EP2655108A1 - Klimatisierungsvorrichtung für ein fahrzeug und verfahren zum regeln eines klimas in einer fahrgastzelle eines fahrzeugs - Google Patents

Klimatisierungsvorrichtung für ein fahrzeug und verfahren zum regeln eines klimas in einer fahrgastzelle eines fahrzeugs

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Publication number
EP2655108A1
EP2655108A1 EP11788483.3A EP11788483A EP2655108A1 EP 2655108 A1 EP2655108 A1 EP 2655108A1 EP 11788483 A EP11788483 A EP 11788483A EP 2655108 A1 EP2655108 A1 EP 2655108A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
thermal energy
evaporator
vehicle
passenger compartment
adsorber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11788483.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Joerg Heyse
Anton Dukart
Thomas Demmer
Martin Fischer
Michael Ritter
Jens RITZERT
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2655108A1 publication Critical patent/EP2655108A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Definitions

  • Adsorption heat storage for mobile application for passenger compartment heating and cooling are known as such.
  • EP 1 809 499 B1 describes an adsorption heat pump for air conditioning of a motor vehicle.
  • a disadvantage of the known devices is that they can only provide a heating or cooling capacity.
  • a recirculation mode that is, when a room to be cooled or heated, for example, a passenger compartment, no fresh air is supplied, thereby decreases with increasing duration of an air quality in the room, for example, the passenger compartment from.
  • a carbon dioxide content of the air increases, at the same time an oxygen content of the air decreases.
  • a moisture content due to respiration and perspiration of persons also increases.
  • fresh air could be supplied from the outside.
  • this fresh air must be consuming cooled or heated depending on the temperature, which consumes additional energy.
  • this measure shortens the maximum possible range to up to 50% due to the additional power consumption. In a vehicle with an internal combustion engine, this measure increases fuel consumption. ⁇
  • the object underlying the invention can therefore be seen to provide an air conditioning device for a vehicle and a method for regulating a climate in a passenger compartment of a vehicle, which overcome the known disadvantages and ensure good air quality in the passenger compartment with low power consumption or fuel consumption.
  • This object is achieved by means of the subject matter of the independent claims.
  • Advantageous embodiments are the subject of each dependent subclaims.
  • an air conditioning device for a vehicle comprises a thermal energy store. Furthermore, a gas recycler for processing a gas mixture located in a passenger compartment of the vehicle is formed. The gas mixture is preferably air. The gas recycler can then also be referred to as an air recycler.
  • a method of controlling a climate in a passenger compartment of a vehicle is provided.
  • a gas mixture located in the passenger compartment is treated.
  • the gas mixture is preferably air.
  • the gas recycler is coupled to the thermal energy store for exchanging thermal energy. If, for example, the gas recycler processes a see withdraws energy, this thermal energy can be stored in an advantageous manner in the thermal energy storage, for example, to be used again for warming up the passenger compartment at a later date.
  • the thermal energy store on a cross-flow heat exchanger on a cross-flow heat exchanger.
  • the two media which exchange a thermal energy with each other, intersect.
  • an exchange of thermal energy is advantageously maximized, in particular if a flow of fluid, in particular a gas stream, preferably an air stream, is involved in the heat exchange.
  • a weight and a size of the thermal energy store are advantageously minimized.
  • a vehicle weight can be kept low in an advantageous manner, which increases the range of the vehicle or consumes less fuel.
  • the thermal energy store has an evaporator and an adsorber connected to the evaporator.
  • the adsorbent preferably comprises an adsorbent, for example zeolite and / or silica gel.
  • the evaporator preferably comprises a working medium or adsorbent, for example water.
  • the working medium is preferably incorporated as a vapor (adsorptive) in the adsorbent and is referred to in the stored form as adsorbate.
  • the evaporator and / or the adsorber comprises a metal foam for receiving a working medium or adsorbent.
  • a contact surface can advantageously be increased so that an exchange of thermal energy can be carried out particularly efficiently.
  • a valve for adjusting a cooling or heating power is arranged between the evaporator and the adsorber.
  • the valve can in particular the connection between the evaporator and the
  • the evaporator and the adsorber are connected by means of a channel.
  • the valve is formed as a shut-off valve and / or as a throttle valve.
  • the heating or the cooling power can be adjusted by a metered supply of water from a tank to the evaporator.
  • a metering pump is preferably used, which is preferably arranged between the evaporator and the tank.
  • the heating or cooling power is adjusted by a cooling water supply to the adsorber is adjusted by a water pump, which can be influenced in an advantageous manner, the Adsorbertemperatur and thus the adsorption.
