äußere Längsseitenfläche, die Bodenfläche, die Stirnflä­ che und im Bedarfsfall auch die Oberseite des Einbauaggregats verteilt, während die Heckseite des Einbauaggregats vorzugs­ weise als Saugeinrichtung wirkende Ventilatoreinrichtung vor­ behalten ist (Ansprüche 8 und 9). Die mit Verflüssigern be­ legbaren Seiten des Quaders müssen dabei jeweils so im Nutz­ fahrzeug angeordnet sein, daß sie von anströmender Frischluft beaufschlagt werden können. Dies ist an der Längsseitenfläche und an der Bodenfläche ohne weiteres gegeben. An der Front­ seite und an der Oberseite müssen im Bedarfsfall entspre­ chende Anströmräume im Nutzfahrzeug freigelassen bleiben. Dies würde auch gelten, wenn man die innen liegende Längs­ seite des Quaders auch noch mit Verflüssigern belegen würde. Das wird jedoch im Normalfall nicht geschehen, wenn es auch nicht gänzlich ausgeschlossen ist, da im Normalfall dort der Raum für den Antriebsmotor des Nutzfahrzeugs anschließt. Grundsätzlich könnte man auch die Heckseite des Einbauaggre­ gats mit mindestens einem Verflüssiger belegen; bevorzugt wird jedoch, wie erwähnt, dort die Anordnung der Ventila­ toreinrichtung.

Es wird im Regelfall ausreichen, bei einer modula­ ren Baureihe jeweils eine Seite des Quaders wahlweise mit ei­ nem Verflüssiger oder mit zwei nebeneinander liegenden Ver­ flüssigern zu belegen, so daß dann bei zusätzlicher Nutzbar­ keit jeweils einer weiteren Seite des Quaders jeweils bis zu zwei weitere Quader hinzukommen. Bei kleineren Baureihen kann es ausreichen, an jeder Seite des Quaders nur einen Verflüs­ siger wahlweise anzuordnen. Bei noch größeren Baureihen kann man grundsätzlich auch in Betracht ziehen, an jeder Seite des Quaders mehr als zwei Verflüssiger wahlweise so anzuordnen, daß dort ein Verflüssiger, zwei Verflüssiger, drei Verflüssi­ ger und gegebenenfalls noch mehr Verflüssiger wahlweise ange­ bracht werden können.

Es ist möglich, daß unabhängig von der Anzahl der mit mindestens einem Verflüssiger belegbaren Außenflächenele­ mente des Einbauaggregats der Raumbedarf der Ventilatorein­ richtung, vorzugsweise Basiskonstruktion und/oder Flügelkon­ struktion und/oder Anzahl der Ventilatoren, gleichbleibend ist oder sind. Dies zeigt, daß vorzugsweise unabhängig von der mit der Anzahl der Verflüssiger bestimmten Kälteleistung mindestens wesentliche Grundelemente der Ventilatoreinrich­ tung, vorzugsweise sogar die ganze Ventilatoreinrichtung, konstant bleiben kann. Das schließt nicht aus, gegebenenfalls an der Ventilatoreinrichtung bei verschiedenen Leistungsstu­ fen kleinere Modifikationen vorzusehen, wie etwa unterschied­ liche Flügelformen oder unterschiedliche Anstellwinkel der Flügel. Die mindestens weitgehend gleiche Verwendung der Ven­ tilatoreinrichtung bei unterschiedlichen Leistungsstufen der Kühlwirkung wird besonders dann ermöglicht, wenn man eine solche Auslegung der Ventilatoreinrichtung wählt, bei der die Kennlinie des erzeugten statischen Drucks über dem Volumen­ strom der geförderten Luft im Betriebsbereich ein wenigstens annähernd horizontales Plateau aufweist.

Die Ansprüche 10 und 11 zeigen, daß in bevorzugter Bauweise auch die Verdichtereinrichtung modular aufgebaut ist, wobei man jedoch gemäß Anspruch 11 gleiche Verdichtermo­ dule für mindestens zwei unterschiedliche Kälteleistungsstu­ fen vorsehen kann. Dies schließt nicht aus, daß man gegebe­ nenfalls auch bei allen modularen Abstufungen des Einbauag­ gregats eine einzige entsprechend stark dimensionierte Ver­ dichtereinrichtung verwenden kann (Anspruch 12).

