DE19718355A1 - Geruchsminderung bei Klimaanlagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Klimaanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Beim Einschalten einer Klimaanlage nach einer längeren Stillstandszeit kann ein unange­ nehm modriger, muffiger Geruch für einen kurzen Zeitraum wahrgenommen werden. Diese Geruchsbelästigung erklärt sich u. a. durch Ablagerungen kleinster Partikel unterschiedlicher Provenienz auf den Verdampferlamellen der Klimaanlage. Mikroorganismen, insbesondere Pilze, die auf diesen Ablagerungen gedeihen, bzw. deren Stoffwechsel- oder Abbauprodukte führen letztendlich zu den unangenehmen Gerüchen. Gegen diese Geruchsbildung gibt es eine Vielzahl von Vorschlägen. So wird gemäß der DE 195 17 336 der Verdichter der Klimaanlage auf eine bestimmte Temperatur abgekühlt. Hierdurch wird durch eine miteinhergehende Abkühlung des Verdampfers eine Geruchsbildung vermindert.

Gemäß der DE 41 05 724 wird ein Filter zur Adsorption der im Luftstrom enthaltenen Geruchs- bzw. Schadstoffe vorgesehen. Der Filter ist so ausgelegt, daß er eine rasche Adsorption und eine allmähliche, zeitlich stark verzögerte Desorption hat. Dies bewirkt, daß eine kurzfristig hohe Konzentration der Geruchs- bzw. Schadstoffe durch den Filter in eine extrem niedrige, dafür aber lang anhaltende Emission umgewandelt wird. Hierdurch erhält man eine genügend große Verdünnung der Geruchsstoffe bis unterhalb einer Geruchs- bzw. Belästigungsschwelle.

In der DE 32 22 983 wird eine Belegung der Wärmetauscherlamellen des Verdampfers mit Aktivkohle vorgeschlagen, wodurch ebenfalls eine Geruchsminderung erreicht wird.

Ein weiteres Verfahren ist aus der US 5,385,028 bekannt, gemäß der, nach dem Abstellen der Klimaanlage, die Flußrichtung des Kältemittels umgekehrt wird, wodurch erhitztes Kältemittel in den Verdampfer strömt. Hierdurch werden die Lamellen des Verdampfers erhitzt wodurch Geruchsstoffe vertrieben werden.

Ein weiterer Weg wird in der EP 0 549 474 beschrieben, in der ein Geruchsfilter in den Ansaugkanal der Klimaanlage gesetzt ist. Hierdurch soll verhindert werden, daß sich nach dem Abschalten der Klimaanlage aus dem Luftstrom Geruchsstoffe auf den Lamellen festsetzen können.

Ferner sind noch Klimaanlagen mit desodorierenden Mitteln und solche mit einer auto­ matischen Düsenverschwenkung im Fahrgastraum bekannt.

Diese Ausführungsformen sind teils technisch sehr kompliziert bzw. bei der Verwendung von Adsorbentien nur bedingt wirksam und insbesondere mit einem erhöhten Strömungswiderstand verbunden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug derart zu gestalten, daß auch ohne Verbrauchsstoffe und bei einem nur geringen mechanischen Aufwand eine Geruchsbelästigung im Fahrgastraum zumindest weitgehend vermieden wird.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 und mit einer Kraftfahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 11 gelöst.

Die Erfindung geht von folgendem Ablauf der Geruchsentstehung aus: während der Fahrt des Kraftfahrzeuges bzw. bei eingeschalteter Lüftung durchströmt von außen eingeführte Luft (bzw. bei Umluft Luft aus dem Fahrzeuginnenraum) ständig den Verdampfer der Klimaanlage. Dies geschieht auch bei abgeschalteter Klimaanlage und unabhängig von der Einstellung der Heizleistung. In dem Luftstrom befinden sich in der Regel geringe Mengen unterschiedlicher anorganischer und organischer Komponenten, die in allen drei Aggregatzuständen vorliegen können (fest, flüssig, gasförmig). Die Konzentration dieser Stoffe ist meist so gering, daß von Insassen des Kraftfahrzeuges ein Geruch aus der Lüftung nicht wahrgenommen wird.

Infolge der Luftströmung findet an der Oberflächen des Verdampfers ständig ein Adsorp­ tions- und Desorptionsvorgang statt, wobei die Adsorption zunächst überwiegt. Dies führt zu einer Belagbildung auf den luftumströmten Oberflächen des Verdampfers. In diesem Belag können bereits geruchsintensive Komponenten enthalten sein, deren Menge durch Mikroorganismen, die sich ebenfalls in dem Belag befinden, noch erhöht werden kann.