  • the evaporator and / or the adsorber comprise a plurality of parallel channels, in particular flat channels, which are preferably designed as flat tubes.
  • Slats are preferably arranged between the channels, in particular blind slices.
  • the lamellae can be arranged perpendicular to and parallel to the channels relative to the channels.
  • the slats are arranged in a sawtooth or triangular structure.
  • the provision of fins advantageously results in that a thermal exchange surface between two media can be increased.
  • the fins are thermally connected to the channels.
  • the working medium is preferably introduced, in particular water.
  • the adsorbent preferably zeolite and / or silica gel is introduced.
  • a fluid in particular a gas, in particular air, flow in a swing of> 0 ° relative to the channels through the fins of the evaporator or adsorber and thus exchange thermal energy with the evaporator or adsorber.
  • a thermal energy store comprising an adsorber and an evaporator with corresponding channels can also be generally referred to as a flat tube heat exchanger.
  • the channels may be filled with a metal foam. It can preferably also be provided that the channel of the adsorber is formed as a molded body comprising the adsorbent. The channel can therefore in particular with a zeolite-shaped body _.
  • a surface of an inside of the channel may be coated with the adsorbent, for example, zeolite and / or silica gel.
  • the adsorbent for example, zeolite and / or silica gel.
  • a fleece can be arranged in the channels of the evaporator, which can advantageously store the working medium, for example water, efficiently.
  • an adsorption heat pump (adsorption chiller) is coupled to the thermal energy store and / or to the gas recycler for exchanging thermal energy.
  • the adsorption heat pump is used for cooling an air stream.
  • a coefficient of performance also known as "coefficient of performance” (COP)
  • COP coefficient of performance
  • This COP indicates how much useful power (heating or cooling) per energy used
  • the energy used is electrical energy taken from the power grid when the vehicle is being charged, and the coupling between the energy storage unit and the adsorption chiller exploits the fact that the energy storage unit simultaneously provides cooling and heat In this case, the cold is used directly for controlling the temperature of the interior, while the heat from the energy storage is used as drive heat for the adsorption chiller.
  • 1 shows a flow diagram of an embodiment of a method for regulating a climate in a passenger compartment of a vehicle
  • 2 is a flowchart of another method for controlling a climate in a passenger compartment of a vehicle
  • FIG. 6 shows a schematic mode of operation of an evaporator and an adsorber
  • FIG. 7 shows an embodiment of a thermal energy store
  • FIG. 8 shows an embodiment of an evaporator
  • FIG. 9 shows an embodiment of a flat channel for an evaporator and / or an adsorber
  • a vehicle with a thermal energy storage wherein a passenger compartment of the vehicle is heated
  • FIG. 14 shows the vehicle from FIGS. 11 and 12 with another embodiment of a thermal energy store (water-guided system) and
  • FIG. 15 shows a thermal energy store which is coupled to an adsorption heat pump.
  • a gas mixture is prepared, which is located in the passenger compartment.
  • the gas mixture is air.
  • FIG. 2 shows a further flow diagram of a method for regulating a climate in a passenger compartment of a vehicle.
  • carbon dioxide is filtered out of the gas mixture.
  • this filtering is done by means of an activated carbon filter and / or a molecular sieve.
  • a molecular sieve preferably comprises a gas separation membrane. This is preferably the
  • a regeneration of the activated carbon filter can preferably be carried out by means of heating, in particular by means of electrical heating.
  • the regeneration for an electric vehicle takes place during a charging operation via energy from a power grid and not while driving.
  • a reduction of the range due to power consumption from the vehicle battery can be avoided in an advantageous manner.
  • moisture in particular water vapor, is removed from the gas mixture.
  • This moisture can be due to, for example,
  • the moisture is removed from the gas mixture by means of adsorption in zeolite or silica gel.
  • the zeolite or the silica gel can be regenerated by means of heating, in particular by means of electrical heating.
  • the regeneration preferably takes place for an electric vehicle during the charging operation via energy from the power grid and not while driving in order to avoid a reduction of the range due to power consumption from the vehicle battery.
  • a carbon dioxide content and / or an oxygen content and / or a moisture content of the gas mixture are monitored or controlled by appropriately designed sensors.
  • a corresponding control of the gas mixture preparation takes place depending on the detected sensor values.
  • the passenger compartment can be supplied with additional oxygen.
  • the supplied oxygen can be provided either by means of oxygen bottles and / or by means of decomposition of the outside air by means of a molecular sieve.
