DE60313840T2

DE60313840T2 - Doppelverdampfer-Klimaanlage und Verwendungsverfahren

Info

Publication number: DE60313840T2
Application number: DE60313840T
Authority: DE
Inventors: Jing East Amherst Zheng; Prasad Shripad East Amherst Kadle
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2002-11-19
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2023-10-22
Also published as: DE60313840D1; EP1422087A2; EP1422087B1; US20040094294A1; EP1422087A3; US6983793B2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Doppelverdampfer-Klimaanlage zum Kühlen von Luft in einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs und ein Verfahren zum Kühlen der Luft mittels einer Doppelverdampfer-Klimaanlage. Im Spezielleren betrifft die vorliegende Erfindung die Doppelverdampfer-Klimaanlage mit Primär- und Zusatz-HVAC-Einheiten, um die Luft im vorderen und im hinteren Abschnitt der Fahrgastzelle zu kühlen, sowie das Verfahren zum Kühlen der Luft im vorderen und im hinteren Abschnitt der Fahrgastzelle mittels der Doppelverdampfer-Klimaanlage.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Doppelverdampfer-Klimaanlagen zum Kühlen von Luft im vorderen und im hinteren Abschnitt einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs sind in der Technik allgemein bekannt. Eine typische Doppelverdampfer-Klimaanlage umfasst eine Primär-HVAC-Einheit, um den vorderen Abschnitt der Fahrgastzelle zu kühlen, und eine Zusatz-HVAC-Einheit, um den hinteren Abschnitt der Fahrgastzelle zu kühlen. Die Primär-HVAC-Einheit umfasst einen Primärverdampfer und die Zusatz-HVAC-Einheit umfasst einen Zusatzverdampfer. Der Primärverdampfer und der Zusatzverdampfer stehen in Fluidverbindung mit einem gemeinsamen Kompressor und einem gemeinsamen Kondensator. Der Kompressor verdichtet Kältemittel und wälzt es zu dem Kondensator hin um. Der Kondensator kühlt und kondensiert das Kältemittel, welches in weiterer Folge gleichermaßen zu dem Primärverdampfer und zu dem Zusatzverdampfer umgewälzt wird.
Der Primärverdampfer wird von einem Primärgehäuse aufgenommen und wird dazu verwendet, um Wärme von der Luft auf das Kältemittel zu übertragen. Ein Primärgebläse bewegt die Luft durch den Primärverdampfer und eine Mehrzahl von Primär-Luftkanälen leitet die Luft in den vorderen Abschnitt der Fahrgastzelle. Der Zusatzverdampfer wird von einem Zusatzgehäuse aufgenommen und wird dazu verwendet, um Wärme von der Luft auf das Kältemittel zu übertragen. Ein Zusatzgebläse bewegt die Luft durch den Verdampfer und eine Mehrzahl von Zusatz-Luftkanälen leitet die Luft in den hinteren Abschnitt der Fahrgastzelle.
Beispiele für Doppelverdampfer-Klimaanlagen sind in den U.S.-Patent Nr. 4 949 779, Kenny et al., (dem Patent '779) und in dem U.S.-Patent Nr. 5 142 881, Nagayama, (dem Patent '881) gezeigt. Die Doppelverdampfer-Klimaanlagen der Patente '779 und '881 umfassen Primär- und Zusatzverdampfer, die mit einem gemeinsamen Kompressor verbunden sind, um den vorderen und den hinteren Abschnitt einer Fahrzeug-Fahrgastzelle zu kühlen.
Doppelverdampfer-Klimaanlagen nach dem Stand der Technik verwenden ein Steuersystem, um den Betrieb des Kompressors und der Primär- und der Zusatz-HVAC-Einheit zu steuern, um den vorderen und den hinteren Abschnitt der Fahrgastzelle zu kühlen. Im Allgemeinen aktiviert das Steuersystem den Kompressor, wenn die Primär-HVAC-Einheit sich in einem Kühlmodus befindet, d.h. wenn ein Benutzer gekühlte Luft für den vorderen Abschnitt der Fahrgastzelle angefordert hat. Die Zusatz-HVAC-Einheit kann sich dabei ebenfalls in einem Kühlmodus befinden, d.h. der Benutzer hat gekühlte Luft für den hinteren Abschnitt der Fahrgastzelle angefordert. Alternativ dazu kann die Zusatz-HVAC-Einheit in einem Nicht-Kühlmodus verbleiben, während die Primär-HVAC-Einheit sich im Kühlmodus befindet, d.h. der Benutzer hat gekühlte Luft für den vorderen Abschnitt, jedoch nicht für den hinteren Abschnitt angefordert. In diesem Fall wälzt der Kompressor weiterhin Kältemittel durch den Zusatzverdampfer der Zusatz-HVAC-Einheit um, obwohl die Zusatz-HVAC-Einheit sich im Nicht-Kühlmodus befindet. In einem solchen Fall beginnen flüssiges Kältemittel und Schmieröl sich im Zusatzverdampfer anzusammeln.
Flüssiges Kältemittel und Schmieröl werden in dem Zusatzverdampfer gespeichert bzw. eingeschlossen, weil der Zusatzverdampfer im Moment keine Wärme von der Luft im hinteren Abschnitt der Fahrgastzelle auf das Kältemittel überträgt. Als Folge daraus wird das Kältemittel nicht in einen Dampf umgewandelt und die Viskosität der Kältemittels in dem Zusatzverdampfer steigt somit an. In dem Maß, in dem die Viskosität des Kältemittels ansteigt, wird mehr und mehr Schmieröl in dem Kältemittel eingeschlossen, wobei diese dann in dem Zusatzverdampfer verbleiben. Die Ansammlung von flüssigem Kältemittel und Schmieröl in dem Zusatzverdampfer führt zu einem Kältemittelmangel in dem Rest der Anlage und zu einer ungenügenden Kompressor-Schmierung.
Wenn flüssiges Kältemittel in dem Zusatzverdampfer gespeichert wird, kommt es zu einer Kältemittelverringerung für den Rest der Doppelverdampfer-Klimaanlage. Wenn die Menge an flüssigem Kältemittel, das gespeichert ist, größer ist als die Reserveladung, so arbeitet der Primärverdampfer mit einer subkritischen Ladung. Außerdem erhält der Kompressor, wenn Schmieröl in dem Zusatzverdampfer eingeschlossen ist, keine angemessene Schmierung, was einen Verschleiß der inneren Komponenten des Kompressors zur Folge hat. Doppelverdampfer-Klimaanlagen nach dem Stand der Technik versuchen, die Bildung von flüssigem Kältemittel und Schmieröl in dem Zusatzverdampfer durch Hinzufügen eines Ventils zuströmseits des Zusatzverdampfers zu mindern. Das Ventil ist geschlossen, wenn die Zusatz-HVAC-Einheit sich im Nicht-Kühlmodus befindet, und offen, wenn die Zusatz-HVAC-Einheit sich im Kühlmodus befindet. Derartige Ventile sind relativ teuer und hinsichtlich Wartung und Instandhaltung aufwändig, um einen einwandfreien Betrieb zu gewährleisten. Folglich besteht in der Technik ein Bedarf an einer verbesserten, wirtschaftlich machbaren Anlage, um die Ansammlung von Kältemittel in dem Zusatzverdampfer zu minimieren.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG UND VORTEILE
Die vorliegende Erfindung schafft eine Doppelverdampfer-Klimaanlage zur Verwendung mit einem Kältemittel, um Luft zu kühlen. Die Doppelverdampfer-Klimaanlage umfasst einen Kompressor, um das Kältemittel zu komprimieren und durch eine Primär-Klimaanlageneinheit und eine Zusatz-Klimaanlageneinheit umzuwälzen. Die Primär-Klimaanlageneinheit umfasst einen Primärverdampfer, um Wärme von der Luft auf das Kältemittel zu übertragen, um die Luft zu kühlen. Die Zusatz-Klimaanlageneinheit umfasst einen Zusatzverdampfer, um Wärme von der Luft auf das Kältemittel zu übertragen, um die Luft zu kühlen. In der Nähe des Zusatzverdampfers befindet sich eine Heizung, um das Kältemittel zu erwärmen und um so eine Ansammlung von Kältemittel und Schmieröl in dem Zusatzverdampfer zu verhindern.
