Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kühlen eines Innenraumes eines
Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine derartige Einrichtung zum Kühlen eines Innenraumes ist aus der
DE 43 27 866 bekannt und weist einen primären Kältekreislauf auf, der aus
einem Kompressor, einem Kondensator, einem Expansionsorgan und einem
Verdampfer besteht. Der Verdampfer ist als Flüssig/Flüssig-Wärmeüber
trager ausgebildet und überträgt die im Primärkreislauf von dem Verdampfer
erzeugte Kälte auf einen Kälteträger eines Sekundärkreislaufes, in dem ein
Kältespeicher und ein Wärmeübertrager, der zur Abkühlung der einem Fahr
zeuginnenraum zuzuführenden Luft dient, angeordnet sind. Der Kälte
speicher ist seriell zu dem Wärmeübertrager in dem Sekundärkreislauf
angeordnet und über einen Bypass überbrückbar. Ein wesentlicher Nachteil
dieser bekannten Einrichtung zum Kühlen eines Innenraumes ist, daß beim
Aufladen des Speichers stets der Wärmeübertrager von dem Kältetrans
portmittel durchströmt werden muß. Wenn der Wärmeübertrager nicht
gebraucht wird, weil beispielsweise kein Kältebedarf besteht, wird beim
Laden des Speichers der Wärmeübertrager vereisen oder zumindest
Kondenswasser an dem Wärmeübertrager niederschlagen, was zur Bildung
von unangenehmen Geruch durch Ansiedeln von Bakterien führt. Der
Wärmeübertrager ist üblicherweise luftseitig zwangsdurchströmt, wodurch
ein ständiger Verlust an Kälteleistung vorliegt. Weiter nachteilig ist, daß die
im Verdampfer des Primärkreislaufes erzeugte Kälte nicht beliebig auf den
Wärmeübertrager und den Kältespeicher verteilt werden kann.
Aus der DE 196 29 114 ist eine Einrichtung zum Kühlen eines Innenraumes
eines Kraftfahrzeuges bekannt, die ebenfalls einen kälteerzeugenden
Primärkreislauf aufweist, mit einem Verdampfer, über den die Kälte in einen
Sekundärkreislauf übertragen wird. Der Sekundärkreislauf weist eine Ventil
einheit auf, mit der die erzeugte Kälte optional auf ein oder zwei Wärme
übertrager zur Abkühlung der einem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden
Luft übertragen werden kann. Als Kälteträger findet im Sekundärkreislauf ein
Wasser/Glysantingemisch Verwendung. Nachteilig an dieser bekannten
Klimaanlage ist, daß kein Kältespeicher vorgesehen ist, so daß eine Stand
klimatisierung oder eine ausreichende Kälteleistung im Spitzenbedarfs
bereich nicht gegeben ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung eine
verbesserte Einrichtung zum Kühlen eines Innenraumes bereitzustellen, bei
der die in einem Primärkreislauf erzeugte Kälte optimal über einen Sekun
därkreislauf auf die einzelnen Verbraucher, wie beispielsweise den Kälte
speicher und den Wärmeübertrager verteilt werden kann und die einen
optimalen Einsatz des Kältespeichers bei der Standklimatisierung oder im
Spitzenlastbereich ermöglicht und damit eine Komfortverbesserung für Fahr
zeuginsassen erreicht wird. Die vorerwähnten Nachteile des Standes der
Technik, wie beispielsweise ein Vereisen des Wärmeübertragers sollen
dabei vermieden werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung zum Kühlen mit den
Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß weist der Sekundärkreislauf eine Regel- und Verteileinheit
auf, mit der ein in der Menge einstellbarer, erster Anteil des Kälteträger
stroms dem Kältespeicher und ein ebenfalls in der Menge einstellbarer,
zweiter Anteil dem Wärmeübertrager zuführbar ist. Wenn jeweils nur ein
Anteil des Kälteträgerstroms dem Kältespeicher und dem Wärmeübertrager
zugeführt werden kann, können auch bei Kälteträgertemperaturen deutlich
unter 0°C, wie sie zum Beladen des Kältespeichers benötigt werden, die
Vorlauftemperaturen an dem Kälteträger/Luft-Wärmeübertrager zur Abküh
lung der dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft so eingestellt werden,
daß das Vereisen des Wärmeübertragers ausgeschlossen ist. Die
Kälteleistung ist dann beliebig auf den Kältespeicher und den Wärmeüber
trager aufteilbar.