Im eingeschalteten oder ausgeschalteten Zustand des Klimakompressors befindet sich der Adsorptions- bzw. Desorptionsvorgang im wesentlichen in einem Gleichgewicht, so daß keine vermehrte Geruchsbildung feststellbar ist. In der Regel findet auch beim Ausschalten der Klimaanlage keine sprunghafte Desorption der Geruchsstoffe statt, so daß hier meist kein Handlungsbedarf besteht. Beim Einschalten der Klimaanlage jedoch wird der Verdampfer in sehr kurzer Zeit stark abgekühlt. Gleichzeitig kondensiert die Luftfeuchtigkeit der über die Lamellen strömenden Luft und schlägt sich an den Lamellen in Form eines dünnen Wasserfilms nieder. Dieser Wasserfilm löst die an der Verdampferoberfläche anhaftenden Duftstoffe an. Gleichzeitig unterliegt der Wasserfilm in dem über die Lamellen streichenden Luftstrom einem ständigen Auf- und Abbau durch Verdunstung bzw. durch Aerosolbildung. Hierdurch werden auch die Duftstoffe in verhältnismäßig hoher Konzentration in den Luftstrom übertragen und gelangen so in den Fahrgastraum. Durch diesen Effekt des kumulierten Duftstofftransportes kann die Geruchsschwelle für Fahrzeuginsassen überschritten werden und es kommt über einen kurzen Zeitraum (meist weniger als eine Minute) zur Wahrnehmung des unangenehm modrig-muffigen Geruchs.

Aus diesem Ablauf der Geruchsbildung erklärt sich, daß die bekannten Geruchsverhin­ derungsmaßnahmen, die ein Spülen und Erhitzen des Verdampfers beinhalten, nur bedingt wirksam sein können. Ebenso wird offensichtlich, daß aufgrund der Vielzahl an möglichen Geruchsstoffen Adsorbentien ebenfalls nur bedingt eine Situationsverbesserung bringen.

Erfindungsgemäß wird ausgenutzt, daß die Geruchsbelästigung nur für einen kurzen Zeit­ raum eintritt. Dies ermöglicht es, die mit Geruchsstoffen belastete Luft vom Fahrgastraum fernzuhalten und nach außen abzuführen. Dies kann auf unterschiedliche Art und Weise geschehen, wobei grundsätzlich die Herkunft der zur Vermeidung einer Geruchsbildung nach außen geführten Luft zu unterscheiden ist. Zum einen kann die Luft wie bei der Betriebsbelüftung des Kraftfahrzeuges durch das Belüftungssystem zu dem Wärmetauscher (Verdampfer) der Klimaanlage geführt werden, um dann nach Durchtritt durch den Wärmetauscher anstatt in den Fahrzeuginnenraum ins Freie geleitet zu werden. Zum anderen kann die Luft auch in entgegengesetzter Richtung durch den Wärmetauscher der Klimaanlage geführt werden, wobei die Luft insbesondere aus dem Fahrzeuginnenraum abgesaugt wird. Diese Luft kann dann entweder ebenfalls über eine Weiche direkt ins Freie oder aber über die übliche Einlaßöffnung des Lüftungssystems nach außen gelangen. Mit dem hier beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren kann man unabhängig vom Mechanismus der Geruchsbildung eine Geruchsverhinderung im Fahrgastraum erreichen.

Je nach Klimaanlage kann bei der zweiten Verfahrensweise eventuell auf jegliche Ver­ stellmittel, wie beispielsweise Luftumlenkklappen verzichtet werden, wenn der üblicherweise in einem Lüftungssystem vorhandene Lüfter in Umkehrrichtung geschaltet werden kann. Dies geht beispielsweise bei einem Propellergebläse, wobei der schlechtere Wirkungsgrad des in entgegengesetzter Richtung laufenden Propellers in Kauf genommen werden kann.

Beim Einsatz eines Tangentiallüfters bzw. Radiallüfters ist ein solcher Richtungswechsel der Luftströmung meist nicht möglich, so daß hier mit der zuerst beschriebenen Alternative verfahren werden kann.