Außerdem wird ein Verfahren zum Kühlen der Luft geschaffen. Das Verfahren verwendet die Doppelverdampfer-Klimaanlage, um die Luft zu kühlen. Zunächst wird die Primär-Klimaanlageneinheit und die Zusatz-Klimaanlageneinheit jeweils vom Nicht-Kühlmodus in den Kühlmodus umgeschaltet. Dann wird in Ansprechen darauf, dass die Primär-Klimaanlageneinheit vom Nicht-Kühlmodus in den Kühlmodus umgeschaltet wird, der Kompressor aktiviert. In Ansprechen auf das Aktivieren des Kompressors zirkuliert Kältemittel durch den Primärverdampfer und den Zusatzverdampfer. Danach wird ein Primärgebläse und ein Zusatzgebläse aktiviert, um Wärme von der Luft auf das Kältemittel zu übertragen, um die Luft zu kühlen. Die Gebläse werden in Ansprechen darauf aktiviert, dass die Primär- und die Zusatz-Klimaanlageneinheit sich im Kühlmodus befinden. Die gekühlte Luft wird in Ansprechen auf das Aktivieren der Gebläse aus der Primär-Klimaanlageneinheit und der Zusatz-Klimaanlageneinheit abgeleitet. Als nächstes wird die Zusatz-Klimaanlageneinheit vom Kühlmodus in den Nicht-Kühlmodus umgeschaltet, während die Primär- Klimaanlageneinheit im Kühlmodus verbleibt. In der Folge wird die Heizung in der Nähe der Zusatz-Klimaanlageneinheit in Ansprechen darauf, dass die Zusatz-Klimaanlageneinheit vom Kühlmodus in den Nicht-Kühlmodus umgeschaltet wird, während die Primär-Klimaanlageneinheit im Kühlmodus verbleibt, automatisch aktiviert.
Die vorliegende Erfindung schafft mehrere Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Insbesondere wird die erfindungsgemäße Heizung in Ansprechen darauf, dass die Zusatz-Klimaanlageneinheit sich im Nicht-Kühlmodus befindet, während die Primär-Klimaanlageneinheit sich im Kühlmodus befindet, automatisch aktiviert. Folglich überträgt die Heizung Wärme auf das Kältemittel, obwohl die Zusatz-Klimaanlageneinheit sich im Nicht-Kühlmodus befindet. Bei kontinuierlicher Übertragung von Wärme von der Heizung wird das Kältemittel in dem Zusatzverdampfer in Dampf umgewandelt, der sich ungehindert durch den Zusatzverdampfer hindurch bewegt, ohne darin eingeschlossen zu werden. Das Ergebnis ist eine Verminderung der Menge an flüssigem Kältemittel und Schmieröl, die sich in dem Zusatzverdampfer ansammelt bzw. darin eingeschlossen ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nun in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
1 eine Perspektivansicht eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Doppelverdampfer-Klimaanlage ist;
2 eine im Querschnitt und teilweise schematisch dargestellte Ansicht der erfindungsgemäßen Doppelverdampfer-Klimaanlage ist; und
3 ein Blockdiagramm ist, das ein Steuersystem der Doppelverdampfer-Klimaanlage veranschaulicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In den Figuren, auf die nun Bezug genommen wird und in denen gleiche Ziffern über die verschiedenen Ansichten hinweg gleiche oder einander entsprechende Teile anzeigen, ist allgemein unter 20 eine Doppelverdampfer-Klimaanlage zur gemeinsamen Verwendung mit einem Kältemittel gezeigt, um Luft in dem vorderen und dem hinteren Abschnitt 10, 12 der Fahrgastzelle 14 eines Fahrzeugs 16 zu kühlen. Die Doppelverdampfer-Klimaanlage 20 ist in einer Fahrzeugkarosserie 22 des Fahrzeugs 16 angebracht. Die Fahrzeugkarosserie 22 definiert den vorderen und den hinteren Abschnitt 10, 12 der Fahrgastzelle 14 des Fahrzeugs 16.
Die Doppelverdampfer-Klimaanlage 20 wird betrieben, um die Luft in dem vorderen und dem hinteren Abschnitt 10, 12 der Fahrgastzelle 14 zu kühlen, indem das Kältemittel in einem Kältemittelkreislauf umgewälzt wird, um Wärme aus der Luft zu absorbieren. Die Doppelverdampfer-Klimaanlage 20 umfasst eine Primär-HVAC-Einheit 28 und eine Zusatz-HVAC-Einheit 30, die in 2 im Querschnitt gezeigt sind. Die Primär-HVAC-Einheit 28 ist vorzugsweise in dem Fahrzeug 16 in der Nähe des vorderen Abschnitts 10 der Fahrgastzelle 14 positioniert. Die Primär-HVAC-Einheit 28 umfasst einen Primärverdampfer 32 in dem Kältemittelkreislauf, um die Luft in dem vorderen Abschnitt 10 der Fahrgastzelle 14 zu kühlen. In 1, auf welche nun Bezug genommen wird, ist die Primär-HVAC-Einheit in der Fahrzeugkarosserie 22 des Fahrzeugs 16 in der Nähe des Maschinenraums 24 angeordnet.
Die Zusatz-HVAC-Einheit 30 ist vorzugsweise in dem Fahrzeug 16 in der Nähe des hinteren Abschnitts 12 der Fahrgastzelle 14 angeordnet. Bezugnehmend auf 1, ist die Zusatz-HVAC-Einheit 30 in einer Kammer 26 angeordnet, die durch die Fahrzeugkarosserie 22 definiert ist. Die Kammer 26 ist von dem vorderen und dem hinteren Abschnitt 10, 12 der Fahrgastzelle 14 getrennt. Insbesondere ist die Kammer 26 durch eine Innenverkleidung 34 von dem hinteren Abschnitt 12 der Fahrgastzelle 14 abgetrennt. Vorzugsweise handelt es sich bei der Innenverkleidung 34 um eine innere Seitenverkleidung in dem hinteren Abschnitt 12, wobei die Kammer 26 hinter die Seitenverkleidung zurückgesetzt und teilweise von dieser abgedichtet ist. Die Form der Kammer 26 ist ähnlich der Zusatz-HVAC-Einheit 28, um den Platzbedarf zu verringern. Die Zusatz-HVAC-Einheit 30 umfasst einen Zusatzverdampfer 36 in dem Kältemittelkreislauf, um die Luft in dem hinteren Abschnitt 12 der Fahrgastzelle 14 zu kühlen.
In 1 und 2, auf welche spezifisch Bezug genommen wird, steht ein Kompressor 38 gleichermaßen mit dem Primärverdampfer und dem Zusatzverdampfer 32, 36 in Fluidverbindung. Der Kompressor 38 ist in der Fahrzeugkarosserie 22 des Fahrzeugs 16 angeordnet, um das Kältemittel zu komprimieren und in dem Kältemittelkreislauf umzuwälzen. Bei dem Kältemittel, das mit der erfindungsgemäßen Doppelverdampfer-Klimaanlage 20 verwendet wird, handelt es sich vorzugsweise um ein solches, das effiziente Wärmeübertragungsraten aufweist und dabei gleichzeitig umweltfreundlich ist. Das mit der Doppelverdampfer-Klimaanlage 20 verwendete Kältemittel soll jedoch die vorliegende Erfindung in keiner Weise einschränken.
