EA009561B1

EA009561B1 - Кондиционер для автомобиля

Info

Publication number: EA009561B1
Application number: EA200601346A
Authority: EA
Inventors: Вольфганг Кремер; Нуреддин Келифа; Оливер Хорн
Original assignee: Вебасто Аг
Priority date: 2004-01-19
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2008-02-28
Also published as: AU2005204993A1; DE102004002715A1; EA200601346A1; CN101504204A; CA2553829C; US20080173029A1; AU2005204993B2; BRPI0506922A; CA2553829A1; CN1933986A; EP1706282A1; KR20060118583A; KR100812457B1; WO2005068229A1; JP2007518618A

Abstract

Кондиционер для автомобиля с контуром (1) циркуляции хладагента, который включает в себя электроприводной компрессор (2), конденсатор (4), расширительный клапан (10) и скрытый аккумулятор (12) холода. От скрытого аккумулятора (12) холода посредством контура (1) циркуляции хладагента отводится тепло. Это называется как нагрузка скрытого аккумулятора (12) холода. Кроме того, предусмотрены средства для охлаждения воздуха, которые выполнены так, что от воздуха отводится тепло, которое подается к скрытому аккумулятору (12) холода. Таким образом, конденсатор, в частности, в виде стационарного конденсатора, может быть выполнен особенно компактным и производительным.

Description

Изобретение касается кондиционера для автомобиля с контуром циркуляции хладагента, который включает в себя компрессор, конденсатор, расширительный клапан и скрытый аккумулятор холода, от которого посредством контура циркуляции хладагента отводится тепло. Такой отвод тепла называется как нагрузка. Кроме того, кондиционер включает в себя средства для охлаждения воздуха, которые выполнены таким образом, что тепло отводится от воздуха и тепло подводится к скрытому аккумулятору холода. Такой подвод тепла называется как разгрузка. Подобного рода кондиционер применяется для грузового автомобиля. В грузовых автомобилях они используются в качестве стационарного кондиционера.

Из ΌΕ 19852641 С1 известен стационарный кондиционер для автомобиля с контуром циркуляции хладагента, который включает в себя компрессор, конденсатор, коллектор и по меньшей мере один холодильный узел. Холодильный узел состоит из испарителя с расширительным органом и окружающим его холодильником. Кроме того, параллельно по меньшей мере одному холодильному узлу подключен дополнительный испаритель с расширительным органом, причем через соответствующие переключающие клапаны может регулироваться, протекает ли хладагент через дополнительный испаритель или испаритель холодильного узла. Компрессор приводится в действие механически посредством приводного мотора и выполнен с возможностью связывания с ним посредством электромагнитной муфты через клиновой ремень.

Задачей изобретения является создание компактного кондиционера, который пригоден для охлаждения транспортного средства в стояночном режиме транспортного средства.

Задача решается благодаря признакам независимого пункта формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.

Изобретение характеризуется кондиционером для автомобиля с первым контуром циркуляции хладагента, который включает в себя электрически приводимый компрессор, конденсатор, расширительный клапан и скрытый аккумулятор холода, от которого посредством контура циркуляции хладагента отводится тепло, и со средствами для охлаждения воздуха, которые выполнены таким образом, что тепло отводится от воздуха и тепло подводится к скрытому аккумулятору холода. Посредством электрически приводимого компрессора может регулироваться мощность компрессора в независимости от скорости вращения приводного вала автомобиля и, в случае необходимости, компрессору также может предоставляться электроэнергия в независимости от привода автомобиля. Вследствие этого даже при экстремальном нагреве простым способом от скрытого аккумулятора холода может отводиться предварительно устанавливаемое количество теплоты.

Если в автомобиле расположен другой основной кондиционер, компрессор которого приводится в действие от приводного вала автомобиля, то есть, например, от коленчатого вала, то в таком случае нагрузка скрытого аккумулятора холода кондиционера может осуществляться даже еще быстрее, если компрессор основного кондиционера приводится в действие на своей предельной мощности.