Auch beim Entladen des Kältespeichers, beispielsweise bei der Standklima
tisierung weist die erfindungsgemäße Einrichtung zum Kühlen den Vorteil
auf, daß nur ein in der Menge einstellbarer Anteil des im Sekundärkreislauf
zirkulierenden Kälteträgers dem Wärmeübertrager zuführbar ist, so daß
wenn beispielsweise die volle Kälteleistung des Kältespeichers bei der
Standklimatisierung nicht erforderlich ist, diese auch nicht voll auf den
Wärmeübertager übertragen werden muß, wie dies bei der aus der DE 43 27 866
bekannten Einrichtung zum Kühlen ausschließlich möglich ist. Die Kälte
leistung des Wärmeübertragers ist damit weitgehend unabhängig von der
den Wärmeübertrager durchströmenden Luftmenge einstellbar.
Weiter vorteilhaft ist, daß der Wärmeübertrager speziell zur Abkühlung der
Luft ausgelegt sein kann und optimale Übertragungsleistungen erzielbar
sind. Der aus der DE 43 27 866 bekannte Wärmeübertrager kann hingegen
nicht optimal angepaßt sein, da er sowohl zur Abkühlung als auch zur
Erwärmung der Luft dient und diese beiden Anforderungen nicht in einem
Wärmeübertrager optimal erfüllbar sind.
Bevorzugt weist der Sekundärkreislauf einen Hauptkreislauf auf, in dem
durch eine Umlaufpumpe der Kälteträger zirkuliert. Von diesem Hauptkreis
lauf können bedarfsweise die ersten und zweiten Anteile des Kälteträger
stroms für den Kältespeicher bzw. den Wärmeübertrager abgezweigt
werden, wozu in der Regel- und Verteileinheit entsprechende Mittel vorge
sehen sind.
Vorteilhafterweise weist der Sekundärkreislauf noch einen Speicherneben
kreislauf auf, dem der erste Anteil des Kälteträgerstroms zuführbar ist, zum
Laden und Entladen des Kältespeichers sowie einen Wärmeübertrager
nebenkreislauf, dem der zweite Anteil des Kälteträgerstroms zuführbar ist;
zum Beaufschlagen des Wärmeübertragers mit dem Kälteträger. Durch
diese Ausgestaltung sind einfache Möglichkeiten geschaffen, die im Ver
dampfer des Primärkreislaufes erzeugte Kälte auf den Kältespeicher und
den Wärmeübertrager zu übertragen bzw. die im Kältespeicher gespeicherte
Kälte in den Hauptkreislauf einzuspeisen und die Kälte bedarfsweise in den
Wärmeübertragernebenkreislauf einzukoppeln.
Wenn die Regel- und Verteileinheit eine in dem Wärmeübertragerneben
kreislauf angeordnete, zweite Umlaufpumpe aufweist, kann mit dieser in dem
Wärmeübertragernebenkreislauf ein Mindestmassenstrom aufrechterhalten
werden, so daß ein hoher Massenstrom durch den Wärmeübertrager
gewährleistet ist, wobei der hohe Massenstrom unabhängig von dem
Kälteträgermassenstrom im Hauptkreislauf regelbar ist. Dadurch ist eine
relativ geringe Aufwärmung des Kälteträgers in diesem Nebenkreislauf
erreichbar. Der in dem Wärmeübertragernebenkreislauf zirkulierende
Kälteträger weist dann eine geringe Aufwärmung im Wärmeübertrager auf,
wodurch eine gleichmäßige Temperaturverteilung der Luft, die durch den
Wärmeübertrager abgekühlt wird, über den Querschnitt des Wärmeüber
tragers erreichbar ist. Eine sogenannte "Strähnigkeit" der klimatisierten Luft
ist dadurch vermieden und der Komfort für in dem Fahrzeuginnenraum
befindlichen Fahrzeuginsassen erhöht.