Ein Kondensator 40 ist in der Fahrzeugkarosserie 22 und in dem Kältemittelkreislauf angeordnet, um das komprimierte Kältemittel aus dem Kompressor 38 aufzunehmen. Das Kältemittel, das von dem Kompressor 38 kommend in den Kondensator 40 eintritt, hat im Allgemeinen die Form eines Gases. Der Kondensator 40 kühlt und kondensiert anschließend das Kältemittel. Das Kältemittel verlässt den Kondensator 40 als eine unter Hochdruck stehende Flüssigkeit und wandert zu einer Expansionsvorrichtung 42 jeweils zuströmseits der Primär-HVAC-Einheit bzw. der Zusatz-HVAC-Einheit 28, 30.
Die Expansionsvorrichtung 42 expandiert das Kältemittel aus dem Kondensator 40, um den Primärverdampfer und den Zusatzverdampfer 32, 36 mit einem Dampf mit L-Qualität zu versorgen. Es wird von dem Fachmann festgestellt werden können, dass der Kompressor 38 und der Kondensator 40 den beiden Einheiten gemeinsam sind, d.h. es wird nur ein Kompressor 38 und ein Kondesator 40 in dem Kältemittelkreislauf verwendet.
Das Kältemittel wird in Primär- und Zusatz-Parallelschleifen 44, 46 des Kältemittelkreislaufs jeweils zu dem Primärverdampfer und dem Zusatzverdampfer 32, 36 der HVAC-Einheiten 28, 30 umgewälzt. Die Primär- und Zusatz-Parallelschleifen 44, 46 sind untereinander verbunden, so dass das Kältemittel von dem Kondensator 40 sich durch beide der Schleifen 44, 46 zu dem Primärverdampfer bzw. dem Zusatzverdampfer 32, 36 bewegt. Das Kältemittel wird in dem Primärverdampfer und in dem Zusatzverdampfer 32, 36 von einem Dampf mit L-Qualität in einen Dampf mit H-Qualität oder ein Gas umgewandelt. Von dem Zusatzverdampfer 36 wandert das gasförmige Kältemittel zurück zu dem Kompressor 38, um den Kreislauf erneut zu durchlaufen. Von dem Primärverdampfer 32 wandert das Kältemittel zunächst zu einem Akkumulator/Entfeuchter-Kanister 48, wo allenfalls vorhandenes flüssiges Kältemittel von dem dampfförmigen Kältemittel abgeschieden wird, und dann zurück zu dem Kompressor 38, um den Kreislauf erneut zu durchlaufen.
Es ist festzustellen, dass der Kältemittelkreislauf hier allgemein veranschaulicht ist und er die vorliegende Erfindung nicht einschränken soll. So kann beispielsweise die Doppelverdampfer-Klimaanlage 20 ohne den Akkumulator/Entfeuchter-Kanister, jedoch mit einem Sammelbehälter ausgelegt sein, wenn ein Wärmeausdehnungsventil verwendet wird.
Bei dem Primärverdampfer 32 handelt es sich um einen Wärmetauscher, welcher Wärme von der Luft in dem vorderen Abschnitt 10 der Fahrgast zelle 14 auf das Kältemittel überträgt, während dieses durch die Primär-Parallelschleife 44 zirkuliert. Der Primärverdampfer 32 kühlt die Luft für den vorderen Abschnitt 10 der Fahrgastzelle 14. Ein Primärgehäuse 50 umgibt den Primärverdampfer 32. Wie zuvor beschrieben, tritt das Kältemittel als ein Dampf mit L-Qualität in den Primärverdampfer 32 ein und verlässt diesen als Dampf mit H-Qualität oder Gas. Ein Primärgebläse 52 ist in dem Primärgehäuse 50 angeordnet und steht mit dem Primärgehäuse 50 in Eingriff, um die Luft von dem vorderen Abschnitt 10 der Fahrgastzelle 14 durch den Primärverdampfer 32 zu bewegen, um die Wärme von der Luft auf das Kältemittel zu übertragen. Diese Luftbewegung ist durch Pfeile in 2 veranschaulicht.
Alternativ dazu kann das Primärgebläse 52 auch Luft von außerhalb des Fahrzeugs 16 erhalten, die zunächst durch einen Ansaugfilter 54 gefiltert wird, um dann durch den Primärverdampfer 32 bewegt zu werden. Es wird vom Fachmann festgestellt werden können, dass der Ansaugfilter 54 nicht notwendig ist, um Außenluft in die Primär-HVAC-Einheit 28 einzusaugen. Es kann entweder Außenluft oder Luft aus dem vorderen Abschnitt 10 der Fahrgastzelle 14 in der Primär-HVAC-Einheit 28 gekühlt werden. Bezugnehmend auf 2, kann eine Ansaugklappe 56 verwendet werden, um zwischen Außenluft und Luft aus dem Inneren der Fahrgastzelle 14 umzuschalten. Ein Außenluftkanal 58 und ein Rückführkanal 60 werden dazu verwendet, um die Luft in die Primär-HVAC-Einheit 28 zu leiten. Die Ansaugklappe 56 lässt sich wahlweise in zwei Stellungen 57, 59 anordnen, um zwischen der Ansaugung von Außenluft und der Ansaugung von Luft aus der Fahrgastzelle 14 in das Primärgehäuse 50 umzuschalten. Unabhängig von der Luftquelle beginnt das flüssige Kältemittel in dem Primärverdampfer 32 aufgrund der Wärme in der Luft, die sich durch den Primärverdampfer 32 hindurchbewegt, zu kochen (das Kältemittel hat typischerweise einen niedrigen Siedepunkt). Das Kältemittel erfährt somit einen Phasenübergang, d.h. von der Phase des flüssigen Käl temittels zu der Phase des dampfförmigen Kältemittels, und absorbiert dabei Wärme aus der Luft.
Eine Mehrzahl von Primär-Luftkanalgehäusen 63 erstreckt sich von dem Primärgehäuse 50 und steht mit diesem in Eingriff, um eine Mehrzahl von Primär-Luftkanälen 62 zu definieren, um die Luft von der Primär-HVAC-Einheit 28 in den vorderen Abschnitt 10 der Fahrgastzelle 14 zu verteilen. Die Mehrzahl von Primär-Luftkanälen 63 befindet sich abströmseits des Primärverdampfers 32, d.h. die Luft wird gekühlt, bevor sie die Primär-Luftkanäle 62 erreicht. Eine erste Betriebsartenklappe 64, die sich abströmseits des Primärverdampfers 32 befindet, steht mit dem Primärgehäuse 50 in Eingriff und ist zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung 66, 68 verstellbar, um die Luft selektiv in die Primär-Luftkanäle 62 zu verteilen, so dass sie in den vorderen Abschnitt 10 der Fahrgastzelle 14 verteilt wird. Vorzugsweise ist die erste Betriebsartenklappe 64 relativ zu dem Primärgehäuse 50 zwischen den Stellungen 66, 68 verschwenkbar. Eine zweite Betriebsartenklappe 70 steht mit dem Primärgehäuse 50 in Eingriff und ist zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung 72, 74 verstellbar, um die Luft selektiv in die Primär-Luftkanäle 62 zu verteilen, so dass sie in den vorderen Abschnitt 10 der Fahrgastzelle 14 verteilt wird. Vorzugsweise ist die zweite Betriebsartenklappe 70 relativ zu dem Primärgehäuse 50 zwischen den Stellungen 72, 74 verschwenkbar.
Die Mehrzahl von Primär-Luftkanälen 62 umfasst einen Primär-Entfrostungskanal 76, einen Primär-Lüftungskanal 78 und einen Primär-Bodenkanal 80. Die erste Betriebsartenklappe 64 befindet sich zuströmseits von der zweiten Betriebsartenklappe 70 und leitet in der zweiten Stellung 68 gekühlte Luft in den Primär-Entfrostungskanal 76 und verschließt in der ersten Stellung 66 den Primär-Entfrostungskanal 76. Die zweite Betriebsartenklappe 70 leitet in der ersten Stellung 72 gekühlte Luft in den Primär-Lüftungskanal 78 und in der zweiten Stellung 74 in den Primär-Bodenkanal 80 (wenn die erste Betriebsartenklappe 64 sich in der ersten Stellung 66 befindet). Es ist festzustellen, dass die Anzahl der Betriebsartenklappen 64, 70 oder der Primär-Luftkanäle 62, die verwendet werden, um die gekühlte Luft von der Primär-HVAC-Einheit 28 umzuleiten, die vorliegende Erfindung nicht einschränken soll. Es wird vom Fachmann festgestellt werden können, dass zahlreiche verschiedene Auslegungen verwendet werden könnten.