Кроме того, скрытый аккумулятор холода отличается очень высокой специфической охлаждающей способностью. Это имеет преимущество, заключающееся в том, что кондиционер может быть выполнен очень компактно. Он может отводить от воздуха большое количество тепла, в частности, в стояночном режиме транспортного средства, когда приводной вал не вращается.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения кондиционер имеет контур циркуляции хладагента, который включает в себя насос, скрытый аккумулятор холода и теплообменник, посредством которого тепло отводится от воздуха и затем тепло подается к скрытому аккумулятору холода. Это имеет преимущество, заключающееся в том, что теплообменник может быть расположен в любом месте автомобиля.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения с теплообменником согласован вентилятор, который оказывает влияние на воздушный поток через теплообменник и который одновременно оказывает влияние на воздушный поток через нагревательный элемент. Это имеет преимущество, заключающееся в том, что необходим лишь один вентилятор, чтобы с одной стороны охлаждать воздух, а с другой стороны нагревать воздух.

Особенно предпочтительно, если нагревательный элемент представляет собой нагревающий теплообменник, через который протекает текучая среда, которая нагревается посредством топливного обогревателя. С помощью выполненного подобным образом нагревательного элемента возможна высокая тепловая нагрузка.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения скрытый аккумулятор холода расположен таким образом, что подлежащий охлаждению воздух протекает через скрытый аккумулятор холода и при этом охлаждается. Вследствие этого кондиционер может выполняться особенно компактно. В этой связи особенно предпочтительно, если контур циркуляции хладагента включает в себя несколько скрытых аккумуляторов холода. Таким образом, охлаждение может осуществляться в нескольких местах автомобиля. Это является преимуществом, в частности, в грузовых автомобилях, которые наряду с кабиной водителя еще имеют выполненную отдельно от нее спальную и/или жилую кабину.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения с кондиционером согласован ге

- 1 009561 нератор, который приводится в действие от приводного вала привода двигателя внутреннего сгорания и таким образом предоставляет электроэнергию для электрически приводимого компрессора. Таким образом, электрически приводимый компрессор во время режима движения приводится в действие с более высокой мощностью.

Примеры осуществления изобретения в дальнейшем пояснены посредством схематичных чертежей, на которых показано фиг. 1 - первый вариант осуществления кондиционера;

фиг. 2 - второй вариант осуществления кондиционера; фиг. 3 - третий вариант осуществления кондиционера; фиг. 4 - четвертый вариант осуществления кондиционера; фиг. 5 - пятый вариант осуществления кондиционера; фиг. 6 - шестой вариант осуществления кондиционера.

Элементы с одинаковой конструкцией и одинаковыми функциями обозначены на фигурах одинаковыми ссылочными позициями.

Кондиционер (фиг. 1) расположен в автомобиле, в частности, в грузовом автомобиле. Он имеет контур 1 циркуляции хладагента, который включает в себя электрически приводимый компрессор 2, конденсатор 4, с которым согласован вентилятор 6 конденсатора, коллектор 8, расширительный клапан 10 и скрытый аккумулятор 12 холода. Использование таких скрытых аккумуляторов холода раскрыто, например, в ΌΕ10247262 и ΌΕ19938725.

Расширительный клапан 10 может быть регулируемым или также может быть выполнен только в виде дросселя. Компрессор 2 на стороне выхода через первый трубопровод 14 соединен с конденсатором 4, который, в свою очередь, на стороне выхода через второй трубопровод 16 соединен с коллектором 8, который предпочтительно также включает в себя осушитель. Коллектор 8 через третий трубопровод 18 соединен с расширительным клапаном 10, который на стороне выхода через пятый трубопровод 22 соединен со скрытым аккумулятором холода. Скрытый аккумулятор 12 холода на стороне выхода через пятый трубопровод соединен с компрессором 2 на стороне входа. К электрически приводимому компрессору 2 подается электроэнергия, предпочтительно, от генератора 24, который приводится в действие от приводного вала 26 привода 28 автомобиля. Привод 28 может представлять собой, например, двигатель внутреннего сгорания. Однако электрически приводимый компрессор может также получать поданную иным образом электроэнергию, так например, посредством топливного элемента или прочего выделяющего электроэнергию элемента, как, например, аккумуляторной батареи. При этом к электрически приводимому компрессору электроэнергия может подаваться любой комбинацией приведенных в качестве примера элементов. При соответствующем расчете этих элементов электрически приводимый компрессор 2 может приводиться с мощностью, которая даже при экстремальных условиях эксплуатации достаточна для того, чтобы отводить скрытым аккумулятором 12 холода желаемое количество теплоты.