Damit der Kältespeicher, beispielsweise wenn er voll geladen ist, und der
Wärmeübertrager, wenn er nicht gebraucht wird, nicht mit dem Kälteträger
durchströmt werden, sind der Speicherneben- und der Wärmeübertrager
nebenkreislauf von dem Hauptkreislauf bevorzugt über Vierwegeventile der
Regel- und Verteileinheit abkoppelbar.
Andererseits sind durch entsprechendes Betätigen der Vierwegeventile die
Nebenkreisläufe bedarfsweise wieder mit dem Hauptkreislauf koppelbar, und
entsprechend der Stellung der Vierwegeventile strömt jeweils nur ein Anteil
von dem im Hauptkreislauf zirkulierenden Kälteträgerstroms in den ent
sprechenden Nebenkreislauf und/oder umgekehrt.
In einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung ist der Speicherneben- bzw.
Wärmeübertragernebenkreislauf mit nur einem Vierwegeventil an den
Hauptkreislauf angeschlossen, so daß sowohl ein Zufluß als auch ein Rück
fluß des Nebenkreislaufes an dasselbe Vierwegeventil angeschlossen ist.
Auf diese Weise kann durch Betätigen nur eines Vierwegeventils der Grad
der Kopplung zwischen dem entsprechenden Nebenkreislauf und dem
Hauptkreislauf eingestellt werden und zwar im Bereich von völliger Trennung
des Nebenkreislaufs von dem Hauptkreislauf bis hin zu vollständiger Kopp
lung, bei der der gesamte Kälteträgerstrom des Hauptkreislaufs auch den
Nebenkreislauf durchströmt.
Ein weiterer besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß weitere
Wärmeübertrager und/oder Mittel zur Flächen- oder Bauteilkühlung und/oder
weitere Kältenutzer, wie beispielsweise ein Kühlschrank und/oder weitere
Kältespeicher über die Regel- und Verteileinheit an den Hauptkreislauf
und/oder auch an einen der Nebenkreisläufe ankoppelbar sind und somit die
erfindungsmäßige Einrichtung zum Kühlen sehr variabel einsetzbar ist. Bei
spielsweise könnte in Nutzfahrzeugen ein weiterer Wärmeübertrager zur
separaten Klimatisierung einer Schlafkabine vorgesehen sein.
Damit beim Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung als Standklima
anlage, also bei ausgeschaltetem Kälteaggregat, der Verdampfer des primä
ren Kältekreislaufes nicht durchströmt werden muß, ist in einer Ausgestal
tung der Erfindung parallel zum Verdampfer ein Bypass vorgesehen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1-6 Schematische Darstellungen eines ersten
Ausführungsbeispiels einer erfindungs
gemäßen Einrichtung zum Kühlen eines
Innenraumes eines Kraftfahrzeuges, wobei
die einzelnen Figuren verschiedene
Betriebszustände der Einrichtung darstellen;
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines zweiten
Ausführungsbeispiels;
Fig. 8 und 9 schematische Darstellungen einer dritten
und vierten Ausführungsform der Erfindung.
Eine erfindungsgemäße Einrichtung 10 zum Kühlen eines Innenraumes
eines Kraftfahrzeuges weist ein Kälteaggregat 12 auf, das einen primären
Kältekreislauf 14 enthält, der aus über Kältemittelleitungen 16 verbundenem
Kompressor 18, Kondensator 20, Expansionsorgan 22 und Verdampfer 24
besteht. Selbstverständlich sollten im primären Kältekreislauf 12 in bekann
ter Weise ein Kältemitteltrockner und ein Kältemittelsammler vorgesehen
sein.
Der Verdampfer 24 ist als Kältemittel/Flüssig-Wärmeübertrager ausgebildet
und einerseits von dem Kältemittel des primären Kältekreislaufes 14 und
andererseits von einem in einem Sekundärkreislauf 26 umlaufenden
Kälteträger beaufschlagbar, so daß die in dem Verdampfer 24 erzeugte
Kälte auf den Kälteträger des Sekundärkreislaufs 26 übertragbar ist.
Der Kälteträger kann ein beliebiger, geeigneter Kälteträger sein; jedoch wird
vorzugsweise ein Wasser/Glysantingemisch eingesetzt. Der Umlauf des
Kälteträgers in dem Sekundärkreislauf 26 wird durch eine Umlaufpumpe 28
sichergestellt.