Bei dem Zusatzverdampfer 36 handelt es sich um einen Wärmetauscher, welcher Wärme von der Luft in dem hinteren Abschnitt 12 der Fahrgastzelle 14 auf das durch die Zusatz-Parallelschleife 46 zirkulierende Kältemittel überträgt. Der Zusatzverdampfer 36 kühlt die Luft für den hinteren Abschnitt 12 der Fahrgastzelle 14. Ein Zusatzgehäuse 82 umgibt den Zusatzverdampfer 36. Wie zuvor beschrieben, tritt das Kältemittel als ein Dampf mit L-Qualität in den Zusatzverdampfer 36 ein und verlässt diesen als Dampf mit H-Qualität. Ein Zusatzgebläse 84 ist in dem Zusatzgehäuse 82 angeordnet und steht mit dem Zusatzgehäuse 82 in Eingriff, um die Luft von dem hinteren Abschnitt 12 der Fahrgastzelle 14 durch den Zusatzverdampfer 36 hindurch zu bewegen, um die Wärme von der Luft auf das Kältemittel zu übertragen. Als Folge daraus beginnt allenfalls vorhandenes flüssiges Kältemittel in dem Zusatzverdampfer 36 zu kochen. Das Kältemittel erfährt somit einen Phasenübergang, d.h. von der Phase des flüssigen Kältemittels zu der Phase des dampfförmigen Kältemittels, und absorbiert dabei Wärme aus der Luft.
Eine Luftansaugöffnung 112 in der Nähe des Zusatzgehäuses 82 steht mit der Innenverkleidung 34 in Eingriff und steht in Wirkverbindung mit dem hinteren Abschnitt 12 der Fahrgastzelle 14. Die Luftansaugöffnung 112 leitet die Luft von dem hinteren Abschnitt 12 in das Zusatzgehäuse 82 zuströmseits des Zusatzgebläses 84. Ein Luftfilter 114 kann zwischen der Luftansaugöffnung 112 und dem Zusatzgehäuse 82 angeordnet sein, um Partikel aus der Luft zu entfernen.
Eine Mehrzahl von Zusatz-Luftkanalgehäusen 105 erstreckt sich von dem Zusatzgehäuse 82 und stehen mit diesem in Eingriff, um eine Mehrzahl von Zusatz-Luftkanälen 104 zu definieren, um die gekühlte Luft in den hinteren Abschnitt 12 der Fahrgastzelle 14 zu verteilen. In der bevorzugten Ausführungsform umfasst die Mehrzahl von Zusatz-Luftkanälen 104 einen Zusatz-Lüftungskanal 106 und einen Zusatz-Bodenkanal 108, die mit einem Zusatzgehäuse 82 in Verbindung stehen, um die Luft von der Zusatz-HVAC-Einheit 30 in den hinteren Abschnitt 12 der Fahrgastzelle 14 zu verteilen. Eine Zusatz-Betriebsartenklappe 86 steht mit dem Zusatzgehäuse 82 in Eingriff und ist zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung 87, 88 verstellbar, um die gekühlte Luft in den hinteren Abschnitt 12 der Fahrgastzelle 14 zu leiten. Die erste und die zweite Stellung 87, 88 entsprechen jeweils der Lüftungs- und Heizungs-Betriebsart der Zusatz-HVAC-Einheit 30. Die erste Stellung 87 entspricht dem Ausströmen lassen der gekühlten Luft durch den Zusatz-Lüftungskanal 106 und die zweite Stellung 88 entspricht dem Ausströmen lassen der gekühlten Luft durch den Zusatz-Bodenkanal 108.
In den 2 und 3, auf die nun Bezug genommen wird, ist eine Heizung 90 an dem Zusatzverdampfer 36 montiert, um das Kältemittel in dem Zusatzverdampfer 36 zu erwärmen. Alternativ dazu kann die Heizung 90 an dem Zusatzgehäuse 82 angrenzend an den Zusatzverdampfer 36 montiert sein. Bei der Heizung 90 könnte es sich um jede beliebige Anzahl von Systemen handeln, die in der Lage sind, das Kältemittel in dem Zusatzverdampfer 36 zu erwärmen und das flüssige Kältemittel in das dampfförmige Kältemittel umzuwandeln. Beispielsweise kann es sich bei der Heizung 90 um ein Heizelement wie etwa eine Widerstands-Oberflächenheizung handeln, die elektrisch betrieben ist, um den Zusatzverdampfer 36 und das darin befindliche Kältemittel zu erwärmen. Es wird vom Fachmann festgestellt werden können, dass die Heizung 90 auch ein Wärmetauscher des Typs sein könnte, der andere Wärmequellen, wie etwa Maschinenkühlmittel, verwendet. Bei der Heizung 90 kann es sich auch um einen Erhitzerkern, einen Ölkühler, eine PTC-Heizung oder jede beliebige elektronisch, chemisch, mechanisch betreibbare Heizung und dergleichen handeln. Die Heizung 90 kann sich über den Zusatzverdampfer 36 hinweg erstrecken und/oder diesen abdecken, oder die Heizung 90 kann sich alternativ dazu nur über einen Abschnitt des Zusatzverdampfers 36 hinweg erstrecken. Die Heizung 90 kann an einer Seite des Zusatzverdampfers 36 montiert sein, wie durch die gestrichelten Linien in 2 gezeigt.
Vorzugsweise ist die Heizung 90 durch einen Isolator 98 von der Luft innerhalb der Zusatz-HVAC-Einheit 30 isoliert. Der Isolator kann eine Seite der Heizung 90 abdecken, die dem Zusatzverdampfer 36 abgewandt ist, so dass die Wärme von der Heizung 90 zu dem Zusatzverdampfer 36 hin gelenkt wird. Der Isolator 98 kann aus einer Anzahl unterschiedlicher Isoliermaterialien, wie beispielsweise Glasfaserstoff, Glas oder Porzellan, Keramik, Hartgummi, Paraffin, Gummi oder Kunststoff, Metallumhüllung und dergleichen bestehen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Isolator 98 und die Heizung 90 sollten korrosionsbeständig sein, um den Bedingungen, denen sie innerhalb der Zusatz-HVAC-Einheit 30 ausgesetzt sind, standzuhalten.
Die Doppelverdampfer-Klimaanlage 20 umfasst ein Steuersystem 116 mit einem Kühlmodus und einem Nicht-Kühlmodus 118, 119, 120, 121 für eine jede der HVAC-Einheiten 28, 30, um die Doppelverdampfer-Klimaanlage 20 zu steuern. Vorzugsweise umfasst das Steuersystem 116 einen Controller 124 innerhalb des Steuersystems 116, um die Doppelverdampfer-Klimaanlage 20 zu steuern. Der Controller 124 verwendet Eingangssignale und Steuersignale, wie dies in der Technik allgemein bekannt ist, um die Doppelverdampfer-Klimaanlage 20 zu steuern. Es ist festzustellen, dass der Controller 124 durch eine Stromquelle in dem Fahrzeug 16, beispielsweise eine Batterie, eine Kraftzelle, eine Lichtmaschine oder dergleichen, gespeist wird. Ein Bedienfeld (nicht gezeigt), das in Wirkverbindung mit dem Controller 124 steht und für einen Benutzer des Fahrzeugs 16 zugänglich ist, wird dazu verwendet, verschiedene Merkmale des Steuersystems 116 zu steuern.