Die Ansprüche 13 und 14 zeigen dann, in wie weitem Maße sonst der Grundaufbau des Einbauaggregats unabhängig von der gewählten Leistungsstufe in bevorzugter Bauweise gleich belassen sein kann.

Bei konventioneller Anordnung von Verflüssigern in Klimatisierungsanordnungen von Nutzfahrzeugen werden die Rohrleitungen der Verflüssiger horizontal im Nutzfahrzeug ausgerichtet, um schwerkraftbedingte Einflüsse auf die Flüs­ sigkeitssäule im Verflüssiger zu vermeiden. Bei der erfin­ dungsgemäßen Anordnung ist es im Sinne von Anspruch 15 bevor­ zugt, wenigstens solche Verflüssiger, die an den vertikalen Seiten des gedachten oder realen Quaders des Einbauaggregats angeordnet sind, mit vertikaler Erstreckung ihrer Verrohrung anzuordnen. Dies ermöglicht es, für alle Verdampfer eine ge­ meinsame Sammeleinrichtung im Bodenbereich des Einbauaggre­ gats zu sehen und so den modularen Bauaufwand weiter zu mini­ mieren. Eine entsprechende Auslegung des Förderdrucks deut­ lich höher als die Flüssigkeitssäule im Verflüssiger kompen­ siert sich dabei kälteleistungsmäßig weitgehend, während der einbaumäßige Vorteil hier weitaus im Vordergrund steht.

Während grundsätzlich für die Anschlußweise der einzelnen Verflüssiger an den Kältemittelkreislauf des Ein­ bauaggregats jede bekannte Konstruktion in Frage kommt, so hat es sich doch gezeigt, daß die besonders einfache An­ schlußweise gemäß Anspruch 16 für die hier in Frage stehenden Zwecke völlig ausreicht.

In manchen Fällen wird man nicht alle Verflüssiger für die leistungsmäßige Abstufung der Kühlleistung verwenden, sondern mindestens einen von diesen als Unterkühler einset­ zen, um so den Wirkungsgrad der Kühlmittelanlage weiter zu verbessern, beispielsweise im Zusammenhang mit einer Ejek­ toranordnung, wie sie auch gemäß Patent 195 24 660 vorgesehen ist. Dann sieht Anspruch 17 vor, über einen Siphon mit Flüs­ sigkeitsvorlage sicherzustellen, daß in den als Unterkühler dienenden Verflüssiger nur Kältemittel im flüssigen Zustand eintreten kann. Ohne diese Flüssigkeitsvorlage besteht die Gefahr, daß aufgrund der herrschenden Druckdifferenzen stän­ dig Kältemittel in gasförmigem Zustand im Unterkühler mitge­ führt wird und in diesem der Wirkungsgrad dann drastisch re­ duziert wird.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Klimatisie­ rungsanordnung mit dem Einbauaggregat läßt es zu, wie im Falle des Hauptpatents 195 24 660 die Ventilatoreinrichtung des Einbauaggregats von dem Fahrzeugmotor antreibbar zu ma­ chen, zumal, wie oben schon angesprochen, unmittelbare räum­ liche Nähe zwischen Einbauaggregat und Fahrzeugmotor im Nor­ malfall gegeben ist.

Die bisher angesprochenen Merkmale der Erfindung betreffen speziell modulare Auslegungen in bezug auf die Käl­ teleistung. Die Ansprüche 19 bis 21 befassen sich demgegen­ über mit einer Ergänzung des vor allem auf die kalte Leistung modular optimierten Einbauaggregats durch (mindestens) eine Grundeinheit, welche die Klimatisierung des Nutzfahrzeugs auch noch in Richtung einer Erwärmung des Nutzfahrzeugs er­ gänzt. Die Erfindung macht sich dabei nutzbar, daß besonders an der Stirnseite des Einbauaggregats und gegebenenfalls auch noch an dessen Oberseite dann, wenn diese betreffenden Seiten als Anströmseiten Verwendung finden, dort für die Anströmung erforderliche Restvolumina bleiben müssen. Ohne deren wirksa­ men Anströmquerschnitt nachteilig beeinflussen zu müssen, kann man die betreffenden Räume gemäß den Ansprüchen 19 bis 21 zusätzlich für den Einbau einer Grundeinheit für die Nutz­ fahrzeugerwärmung neben dem auf Kühlleistung abgestellten Einbauaggregat nutzbar machen. Anspruch 20 sieht dabei auch eine funktionelle Rohrleitungsverbindung zwischen dieser Grundeinheit und dem Einbauaggregat vor, um von der Grundein­ heit aus den Verdampfer mit Wasser zu beaufschlagen, wobei dann der Verdampfer das beaufschlagende Wasser abkühlt und so im Kühlbetrieb dem inneren Wärmeträger im Verdampfer Wärme entzogen wird. Man kann in die Grundeinheit sogar zusätzlich auch noch eine mit Primärenergie beheizte Zusatzheizung ein­ beziehen, die beispielsweise bei Unterschreiten einer Tempe­ raturschwelle im Wasserkreislauf von beispielsweise 75°C zu­ sätzliche Heizenergie liefert oder gegebenenfalls auch an­ ders, z. B. ständig mitlaufend, betrieben wird.

