DE4031907A1 - Klimaanlage fuer kraftfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug.

Bereits bekannt sind Klimaanlagen, die einen Ver­ dampfer enthalten, durch den ein Strom zu behandeln­ der Luft zwecks Kühlung und Entziehung der Feuchtig­ keit unter Bildung eines Kondensats geleitet werden kann, sowie eine Heizvorrichtung, mit der ggf. der vom Verdampfer kommende abgekühlte Luftstrom erwärmt werden kann, um einen behandelten oder aufbereiteten Luftstrom zu bilden, der in die Kabine des Kraft­ fahrzeugs eingeleitet werden kann.

Eine Anlage dieser Art ist insbesondere nach dem französischen Patent No. 80-23 807, veröffentlicht unter der No. 24 69 304, bekannt, welches auch Mit­ tel vorsieht, die die Vereisung des Verdampfers ver­ hindern, während gleichzeitig die maximale Kühllei­ stung erreicht wird.

Bei den bekannten Anlagen dieser Art erhält man am Austritt des Verdampfers einen Strom gekühlter Luft, deren Feuchtigkeitsgehalt um so geringer ist, je niedriger die Temperatur ist. Die dem Luftstrom auf diese Weise entzogene Feuchtigkeit bildet beim Durchtritt durch den Verdampfer ein Kondensat, wel­ ches unter dem Kraftfahrzeug einfach abgeführt wird.

Der gekühlte Luftstrom mit geringem Feuchtigkeitsge­ halt durchströmt dann die Heizvorrichtung, um diese auf die gewünschte Temperatur zu bringen, wobei je­ doch der gleiche Feuchtigkeitsgehalt erhalten bleibt.

Bei diesen bekannten Anlagen gehört der Verdampfer zu einem Kühlkreislauf, der von einem Kältemittel durchströmt wird und auch einen Kondensator ein­ schließt. Bei der Heizvorrichtung handelt es sich gewöhnlich um einen Wärmeaustauscher, durch den das Kühlmittel des Kraftfahrzeugmotors strömt.

Da der Verdampfer mit maximaler Kühlleistung arbei­ tet, ergibt sich daraus, daß der behandelte Luft­ strom einen sehr geringen Feuchtigkeitsgrad auf­ weist, und zwar ungeachtet der Temperatur dieser Luft, denn die Temperatureinstellung ändert nichts am Feuchtigkeitsgrad.

Diese bekannten Anlagen weisen daher den Hauptnach­ teil auf, daß sie einen behandelten Luftstrom lie­ fern, dessen Feuchtigkeitsgehalt viel zu gering ist und der darüber hinaus nicht nach Wunsch geregelt werden kann.

Die Erfindung hat insbesondere den Zweck, diesen Nachteil zu beseitigen.

Zu diesem Zweck wird eine Klimaanlage der weiter oben definierten Art vorgeschlagen, die gemäß der Erfindung einen Behälter zur Aufnahme des vom Ver­ dampfer stammenden Kondensats, Heizmittel zur Erwär­ mung dieses Kondensats und Bildung von Wasserdampf sowie Mittel zur Einspritzung dieses Wasserdampfs auf kontrollierte Weise in den behandelten Luftstrom unterhalb der Heizvorrichtung enthält, wodurch eine Regulierung des Feuchtigkeitsgrades des behandelten Luftstroms möglich wird.

Die Erfindung erlaubt somit, auf kontrollierte Weise Wasserdampf in den behandelten Luftstrom einzusprit­ zen, wodurch dessen Feuchtigkeitsgrad reguliert und für die im Kraftfahrzeug befindlichen Fahrgäste ein größerer Komfort gewährleistet wird.

Die Mittel zur Wasserdampfeinspritzung schließen vorteilhafterweise eine Einspritzpumpe ein, die wenigstens eine unterhalb der Heizvorrichtung ange­ ordnete Zerstäuberdüse speist.

Diese Einspritzpumpe wird vorzugsweise durch eine Steuerlogik entsprechend der Temperatur des Wasser­ dampfs unterhalb des Kondensatbehälters und entspre­ chend dem Feuchtigkeitsgrad des behandelten Luft­ stroms unterhalb der Heizvorrichtung gesteuert.

Die Steuerlogik ist sodann mit einem am Austritt des Kondensatbehälters angeordneten Dampftemperaturfüh­ ler und einem unterhalb der Heizvorrichtung angeord­ neten Feuchtigkeitsfühler verbunden.