Во время эксплуатации электрически приводимого компрессора 2 хладагент, который может представлять собой, например, Р134а или также СО₂, сжимается, вследствие чего его температура повышается. Для этого конденсатор 4 выполнен во взаимосвязи с вентилятором 6 конденсатора так, что посредством протекающего через конденсатор 4 воздуха от хладагента отводится тепло. Охлажденный таким образом и сжиженный хладагент протекает далее через второй трубопровод 16 к коллектору 8 и оттуда через третий трубопровод 18 и к расширительному клапану 10, посредством которого он расширяется до более низкого давления, причем температура хладагента сильно падает. Затем, хладагент протекает к скрытому аккумулятору 12 холода и там отводит тепло от среды аккумулятора холода, при этом переходя в газообразное состояние. Далее вновь ставший газообразным хладагент протекает через пятый трубопровод 22 дальше к электрически приводимому компрессору 2 и там вновь конденсируется.

Высокая удельная охлаждающая способность скрытого аккумулятора 12 холода происходит, по существу, от того, что от среды аккумулятора холода в скрытом аккумуляторе холода посредством хладагента отводится энергия таким образом, что имеет место фазовый переход из жидкого состояния в твердое состояние. Таким образом, скрытый аккумулятор холода может быть выполнен компактно. Кроме того, он может быть экономично изготовлен.

Если хладагент представляет собой СО₂, то конденсатор 4 предпочтительно представляет собой газоохладитель, трубопроводы 18, 22 соприкасаются во внутреннем теплообменнике и коллектор расположен в трубопроводе 22.

Кондиционер включает в себя контур 30 циркуляции хладагента, который включает в себя теплообменник 32, насос 34 и скрытый аккумулятор 12 холода. Скрытый аккумулятор 12 холода посредством шестого трубопровода 36 соединен с теплообменником 32, который на стороне выхода через седьмой трубопровод 38 соединен с насосом 34 на стороне входа. Насос 34 на стороне выхода через восьмой трубопровод 40 соединен со скрытым аккумулятором 12 холода.

Насос 34 предпочтительно является электрически приводимыми, может получать необходимую для этого электроэнергию, например, от непоказанной аккумуляторной батареи. Насос 34 перекачивает хладагент контура циркуляции хладагента через скрытый аккумулятор 12 холода, причем он подводит тепло к скрытому аккумулятору 12 холода и таким образом охлаждается. Затем охлажденный хладагент течет

- 2 009561 или соответственно протекает через шестой трубопровод 36 к теплообменнику 32, к которому с возможностью регулирования через вентилятор 42 подается воздух, который затем отдает тепло в теплообменник 32 и таким образом охлаждается, и способствует желаемому охлаждению внутреннего пространства автомобиля. Теплообменник 32 может быть расположен в области кабины водителя или также в спальном или жилом пространстве автомобиля. Отданное проходящим воздухом тепло нагревает хладагент в теплообменнике 32 и нагретый таким образом хладагент протекает через седьмой трубопровод 38 к насосу 34, из которого он вновь нагнетается в скрытый аккумулятор 12 холода.

Электрически приводимый компрессор 2 предпочтительно приводится в действие во время режима движения автомобиля и таким образом отводит тепло от скрытого аккумулятора 12 холода. Во время стояночного режима автомобиля компрессор 2 предпочтительно вообще не приводится в действие или в крайнем случае приводится лишь с небольшой электрической мощностью. В стояночном режиме насос 34 приводится в действие в зависимости от необходимой мощности охлаждения и таким образом посредством контура 30 циркуляции хладагента воздух в автомобиле соответственно охлаждается.