Weiter weist der Sekundärkreislauf 26 eine Regel- und Verteileinheit 30 auf,
mit der ein in der Menge einstellbarer erster Anteil des Kälteträgerstroms
einem Kältespeicher 32 und ein ebenfalls in der Menge einstellbarer zweiter
Anteil des Kälteträgerstroms einem Wärmeübertrager 34 zuführbar ist.
Der Kältespeicher 32 ist über den Sekundärkreislauf 26 mit Kälte beladbar
und kann die gespeicherte Kälte, wie weiter unten detailliert beschrieben,
wieder in den Sekundärkreislauf 26 zurückspeisen. Der Wärmeübertrager 34
dient der Abkühlung von Luft, die einem Fahrzeuginnenraum zur Klimati
sierung des Innenraums zuführbar ist. Die klimatisierte Luft ist durch einen
Pfeil 37 angedeutet. Ein Gehäuse zur Luftführung sowie weitere Einzel
heiten der Luftführung und der Luftbeförderung, beispielsweise ein Luft
führungsgehäuse, Gebläse, Luftklappen und dgl., sind zur besseren Über
sichtlichkeit nicht dargestellt. Der Wärmeübertrager 34 kann Bestandteil
eines beispielsweise in einer Armaturentafel des Kraftfahrzeuges angeord
neten Klimagerätes sein und dort den ansonsten üblichen Verdampfer erset
zen.
In einem ersten, in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel, ist
der Sekundärkreislauf 26 aufgebaut aus einem Hauptkreislauf 36, einem
Speichernebenkreislauf 38 und einem Wärmeübertragernebenkreislauf 40.
Der Hauptkreislauf 36 setzt sich zusammen aus Kälteträgerleitungen 42, 44,
46, 48 und 50, wobei die Leitung 48 die Umlaufpumpe 28 enthält. Die ein
zelnen Leitungen 42 bis 50 des Hauptkreislaufes 36 sind über Vierwege
ventile 52, 54 und 56 miteinander verbunden, deren Funktion und Arbeits
weise weiter unten beschrieben ist. Die Regel- und Verteileinheit 30 enthält
in diesem Ausführungsbeispiel im wesentlichen die Vierwegeventil 52, 54,
56, die Umlaufpumpe 28 und die entsprechenden Kälteträgerleitungen 44,
46, 48. Ein Ausgleichsbehälter 58 ist vorgesehen, damit eine stets aus
reichende Kälteträgermenge in dem Sekundärkreislauf 26 vorliegt und
Volumenänderungen bei Erwärmung bzw. Abkühlung des Kälteträgers aus
geglichen werden können. Auch andere Anschlußpunkte für den Aus
gleichsbehälter 58 als der in Fig. 1 dargestellte sind möglich.
Über das Vierwegeventil 56 ist der Wärmeträgernebenkreislauf 40 an den
Hauptkreislauf 36 ankoppelbar bzw. von diesem trennbar. Der Wärmeüber
tragernebenkreislauf 40 besteht aus einer Kälteträgerleitung 60, dem
Wärmeübertrager 34 und einer Kälteträgerleitung 62, wobei die Kälteträger
leitung 60 eine zweite Umlaufpumpe 64 enthält, die in dem Wärmeüber
tragenebenkreislauf 40 befindliche Kälteträgermenge mit einem bestimmten
Massenstrom in dem Wärmeübertragernebenkreislauf 40 umpumpt.
Über das Vierwegeventil 54 ist in gleicher Weise der Speichernebenkreislauf
38 mit dem Hauptkreislauf 36 verbindbar und besteht aus einer Kälteträger
leitung 66, dem Kältespeicher 32 und einer Kälteträgerleitung 68, wobei die
Kälteträgerleitung 66 optional aber nicht notwendigerweise eine dritte
Umlaufpumpe 70 aufweist, mit der ein bestimmter Massenstrom im
Speichernebenkreislauf 38 aufrechterhalten werden kann.