Insbesondere kann in der Grundeinheit auch der in­ nere Kreislauf der Klimatisierungsanordnung gemäß Hauptan­ spruch des Hauptpatents 195 24 660 angeordnet sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schemati­ scher Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen noch nä­ her erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische räumliche Darstellung des Einbauaggregats ohne Gehäuseteile.

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf das Einbauaggregat nach Fig. 1.

Fig. 3 eine Ansicht auf die Frontseite des Einbauaggregats nach Fig. 1 entgegen der Fahrtrichtung.

Fig. 4a bis Fig. d zeigen verschiedene Anordnungsmöglichkeiten der Verflüssiger auf den Außenflächenelementen.

Fig. 5 einen Querschnitt des Einbauaggregates nach Fig. 1 quer zur Fahrtrichtung mit schematischer Darstellung der Rohranschlüsse.

Fig. 6 eine Variante zu Fig. 5 mit unten liegendem Ein- und Austritt.

Fig. 7 eine Teilansicht auf einen Verflüssiger mit in der Sammeleinrichtung integrierter Flüssigkeitsvorlage.

Fig. 8 und Fig. 9 hydraulische Schaltschemata für den Kältemittelkreislauf, den Motorkühlkreislauf und den Wärmeträgerkreislauf.

Fig. 10 eine Ventilatorkennlinie mit verschiedenen Wider­ standskennlinien für unterschiedliche Verflüssigeranzahlen.

Fig. 11 ein Teilschnitt durch die Rahmenkonstruktion.

Von dem erfindungsgemäßen Einbauaggregat ist in Fig. 1 in räumlicher Darstellung nur die Anordnung und Verrohrung der Verflüssiger­ einrichtung 8 dargestellt, während in Fig. 8 und 9 die weiteren im Ein­ bauaggregat ebenfalls enthaltenen jedoch in Fig. 1 nicht dargestellten zusätzlichen Kreislaufkomponenten des Kältemittelkreislaufes 6 schematisch dargestellt sind. Nach Fig. 8 wird das Kältemittel durch eine Verdich­ tereinrichtung 28 in die Verflüssigereinrichtung 8 gefördert. Das verflüssigte Kältemittel wird durch ein Drosselorgan 58 entspannt und in der Verdampfereinrichtung 10 verdampft und über einen saugseitigen Sammler 60 mit integriertem Flüssigkeitsabscheider und Trocknungspatrone von der Verdichtereinrichtung 28 wieder angesaugt. Neben dem in Fig. 8 dargestellten Kältemittelkreislauf mit saugseitigem Sammler 60 und Fix­ drossel 58 sind auch alle weiteren Kältemittelkreisläufe z. B. mit ther­ mostatischem Einspritzventil und druckseitigem Flüssigkeitssammler denkbar.