Die Mittel zur Erwärmung des Kondensats nutzen vor­ zugsweise entweder die durch die Abgase aus dem Kraftfahrzeugmotor gelieferte Wärme oder die Wärme, die von einem mit dem Kraftfahrzeugmotor verbundenen Turboverdichter geliefert wird.

Man kann sich jedoch auch anderer Heizmittel bedie­ nen, insbesondere eines elektrischen Widerstandes, der im Kondensatbehälter angeordnet würde.

Es ist vorteilhaft, wenn die Anlage ein Kondensat­ rückgewinnungsgefäß enthält, welches unter dem Ver­ dampfer angeordnet und mit dem Kondensatbehälter verbunden ist.

Das Kondensatrückgewinnungsgefäß kann direkt mit dem Kondensatbehälter verbunden sein.

Bei einer vorzuziehenden Ausführungsform der Erfin­ dung ist dieses Rückgewinnungsgefäß jedoch mit dem Kondensatbehälter über eine Leitung verbunden, die eine Abzweigung besitzt, welche zu einem Hilfsbehäl­ ter führt, der sich zur Aufnahme des überschüssigen Kondensats eignet.

In einer Klimaanlage dieser Art, bei der der Ver­ dampfer Bestandteil eines Kühlkreislaufs ist, durch den ein Kältemittel strömt und der außerdem einen Kondensator aufweist, ist daher der Hilfsbehälter mit einer Austrittsleitung verbunden, über die das Kondensat zwecks Kühlung dem Kondensator zugeleitet werden kann, wodurch die Funktionsleistung des Kühl­ kreislaufs verbessert wird.

In der nachfolgenden Beschreibung, die lediglich beispielhaften Charakter hat, wird auf die beigefüg­ te Zeichnung Bezug genommen, die folgendes dar­ stellt:

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Klimaanlage entsprechend der oben erwähnten vorzu­ ziehenden Ausführungsform und

Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht ent­ lang der Linie II-II aus Fig. 1.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Klimaanlage enthält ein Gehäuse 10 zur Aufnahme eines Verdamp­ fers 12 und einer Heizvorrichtung 14. Das Gehäuse 10 ist in der Kabine 16 eines Kraftfahrzeugs angeordnet und diese Kabine ist vom Motorenraum 18 durch eine Trennwand 20 getrennt.

Das Gehäuse 10 enthält einen Eintritt 22 zur Aufnah­ me eines zu behandelnden Luftstroms, wie durch die Pfeile F dargestellt, und einen Austritt, durch den ein behandelter oder aufbereiteter Luftstrom ent­ weicht, wie dies durch die Pfeile G dargestellt ist.

Der zu behandelnde Luftstrom besteht aus Luft, die von außerhalb des Fahrzeugs zugeführt wird, und/oder aus Luft, die aus der Kabine zurückgeführt wird. Der behandelte Luftstrom gelangt über Kanäle und geeig­ nete Austrittsöffnungen in die Kabine.

Der zu behandelnde Luftstrom durchströmt zunächst den Verdampfer 12, was seine Kühlung sowie die Ent­ ziehung der Feuchtigkeit unter Bildung eines Konden­ sats ermöglicht. Der so abgekühlte Luftstrom, der nur wenig Feuchtigkeit enthält, strömt dann durch die Heizvorrichtung 14, was ggf. deren Erwärmung ermöglicht, um die Temperatur des aufbereiteten Luftstroms, der am Austritt 24 des Gehäuses 10 ent­ weicht, zu regulieren.

Der Verdampfer 12 gehört zu einem Kühlkreislauf (nicht dargestellt), der außerdem einen Kondensator 26 enthält und der auf an sich bekannte Weise von einem Kältemittel durchströmt wird.

Die Heizvorrichtung 14 besteht vorteilhafterweise aus einem Wärmeaustauscher, der als Heizkörper dient und durch den die Kühlflüssigkeit des Kraftfahrzeug­ motors strömt.

Das Gehäuse 10 mit seinem Verdampfer 12 und seiner Heizvorrichtung 14, wie weiter oben beschrieben, bildet eine als solche bekannte Klimaanlage.

Gemäß der Erfindung bildet das Gehäuse 12 am Unter­ teil ein aus einem trichterförmigen Boden bestehen­ des Rückgewinnungsgefäß 28. Das Gefäß 28 eignet sich zur Rückgewinnung des Kondensats, welches bei der Entziehung der Feuchtigkeit aus dem gekühlten Luft­ strom beim Durchtritt durch den Verdampfer 12 an­ fällt.