Mittels Verstellen der Vierwegeventile 52, 54 und 56 lassen sich verschie
dene Betriebsweisen der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Kühlen ver
wirklichen. Jedes der Vierwegeventile 52, 54 und 56 weist einen Dreh
schieber 72 auf, in Abhängigkeit dessen Winkelstellung vier Anschlüsse a,
b, c und d jedes Vierwegeventils in geeigneter Weise, vorzugsweise stufen
los verstellbar, miteinander verbunden sind.
In Fig. 1 ist eine erste Betriebsart dargestellt, bei der der Kältespeicher 32
mit voller Leistung geladen wird. Dazu wird der Kälteträger im Verdampfer
24 maximal abgekühlt und durchläuft folgende Komponenten in Pfeilrichtung
73 und wie dies von der Umlaufpumpe 28 auch vorgegeben ist: Leitung 42 - Vier
wegeventil 52 über die Anschlüsse b und a - Leitung 44 - Vierwegeventil
54 über die Anschlüsse c und b - Leitung 66 - Kältespeicher 32, der dabei
abgekühlt wird und die Kälte speichert - Leitung 68 - Vierwegeventil 54 über
die Anschlüsse a und d - Leitung 46 - Vierwegeventil 56 über die Anschlüsse
a und b - Leitung 48 - Umlaufpumpe 28 - Vierwegeventil 52 über die
Anschlüsse d und c und schließlich über die Leitung 50 zurück in den Ver
dampfer 24. Der Speichernebenkreislauf 38 ist dabei vollständig an den
Hauptkreislauf 36 über das Vierwegeventil 54 angekoppelt, so daß der
gesamte Kälteträgerstrom auch den Speichernebenkreislauf 38 durchläuft.
Der Wärmeübertragernebenkreislauf 40 ist durch das Vierwegeventil 56
vollständig vom Hauptkreislauf 36 abgekoppelt und damit außer Funktion. In
dieser Betriebsart darf der Kälteträger eine Temperatur unter 0°C, die für
ein Beladen des Kältespeichers 32 mit Kälte notwendig ist, aufweisen, da
durch die Abkopplung des Wärmeübertragernebenkreislaufes 40 eine Ver
eisung des Wärmeübertragers 34 ausgeschlossen ist.
In Fig. 2 ist eine Betriebsart dargestellt, bei der der Speichernebenkreislauf
38 abgekoppelt ist und der Wärmeübertragernebenkreislauf 40 voll an den
Hauptkreislauf 36 angekoppelt ist, so daß die in dem Verdampfer 24
erzeugte Kälte voll an den Wärmeübertrager 34 abgegeben wird. In diesem
Fall darf die Temperatur des Kälteträgers nicht derart niedrig sein, daß eine
Vereisung des Wärmeübertragers 34 auftreten könnte. Das ist dann der Fall,
wenn der Leistungsbedarf des Wärmeübertragers 34 sehr hoch ist und die
Temperatur des Kälteträgers deshalb nicht unter einen kritischen Wert sinkt.
Bei nicht so hohem Leistungsbedarf kann eine unkritische Temperatur des
Kälteträgers dadurch erreicht werden, daß der primäre Kältekreislauf 14 in
einem sogenannten "Cycle/Clutch" Modus betrieben wird und dadurch der
Kälteträger in dem Verdampfer 24 nur auf eine durch den "Cycle/Clutch"
Betrieb festgelegte Temperatur abgekühlt werden kann.
In Fig. 3 ist ein Betriebsmodus dargestellt, bei der die erfindungsgemäße
Einrichtung zum Kühlen als Standklimaanlage einsetzbar ist. Der Kältekreis
lauf ist dabei außer Funktion und die notwendige Abkühlung des Kälte
trägers wird ausschließlich durch den Kältespeicher 32, der durch die ent
sprechende Stellung des Vierwegeventils 54 vollständig an den Hauptkreis
lauf 36 angeschlossen ist, erreicht. Das Vierwegeventil 52 kann, wie darge
stellt, derart geschaltet sein, daß die Anschlüsse d und a miteinander ver
bunden sind, so daß der Verdampfer 24 von dem Kälteträger nicht durch
strömt wird. Es ist aber auch denkbar, daß das Vierwegeventil 52 gänzlich
fehlt und der Kälteträger den Verdampfer 24 durchströmt, ohne daß dieser
Durchströmung eine weitere Funktion zukäme.