  • pollutants and / or dusts and / or pollen are removed from the gas mixture. This can preferably be carried out by means of appropriate filters.
  • a recirculation mode can generally be extended.
  • outside air which would otherwise have to be supplied to the passenger compartment in order to ensure a permissible oxygen content, no longer has to be cooled or heated consuming.
  • a significant increase in the range of an electric vehicle or a reduction in the fuel consumption of a vehicle with an internal combustion engine can be achieved in an advantageous manner.
  • the windows can be kept fog-free, which improves a view through the windows, so that a driver can easily detect other vehicles or obstacles.
  • odors in particular by binding to an activated carbon filter, are removed from the gas mixture.
  • odors in particular by binding to an activated carbon filter
  • a limit value for a CO 2 content is set at 0.15% by volume.
  • an oxygen content is adjusted to 17%, in particular 21% by volume.
  • a relative humidity is preferably ⁇ 65%. ⁇
  • the method according to the invention can generally also be used in a building in order to process an air in the building.
  • energy can advantageously be saved in an advantageous manner.
  • the embodiments described with respect to a vehicle apply analogously to a building as well.
  • the air conditioning device according to the invention can also generally be used in a building.
  • FIG. 3 shows an air conditioning device 301 comprising a thermal energy store 303 and a gas recycler 305.
  • the gas recycler 305 is in particular configured to prepare a gas mixture (not shown) located in a passenger compartment (not shown) of the vehicle (not shown).
  • the thermal energy store 303 is thermally coupled to the gas recycler 305, so that an exchange of thermal energy between the gas recycler 305 and the thermal energy store 303 can take place.
  • the air conditioning device 401 comprises a thermal energy store 403 and a gas recycler 405.
  • the gas recycler 405 further comprises an activated carbon filter 407.
  • an activated charcoal filter 407 By means of the activated charcoal filter 407, it is in particular possible to filter out carbon dioxide from the gas mixture.
  • a carbon dioxide content in a passenger compartment can be kept below a critical value.
  • 5 shows another air conditioning device 501.
  • the air conditioning device 501 comprises a thermal energy store 503 and a gas recycler 505.
  • the thermal energy store 503 comprises an evaporator 507 and an adsorber 509.
  • the evaporator 507 and the adsorber 509 are connected via a channel (not shown). interconnected, wherein in the channel a valve 51 1 is provided.
  • the valve 51 1 is preferably designed as a shut-off valve and / or as a throttle valve, so that thereby the connection between the evaporator 507 and the adsorber 509 can be interrupted or continuously narrowed.
  • a cooling or heating power of the thermal energy storage 503 can be adjusted in an advantageous manner.
  • FIG. 6 schematically shows an operation of an evaporator 601 and an adsorber 603.
  • the adsorber 603 is connected to the evaporator 601 via a duct 605 connected. It can be provided, for example, that in the channel 605, a valve analogous to the valve 511 of FIG. 5 is formed.
  • the evaporator 601 preferably comprises a working medium, in this embodiment water 607.
  • Adsorber 603 preferably comprises an adsorbent, in this embodiment zeolite 609 as a microporous solid.
  • a supply of heat or a supply of thermal energy to the evaporator 601 is indicated by an arrow with the reference numeral 611.
  • a heat release or removal of thermal energy from the adsorber 603 is indicated by an arrow with the reference numeral 613.
  • the water 607 stored in the evaporator 601 is evaporated.
  • the evaporation enthalpy required for this purpose is preferably extracted from an air stream which is driven, for example, by a cooling grid (not shown) of the evaporator 601.
  • This gear can be supported either by the airstream and / or additionally by a not shown fan blower.
  • the air cooled thereby can preferably be used for interior air conditioning, so that a passenger compartment can be cooled, for example.
  • a water vapor pressure is established in the evaporator 601.
  • the water vapor is pressed into the adsorber 603 as a result of the pressure gradient until it is saturated with water.
  • a cooling grid, not shown, of the adsorber 603 releases this heat to a passing air stream, for example driven by the travel wind and / or by a fan blower.
  • This air flow can in particular be supplied to a passenger compartment, so that advantageously the passenger compartment can be heated.
  • the system is evacuated.
  • the evaporator 601 and the adsorber 603 are sealed off from the environment in a vacuum-tight manner, and a partial pressure of the air contained in them is much smaller than an ambient temperature. pressure of the vehicle.
  • a vacuum is formed in the evaporator 601 and the adsorber 603 so far a vacuum is formed. This causes the evaporator 601, the water can evaporate even at temperatures below 100 ° C.