Die Anlage gemäß der Erfindung enthält weiterhin eine Leitung 30, die das Rückgewinnungsgefäß 28 mit einem Behälter 32 verbindet, der zur Aufnahme des Kondensats geeignet ist, welches am Verdampfer 12 austritt und vorher in dem Gefäß 28 gesammelt wurde. Das in dem Behälter 32 angesammelte Kondensat 34 wird durch Heizmittel 36 (Fig. 2) erwärmt, die vor­ teilhafterweise die Wärme nutzen, die von den Abga­ sen des Kraftfahrzeugmotors geliefert wird, oder auch die Wärme, die durch einen mit dem Kraftfahr­ zeugmotor verbundenen Turboverdichter geliefert wird.

Bei einer Variante könnten diese Heizmittel aus einem elektrischen Widerstand bestehen, der in das Kondensat 34 im Innern des Behälters 32 eingetaucht ist.

Dank den Heizmitteln 36 erhält man somit Wasserdampf 37, der oben am Behälter 32 durch eine Leitung 38 entweicht, die mit einer Einspritzpumpe 40 versehen ist. Diese Pumpe speist wenigstens eine Zerstäuber­ düse 42, die im Gehäuse 10 unterhalb der Heizvor­ richtung 14 und oberhalb des Austritts 24 des Gehäu­ ses angeordnet ist. Diese Düse 42 erlaubt somit die kontrollierte Einspritzung von Wasserdampf in den behandelten Luftstrom unterhalb der Heizvorrichtung, um so den Feuchtigkeitsgrad des behandelten Luft­ stroms nach Wunsch zu regulieren.

Die Einspritzpumpe 40 wird durch eine Steuerlogik 44 über eine Übertragungsleitung 46 gesteuert. Die Steuerlogik 44 ist über eine Leitung 48 mit einem am Austritt des Behälters 32 angeordneten Temperatur­ fühler 50 verbunden. Dieser Fühler eignet sich zur Erfassung der Temperatur des Wasserdampfs 37 aus der Erwärmung des Kondensats 34 im Behälter 32.

Die Steuerlogik 44 ist außerdem über eine Leitung 52 mit einem unterhalb der Heizvorrichtung 14 angeord­ neten Feuchtigkeitsfühler 54 verbunden. Der Fühler 54 eignet sich zur Erfassung des Feuchtigkeitsge­ halts des behandelten Luftstroms, der aus dem Gehäu­ se 10 entweicht.

Die Einspritzpumpe 40 wird somit durch die Steuer­ logik 44 entsprechend der Wasserdampftemperatur unterhalb des Kondensatbehälters 32 und entsprechend dem Feuchtigkeitsgehalt des behandelten Luftstroms unterhalb der Heizvorrichtung 14 gesteuert.

Gemäß der Erfindung läßt man den Verdampfer 12 vor­ zugsweise mit maximaler Kühlleistung arbeiten, so daß am Austritt des Verdampfers ein praktisch trockener Kaltluftstrom erzielt wird. Dieser trocke­ ne und kalte Luftstrom wird anschließend, wenn erforderlich, durch die Heizvorrichtung 14 erwärmt, um seine Temperatur auf den gewünschten Wert zu bringen. Danach kann über die Düse 42 eine einstell­ bare Feuchtigkeitsmenge in den behandelten Luftstrom eingespritzt werden, um den Feuchtigkeitsgrad dieses Luftstroms nach Wunsch und entsprechend den ge­ wünschten Bedingungen zu regulieren. Die Steuerlogik 44 kann je nach den gewünschten Einsatzbedingungen auf unterschiedliche Weise ausgeführt und program­ miert sein.

Obgleich die Leitung 30 das Rückgewinnungsgefäß 28 direkt mit dem Behälter 32 verbinden kann, zieht man es, wie in Fig. 1 gezeigt, vor, an dieser Leitung 30 eine Abzweigung 56 vorzusehen. Diese Abzweigung 56 geht von einer Abzweigstelle 58 aus, die durch einen (nicht dargestellten) Schieber gesteuert wird, und führt zu einem Hilfsbehälter 60, der sich zur Aufnahme des überschüssigen Kondensats eignet. Der Hilfsbehälter 60 ist mit einer Austrittsleitung 62 verbunden, über die Kondensat zum Kondensator 26 des Kühlkreislaufs geleitet werden kann, um diesen abzu­ kühlen und seine Funktionsleistung zu verbessern, wie dies im US-Patent No. 45 79 090 beschrieben ist.