Über das Vierwegeventil 56 ist der Wärmeübertragernebenkreislauf 40 an
den Hauptkreislauf 36, der den abgekühlten Kälteträger enthält, ankoppelbar
und zwar kann diese Ankopplung je nach Bedarf stärker oder schwächer
sein. In der dargestellten Stellung des Vierwegeventils 56 sind die
Anschlüsse a und b sowie c und d miteinander verbunden und darüber
hinaus kann der Kälteträger von a nach d und entsprechend von c nach b
überströmen, wobei der Anteil des überströmenden Kälteträgerstroms von
der Winkelstellung des Drehschiebers 72 des Vierwegeventils 56 abhängt
so daß ein in der Menge einstellbarer Anteil des Kälteträgerstroms dem
Hauptkreislauf 36 entnommen und dem Wärmeübertragernebenkreislauf
zuführbar ist. Dieser dem Hauptkreislauf 36 entnommene Anteil des
Kälteträgerstroms wird beim Überströmen von c nach b dem Hauptkreislauf
36 wieder zugeführt.
Auf diese Weise kann die erforderliche Kälteleistung des Wärmeübertragers
34 bis zur maximal möglichen Kälteleistung des Kältespeichers 32 geregelt
werden. Die maximal mögliche Kälteleistung wird erreicht, wenn der Dreh
schieber 72 des Vierwegeventils 56 sich in einer Stellung, wie in Fig. 2 dar
gestellt, befindet, also wenn die Anschlüsse a und d sowie b und c mitein
ander verbunden sind. Dieses dosierbare Ankoppeln an den Hauptkreislauf
36 und damit das Einstellen der Kälteleistung des Wärmeübertragers 34 ist
ein wesentliches Element der Erfindung.
In der in Fig. 4 dargestellten Betriebsart sind sowohl der Kältespeicher 32
als auch der Wärmeübertrager 34 voll in den Hauptkreislauf 36 eingekoppelt
und auch der Verdampfer 24 wird durchströmt, so daß bei voller Kälte
leistung des Kälteaggregats 12 und vollbeladenem Kältespeicher 32 in
dieser Betriebsart eine maximale Kälteleistung am Wärmeübertrager 34
abrufbar ist, was beispielsweise wünschenswert ist, wenn ein Fahrzeug, das
lange in der Sonne gestanden hat und der Innenraum sich entsprechend
aufgeheizt hat, in möglichst kurzer Zeit abgekühlt werden soll.
In Fig. 5a ist eine Betriebsart dargestellt, bei der sowohl der Speicher
nebenkreislauf 38 als auch der Wärmeübertragernebenkreislauf 40 lediglich
teilweise an den Hauptkreislauf 36 angekoppelt sind, so daß jeweils ein in
der Menge einstellbarer Anteil des Kälteträgerstroms dem Kältespeicher und
ein ebenfalls in der Menge einstellbarer Anteil dem Wärmeübertrager 34
zuführbar ist. Diese Betriebsart wird beispielsweise dann eingesetzt, wenn
während des Betriebs der Einrichtung zum Kühlen 10 sowohl der Kälte
speicher 32 geladen werden soll als auch die Luft für den Fahrzeuginnen
raum abgekühlt werden soll. Die im Kälteaggregat 12 erzeugte Kälte wird
dann über die entsprechend dem erforderlichen Bedarf eingestellte Vier
wegeventiles 54 und 56 auf den Kältespeicher 32 und den Wärmeübertrager
34 aufgeteilt.
In einer derartigen Betriebsart wird zu Beginn des Ladevorganges der
Wärmeübertragernebenkreislauf 40 voll an den Hauptkreislauf 36 ange
koppelt sein, wie in Fig. 5b dargestellt. Die Anschlüsse c und b sowie a und
d des Vierwegeventils 56 sind dann miteinander verbunden. Über das Vier
wegeventil 54 wird der Grad der Ankopplung des Kältespeichers 32 an den
Hauptkreislauf 36 bestimmt. Der Grad der Ankopplung ist abhängig von der
Temperatur des Kälteträgers, der an dem Wärmeübertrager 34 erforder
lichen Kälteleistung und dem Ladezustand des Kältespeichers 32. Im Verlauf
des Ladens wird der Kältespeicher 32 immer stärker an den Hauptkreislauf
36 angekoppelt werden, bis er schließlich voll angekoppelt ist. Dann wird es
im Verlauf des weiteren Ladens notwendig sein, dem Wärmeübertrager 32
nur noch einen Teil des Kälteträgerstroms zuzuführen, damit der Wärme
übertrager 34 nicht vereist. Dies ist in Fig. 5c dargestellt.
