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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 10.
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Beim
Einschalten einer Klimaanlage nach einer längeren Stillstandszeit kann
ein unangenehm 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 A1 der
Verdichter der Klimaanlage auf eine bestimmte Temperatur abgekühlt. Hierdurch
wird durch eine miteinhergehende Abkühlung des Verdampfers eine Geruchsbildung
vermindert.
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Gemäß der
DE 41 05 724 A1 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.
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In
der
DE 32 22 983 A1 wird
eine Belegung der Wärmetauscherlamellen
des Verdampfers mit Aktivkohle vorgeschlagen, wodurch ebenfalls
eine Geruchsminderung erreicht wird.
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Ein
weiteres Verfahren ist aus der
US 5 385 028 A 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.
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Bei
einem in der
DE 40
23 046 A1 beschriebenen Verfahren zum Betreiben einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage
bekannter Bauart wird eine Geruchsbelästigung dadurch bedingt vermieden,
dass der Verdampfer nach Außerbetriebnahme
des Kühlbetriebes
gespült
wird, indem das Gebläse über eine vorgegebene
Zeitspanne weiter betrieben wird. Damit wird erreicht, dass während des
Betriebes der Klimaanlage an den Lamellen des Verdampfers aus der Frisch-
oder Umluft auskondensiertes Wasser, in dem auch an der Verdampferorberfläche haftende Geruchsstoffe
gelöst
sind, vom Luftstrom aufgenommen und vorzugsweise über einen
dem Verdampfer nachgeschalteten Wasserablauf abgeführt werden. Dadurch
ist der durch den Luftstrom getrocknete Verdampfer nach dem Abschalten
des Gebläses
zunächst
auch weitgehend frei von Geruchsstoffen. Ist die Stillstandszeit
der Klimaanlage kurz, tritt bei deren Inbetriebnahme eine Geruchsbildung
nicht auf.
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Auch
in der
JP 59 124 426
A werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben
einer Klimaanlage beschrieben, bei dem bzw. mit der der über die
Lamellen des Verdampfers geführte
und durch ein Gebläse
erzeugte Luftstrom nach dem Abschalten derselben für eine vorbestimmte
Zeit aufrecht erhalten wird, indem das Gebläse weiter betrieben wird. Gleichzeitig
wird der Luftstrom hinter dem Verdampfer bei durch Magnetventile
geschlossenen Luftklappen zum Fahrgastraum über eine kleine Öffnung an
die Umgebung bzw. nicht in den Fahrgastraum abgeführt, wodurch
auf den Lamellen befindliche Feuchtigkeit zwangsweise mitgerissen
wird. Nach dem Verstreichen der vorbestimmten Zeitdauer werden die
Luftklappen wieder geöffnet
und das Gebläse
abgestellt.
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Ein
weiterer Weg wird in der
EP
0 549 474 A1 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.
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Ferner
sind noch Klimaanlagen mit desodorierenden Mitteln und solche mit
einer automatischen Düsenverschwenkung
im Fahrgastraum bekannt.
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Diese
Ausführungsformen
sind teils technisch sehr kompliziert bzw. bei der Verwendung von Adsorbentien
nur bedingt wirksam und insbesondere mit einem erhöhten Strömungswiderstand
verbunden.
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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.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe mit einem Verfahren
gemäß Anspruch
1 und mit einer Kraftfahrzeugklimaanlage gemäß Anspruch 10 gelöst.
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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.
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Infolge
der Luftströmung
findet an den Oberflächen
des Verdampfers ständig
ein Adsorptions- 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.
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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.
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Aus
diesem Ablauf der Geruchsbildung erklärt sich, dass die bekannten
Geruchsverhinderungsmaßnahmen,
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.
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Erfindungsgemäß wird ausgenutzt,
dass die Geruchsbelästigung
nur für
einen kurzen Zeitraum eintritt. Dies ermöglicht es, die mit Geruchsstoffen belastete
Luft vom Fahrgastraum fernzuhalten und nach außen abzuführen. Somit wird die nach dem Starten
der Klimaanlage anfänglich über den
Verdampfer geführte
Luft, die am Verdampfer haftende und durch Feuchtigkeit gelöste Geruchsstoffe
aufnimmt, zeitweilig ins Freie bzw. nicht in den Fahrgastraum geführt, und
die Luft, die nach Eintritt der vollen oder im Wesentlichen vollen
Kühlwirkung
des Verdampfers über
diesen geführt
wird, wird in den Fahrgastraum geleitet.
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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 entgegen gesetzter 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.
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Je
nach Klimaanlage kann bei der zweiten Verfahrensweise eventuell
auf jegliche Verstellmittel, 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 entgegen gesetzter 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.
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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.
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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.
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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.
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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
Zeitsteuerung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der oder die
verwendeten Geruchssensoren eine verhältnismäßig lange Rückstellzeit haben.
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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.
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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.
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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.
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Die
zur Erfindung gehörende
Kraftfahrzeugklimaanlage ist aufgebaut aus einem Lüftungssystem,
das mindestens eine Luftansaugöffnung
und mindestens eine Luftauslassöffnung
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.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen
näher beschrieben.
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Es
zeigen
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1 eine
Klimaanlage mit reverser Luftführung;
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2 eine
Klimaanlage mit einer Luftstromumlenkklappe.
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Die
in 1 dargestellte Klimaanlage 1 enthält einen
Kältemittelkreislauf 2 (gefüllte Leitungen) und
ein Lüftungssystem 3,
das über
einen Verdampfer 4 mit dem Kältemittelkreislauf 2 in
Verbindung steht.
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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.
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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.
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Bei
der Klimaanlage 21 in 2 ist der
Kältemittelkreislauf 2 identisch
mit dem in 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.