DE2653292A1 - Chiller for car air conditioning unit - uses by=pass loop in engine coolant circuit for operation absorption principle - Google Patents

Chiller for car air conditioning unit - uses by=pass loop in engine coolant circuit for operation absorption principle

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DE2653292A1 DE19762653292 DE2653292A DE2653292A1 DE 2653292 A1 DE2653292 A1 DE 2653292A1 DE 19762653292 DE19762653292 DE 19762653292 DE 2653292 A DE2653292 A DE 2653292A DE 2653292 A1 DE2653292 A1 DE 2653292A1
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Abstract

The air conditioning system has a chiller which is powered on the absorption principle using ammonia vapour, or similar coolants. The heat for the cooling circuit is taken from the waste hett from the engine, by a bypass loop (6) in the coolant circuit. The amount of energy available from the engine coolant circuit enables a large capacity chiller to be provided in a compact space, and without a drain on the battery, to drive a compressor. The waste heat can be applied directly or via a heat exchanger loop. It can be taken from the engine coolant circuit or from the warm air flow over the engine and radiator.

Description

Anlage zur Kühlung und Klimatisierung, insbesondereInstallation for cooling and air conditioning, in particular

von Kraftfahrzeugen Die Klimatisierung von Kraftfahrzeugen erfordert infolge der starken Sonneneinstrahlung beachtliche Energiemengen, sodass meist nur grössere Kraftfahrzeuge mit solchen Anlagen ausgerüstet werden. Auch die Kosten der bisherigen Kühlaggregate stande einer grösseren Verbreitung von Klimaanlagen im Wege.of motor vehicles The air conditioning of motor vehicles requires Considerable amounts of energy due to the strong solar radiation, so mostly only larger motor vehicles are equipped with such systems. Also the costs the previous cooling units stood for a greater spread of air conditioning systems in the way.

Erfindungsgemåß wird vorgeschlagen, die Abwärme des Motors direkt zum Betrieb einer Kältemaschine z.B. einem Absorbtionskühlsystem zuzuführen. Abwärme steht überreichlich zur Verfügung und ein derartiges System belastet den Motor überhaupt nicht.In accordance with the invention it is proposed to use the waste heat from the engine directly for the operation of a refrigeration machine, e.g. to be fed to an absorption cooling system. Waste heat is available in abundance and such a system puts a strain on the engine at all not.

Je nach Konstruktion des Kraftfahrzeuges ist es zwec]anäßig die vom Motor anfallende Abwärme dem Kühlwasserkreislauf, den heissen Motorabgasen oder auch der Kühl luft des Motors zu entnehmen beziehungsweise diese Möglichkeiten zu kombinieren.Depending on the construction of the motor vehicle, it is appropriate that of the Waste heat from the engine to the cooling water circuit, the hot engine exhaust gases or can also be taken from the engine's cooling air or these options combine.

Eine einfachste Möglichkeit besteht darin, den Kühlkreis des Motors selbst als Absorbtionsühlsystem auszubilden, indem man ihn statt mit Wasser mit einem Absorbtionsmittel z.B. auf Ammoniakbasis füllt. Die wesentlichen Bauteile wie beheizter Austreiber in Form des Motorblockes, Kondensator in Form des Kühlers, sind immer bereits vorhanden.One of the simplest options is to use the engine's cooling circuit train yourself as an Absorbtionsühlsystem by using it instead of water an absorbent, e.g. ammonia-based. The essential components like heated expeller in the form of the engine block, condenser in the form of the radiator, are always already available.

Der fremdbelüftete Kühler und die Wasserpumpe sind Elemente die den Wirkungsgrad eines derartigen Absorbtionskühlsystems verbessern.The externally ventilated radiator and the water pump are elements that make the Improve the efficiency of such an absorption cooling system.

Auch der meist vorhandene Wärmetauscher für die Autoheizung kann als Verdampfer ausgebildet werden um die Kälte an den Innenraum abzugeben.The most common heat exchanger for car heating can also be used as a Evaporators are designed to deliver the cold to the interior.

Als einziges Bauteil ist ein Drosselventil (Entspannungsventil) in den Kühlkreislauf einzufügen, um eine erfindungsgemässe Anlage zu erstellen. Der statt mit Wasser mit einem Absorbtionsmittel gefüllte Kühlkreislauf führt überdies zu einer Verbesserung des Motorkühleffeetes.The only component is a throttle valve (expansion valve) in insert the cooling circuit in order to create a system according to the invention. Of the instead of water filled with an absorbent cooling circuit also leads to improve the engine coolness.