Wenn nach Aufladen des Kältespeichers 32 dieser maximal mit Kälte bela
den ist, wird das Vierwegeventil 54 in die in Fig. 6 dargestellte Stellung
gebracht und damit der Speichernebenkreislauf 38 vollständig vom Haupt
kreislauf 36 abgekoppelt. Der Kälteträger besitzt dann eine Temperatur, die
weit unter 0°C liegen kann, so daß der gesamte Kälteträgerstrom nicht dem
Wärmeübertrager 34 zugeführt werden kann, da dieser sonst vereisen
würde. Aus diesem Grunde wird der Wärmeübertragernebenkreislauf 40 nur
teilweise über eine entsprechende Stellung des Vierwegeventils 56 an den
Hauptkreislauf 36 angekoppelt, so daß nur ein Teil des stark abgekühlten
Kälteträgerstroms zur Beaufschlagung des Wärmeübertragers 34 vom
Hauptkreislauf 36 abgezweigt wird. Ohne Einsatz der zweiten Umlaufpumpe
64 würde jetzt der sehr kalte Kälteträgerteilstrom, der aus dem Hauptkreis
lauf 36 abgezweigt wurde, langsam den Wärmeübertragernebenkreislauf
durchströmen und dabei im Wärmeübertrager 34 aufgewärmt. Eine lang
same Durchströmung des Wärmeübertragers 34 und das damit verbundene
starke Aufwärmen des Kälteträgers würde jedoch eine Strähnigkeit der
abzukühlenden Luft hervorrufen, da der Wärmeübertrager 34 an seiner Ein
strömseite stark abgekühlt ist und an seiner Kälteträgerausströmseite relativ
hohe Temperaturen aufweist, was unerwünscht ist. Zu diesem Zweck wird
durch Einsatz der Umlaufpumpe 64 der Massenstrom lediglich im Wärme
übertragernebenkreislauf erhöht, so daß im Wärmeübertragernebenkreislauf
40 nur eine geringe Gradigkeit des Kälteträgers auftreten kann und über das
Vierwegeventil 56 je nach Bedarf dem hohen Massenstrom mit geringer
Temperaturdifferenz stets ein je nach Bedarf entsprechender Anteil des sehr
kalten Kälteträgerstroms des Hauptkreislaufs 36 zugeführt wird. Im weiteren
Verlauf wird durch Erhöhen der jetzt sehr tiefen Kälteträgertemperatur und
durch der Erhöhung entsprechendes Ankoppeln des Wärmeübertragers 34
an den Hauptkreislauf 36 langsam wieder eine Betriebsart entsprechend
Fig. 2 eingestellt.
In gleicher Weise wie der Speichernebenkreislauf 38 und der Wärmeüber
tragernebenkreislauf 40 über die Vierwegeventile 54 und 56 an den Haupt
kreislauf 36 angekoppelt sind, können weitere Wärmeübertrager 74 und 76
mittels weiterer Vierwegeventile 78 und 80 angekoppelt werden. In Fig. 7 ist
die Ankopplung der weiteren Wärmeübertrager 74 und 76 schematisch dar
gestellt, wobei der Wärmeübertrager 74 an den Hauptkreislauf 36 über das
Vierwegeventil 78 angekoppelt ist und der Wärmeübertrager 76 über das
Vierwegeventil 80 an den Speichernebenkreislauf 38. Der weitere Wärme
übertrager 76 könnte beispielsweise dazu benutzt werden, die einer Schlaf
kabine eines Nutzfahrzeugs zuzuführende Luft abzukühlen und so ins
besondere für die Standklimatisierung dienen. Bevorzugt sind den weiteren
Wärmeüberträgern 74 und 76 jeweils weitere Umlaufpumpen 82 und 84
zugeordnet, die die gleiche Funktion erfüllen wie die zweite Umlaufpumpe
64.