In Fig. 9 ist eine weitere Variante des Kältemittelkreis­ laufes 6 mit zusätzlichem Unterkühler 32 dargestellt. Um eine Unterkühlung des flüssigen Kältemittels nach der Verflüssigereinrichtung 8 zu erhalten muß das aus dem Verflüssiger 16 austretende Kältemittel zunächst über eine Flüssigkeitsvorlage 37 nach Fig. 7 geführt werden, die kein gas­ förmiges Kältemittel passieren kann. Aus der Flüssigkeitsvorlage 37 wird das 100% flüssige Kältemittel über einen weiteren Verflüssiger 16 geführt, der als Unterkühler 32 das Kältemittel um 5 bis 15 K unter die Sättigungstemperatur unterkühlt.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf das im Geräteraum 4 im Heck eines Busses angeordnete Einbauaggregate 2. Über den Fahrzeugmotor 38 wird z. B. durch den in Fig. 2 dargestellten Keilriemenantrieb 62 die aus dem Einbauaggregat 2 herausstehende Antriebswelle 64 über eine Keilriemenscheibe 66 angetrieben. Auf der Antriebswelle ist die Ventilator­ einrichtung 12 und eine weitere Keilriemenscheibe 66 zum Antrieb der Verdichtereinrichtung 28 angeordnet. Die Verdampfereinrichtung 10 sowie weitere Komponenten des Kältemittelkreislaufes sind in Fig. 2 nicht dargestellt.

Das Einbauaggregat 2 gemäß Fig. 2 verfügt über eine Ver­ flüssigereinrichtung 8 mit fünf parallel geschalteten Verflüssigern 16, die über die Verteileinrichtung 68 eingangsseitig in Parallelschaltung mit gasförmigem Kältemittel beaufschlagt werden.

Bei reduzierter Anforderung an die Verflüssigerleistung kann die Verflüssigereinrichtung 8 gem. Fig. 4a bis Fig. 4d auch mit nur ein bis vier einzelnen Verflüssigern 16 ausgeführt werden. Wird nur einer oder zwei Einzelverflüssiger 16 benötigt, so ist es gem. Fig. 4a und 4b sinnvoll diese an einem Außenflächenelement 18 des Einbauaggregats 2 anzubringen das parallel zur Längsseite 14 das Nutzfahrzeuges liegt. Werden bei weiterer Verflüssigerleistungs­ anforderung drei oder vier Verflüssiger 16 benötigt, so kann man zusätzlich zwei weitere Verflüssiger 16 auf der Bodenfläche 20 des Einbaugerätes 2 anbringen.

Die Anordnung von fünf einzelnen Verflüssiger 16 erfolgt vorzugsweise gem. Fig. 1 mit einem weiteren Verflüssiger 16 auf der Frontseitenfläche 22 oder auch in alternativer und nicht dargestellter Ausführung auf dem oberen Außenflächenelement 18. Die Anordnung der Verflüssiger 16 auf den Außenflächenelementen 18 in Fig. 1 und Fig. 4a bis 4d ist nur beispielhaft. Sie wird im allgemeinen entsprechend den Platzverhältnissen und den Luftansaugmöglichkeiten im Geräteraum 4 angepaßt. So sind auch Anordnungen der Verflüssiger 16 auf anderen Außenflächenelementen 18 im Einzelfall denkbar und sinnvoll.

Durch die Anordnung der Verflüssiger 16 auf den Außenflächen­ elementen 18 des Einbauaggregates 2 wird nicht nur die Außenverkleidung gespart, sondern auch der luftseitige Druckverlust der Verflüssigereinrichtung 8 gegenüber einer herkömmlichen Verflüssigereinrichtung drastisch gesenkt, bei der die Vergrößerung in der Anströmfläche des Verflüssigers 16 zwischen der minimalen und der maximalen Leistungs­ anforderung wesentlich geringer ausfällt und somit nur geringe Unterschiede in der Gerätewiderstandskennlinie 71 vorhanden sind. Bei dem erfindungsgemäßen modularen Aufbau der Verflüssigereinrichtung 8 mit Einzelverflüssigern 16 kann in Fig. 10 dargestellt für die Verflüssigeranzahl von n=2 bis 7 beispielsweise ein einziger Axial­ ventilator eingesetzt werden, der im Arbeitsbereich eine möglichst horizontale Ventilatorkennlinie 70 haben sollte. In Fig. 10 ist eine typische Ventilatorkennlinie 70 eines Niederdruckaxialventilators dargestellt, die vom Abrißpunkt A zu höheren Luftmengen ₂ einen Sattel besitzt. Anhand der Gerätewiderstandskennlinie 71, die in Fig. 10 strich­ punktiert für n=2 bis n=7 Einzelverflüssiger 16 eingetragen sind, erkennt man bei Verwendung der gleichen Ventilatorkennlinie 70 eine wesentliche Zunahme des ₂ zwischen zwei und sieben Verflüssigern 16, die fast linear zur Anzahl der Verflüssiger 16 ist und eine Variation der Ventilatoreinrichtung 12 entbehrlich macht.