Wenn man bedenkt, dass nur etwa 30 * der Treibstoffenergie in Kraft und 70 % in bisher ungenutzte Wärme umgewandelt werden genügt es vermutlich meistens nur einen Teil der Wärme über eine Abzweigung oder einen Wärmeaustauscher indirekt dem eigentlichen Kältekreislauf zuzuführen. Dabei kann zur Erhöhung des Wirkungsgrades eine Wärmepumpe in den Kältekreislauf eingeführt werden.When you consider that only about 30 * of the fuel energy is in place and 70% are converted into previously unused heat, it is probably sufficient in most cases only part of the heat indirectly via a branch or a heat exchanger to be fed to the actual refrigeration cycle. This can increase the efficiency a heat pump can be introduced into the refrigeration cycle.

Die Regelung der Kühl leistung erfolgt zwechmässigerweise über ein Regelventil im Absorbtionskühlsystem, welches als Bypass das Entspannungsventil überbrückt. Damit ist eine stufenlose Regelung der Kühlleistung möglich, wobei bei ganz geöffnetem Bypass das nicht entspannte, warme KUhlmittel zur Heizung benützt wird. Somit kann mit einem System der gesamte Bereich von grösstmöglicher Kühlung bis maximaler Heizung erfasst werden.The regulation of the cooling capacity is usually done via a Control valve in the absorption cooling system, which acts as a bypass for the expansion valve bridged. This enables stepless regulation of the cooling capacity, with When the bypass is fully open, the non-relaxed, warm coolant is used for heating will. Thus, the entire range of the greatest possible cooling can be achieved with one system can be recorded up to maximum heating.

Es ist möglich, Schaltmittel für die Bypassfunktion im Entspannungsventil selbst zu integrieren, wodurch sich eine weitere Vereinfachung im Gesamtaufbau der Anlage ergibt.It is possible to use switching means for the bypass function in the expansion valve to integrate itself, which further simplifies the overall structure of the Plant results.

Aus dem Vorhandensein eines tentspannten"ldas heißt kühlfähigen Kältemittels, und eines "nichtentspanntent das heißt heizfähigen Flüssigkeitsanteil, resultiert die erfindungsgemae lbfglichkeit mindestens zwei im Luftstrom des zu klimatisierenden Raumes hintereinander geschalteten Verdampfer anzuordnen von denen mindestens einer wahlweise auf "heizen'! geschaltet werden kann. Mit einer solchen Anordnung kann zunächst die Luft stark abgekühlt werden und es kondensiert das in der Luft enthaltene Wasser, welches abgeleitet wird. Anschliessend wird die Luft durch den beheizten Verdampfer auf die gewünschte Temperatur gebracht. Die Bezeichnung "Verdampfer" bezieht sich auf die Möglichkeit auch alle Systeme auf "Kühlen" zu schalten. Beirn Heizen erfolgt naturgemäß nur eine Wärmeabgabe an die Umgebung.From the presence of a relaxed "l that means coolable refrigerant, and a "non-relaxed, that is, heatable liquid portion, results the inventive possibility of at least two in the air stream of the air-conditioned Space to arrange one behind the other evaporator of which at least one can optionally be switched to "heating". With such a arrangement the air can first be cooled down considerably and this condenses in the air contained water, which is diverted. The air is then passed through the heated evaporator brought to the desired temperature. The term "evaporator" refers to the possibility of switching all systems to "cooling". Beirn Naturally, heating only gives off heat to the environment.

Da Kühlen und Heizen von einem Regelelement abhängen, kann auch mit einem einfachen Thermostat als Regelmittel der Bypass in Abhängigkeit von der Innentemperatur gesteuert werden. In bestinutjten Fällen ist es besser den Bypass in Abhängigkeit von der Temperatur des Verdampfers zu steuern und bei besonderen Anforderungen können auch beide Temperaturen zur Regelung herangezogen werden. Diese Art der Regelung löst am besten die besondere Aufgabe sowohl Heizung und Kühlung optimal anzupassen.Since cooling and heating depend on a control element, you can also use a simple thermostat as a means of regulating the bypass depending on the internal temperature being controlled. In best cases it is better to depend on the bypass from the temperature of the evaporator to control and with special requirements both temperatures can also be used for regulation. That kind of scheme best solves the particular task of optimally adapting both heating and cooling.