In den Fig. 8 und 9 sind dritte und vierte Ausführungsformen der erfin
dungsgemäßen Einrichtung zum Kühlen dargestellt, wobei auch in diesen
Ausführungsformen jeweils ein Speichernebenkreislauf auf 138 bzw. 238
und ein Wärmeübertragernebenkreislauf 140 bzw. 240 vorgesehen sind.
Über eine Regel- und Verteileinheit 130 bzw. 230 sind auch hier dem Kälte
speicher 32 und dem Wärmeübertrager 34 jeweils ein in der Menge einstell
barer Anteil des Kälteträgerstroms zuführbar. Allerdings sind die Kreisläufe in
der Regel- und Verteileinheit 130 bzw. 230 jetzt anders miteinander ver
schaltet, so daß die Kälteträgerstromführung anders ist als in dem in den
Fig. 1 bis 6 dargestellten, ersten Ausführungsbeispiel. Der wesentliche
Unterschied besteht darin, daß der über die Kälteträgerleitung 42 der
Regel- und Verteileinheit 130 bzw. 230 zugeführte Kälteträgerstrom jeweils in einen
einerseits dem Kältespeicher 32 und/oder andererseits dem Wärme
übertrager 34 zuzuführenden Kälteträgerteilstrom aufgeteilt wird.
Für das bessere Verständnis ist in Fig. 8 ein Betriebszustand des dritten
Ausführungsbeispiels dargestellt, der dem oben bezüglich des ersten Aus
führungsbeispiels beschriebenen Betriebszustand des Kältespeicher Ladens
und gleichzeitigem Kühlen (Fig. 5a bis 5c) entspricht. Ein Vierwegeventil 152
erfüllt den gleichen Zweck wie das Vierwegeventil 52 aus dem ersten Aus
führungsbeispiel. Der vom Verdampfer 24 über die Kälteträgerleitung 42,
das Vierwegeventil 152 und eine Kälteleitung 142 einem Vierwegeventil 154
zugeführte Kälteträgerstrom wird in einen Anteil, der der Kälteträgerleitung
166 einerseits und der Kälteträgerleitung 162 andererseits zugeführt wird,
aufgeteilt. Auf diese Weise wird einerseits der Kältespeicher 32 geladen und
der Wärmeübertrager 34 mit einem Teil des Kälteträgerstroms beaufschlagt.
Über das Vierwegeventil 156 wird einerseits der vom Kältespeicher 32
kommende Kälteträgerteilstrom wieder zurück an den Verdampfer 24 geführt
und der Kälteträgerteilstrom, der den Wärmeübertrager 34 verläßt wird über
den Umweg des Kältespeichers ebenfalls dem Verdampfer 24 zugeführt,
wobei in der Kälteträgerleitung 146 ein Rückschlagventil 157 optional vorge
sehen ist. Der Kälteübertragernebenkreislauf 140 weist auch hier eine
Umlaufpumpe 164 auf, mittels derer in dem Kälteübertragernebenkreislauf
140 ein hoher Massenstrom unabhängig von dem Massenstrom im rest
lichen Kreislauf aufrechterhalten werden kann.
Durch entsprechende Stellungen der Vierwegeventile 152,154 und 156 sind
die gleichen Betriebszustände wie sie zu dem ersten Ausführungsbeispiel
unter Bezugnahme auf die Fig. 1-6 eingehend erläutert wurden, einstellbar.
In ganz ähnlicher Weise wie das dritte Ausführungsbeispiel aus Fig. 8 arbei
tet auch eine Einrichtung zum Kühlen gemäß einem vierten Ausführungs
beispiel, wie in Fig. 9 dargestellt. Der wesentliche Unterschied zu der dritten
Ausführungsform besteht darin, daß das Vierwegeventil 154 aus Fig. 8
ersetzt wurde durch ein Dreiwegeventil 254. Durch entsprechende Stellun
gen der Ventile der Regel- und Verteileinheit 230 lassen sich wiederum die
gleichen Betriebszustände, wie sie bereits oben zu dem ersten Aus
führungsbeispiel beschrieben wurden, erzielen.