Vorzugsweise steuert der Benutzer, ob die Primär- und die Zusatz-HVAC-Einheit 28, 30 in den Kühlmodus 118, 119 oder in den Nicht-Kühlmodus 120, 121 versetzt werden. Der Benutzer wählt den Kühlmodus oder den Nicht-Kühlmodus 118, 119, 120, 121 für eine jede der HVAC-Einheiten 28, 30 aus, je nachdem ob der Benutzer gekühlte Luft für den vorderen und/oder den hinteren Abschnitt 10, 12 der Fahrgastzelle 14 bereitzustellen wünscht. Vorzugsweise werden Knöpfe auf dem Bedienfeld, die in 3 schematisch dargestellt sind, dazu verwendet, um die gekühlte Luft für den vorderen und den hinteren Abschnitt 10, 12 der Fahrgastzelle 14 anzufordern. Obwohl in 3 getrennte Knöpfe für den Kühlmodus und den Nicht-Kühlmodus 118, 119, 120, 121 veranschaulicht sind, ist es vorzuziehen, jeweils nur einen einzigen Knopf für die Primär-HVAC-Einheit bzw. die Zusatz-HVAC-Einheit 28, 30 zu verwenden. Auf diese Weise wird jede Klimaanlageneinheit in den Kühlmodus 118, 119 versetzt, wenn der Bediener den entsprechenden Knopf aktiviert. Umgekehrt wird jede Klimaanlageneinheit in den Nicht-Kühlmodus 120, 121 versetzt, wenn der Benutzer den entsprechenden Knopf deaktiviert. Durch das Drücken der Knöpfe werden Eingangssignale zu dem Controller 124 gesendet, um die von dem Benutzer gewünschten Kühlbedingungen anzugeben. Der Controller 124 benutzt dann diese Eingangssignale, um andere Aspekte des Steuersystems 116 zu steuern, wie weiter unten noch beschrieben wird.
Der Benutzer steuert auch Temperatureinstellungen für den vorderen und den hinteren Abschnitt 10, 12 der Fahrgastzelle 14, sowie die jeweilige Primär- und Zusatzgebläsegeschwindigkeit, um die Luft in dem vorderen und dem hinteren Abschnitt 10, 12 maßvoll zu steuern. Es wird vom Fachmann festgestellt werden können, dass die Steuerung der Primär-HVAC-Einheit und der Zusatz-HVAC-Einheit 28, 30 durch den Benutzer auf verschiedene Art und Weise bewerkstelligt werden könnte. Daher soll die spezifische Art und Weise, in welcher der Benutzer die Primär-HVAC-Einheit und die Zusatz-HVAC-Einheit 28, 30 steuert, die vorliegende Erfindung nicht beschränken.
Zahlreiche Merkmale des Steuersystems 116 werden automatisch gesteuert, d.h. es werden von dem Controller 124 automatisch Steuersignale gesendet, und zwar in Ansprechen auf die an den Controller 124 gesendeten Eingangssignale. Beispielsweise wird der Kompressor 38 automatisch aktiviert, wenn der Benutzer den Kühlmodus 118 für die Primär-HVAC-Einheit 28 ausgewählt hat. Der Kompressor 38 beginnt dann, automatisch Kältemittel durch den Kältemittelkreislauf umzuwälzen.
In der bevorzugten Ausführungsform aktiviert das Steuersystem 116 automatisch die Heizung 90 in Ansprechen darauf, dass die Zusatz-HVAC-Einheit 30 sich im Nicht-Kühlmodus 121 befindet, während die Primär-HVAC-Einheit 28 sich im Kühlmodus 118 befindet. Wenn der Benutzer den Kühlmodus 118 für die Primär-HVAC-Einheit 28 ausgewählt hat, wird ein Steuersignal von dem Controller 124 an den Kompressor 38 gesendet und der Kompressor 38 wird aktiviert. Der Kompressor 38 beginnt dann, Kältemittel durch den Kältemittelkreislauf umzuwälzen. Dies umfasst das Umwälzen von Kältemittel gleichermaßen durch den Primärverdampfer und den Zusatzverdampfer 32, 36, obwohl der Benutzer den Nicht-Kühlmodus 121 für die Zusatz-HVAC-Einheit 30 ausgewählt hat. Das Primärgebläse 52 bewegt Luft durch den Primärverdampfer 32, um Wärme von der Luft auf das Kältemittel in der Primär-HVAC-Einheit 28 zu übertragen. Da der Benutzer jedoch für die Zusatz-HVAC-Einheit 30 den Nicht-Kühlmodus 121 ausgewählt hat, wird die Luft nicht über den Zusatzverdampfer 36 bewegt, um gekühlt zu werden, d.h. der Benutzer hat eine Auswahl getroffen, wonach der hintere Abschnitt 12 der Fahrgastzelle 14 nicht gekühlt wird. Folglich wird die Wärme von der Luft nicht auf das Kältemittel übertragen. Daher wird die Heizung 90 automatisch aktiviert, um das Kältemittel zu erwärmen und so, wie zuvor beschrieben, eine Ansammlung von flüssigem Kältemittel und Schmieröl in dem Zusatzverdampfer 36 zu verhindern. Vorzugsweise wird ein elektrisches Ausgangssignal von dem Controller 124 zu der Heizung 90 gesendet, um die Heizung 90 zu aktivieren.
Ein Temperatursensor 94, wie beispielsweise ein Thermoelement, kann in der Nähe der Heizung 90 positioniert sein, um die Temperatur der Heizung 90 zu bestimmen. Der Temperatursensor 94 steht in Wirkverbindung mit dem Controller 124, um die Temperatur der Heizung 90 an den Controller 124 rückzumelden. Der Controller 124 steuert die Temperatur der Heizung 90, wenn die Zusatz-HVAC-Einheit 30 sich im Nicht-Kühlmodus 121 befindet, während die Primär-HVAC-Einheit 28 sich im Kühlmodus befindet, indem er das elektrische Steuersignal anpasst, das von dem Controller 124 an die Heizung 92 gesendet wird. Die Temperatur der Heizung 90 verändert sich mit der Veränderung der Größe des Steuersignals. Der Controller 124 kann entsprechend programmiert sein, um die Temperatur der Heizung 90 basierend auf einer vorbestimmten Bedingung, wie etwa einer Durchschnittstemperatur in dem Zusatzgehäuse 82, anzupassen, oder um eine gleichbleibende Optimaltemperatur für die Umwandlung von flüssigem Kältemittel in dampf- oder gasförmiges Kältemittel aufrechtzuerhalten.
Das Steuersystem 116 umfasst einen Sensor 128, welcher in Wirkverbindung mit dem Controller 124 steht. Der Controller 124 spricht auf den Sensor 128 an, um zu erfassen, wann die Zusatz-HVAC-Einheit 30 sich im Nicht-Kühlmodus 121 befindet, während die Primär-HVAC-Einheit 28 sich im Kühlmodus 118 befindet. Vorzugsweise stellt der Sensor 128 Computercode innerhalb des Controllers 124 dar, welcher die von dem Benutzer ausgelösten Eingangssignale erkennt, um zu bestimmen, wann die Zusatz-HVAC-Einheit 30 sich im Nicht-Kühlmodus 121 befindet, während die Primär-HVAC-Einheit 28 sich im Kühlmodus 118 befindet.
Das Steuersystem 116 umfasst einen Zusatzgebläse-Controller 132, der in Wirkverbindung mit dem Controller 124 steht. Der Zusatzgebläse-Controller 132 setzt einen Motor 133 in Gang, um das Zusatzgebläse 84 in Drehung zu versetzen, wenn die Zusatz-HVAC-Einheit 30 sich im Kühlmodus 119 befindet. Der Zusatzgebläse-Controller 132 spricht auf den Controller 124 an, um das Zusatzgebläse 84 über den Motor 133 mit einer vom Benutzer ausgewählten Gebläsegeschwindigkeit zu betreiben, wenn die Zusatz-HVAC-Einheit 30 sich im Kühlmodus 119 befindet. Der Zusatzgebläse-Controller 132 deaktiviert das Zusatzgebläse 84, wenn die Zusatz-HVAC-Einheit 30 sich im Nicht-Kühlmodus 121 befindet, während die Primär-HVAC-Einheit sich im Kühlmodus 118 befindet. Auf diese Weise erfolgt kein Luftstrom zu dem hinteren Abschnitt 12 der Fahrgastzelle 14. Es ist festzustellen, dass es sich bei dem Zusatzgebläse-Controller 132 um eine von dem Controller 124 getrennte Komponente handeln kann, oder dass der Zusatzgebläse-Controller 132 einen Computercode innerhalb des Controllers 124 darstellen kann. Anders ausgedrückt, der Controller 124 kann so ausgelegt sein, dass der Zusatzgebläse-Controller 132 darin integriert ist.