Bei Anordnung des Einbauaggregates 2 in einem im Heckbereich gelegenen Geräteraum 4 ist es sinnvoll, die Ventilatoreinrichtung 12 an der Heckseite 26 des Einbauaggregats 2 gem. Fig. 1 bzw. Fig. 2 anzuordnen. Bei entsprechenden Platzverhältnissen ist jedoch auch eine Anordnung der Ventilatoreinrichtung 12 an der Frontseitenfläche 22 des Einbauaggregates 2 möglich.

Bei sehr hohen Luftvolumenstromanforderungen kann auch eine beidseitige Anordnung der Ventilatoreinrichtung 12 sowohl auf der Heckseite 26 als auch auf der Frontseitenfläche 22 des Einbauaggregates 2 erfolgen.

Bei der Anordnung der Verflüssigereinrichtung 8 gem. Fig. 2 wird die Luft durch die Ventilatoreinrichtung 12, die in einer Düse 74 auf der Heckseite 26 des Einbaugerätes 2 positioniert ist über drei Außenflächenelemente 18 des Einbauaggregates 2 angesaugt. Das zur Längsseite 14 des Nutzfahrzeugs parallele Außenflächenelement 18 des Einbauaggregats 2 erhält dann Luft direkt über eine in der Längsseite 14 vorhandene Öffnung 72.

Der auf der Frontseitenfläche 22 eingebaute Verflüssiger 16 erhält seine Luft wahlweise über eine offene Bodenfläche des front­ seitigen Anschlußraumes 40 und/oder zusätzlich über eine vergrößerte Öffnung 76 in der Längsseite 14.

Die auf der Bodenfläche 20 des Einbauaggregates 2 angeordneten Verflüssiger 16 erhalten die Luft wie in Fig. 3 dargestellt direkt durch eine Öffnung 78 im Boden des Geräteraumes 4.

Wie in Fig. 1 in räumlicher Darstellung und den Fig. 2 und 3 in Draufsicht bzw. in Ansicht auf die Frontseitenfläche dargestellt, werden die Verflüssiger 16 über eine Verteileinrichtung 68 und eine Sammeleinrichtung 34 parallel geschaltet. Der Anschluß der Verteileinrichtung 68 an den Ausgang des Verdichters 28 erfolgt gem. Fig. 1 und 3 über den Anschlußstutzen 80.

Der Anschluß der einzelnen Verflüssiger 16 an die Sammel- und Verteileinrichtung 34, 68 ist im teilweisen Schnitt in Fig. 5 dargestellt. In den einzelnen Flachrohrverflüssiger 16 wird das Kältemittel durch die Sammler 84 auf Flachrohre 88 verteilt. Zur besseren Wärmeabgabe ist auf der Luftseite eine Verrippung 90 auf die Flachrohre 88 aufgelötet. Über die Verteileinrichtung 68 gelangt das Kältemittel durch einen in der Verteileinrichtung 68 eingelöteten Rohrstutzen 94 in das Anschlußrohr 86, das ebenfalls direkt im Sammler 84 eingelötet ist. Die Verbindung zwischen dem Rohr­ stutzen 94 und dem Anschlußrohr 86 wird beispielsweise auf ein­ fache Art über eine Quetschverbindung mit einem äußeren Spannring 92 hergestellt. Der Austritt des flüssigen Kältemittels aus den einzelnen Sammlern 84 der Verflüssiger 16 in die gemeinsame Sammeleinrichtung 34 erfolgt analog.

Fig. 6 zeigt eine Anschlußvariante zu Fig. 5, bei der die Verteileinrichtung 68 und die Sammeleinrichtung 34 auf der Unterseite des Einbauaggregates 2 angeordnet sind. Ansonsten erfolgt die Verbindung zwischen den einzelnen Sammlern 84 der Verflüssiger 16 mit der Sammeleinrichtung 34 und der Verteileinrichtung 68 in gleicher Weise wie in Fig. 5.

Fig. 6 zeigt weiterhin einen Vorschlag der Befestigung der Verflüssiger 16 an einem Rahmenelement 96 des Einbauaggregates 2. Hierzu werden die Verflüssiger in einer seitlichen Abkantung 98 eingelegt und mittels eines Gegenflansches 100 und einer Schraubverbindung 102 verspannt.