Auch der Einsatz eines weiteren Lüfters, insbesondere eines Tangentiallüfters ist möglich. Ein solcher Lüfter kann dann den umgekehrten Luftstrom bzw. den nach draußen gerichteten Luftstrom zur Verfügung stellen.

Wenn die nach draußen geführte Luft dem Fahrzeuginnenraum entnommen wird, ist es vorteilhaft, wenn über eine automatische Steuerung beispielsweise ein oder mehrere Seitenfenster des Kraftfahrzeugs oder eine Entlüftungsklappe elektrisch geöffnet werden. Hierdurch wird ein Unterdruck im Innenraum des Fahrzeuges vermieden.

Die Spülung des Verdampfers erfolgt vorteilhaft zu Beginn der Kühlwirkung des Verdampfers, sie kann jedoch auch alternativ oder zusätzlich erfolgen, wenn der Verdampfer außer Funktion ist (Klimaanlage aus). So kann beispielsweise die Spülung des Verdampfers bereits beim Aufschließen des Kraftfahrzeuges erfolgen, wobei die Spülung vorteilhaft bis zum Eintritt der Kühlwirkung des Verdampfers andauert.

Zur Vermeidung oder deutlichen Reduzierung der Geruchsbildung ist meist ein kurzer Zeitraum von ca. 3 s bis 2 min, insbesondere 5 s bis 1 min und besonders vorteilhaft 5 s bis 30 s ausreichend. Dies ermöglicht es, mit einer Zeitsteuerung für die Geruchsverminderung zu arbeiten. Alternativ oder zusätzlich zu einer Zeitsteuerung kann auch eine Steuerung über einen oder mehrere Geruchssensoren erfolgen. Beim Einsatz eines oder mehrerer Geruchssensoren erfolgt das erfindungsgemäße Ableiten der durch den Verdampfer geführten Luft ins Freie entsprechend dem Sensorsignal, wobei der Wechsel zum üblichen Betriebsmodus (Einleiten der durch den Verdampfer geführten Luft in den Fahrzeuginnenraum) ebenfalls über den oder die Geruchssensoren bzw. auch über eine Zeitsteuerung erfolgen kann (Zeitdauer wie oben angegeben). Eine überlagerte Zeitsteue­ rung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der oder die verwendeten Geruchssensoren eine verhältnismäßig lange Rückstellzeit haben.

Die Zeitsteuerung, aber auch der Einsatz der Geruchssensoren, kann beim Einschalten der Klimaanlage nach einer längeren Stillstandszeit erfolgen. Der Begriff länger ist ggf. empirisch zu ermitteln, d. h. in Versuchen wird festgestellt, nach welcher Mindeststillstandszeit üblicherweise erst Gerüche auftreten. Ferner ist eine Aktivierung der Abführung der durch den Verdampfer geführten Luft ins Freie über eine Temperatursteuerung möglich, d. h. wenn der Verdampfer eine bestimmte Temperaturabnahme erfährt (beispielsweise von mindestens 5 oder mindestens 10 K). Ebenfalls kann die erfindungsgemäße Ableitung der durch den Verdampfer geführten Luft von einer Kondenswasserbildung abhängig gemacht werden, die beispielsweise zu Beginn einer starken Abkühlung des Verdampfers eintritt.

In allen Fällen ist es vorteilhaft, wenn die ins Freie geführte Luft über den abgekühlten Verdampfer geführt wird, da hierbei die oben beschriebene Aerosolbildung durch Kondensation der Luftfeuchtigkeit eintritt.

Der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, daß mit verhältnismäßig einfachen Mitteln, beispielsweise nur mit einer zusätzlichen Klappe im Lüftungssystem und einer Zeitsteuerung, das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Aufwendige Beschichtungen der Lamellen, großvolumige Adsorber oder andere, den Strömungswiderstand des Lüftungssystems heraufsetzende Elemente sind nicht notwendig.