Далее во втором варианте (фиг. 2) осуществления изобретения предусмотрен нагревательный элемент, который представляет собой нагревающий теплообменник 44, через который протекает текучая среда, предпочтительно водно-гликолевый раствор, которая нагревается посредством топливного обогревателя 46 и через девятый трубопровод 48 подается к нагревающему теплообменнику 44. Нагревающий теплообменник 44 расположен так, что вентилятор 44 также регулирует протекающий через нагревающий теплообменник 44 воздух. Так просто, с помощью только одного вентилятора 44, может регулироваться как протекающий через нагревающий теплообменник 44 воздух, так и протекающий через теплообменник 32 воздух.

В третьем варианте (фиг. 3) осуществления кондиционера предусмотрен воздушный нагревательный элемент 50, который может быть выполнен, например, в виде терморезистора с положительным температурным коэффициентом и таким образом преобразует электроэнергию в тепло, и который расположен таким образом, что протекающее мимо воздушного нагревательного элемента 50 количество воздуха регулируется посредством вентилятора 42. Воздушный нагревательный элемент 50 может также быть выполнен, например, в виде обогревателя топливовоздушной смеси.

В четвертом варианте (фиг. 4) осуществления кондиционера вентилятор 42 согласован со скрытым аккумулятором 12 холода и таким образом регулирует то, что воздух, который должен охлаждаться, протекает через скрытый аккумулятор холода или протекает мимо согласованных с ним охлаждающих ребер и таким образом отдает тепло скрытому аккумулятору 12 холода и тем самым охлаждается. Вследствие этого кондиционер может быть выполнен особенно компактно, поскольку можно отказаться от контура 30 циркуляции хладагента, в частности, тогда, когда охлаждение воздуха должно осуществляться в нескольких местах автомобиля, в этой связи предпочтительно, если кондиционер включает в себя несколько скрытых аккумуляторов 12 холода. В таком случае эти несколько скрытых аккумуляторов 12 холода могут быть расположены в соответствующих местах транспортного средства, так, например, в грузовом автомобиле один скрытый аккумулятор 12 холода может быть расположен в кабине водителя, а другой скрытый аккумулятор 12 холода - в выполненном отдельно от кабины водителя спальном и/или жилом пространстве.

В четвертом варианте осуществления кондиционера соответственно вариантам осуществления согласно фиг. 2 и 3 также могут иметься топливный обогреватель 46 и нагревающий теплообменник 44 или воздушный нагревательный элемент 50.

В пятом варианте (фиг. 5) осуществления кондиционера топливный обогреватель 46 расположен в обводном трубопроводе 48 контура 30 циркуляции хладагента. В шестом варианте осуществления кондиционера топливный обогреватель 46 соединен с шестым трубопроводом 36.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Кондиционер для автомобиля с контуром (1) циркуляции хладагента, который включает в себя электрически приводимый компрессор (2), конденсатор (4), расширительный клапан (10) и скрытый аккумулятор (12) холода, от которого посредством контура (1) циркуляции хладагента отводится тепло, и со средствами для охлаждения воздуха, которые выполнены таким образом, что от воздуха отводится тепло и тепло подается к скрытому аккумулятору (12) холода.
2. Кондиционер по п.1, в котором средства для охлаждения воздуха включают в себя контур (30) циркуляции хладагента, который включает в себя насос (34), скрытый аккумулятор (12) холода и теплообменник (32), посредством которого от воздуха отводится тепло, которое затем подается к скрытому аккумулятору (12) холода.
3. Кондиционер по п.2, в котором с теплообменником (32) согласован вентилятор (42), который оказывает влияние на воздушный поток через теплообменник (32) и который одновременно оказывает влияние на воздушный поток через нагревательный элемент.
4. Кондиционер по п.3, в котором нагревательный элемент является нагревающим теплообменником (44), через который протекает текучая среда, которая нагревается посредством топливного обогрева

- 3 009561 теля (46).
5. Кондиционер по п.1, в котором скрытый аккумулятор (12) холода расположен таким образом, что подлежащий охлаждению воздух протекает через скрытый аккумулятор (12) холода и при этом охлаждается.
6. Кондиционер по п.5, в котором контур (1) циркуляции хладагента включает в себя несколько скрытых аккумуляторов (12) холода.
7. Кондиционер по любому из пп.1-6, с которым согласован генератор (24), который приводится в действие от приводного вала (26) привода (28) автомобиля и таким образом предоставляется электроэнергия для приведения в действие электрически приводимого компрессора (2).