Besitzt ein Außenflächenelement 18 keinen Verflüssiger 16, so wird das Außenflächenelement 18 durch ein Gehäusedeckel 104 ver­ schlossen, der gem. Fig. 11 in der seitlichen Abkantung 98 das Rahmen­ elementes 96 mit einer Schraub- oder Nietverbindung fixiert wird.

Im Gegensatz zu Fig. 5 ist in Fig. 6 sowohl die Verteilein­ richtung 68, in der das Kältemittel über die Rohrstutzen 94 und die Anschlußrohre 86 auf die einzelnen Sammelrohre 84 der Verflüssiger 16 verteilt wird als auch die Sammeleinrichtung 34 am gleichen Sammler 84 des Verflüssigers 16 angebracht sind. Die Sammeleinrichtung 34, in die das flüssige Kältemittel aus den einzelnen Verflüssigern 16 über die Anschlußrohre 86 und die Rohrstutzen 94 einströmt ist gem. Fig. 7 in der Mitte V-förmig nach unten gebogen. Dadurch sammelt sich insbesondere das flüssige Kältemittel in der Mitte der Sammeleinrichtung 34. Um die Höhe der Flüssigkeitsvorlage 37 noch zu vergrößern, ist in der Mitte der Sammeleinrichtung 34 ein Siphon 36 angebracht, wobei das Austrittsrohr 106 bis annähernd zum Grund des Siphons 36 eintaucht.

Durch die in der Sammeleinrichtung 34 und die im Siphon 36 anstehende Flüssigkeitsvorlage wird eine Sperre gegen durchschlagende Gasblasen erreicht, so daß im Austrittsrohr 106 100% Flüssigkeit ausströmt, welche in einem nachgeschalteten Unterkühler 32 weiter unter die Sättigungstemperatur abgekühlt werden kann. In Fig. 2 ist im Einbauaggregat 2 eine Verdichtereinrichtung 28 mit einem einzigen Verdichter dargestellt. Nicht dargestellter Weise können ebenso zwei bis sechs vorzugsweise baugleiche kleinere Verdichter eingesetzt werden, die alle über einen Keilriemenantrieb 62 von der Antriebswelle 64 antreibbar sind. Bei den einzelnen kleinen Verdichtern handelt es sich vorzugsweise um Großserienverdichter aus dem Pkw- Bereich, die normalerweise über eine eigene Magnetkupplung verfügen, so daß durch Abschalten der einzelnen Verdichter eine Feinabstufung in der Leistung vorgenommen werden kann. Gemäß der Erfindung sind alle Komponenten des Kältemittelkreislaufes 6 im Einbauaggregat 2 nach Fig. 1 integriert.

Der in Fig. 8 durch die strichpunktierte Linie abgetrennte Teil des Wärmeträgerkreislaufes 52, in dem mindestens eine Zirkulationspumpe 46 und Wasserventile 48 enthalten sind, ist in einer Grundeinheit 50 im Geräteraum 4 des Nutzfahrzeuges entweder in einem front­ seitigen Anschlußraum 40 und/oder im oberen Anschlußraum 42 angeordnet.

Darüber hinaus kann in der Grundeinheit 50 auch noch gem. Fig. 9 eine Zusatzheizung 54 und ggf. weitere Pumpen 46 und Ventile 48 angeordnet werden.

Durch die Anordnung des Kältemittelkreislaufes 6 im Einbau­ aggregat 2 und eines Teils des Wärmeträgerkreislaufes 52, der in Fig. 8 bzw. 9 mit strichpunktierten Linien 50 eingekreist ist in der Grundeinheit 50 ist ein modularer Ausbau des Klimakomforts ohne große Umrüstkosten möglich. In der kostengünstigsten Variante wird der Bus nur mit einer Grundeinheit 50 gem. Fig. 8 bzw. 9 mit/oder ohne Zusatzheizung 54 ausgerüstet. Bei dieser Ausrüstungsstufe kann der Bus bereits mit beliebiger Heizleistung versorgt werden.

Wird zusätzlich eine Kälteanlage zur Abkühlung des Busses gewünscht, so kann zusätzllich ein Einbauaggregat 2 mit komplettem Kältemittelkreislauf 6 eingebaut werden, dessen Verdampfereinrichtung 10 an den Wärmeträgerkreislauf 52 angeschlossen wird.