Das Steuersystem 116 umfasst einen Primärgebläse-Controller 135, der in Wirkverbindung mit dem Controller 124 steht. Der Primärgebläse-Con troller 135 setzt einen Motor 137 in Gang, um das Primärgebläse 52 in Drehung zu versetzen. Der Primärgebläse-Controller 135 spricht auf den Controller 124 an, um das Primärgebläse 52 zu betreiben, wenn die Primär-HVAC-Einheit 28 sich im Kühlmodus 118 befindet. Das Primärgebläse 52 bewegt die gekühlte Luft in den vorderen Abschnitt 10 der Fahrgastzelle 14, wenn die Primär-HVAC-Einheit 28 sich im Kühlmodus 118 befindet.
Das Steuersystem 116 umfasst ein Zusatz-Betätigungselement 130, welches in Wirkverbindung mit dem Controller 124 steht. Das Zusatz-Betätigungselement 130 spricht auf den Controller 124 an, um die Zusatz-Betriebsartenklappe 86 zwischen der ersten und der zweiten Stellung 87, 88 zu verschieben bzw. zu verschwenken. Das Steuersystem 116 umfasst ein erstes Betätigungselement 134, welches in Wirkverbindung mit dem Controller 124 steht. Das erste Betätigungselement 134 spricht auf den Controller 124 an, um die erste Betriebsartenklappe 64 zwischen der ersten und der zweiten Stellung 66, 68 zu verstellen. Das Steuersystem 116 umfasst auch ein zweites Betätigungselement 136, welches in Wirkverbindung mit dem Controller 124 steht. Das zweite Betätigungselement 136 spricht auf den Controller 124 an, um die zweite Betriebsartenklappe 70 zwischen der ersten und der zweiten Stellung 72, 74 zu verstellen. Das Steuersystem 116 umfasst auch ein drittes Betätigungselement 139, welches in Wirkverbindung mit dem Controller 124 steht, um die Ansaugklappe 56 zwischen den Stellungen 57, 59 zu verstellen, welche jeweils dem Einsaugen der Außenluft bzw. dem Einsaugen der Luft aus dem vorderen Abschnitt 10 entsprechen.
Die Primär- und die Zusatz-HVAC-Einheit 28, 30 kann zusätzlich zu dem Primär- bzw. Zusatzverdampfer 32, 36 jeweils einen Primär- bzw. Zusatz-Erhitzerkern 142, 144 umfassen. Es wird vom Fachmann festgestellt werden können, dass die vorliegende Erfindung eine Primär- und eine Zusatz- Klimaanlageneinheit 138, 140 schaffen kann, welche die Verdampfer 32, 36 ohne die Erhitzerkerne 142, 144 aufweisen. Der Klarheit halber ist die obige Beschreibung auf die HVAC-Einheiten 28, 30 ausgerichtet. Die Primär- und die Zusatz-Klimaanlageneinheit 138, 140 können jedoch austauschbar anstelle der HVAC-Einheiten 28, 30 verwendet werden, wobei es sich nach wie vor um die Ausführung der vorliegenden Erfindung handelt. In diesem Fall umfassen die Primär- und die Zusatz-Klimaanlageneinheit 138, 140 sämtliche Merkmale der Primär- und der Zusatz-HVAC-Einheit 28, 30 und erfüllen alle Funktionen derselben. Anders ausgedrückt, die Erhitzerkerne 142, 144 sind zur Ausführung der vorliegenden Erfindung nicht notwendig.
Die Erhitzerkerne 142, 144 sind jeweils in der ersten bzw. der zweiten Kühlmittelschleife 146, 148 angeordnet. Die erste und die zweite Kühlmittelschleife 146, 148 sind miteinander verbunden und wälzen Kühlmittel von der Maschine 152 durch die Erhitzerkerne 142, 144 um. Eine Wasserpumpe 150 wird dazu verwendet, um das Kühlmittel durch die Maschine 152 des Fahrzeugs 16 und in die erste und die zweite Kühlmittelschleife 146, 148 umzuwälzen, wie dies in der Technik allgemein bekannt ist.
Die Erhitzerkerne 142, 144 sind in dem Primärgehäuse und dem Zusatzgehäuse 50, 82 abströmseits von dem Primärverdampfer bzw. dem Zusatzverdampfer 32, 36 angeordnet. Die Erhitzerkerne 142, 144 sind von den Verdampfern 32, 36 durch Primär- und Zusatz-Luftmischklappen 154, 156 getrennt. Die Luftmischklappen 154, 156 umfassen Betätigungselemente 158, 160, die durch den Controller 124 gesteuert werden, um die Luftmischklappen 154, 156 zu bewegen. Die Bewegung der Luftmischklappen 154, 156 basiert auf vom Benutzer gewählten Parametern wie etwa Temperatur, um die Temperatur der Luft zu steuern, die in den vorderen und den hinteren Abschnitt 10, 12 der Fahrgastzelle 14 ein strömt. Das Primärgebläse und das Zusatzgebläse 52, 84 bewegen die Luft von dem vorderen und dem hinteren Abschnitt 10, 12, bzw. alternativ dazu bewegt das Primärgebläse 52 die Außenluft durch den Primärverdampfer und durch den Zusatzverdampfer 32, 36 sowie durch den Primär- und den Zusatz-Erhitzerkern 142, 144, je nachdem, in welcher Position die Luftmischklappen 154, 156 sich befinden. Die Verwendung und Steuerung der Luftmischklappen 154, 156 zur Steuerung der Lufttemperatur sind in der Technik allgemein bekannt und werden daher hier nicht eingehender beschrieben.
Es wird nun ein Beispiel eines Verfahrens zum Kühlen der Luft in dem vorderen und dem hinteren Abschnitt 10, 12 der Fahrgastzelle 14 des Fahrzeugs 16 beschrieben. Es sei hier festgestellt, dass das folgende Beispiel nur eine unter zahlreichen Möglichkeiten darstellt, gemäß denen das erfindungsgemäße Verfahren umgesetzt werden kann.
Zunächst umfasst das Verfahren das Umschalten der Primär-HVAC-Einheit und der Zusatz-HVAC-Einheit 28, 30 jeweils vom Nicht-Kühlmodus 120, 121 in den Kühlmodus 118, 119. Dann wird in Ansprechen darauf, dass die Primär-HVAC-Einheit 28 vom Nicht-Kühlmodus 120 in den Kühlmodus 118 umgeschaltet wird, der Kompressor 38 aktiviert. In Ansprechen auf das Aktivieren des Kompressors 38 beginnt der Kompressor 38 dann, das Kältemittel durch die Primär-HVAC-Einheit 28 und die Zusatz-HVAC-Einheit 30 umzuwälzen. Das Primärgebläse 52 wird ebenfalls aktiviert, um die Luft durch den Primärverdampfer 32 zu bewegen und die Wärme von der Luft auf das Kältemittel zu übertragen, um in Ansprechen darauf, dass die Primär-HVAC-Einheit 28 sich im Kühlmodus 118 befindet, die Luft für den vorderen Abschnitt 10 der Fahrgastzelle 14 zu kühlen. Die Primär-HVAC-Einheit 28 lässt dann in Ansprechen auf das Aktivieren des Primärgebläses 52 die gekühlte Luft in den vorderen Abschnitt 10 der Fahrgastzelle 14 ausströmen. Im Speziellen bewegt das Primärgebläse 52 Luft durch den Primärverdampfer 32, um sie zu kühlen, und lässt dann die Luft gemäß der vom Benutzer getroffenen Auswahl durch einen aus der Mehrzahl von Primär-Luftkanälen 62 ausströmen.