Die zur Erfindung gehörende Kraftfahrzeugklimaanlage ist aufgebaut aus einem Lüftungssystem, das mindestens eine Luftansaugöffnung und mindestens eine Luft­ auslaßöffnung hat, die in den Fahrgastraum mündet. Üblicherweise ist meist eine Vielzahl von Luftauslaßöffnungen vorgesehen für den Fahrgastraum. In dem Lüftungssystem ist ein Verdampfer für ein Kältemittel der Klimaanlage angeordnet, der zwischen der oder den Lufteinlaßöffnungen und der oder den Luftauslaßöffnungen liegt und von dem zwischen den Einlaß- und Auslaßöffnungen strömenden Luftstrom (meist mit Hilfe eines Lüfters erzeugt) durchströmt wird. Erfindungsgemäß ist nun eine weitere Luftauslaßöffnung vorgesehen, die ins Freie, d. h. nicht in den Fahrgastraum, mündet, sowie eine Steuerung, die den Luftstrom entweder zu den in dem Fahrgastraum liegenden Luftauslaßöffnungen oder zu der oder den ins Freie führenden Luftauslaßöffnungen führt. Im übrigen kommen bei der Klimaanlage die bereits beim Verfahren beschriebenen Mittel zum Einsatz.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine Klimaanlage mit reverser Luftführung; und

Fig. 2 eine Klimaanlage mit einer Luftstromumlenkklappe.

Die in Fig. 1 dargestellte Klimaanlage 1 enthält einen Kältemittelkreislauf 2 (gefüllte Leitungen) und ein Lüftungssystem 3, das über einen Verdampfer 4 mit dem Kältemittel­ kreislauf 2 in Verbindung steht.

In dem Kältemittelkreislauf 2 liegt ein Kompressor 5, der das Kältemittel 6 auf ca. 25 bar komprimiert, wobei die Temperatur des Kältemittels 6 auf ca. 120°C ansteigt. Anschließend gelangt das Kältemittel 6 in einen Kondensator 7, in dem sich das Kältemittel 6 verflüssigt, wobei die Temperatur absinkt. Nach Passieren eines Trockners 8 gelangt das Kältemittel 6 über ein Expansionsventil 9 zu dem Verdampfer 4, in dem das flüssige Kältemittel 6 unter starker Abkühlung verdampft. Nach dem Verdampfer 4 strömt das Kältemittel über einen Muffler 10 wieder zu dem Kompressor 5.

Der Verdampfer 4 ist als Wärmetauscher ausgebildet und steht im Wärmetauschkontakt mit einer Luftströmung des Lüftungssystems 3. Die Luftströmung in dem Lüftungssystem 3 wird erzeugt mittels eines Lüfters 11, der über eine Steuerung 12 betrieben wird. Im Normalbetrieb fördert der Lüfter 11 automatisch oder manuell gesteuert Luft, die durch ein Luftfilter 13 angesaugt wird, von diesem zu einem Innenraum 14 (Fahrgastraum) eines Kraftfahrzeugs. Die Luft strömt dabei über (nicht dargestellte) Lamellen des Verdampfers 4 und ggf. auch über einen (nicht dargestellten) Heizungswärmetauscher, der dem Verdampfer 4 meist nachgeschaltet ist, und durch übliche Ausströmöffnungen 15 in den Innenraum 14. Beim Überströmen der Lamellen des Verdampfers 4 wird der Luftstrom durch Kondensation der Luftfeuchtigkeit entfeuchtet und abgekühlt. Gleichzeitig schlagen sich auch Verunreinigungen des Luftstroms in dem Kondensat an den Lamellen des Verdampfers 4 nieder. Wenn der Kältemittelkreislauf 2 nach einer längeren Stillstandszeit (je nach Anlage können bereits 1 bis 5 min ausreichend sein) in Betrieb genommen wird, kann durch den Kondensationsvorgang an den Lamellen des Verdampfers 4 ein geruchsintensives Luftgemisch freigesetzt werden, das für Insassen 16 in dem Innenraum 14 störend ist. Um dies zu verhindern oder zu mildern, wird in einer solchen Situation der Lüfter 11 rückwärts betrieben, so daß der Luftstrom umgekehrt von den Ausströmöffnungen 15 zu dem Luftfilter 13 fließt. Die Umkehrung des Luftstroms kann hierbei zeitgesteuert erfolgen oder aber über Geruchssensoren 17 und 18, wobei der Geruchssensor 17 bei Erkennen einer Geruchsschwelle den Luftstrom umkehrt und der Geruchssensor 18 nach unterschreiten einer Geruchsschwelle den Luftstrom wieder in Normalrichtung, d. h. in den Innenraum 14, erneut umkehrt. Auch die Steuerung mittels Geruchssensoren kann mit einer Zeitsteuerung überlagert werden, so daß bei einem länger anhaltenden Geruchspotential der Kühlung Vorrang gegeben wird und trotz anhaltendem Geruchspotential am Geruchssensor 18 die Kühlung des Innenraums 14 erfolgt. Bei dieser Ausführungsform wird vorzugsweise eine Zwangsluftzuführung zu dem Innenraum 14 vorgesehen, damit sich in diesem kein Unterdruck ausbildet. In einer nicht dargestellten Variante kann zwischen dem Lüfter 11 und dem Luftfilter 13 ein Umschaltmittel, beispielsweise eine Klappe vorgesehen sein, mittels der der Luftstrom aus dem Verdampfer 4 unter Umgehung des Luftfilters 13 ins Freie geführt wird, damit sich Aerosole oder Partikel nicht an der Innenseite des Luftfilters festsetzen.