Als Einbauraum für die Grundeinheit 50 wird z. B. in Fig. 2 der frontseitige Anschlußraum 40 gezeigt. Da aufgrund der Anordnung eines Verflüssigers 16 auf der Frontseitenfläche 22 ohnehin eine vergrößerte Öffnung 76 in der Längsseite 14 des Nutzfahrzeugs erforderlich ist, um die Luft ohne größere Druckverluste dem Verflüssiger 16 zuzuführen, wird durch die Grundeinheit 50 kein zusätzlicher Platz benötigt.

Dasselbe gilt, wenn bei Anordnung einer Grundeinheit 50 im oberen Anschlußraum 42 gem. Fig. 3 ebenfalls auf einem oberen Außenflächenelement 18 ein Verflüssiger 16 angeordnet wird.

In Fig. 2 ist der Einfachheit halber vom gesamten Wärme­ trägerkreislauf 52 der Grundeinheit 50, wie er in Fig. 8 oder 9 dargestellt ist nur die Zusatzheizung 54 beispielhaft dargestellt.

Der in der Grundeinheit 50 enthaltene Teil des Wärmeträger­ kreislaufes 52 wird gem. Fig. 8 bzw. 9 im Bus bis zu einer Luft/ Wasser Wärmetauscheinrichtung 108 weitergeführt. Durch den Wärmeträgerkreislauf 52 werden in der Luft/Wasser Wärmetauscheinrichtung 108 Umluft oder Frischluft entsprechend den klimatischen Anforderungen beheizt oder gekühlt.

Als Wärmequelle zur Beheizung des Businnenraums wird dem Wärmeträgerkreislauf 52 durch entsprechende Schaltung der Wasser­ ventile 48 Kühlmittel aus dem Kühlkreislauf 44 des Fahrzeugmotors 38 zugeführt.

Der Kühlkreislauf 44 verfügt üblicherweise über eine Wasser­ pumpe 110, sowie ein Thermostatventil 112, das bei Überschreiten der gewünschten Kühlwassertemperatur die Bypassleitung 114 verschließt und den Weg zum Motorkühler 116 öffnet.

Claims (22)

1. Klimatisierungsanordnung für Nutzfahrzeuge, insbeson­ dere Omnibusse, insbesondere nach Patent 195 24 660, unter Bil­ dung eines Einbauaggregats (2) in einen Geräteraum (4) eines Nutzfahrzeuges, wobei das Einbauaggregat (2) einen Kältemittel­ kreislauf, der eine Verdichtereinrichtung (6), eine Verflüssi­ gereinrichtung (8) und eine Verdampfereinrichtung (10) für ein Kältemittel sowie eine Ventilatoreinrichtung (12) zur Belüftung der Verflüssigereinrichtung (8) aufweist, die ihrerseits einen an einer Außenseite des Einbauaggregats, insbesondere an einer Längsseite (14) des Nutzfahrzeugs, anordbaren Verflüssiger (16) aufweist, gekennzeichnet durch einen auf die Verflüssiger­ leistung bezogenen modularen Aufbau des Einbauaggregats (2), bei dem bei gleichbleibender Frontfläche des Einbauaggregats (2) an der Längsseite (14) des Nutzfahrzeugs zur modularen Ab­ stufung der Verflüssigerleistung mindestens zwei verschiedene Außenflächenelemente (18) des Einbauaggregats (2) jeweils wahl­ weise mit mindestens einem Verflüssiger (16) belegbar sind.

2. Klimatisierungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß verschiedene jeweils wahlweise mit mindestens einem Verflüssiger (16) belegbare Außenflächenelemente (18) eine fluchtende gemeinsame Außenfläche des Einbauaggregats (2) bilden.

3. Klimatisierungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß verschiedene jeweils wahlweise mit mindestens einem Verflüssiger (16) belegbare Außenflächenele­ mente (18) an verschiedenen Seiten des Einbauaggregats (2) an­ geordnet sind.

4. Klimatisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenfläche (20) des Einbauaggregats (2) mindestens ein mit mindestens einem Ver­ flüssiger (16) belegbares Außenflächenelement (18) aufweist.

5. Klimatisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontseitenfläche (22) des Einbauaggregats (2) mindestens ein mit mindestens einem Verflüssiger (16) belegbares Außenflächenelement (18) aufweist.

6. Klimatisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens je ein mit minde­ stens einem Verflüssiger (16) belegbares Außenflächenelement (18) an einer an einer Längsseite (14) des Nutzfahrzeugs gele­ genen Außenfläche des Einbauaggregats (2) und zusätzlich an der Bodenfläche (20) und/oder der Frontseitenfläche (22) des Ein­ bauaggregats (2) gelegenen Außenfläche desselben anordbar ist.

7. Klimatisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle wahlweise einsetzbaren Verflüssiger (16) gleich ausgebildet sind.

8. Klimatisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilatoreinrichtung (12) als Saugeinrichtung angeordnet ist.

9. Klimatisierungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ventilatoreinrichtung (12) an der Heck­ seite (26) des Einbauaggregats (2) angeordnet ist.

10. Klimatisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdichtereinrichtung (28) im Einbauaggregat (2) entsprechend den Leistungsstufen der Verflüssigereinrichtung (8) ihrerseits modular zusammensetzbar ist.

11. Klimatisierungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die modularen Leistungsstufen der Verdich­ tereinrichtung (28) jeweils mindestens zwei Leistungsstufen der Verflüssigereinrichtung (8) gemeinsam sind.

12. Klimatisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe Verdichtereinrich­ tung (28) bei allen Leistungsstufen der Verflüssigereinrichtung (8) des Einbauaggregats (2) vorgesehen ist.

13. Klimatisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe Verdampfereinrich­ tung (10) bei allen Leistungsstufen der Verflüssigereinrichtung (8) des Einbauaggregats (2) vorgesehen ist.

14. Klimatisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ohne Berücksichtigung der Verflüssigereinrichtung (8), der Verdichtereinrichtung (28) und der Verdampfereinrichtung (10) die sonstige Auslegung des Käl­ temittelkreislaufs (6) im Einbauaggregat (2) unabhängig von den Leistungsstufen der Verflüssigereinrichtung (8) gleichbleibend ist.

15. Klimatisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sammeleinrichtung für verflüssigtes Kältemittel im Bodenbereich des Einbauaggregats angeordnet ist und in diese Sammeleinrichtung mindestens ein am Boden des Einbauaggregats angeordneter Verflüssiger mit hori­ zontaler Rohrerstreckung im Verflüssiger und/oder jeweils ein an einer vertikalen Seite des Einbauaggregats angeordneter Ver­ flüssiger mit vertikaler Rohrerstreckung im Verflüssiger ange­ ordnet ist bzw. sind.

16. Klimatisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeichnet durch Anschluß des jeweiligen Verflüssi­ gers (16) an den Kältemittelkreislauf (6) des Einbauaggregats (2) jeweils über eine Quetschverbindung (30).

17. Klimatisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Verflüssiger (16) des Einbauaggregats (2) als Unterkühler (32) vorgesehen und an die Sammeleinrichtung (34) der übrigen Verflüssiger (16) des Einbauaggregats (2) über einen eine Flüssigkeitsvorlage bildenden Siphon (36) angeschlossen ist.

18. Klimatisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilatoreinrichtung (12) des Einbauaggregats (2) von dem Fahrzeugmotor (38) an­ treibbar ist.

19. Klimatisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß in dem frontseitigen An­ schlußraum (40) und/oder in dem oberen Anschlußraum (42) des Einbauaggregats (2) eine Grundeinheit (50) eines Wasser und ge­ gebenenfalls Zusätze als inneres Wärmetauschfluid aufweisenden Wärmeträgerkreislaufs (52) für das Nutzfahrzeug anordbar ist, welche mindestens eine Zirkulationspumpe (46) und Wasserventile (48) aufweist.

20. Klimatisierungsanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundeinheit (50) über den Wärmeträger­ kreislauf (52) mit der Verdampfereinrichtung (10) kommuniziert.

21. Klimatisierungsanordnung nach Anspruch 19 oder An­ spruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß in die Grundeinheit (50) eine mit Primärenergie beheizte Zusatzheizung (54) einbezogen ist.

22. Klimatisierungsanordnung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß in der Grundeinheit (50) der innere Kreislauf (56) der Klimatisierungsanordnung nach Pa­ tent 195 24 660 angeordnet ist.