Fig. 1 zeigt das sereinfachte Schema einer erfindungsgemässen Anlage. Der Motor (1) wirkt dabei als Wärmequelle für den Austreiber des AbsorbtionskühlkreisLaufes, über eine Pumpe (3) die entsprechend der bereits üblichen Kühlwasserpumpe nun die Aufgabe überninmt die Kühlflüssig]ceit umzuwälzen, gelangt diese in den Kondensator (2), bisher üblicherweise als Kühler bezeichnet. Es kann allerdings aus FuntUcionsgründen zweckmäßig sein die Pumpe (3) an einer anderen Stelle in den Kreislauf einzufügen.Fig. 1 shows the very simple scheme of a system according to the invention. The motor (1) acts as a heat source for the expeller of the absorption cooling circuit, via a pump (3) which, in accordance with the already common cooling water pump, is now the If the coolant takes on the task of circulating it, it enters the condenser (2), previously commonly referred to as a cooler. It can, however, for functional reasons it may be useful to insert the pump (3) at a different point in the circuit.

Vom Kondensator (2) gelangt die abgekühlte Kühlflüssigkeit zum Entspannungsventil (5) und schliesslich von dort zum Verdampfer (4) der die Kälte an den zu klimatisierenden Raum abgibt.The cooled coolant flows from the condenser (2) to the expansion valve (5) and finally from there to the evaporator (4) which transfers the cold to the air-conditioned Room gives up.

Das Regelventil (6) liegt als Bypass zum Entspannungsventil (5). Diese beiden Ventilfunktionen können zweckmäßigerweise im Entspannungsventil (5) zusammengefasst werden, sodass ein getrenntes Regelventil micht mehr erforderlich ist.The control valve (6) is located as a bypass to the expansion valve (5). These Both valve functions can be combined in the expansion valve (5) be so a separate control valve is no longer required is.

Ein Thermostat (7) prüft die Temperatur des Verdampfers (4) und regelt je nach Einstellung das Entspannungsventil bzw. dessen Bypass.A thermostat (7) checks the temperature of the evaporator (4) and regulates it the expansion valve or its bypass depending on the setting.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Anlage jedoch mit einer erweiterten Kombination von zwei Verdampfern (13) und (14) wobei der Verdampfer (14) entweder auf "Kühlen" über das Ventil (11) oder auf "Heizen" über das Ventil (12) geschaltet werden kann. Beide Verdampfer sind im Luftstrom (15) hintereinandergeschaltet, sodaß im Verdampfer (13) der auf "Kühlen" geschaltet ist der Luftstrom (15) kondensiert. Der abgekühlte Luftstrom (15) wird anschliessend erwärmt und auf die gewünschte Temperatur gebracht. DerThermostat (7) wird über seinen Temperaturfühler (8) gesteuert und regelt die Wärmezufuhr über Ventil (12).Fig. 2 shows a similar system, but with an expanded combination of two evaporators (13) and (14) with the evaporator (14) either on "cooling" can be switched to via the valve (11) or to "heating" via the valve (12). Both evaporators are connected in series in the air flow (15) so that in the evaporator (13) which is switched to "cooling" the air flow (15) condenses. The cooled one The air stream (15) is then heated and brought to the desired temperature. The thermostat (7) is controlled by its temperature sensor (8) and regulates the Heat supply via valve (12).

Die Ventile (9) und (10) bestimmen den Durchlauf des Bypasses (16) bzw. den Kühlmittelstrom durch den Verdampfer (13).The valves (9) and (10) determine the flow of the bypass (16) or the coolant flow through the evaporator (13).

Die Anordnung der Regelmittel ist schematisch dargestellt.The arrangement of the control means is shown schematically.

Sie kann durch jede Regelschaltung ähnlicher Funktion ersetzt werden.It can be replaced by any control circuit with a similar function.

Obwohl der Erfindungsyedanke am Beispiel eines Fahrzeuges erläutert ist, gelten die gleichen Prinzipien selbstverständlich auch für stationäre Anlagen. Die Ausweitung der Anlage durch Wärmetauscher ist nicht besonders dargestellt ergibt sich aber aus dem Stand der Technik. Derartige Anlagen gehören ohne weiteres zum Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche. Ebenso ist das Absorbtionskühlsystem durch andere Kältesysteme wie z.B. Wärmepumpen, mehrstufige Kältmaschinen zu ersetzen und mit Kompressionssystemen auszustatten.Although the idea of the invention is explained using the example of a vehicle the same principles naturally also apply to stationary systems. The expansion of the system by means of heat exchangers is not particularly shown but from the state of the art. Such systems are easily part of the Scope of protection of the following claims. Likewise is the absorption cooling system to replace multi-stage refrigeration machines with other cooling systems such as heat pumps and to equip it with compression systems.