Das Zusatzgebläse 84 wird aktiviert, um die Luft durch den Zusatzverdampfer 36 zu bewegen und um Wärme von der Luft auf das Kältemittel zu übertragen, um in Ansprechen darauf, dass die Zusatz-HVAC-Einheit 30 sich im Kühlmodus 119 befindet, die Luft in dem hinteren Abschnitt 12 der Fahrgastzelle 14 zu kühlen. Die gekühlte Luft wird in Ansprechen auf das Aktivieren des Zusatzgebläses 84 in den hinteren Abschnitt 12 der Fahrgastzelle 14 befördert. Der Benutzer schaltet dann die Zusatz-HVAC-Einheit 30 vom Kühlmodus 119 in den Nicht-Kühlmodus 121, während die Primär-HVAC-Einheit 28 im Kühlmodus 118 verbleibt. Das Zusatzgebläse 84 wird daraufhin abgeschaltet, d.h. die Stromzufuhr zu dem Motor 133 wird durch den Controller 124 unterbrochen und es erfolgt kein Ausströmen der gekühlten Luft in den hinteren Abschnitt 12. Gleichzeitig wird durch das Steuersystem 116 automatisch die Heizung aktiviert, d.h. der Controller 124 überträgt das elektrische Ausgangssignal an die Heizung, um damit zu beginnen, die Temperatur der Heizung zu erhöhen. Dies erfolgt wiederum in Ansprechen darauf, dass die Zusatz-HVAC-Einheit 30 vom Kühlmodus 119 in den Nicht-Kühlmodus 121 umgeschaltet wird, während die Primär-HVAC-Einheit 28 im Kühlmodus 118 verbleibt.
Das oben beschriebene Verfahren entspricht einem Beispielfall, in welchem der Benutzer gekühlte Luft gleichermaßen für den vorderen und den hinteren Abschnitt 10, 12 der Fahrgastzelle 14 angefordert hat, dann aber beschließt, das Kühlen des hinteren Abschnitts 12 zu beenden, und zwar durch Umschalten der Zusatz-HVAC-Einheit 30 in den Nicht-Kühlmodus 121.
In einem alternativen Verfahren wird nur die Primär-HVAC-Einheit 28 in den Kühlmodus 118 geschaltet, während die Zusatz-HVAC-Einheit 30 im Nicht-Kühlmodus 121 verbleibt. In diesem Beispielfall setzt sich das Verfahren wie weiter oben beschrieben fort, d.h. der Kompressor 38 wird aktiviert, das Primärgebläse 52 wird aktiviert, das Zusatzgebläse 84 wird deaktiviert, und die Heizung 90 wird automatisch aktiviert. Dieses alternative Verfahren entspricht einem Beispielfall, in welchem der Benutzer vor Kurzem in das Fahrzeug 16 eingestiegen ist und nur für den vorderen Abschnitt 10 gekühlte Luft anfordert, und zwar indem er nur die Primär-HVAC-Einheit 28 in den Kühlmodus 118 umschaltet.
Es wird vom Fachmann auf den Gebieten der Klima- und Kältetechnik festgestellt werden können, dass die erfindungsgemäße Doppelverdampfer-Klimaanlage 20 auch in Nicht-Kfz-Anwendungen zum Einsatz kommen kann. So können beispielsweise bei Kühlsystemen wie etwa Gefriertheken für Nahrungsmittel, und häuslichen Klimaanlagen (Mini-Split, Raumklimaanlagen für die Wandmontage) mehrere Verdampfer mit einem gemeinsamen Kompressor verbunden sein. Zu diesem Zweck kann die erfindungsgemäße Doppelverdampfer-Klimaanlage 20 als solche verwendet werden.

Claims

Doppelverdampfer-Klimaanlage (20) zur Verwendung mit einem Kältemittel zum Kühlen von Luft, wobei die Anlage folgendes umfasst: einen Kompressor (38) zum Komprimieren und Umwälzen des Kältemittels; eine zwischen einem Kühlmodus (118) und einem Nicht-Kühlmodus (120) umschaltbare Primär-Klimaanlageneinheit (138) mit einem Primärverdampfer (32), der mit dem Kompressor (38) in Fluidverbindung steht, um Wärme von der Luft auf das Kältemittel zu übertragen, um im Kühlmodus (118) die Luft zu kühlen; eine zwischen einem Kühlmodus (119) und einem Nicht-Kühlmodus (121) umschaltbare Zusatz-Klimaanlageneinheit (140) mit einem Zusatzverdampfer (36), der mit dem Kompressor (38) in Fluidverbindung steht, um Wärme von der Luft auf das Kältemittel zu übertragen, um im Kühlmodus (119) die Luft zu kühlen, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Heizung (90) nahe bei dem Zusatzverdampfer (36) aufweist, um das Kältemittel zu erwärmen, wenn die Zusatz-Klimaanlageneinheit (140) sich im Nicht-Kühlmodus (121) befindet, während die Primär-Klimaanlageneinheit (138) sich im Kühlmodus (118) befindet, um eine Ansammlung des Kältemittels in dem Zusatzverdampfer (36) zu verhindern.
Anlage nach Anspruch 1, wobei die Heizung (90) an dem Zusatzverdampfer (36) montiert ist.
Anlage nach Anspruch 2, wobei die Heizung (90) in der Zusatz-Klimaanlageneinheit (140) angeordnet ist.
Anlage nach Anspruch 1, wobei die Heizung (90) weiterhin als ein Heizelement definiert ist, das elektrisch betrieben ist, um das Kältemittel zu erwärmen.
Anlage nach Anspruch 1, welche weiterhin einen Isolator (98) umfasst, der die Heizung (90) umgibt, um die Heizung (90) gegenüber der Luft innerhalb der Zusatz-Klimaanlageneinheit (140) zu isolieren und um Wärme von der Heizung (90) zu dem Zusatzverdampfer (36) zu reflektieren.
Anlage nach Anspruch 1, welche weiterhin ein Steuersystem (116) umfasst, das den Kühlmodus (118, 119) und den Nicht-Kühlmodus (120, 121) für eine jede der Klimaanlageneinheiten (138, 140) aufweist, um die Heizung (90) in Ansprechen darauf, dass die Zusatz-Klimaanlageneinheit (140) sich im Nicht-Kühlmodus (121) befindet, während die Primär-Klimaanlageneinheit (138) sich im Kühlmodus (118) befindet, automatisch zu aktivieren.
Anlage nach Anspruch 6, wobei das Steuersystem (116) einen Sensor (128) umfasst, um zu erfassen, wann die Zusatz-Klimaanlageneinheit (140) sich im Nicht-Kühlmodus (121) befindet, während die Primär-Klimaanlageneinheit (138) sich im Kühlmodus (118) befindet.
Anlage nach Anspruch 7, welche weiterhin ein Zusatzgehäuse (82) umfasst, das den Zusatzverdampfer (36) umgibt.
Anlage nach Anspruch 8, welche weiterhin ein Zusatzgebläse (84) umfasst, das mit dem Zusatzgehäuse (82) in Eingriff steht, um die Luft über den Zusatzverdampfer (36) zu bewegen, um Wärme von der Luft auf das Kältemittel zu übertragen.
Anlage nach Anspruch 9, welche weiterhin eine Zusatz-Betriebsartenklappe (86) umfasst, die mit dem Zusatzgehäuse (82) in Eingriff steht und zwischen einer ersten Stellung (87) und einer zweiten Stellung (88) verstellbar ist.
Anlage nach Anspruch 10, wobei das Steuersystem (116) ein Zusatz-Betätigungselement (130) umfasst, um die Zusatz-Betriebsartenklappe (86) von der ersten Stellung (87) in die zweite Stellung (88) zu bewegen.