Bei der Klimaanlage 21 in Fig. 2 ist der Kältemittelkreislauf 2 identisch mit dem in Fig. 1, so daß hier auf diesen nicht näher eingegangen zu werden braucht. Das Lüftungssystem 23 enthält jedoch einen Lüfter 31, der nur in eine Richtung, d. h. von dem Luftfilter 13 in Richtung des Innenraums 14, die Luft transportiert. Im Falle der oben beschriebenen Geruchsbildung wird hier der Luftstrom über eine Klappe 39 von dem Innenraum 14 gesperrt und einem Ausströmkanal 40 zugeführt, der ins Freie 41 mündet. Die Klappe 39 wird mittels eines Motors 42 verstellt, der mit der Steuerung 32 verbunden ist, die auch den Lüfter 31 steuert. Wie oben beschrieben, kann die Steuerung zeitgesteuert und/oder über einen Geruchssensor 17 erfolgen, der hier sowohl das Über- als auch das Unterschreiten der Geruchsschwelle melden kann. Die Klappe 39 braucht entsprechend keine Zwischenstellung, üblicherweise schließt sie entweder den Ausströmkanal 40 (Normalstellung) oder (kurzfristig, bei Geruchsbildung) den Innenraum 14.

Claims (11)

1. Verfahren zum Betreiben einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug, indem in einem Verdampfer ein Kältemittel unter Abkühlung verdampft und Luft über den Verdampfer in einen Fahrgastraum des Kraftfahrzeuges geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Verdampfer geführte Luft zeitweilig ins Freie bzw. nicht in den Fahrgastraum geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ins Freie bzw. nicht in den Fahrgastraum geführte Luft über den abgekühlten Verdampfer geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ins Freie bzw. nicht in den Fahrgastraum geführte Luft dem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs ent­ nommen wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ins Freie bzw. nicht in den Fahrgastraum geführte Luft revers zu der über den Verdampfer in den Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs geführten Luft strömt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Verdampfer in den Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs geführte Luft durch ein Lüftungssystem strömt, und daß die ins Freie bzw. nicht in den Fahrgastraum geführte Luft aus dem Lüftungssystem abgezweigt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzweigung zwischen dem Verdampfer und dem Fahrgastraum erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftströmung in den Fahrgastraum sowie die Luftströmung, die ins Freie bzw. nicht in den Fahrgastraum geführt wird, mittels desselben Lüfters erzeugt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zeitweilige Führen der Luftströmung ins Freie bzw. nicht in den Fahrgastraum von einer Zeitsteuerung und/oder einer Sensorsteuerung, insbesondere Geruchs­ sensorsteuerung, bestimmt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zeitweilige Führen der Luftströmung ins Freie bzw. nicht in den Fahrgastraum nach einer Stillstandszeit der Klimaanlage erfolgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zeitweilige Führen der Luftströmung ins Freie bzw. nicht in den Fahrgastraum zu Beginn einer durch Abkühlung des Verdampfers bedingten Kondenswasserbildung erfolgt.

11. Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem Lüftungssystem, das mindestens eine Luft­ ansaugöffnung und mindestens eine Luftauslaßöffnung hat, die in einen Fahrgastraum mündet, und einem Verdampfer für ein Kältemittel, der zwischen der Luftansaugöffnung und der Luftauslaßöffnung angeordnet ist und von einem durch das Lüftungssystem strömenden Luftstrom durchströmbar ist, gekennzeichnet, durch eine zweite Luftausströmöffnung (41 oder 13), die ins Freie bzw. nicht in den Fahrgastraum (14) mündet, und durch eine Steuerung (12, 32), die den Luftstrom zwischen der zweiten Luftausströmöffnung und der in den Fahrgastraum (14) mündenden Luftausströmöffnung/en (15) umschaltet.