Claims (13)

Patentansprüche 9 Anlage zur Kühlung und Klimatisierung insbesondere von Kraftfahrzeugen dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärme des Motors direkt einer Kältemaschine z.B. Claims 9 system for cooling and air conditioning in particular of motor vehicles characterized in that the waste heat from the engine directly a Chiller e.g. einem Absorbtionskühlsystem zugeführt wird. is fed to an absorption cooling system. 2) Anlage nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreis des Lxlobors selbst als Absorbtionskühlsystem ausgeführt wird, indem er mit einem Absorbtionskühlmittel gefüllt ist. 2) Plant according to claim 1, characterized in that the cooling circuit of the Lxlobors itself is designed as an absorption cooling system by using a Absorption coolant is filled. 3) Anlage nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Teil des Kühlkreises des Motors als Absorbtionskühlsystem ausgebildet ist. 3) Plant according to claims 1 and 2, characterized in that only part of the engine's cooling circuit is designed as an absorption cooling system. 4) Anlage nach Anspruch 1 oder einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass über einen Wärmetauscher der Kühlanlage Wärme von den Motor abgasen zugeführt wird. 4) Plant according to claim 1 or one of the preceding claims thereby characterized in that the cooling system heats the engine via a heat exchanger exhaust gases is supplied. 5) Anlage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass über einen Wärmetauscher der Kühlanlage Wärme von der Kühlluft des Motors zugeführt wird. 5) system according to one or more of the preceding claims characterized in that heat from the cooling air via a heat exchanger of the cooling system of the motor is supplied. 6) Anlage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Wärmepumpe in das Absorbtionskühlsystem eingefügt ist. 6) System according to one or more of the preceding claims characterized in that a heat pump is incorporated into the absorption cooling system. 7) Anlage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Regelventil im Absorbtionskühlsystem vorhanden ist, welches das Entspannungsventil (Drosselventil) als Bypass überbrückt. 7) system according to one or more of the preceding claims characterized in that there is a control valve in the absorption cooling system, which the expansion valve (throttle valve) bridged as a bypass. 8) Anlage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Entspannungsventil selbst Mittel aufweist zur Veränderung der Entspannung.8) System according to one or more of the preceding claims thereby characterized in that the expansion valve itself has means for changing of relaxation. 9) Anlage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Regelmittel vorhanden sind, welche den Bypass oder das Entspannungsventil in Abhanyigkeit von der Innentemperatur des klimatisierten Raumes steuern.9) system according to one or more of the preceding claims characterized in that control means are present, which the bypass or the expansion valve control depending on the internal temperature of the air-conditioned room. 10) Anlage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Regelmittel vorhanden sind, welche den Bypass oder das Entspannungsventil in Abhängigkeit von der Verdampfertemperatur steuern.10) system according to one or more of the preceding claims characterized in that control means are present, which the bypass or the expansion valve depending on the evaporator temperature. 11) Anlage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Regelmittel vorhanden sind, welche den Bypass oder das Entspannungsventil in Abhängigkeit von Verdampfertemperatur und Innentemperatur steuern.11) System according to one or more of the preceding claims thereby characterized in that control means are present, which the bypass or the expansion valve control depending on the evaporator temperature and internal temperature. 12) Anlage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass Regelmittel vorhanden sind, die von der Luftfeuchtigkeit abhängig sind.12) System according to one or more of the preceding claims thereby marked that control means are available that depend on the humidity are. 13) Anlage nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei im Luftstrom hintereinandergeschaltete Verdampfer vorhanden sind, von denen mindestens einer wahlweise auf "HeizenH geschaltet werden kann.13) system according to one or more of the preceding claims characterized in that at least two evaporators connected in series in the air flow are available, of which at least one can optionally be switched to "HeatingH" can.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0020146A1 (en) * 1979-05-29 1980-12-10 Daigh Automotive Engineering Company Combined engine cooling system and waste-heat driven heat pump
FR2611607A1 (en) * 1987-03-06 1988-09-09 Sterc Maissiat Sa Air-conditioning system for vehicles propelled by an internal combustion engine

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