Anlage nach Anspruch 11, welche weiterhin eine Mehrzahl von Zusatz-Luftkanalgehäusen (105) umfasst, die sich von dem Zusatzgehäuse (82) erstrecken und mit diesem in Eingriff stehen, um einen Zusatz-Lüftungskanal (106) und einen Zusatz-Bodenkanal (108) zu definieren, um die Luft von der Zusatz-Klimaanlageneinheit (140) zu verteilen, wobei die Zusatz-Betriebsartenklappe (86) in der ersten Stellung (87) die Luft zu dem Zusatz-Lüftungskanal (106) lenkt und in der zweiten Stellung (88) zu dem Zusatz-Bodenkanal (108) lenkt.
Anlage nach Anspruch 12, welche weiterhin eine Luftansaugöffnung (112) in der Nähe des Zusatzgehäuses (82) umfasst, um die Luft in das Zusatzgehäuse (82) zu leiten.
Anlage nach Anspruch 13, welche weiterhin ein Primärgehäuse (50) umfasst, das den Primärverdampfer (32) umgibt.
Anlage nach Anspruch 14, welche weiterhin ein Primärgebläse (52) umfasst, das mit dem Primärgehäuse (50) in Eingriff steht, um die Luft durch den Primärverdampfer (32) zu bewegen, um Wärme von der Luft auf das Kältemittel zu übertragen.
Anlage nach Anspruch 15, welche weiterhin eine Mehrzahl von Primär-Luftkanalgehäusen (63) umfasst, die sich von dem Primärgehäuse (50) erstrecken und mit diesem in Eingriff stehen, um eine Mehrzahl von Primär-Luftkanälen (62) zu definieren, um die Luft von der Primär-Klimaanlageneinheit (138) zu verteilen.
Anlage nach Anspruch 16, welche weiterhin eine erste Betriebsartenklappe (64) umfasst, die mit dem Gehäuse (50) in Eingriff steht und zwischen einer ersten Stellung (66) und einer zweiten Stellung (68) verstellbar ist, um die Luft selektiv von der Primär-Klimaanlageneinheit (158) in die Primär-Luftkanäle (62) zu verteilen.
Anlage nach Anspruch 17, wobei das Steuersystem (116) ein erstes Betätigungselement (134) umfasst, um die erste Betriebsartenklappe (64) zwischen der ersten Stellung (66) und der zweiten Stellung (68) zu verstellen.
Anlage nach Anspruch 18, welche weiterhin eine zweite Betriebsartenklappe (70) umfasst, die mit dem Gehäuse (50) in Eingriff steht und zwischen einer ersten Stellung (72) und einer zweiten Stellung (74) verstellbar ist, um die Luft selektiv von der Primär-Klimaanlageneinheit (138) in die Primär-Luftkanäle (62) zu verteilen.
Anlage nach Anspruch 19, wobei das Steuersystem (116) ein zweites Betätigungselement (136) umfasst, um die zweite Betriebsartenklappe (70) zwischen der ersten Stellung (72) und der zweiten Stellung (74) zu verstellen.
Anlage nach Anspruch 20, wobei die Mehrzahl von Primär-Luftkanälen (62) einen Primär-Entfrostungskanal (76), einen Primär-Lüftungskanal (78) und einen Primär-Bodenkanal (80) umfasst.
Verfahren zum Kühlen von Luft in einem vorderen Abschnitt (10) und einem hinteren Abschnitt (12) einer Fahrgastzelle (14) eines Fahrzeugs (16) unter Verwendung einer Doppelverdampfer-Klimaanlage (20) mit einer Heizung (90) sowie mit einer Primär-Klimaanlageneinheit (138) und einer Zusatz-Klimaanlageneinheit (140), die jeweils zwischen einem Kühlmodus (118, 119) und einem Nicht-Kühlmodus (120, 121) umschaltbar sind, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erfassen, wann die Zusatz-Klimaanlageneinheit (140) sich im Nicht-Kühlmodus (121) befindet, während die Primär-Klimaanlageneinheit (138) sich im Kühlmodus (118) befindet; und automatisches Aktivieren der Heizung (90) in Ansprechen auf das Erfassen, dass die Zusatz-Klimaanlageneinheit (140) sich im Nicht-Kühlmodus (121) befindet, während die Primär-Klimaanlageneinheit (138) sich im Kühlmodus (118) befindet.
Verfahren zum Kühlen von Luft in einem vorderen Abschnitt (10) und einem hinteren Abschnitt (12) einer Fahrgastzelle (14) eines Fahrzeugs (16) unter Verwendung einer Doppelverdampfer-Klimaanlage (20) mit einer Primär-Klimaanlageneinheit (138) und einer Zusatz-Klimaanlageneinheit (140), einem Steuersystem (116), um die Klimaanlageneinheiten (138, 140) jeweils zwischen einem Kühlmodus (118, 119) und einem Nicht-Kühlmodus (120, 121) zu steuern, und einem Kompressor (38), um Kältemittel durch die Klimaanlageneinheiten (138, 140) umzuwälzen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Umschalten der Primär-Klimaanlageneinheit (138) und der Zusatz-Klimaanlageneinheit (140) jeweils vom Nicht-Kühlmodus (120, 121) in den Kühlmodus (118, 119); Aktivieren des Kompressors (38) in Ansprechen darauf, dass die Primär-Klimaanlageneinheit (138) vom Nicht-Kühlmodus (120) in den Kühlmodus (118) umgeschaltet wird; Umwälzen von Kältemittel durch die Primär-Klimaanlageneinheit (138) und die Zusatz-Klimaanlageneinheit (140) in Ansprechen auf das Aktivieren des Kompressors (38); Aktivieren eines Primärgebläses (52), um Wärme von der Luft auf das Kältemittel zu übertragen, um die Luft im vorderen Abschnitt (10) der Fahrgastzelle (14) in Ansprechen darauf, dass die Primär-Klimaanlageneinheit (138) sich im Kühlmodus (118) befindet, abzukühlen; Ausströmen lassen von gekühlter Luft in den vorderen Abschnitt (10) der Fahrgastzelle (14) in Ansprechen auf das Aktivieren des Primärgebläses (52); Aktivieren eines Zusatzgebläses (84), um Wärme von der Luft auf das Kältemittel zu übertragen, um die Luft im hinteren Abschnitt (12) der Fahrgastzelle (14) in Ansprechen darauf, dass die Zusatz-Klimaanlageneinheit (140) sich im Kühlmodus (119) befindet, abzukühlen; Ausströmen lassen von gekühlter Luft in den hinteren Abschnitt (12) der Fahrgastzelle (14) in Ansprechen auf das Aktivieren des Zusatzgebläses (84); Umschalten der Zusatz-Klimaanlageneinheit (140) vom Kühlmodus (119) in den Nicht-Kühlmodus (121), während die Primär-Klimaanlageneinheit (138) im Kühlmodus (118) verbleibt; und automatisches Aktivieren einer Heizung (90) in der Nähe der Zusatz-Klimaanlageneinheit (140) in Ansprechen darauf, dass die Zusatz-Klimaanlageneinheit (140) vom Kühlmodus (119) in den Nicht-Kühlmodus (121) umgeschaltet wird, während die Primär-Klimaanlageneinheit (138) im Kühlmodus (118) verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Schritt des automatischen Aktivierens der Heizung (90) weiterhin den Schritt des Übertragens eines elektrischen Signals von dem Steuersystem (116) zu einem Heizelement umfasst.
Verfahren nach Anspruch 24, welches weiterhin den Schritt des Verdampfens des Kältemittels in einem Zusatzverdampfer (36) der Zusatz-Klimaanlageneinheit (140) unter Verwendung des Heizelements und in Ansprechen auf das Aktivieren des Heizelements umfasst.
Verfahren nach Anspruch 25, weiterhin umfassend den Schritt des Erfassens, wann die Zusatz-Klimaanlageneinheit (140) vom Kühlmodus (119) in den Nicht-Kühlmodus (121) umgeschaltet wird, während die Primär-Klimaanlageneinheit (138) sich im Kühlmodus (118) befindet.