Im übrigen geht oben vom Hilfsbehälter 60 eine Lei­ tung 64 aus, die sich zur Abführung des überschüssi­ gen Kondensats unter dem Kraftfahrzeug eignet.

Die Abzweigstelle 58 kann durch einen Schieber kon­ trolliert werden, der durch einen Schwimmer im Be­ hälter 32 gesteuert wird. Sobald also der Stand des Kondensats 34 im Behälter 32 unterhalb eines festge­ legten Schwellenwerts liegt, gelangt das Kondensat nur in den Behälter 32. Wenn der Stand des Konden­ sats 34 demgegenüber den vorgenannten Schwellenwert erreicht, steuert der Schwimmer den Schieber so, daß das überschüssige Kondensat in den Hilfsbehälter 60 geleitet wird. Dieses überschüssige Kondensat kann dann zur Kühlung des Kondensators 26, wie weiter oben geschildert, verwendet werden.

Die Anlage gemäß der Erfindung kann Gegenstand zahl­ reicher Varianten sein, insbesondere im Hinblick auf die Ausführung der Steuerlogik 44 zur Steuerung der Einspritzpumpe 40.

Claims (10)

1. Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug, enthaltend einen Verdampfer (12), durch den ein Luftstrom hin­ durchströmen kann, um dessen Abkühlung zu bewirken und ihm die Feuchtigkeit unter Bildung eines Konden­ sats zu entziehen, sowie einen Heizkörper (14), der geeignet ist, ggf. den gekühlten Luftstrom so zu er­ wärmen, daß ein behandelter Luftstrom entsteht, der in die Kabine (16) des Fahrzeugs geleitet werden kann, gekennzeichnet durch einen zur Aufnahme des Kondensats aus dem Verdampfer (12) geeigneten Behälter (32), Heizmittel (36) zur Erwärmung dieses Kondensats und Bildung von Wasser­ dampf sowie Mittel (40, 42) , um diesen Wasserdampf auf kontrollierte Weise in den behandelten Luftstrom unterhalb der Heizvorrichtung (14) einzuspritzen und damit eine Regulierung des Feuchtigkeitsgrades des behandelten Luftstroms zu ermöglichen.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Mittel zur Ein­ spritzung des Wasserdampfs eine Einspritzpumpe (40) enthalten, die wenigstens eine Zerstäuberdüse (42) speist, die unterhalb der Heizvorrichtung (14) ange­ ordnet ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Einspritzpumpe (40) durch eine Steuerlogik (44) entsprechend der Temperatur des Wasserdampfs unterhalb des Behälters (32) und entsprechend dem Feuchtigkeitsgrad des behandelten Luftstroms unterhalb der Heizvorrichtung (14) gesteuert wird.

4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerlogik (44) mit einem Dampftemperaturfühler (50), der am Aus­ tritt des Kondensatbehälters (32) angeordnet ist, sowie einem Feuchtigkeitsfühler (54) verbunden ist, der unterhalb der Heizvorrichtung (14) angeordnet ist.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Heizmittel (36) für das Kondensat mit der Wärme ar­ beiten, die von den Motorabgasen des Kraftfahrzeugs geliefert werden, oder mit der Wärme, die von einem Turboverdichter stammt, der mit dem Motor des Kraft­ fahrzeugs verbunden ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß sie ein Kondensatrückgewinnungsgefäß (28) enthält, wel­ ches unter dem Verdampfer (12) angeordnet und mit dem Kondensatbehälter (32) verbunden ist.

7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kondensatrückge­ winnungsgefäß (28) direkt mit dem Kondensatbehälter (32) verbunden ist.

8. Anlage nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kondensatrückge­ winnungsgefäß (28) mit dem Kondensatbehälter (32) über eine Leitung (30) verbunden ist, die über eine Abzweigung (56) verfügt, welche zu einem für die Aufnahme des überschüssigen Kondensats geeigneten Kondensathilfsbehälter (60) führt.

9. Anlage nach Anspruch 8, bei der der Verdampfer (12) Teil eines Kühlkreislaufs ist, durch den ein Kältemittel strömt und der außerdem einen Kondensa­ tor (26) enthält, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hilfsbehälter (60) an eine Austrittsleitung (62) angeschlossen ist, die geeignet ist, das Kondensat zwecks Kühlung dem Kondensator (26) zuzuleiten.

10. Anlage nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückgewinnungsgefäß (28) das Unterteil eines Gehäuses (10) bildet, welches den Verdampfer (12) und die Heizvorrichtung (14) enthält.