  • the partial pressure is preferably less than 1 bar. Preferably, the partial pressure goes to zero bar.
  • the zeolite 609 in the adsorber 603 is saturated with water, cooling or heating power can no longer be provided.
  • the zeolite 609 must be regenerated in this respect.
  • Such regeneration may also be generally referred to as drying out.
  • Such regeneration can be carried out, for example, by means of an electrical resistance heater (not shown).
  • the zeolite 609 or quite generally the adsorbent is heated.
  • the water is expelled from it and passes as steam to the cooler evaporator side, where the water vapor is recondensed.
  • the condensing heat emitted on the evaporator side can then be used, for example, to heat up an air flow, with which the passenger compartment can be preheated during the regeneration process in winter.
  • a valve for example a shut-off valve, is closed so that the zeolite 609 remains dry until the system is put into operation for cooling or heating.
  • a thermal energy store comprising an evaporator and an adsorber comprises a port for a vacuum pump to evacuate the adsorber and the evaporator to form a vacuum in the adsorber and in the evaporator.
  • a vacuum pump is integrated in a corresponding system.
  • FIG. 7 shows an embodiment of a thermal energy store 700.
  • the thermal energy store 700 comprises an evaporator 701 and an adsorber 703.
  • the evaporator 701 is connected to the adsorber 703 by means of a channel 705.
  • the channel 705 has a valve 707, which is formed as a shut-off valve and / or as a throttle valve.
  • the evaporator 701 has a plurality of channels 709 arranged essentially parallel to one another, which in the following referred to as evaporator channels can be. Between the evaporator channels 709, ribs 713 are arranged in a sawtooth structure. The ribs 713 may also be referred to as lamellae. Preferably, the fins 713 are thermally coupled to the evaporator channels 709.
  • the adsorber 703 also has a plurality of adsorber channels 71 1 arranged essentially parallel to one another. Also between the adsorber channels 709 a plurality of fins 713 are arranged to increase a thermal exchange surface.
  • FIG. 7 only three evaporator channels 709 and three adsorber channels 71 1 are shown. In one embodiment, not shown, more or less than three evaporator channels 709 or adsorber channels 71 1 may be provided.
  • the evaporator channels 709 and / or the adsorber channels 71 1 are preferably designed as flat channels or as flat tubes.
  • the adsorbent such as water
  • the evaporator channels 709 are so far filled with the adsorbent.
  • the Adsoberkanäle 71 1 are filled with an adsorbent, such as zeolite and / or silica gel.
  • a to be cooled or to be heated air flow is indicated by an arrow with the reference numeral 715. Since the working medium or the adsorbent and the air flow 715 to be cooled or heated do not run parallel to one another but intersect, such a thermal energy store 700 can also be referred to as a crossflow heat exchanger.
  • the evaporator 701 and the adsorber 703 are so far formed as a cross-flow heat exchanger.
  • FIG. 8 shows a development of the evaporator 701 in the upper drawing
  • Fig. 7 The training consists in particular that on each of a left and a right side of the evaporator channels 709 a water box 801 is formed, which provides the water for the evaporator channels 709. A corresponding coolant flow is represented by an arrow with the reference numeral 803.
  • various sectional views of the evaporator 701 and the fins 713 are shown. According to one Embodiment, the fins 713 may also be arranged parallel to each other.
  • FIG. 9 shows an embodiment of a flat channel 901 or a flat tube, which can be used in an evaporator and / or adsorber.
  • Flat tube 901 has internally struts 903, in particular corrugated metal strips, which may be formed, for example, wave-shaped.
  • the flat tubes 901 can advantageously withstand the vacuum of a vacuum.
  • the struts 903 are soldered, for example in the form of corrugated metal strips.
  • a sufficient negative pressure stability of the flat tubes of the evaporator can also be effected in particular by means of a zeolite filling. This means that sufficient zeolite is introduced into the flat tube so that it develops a supporting effect.
  • Fig. 10 shows another embodiment of a thermal energy storage
  • the thermal energy store 1001 comprises a flat tube heat exchanger 1003.
  • the flat tube heat exchanger 1003 has a plurality of substantially parallel to each other flat tubes 1005, which are connected at their respective ends with a connecting pipe 1009 together. Between the flat tubes 1005 fins 1007 are further formed. On a connecting pipe
  • an inlet 101 1 is formed, through which water vapor, indicated symbolically by a double arrow 1012, on or can be performed.
  • the flat tube 1005 may preferably be made of aluminum.
  • a zeol ithform body 1013 Interior of the flat tube 1005 is a zeol ithform body 1013 arranged such that a channel passage 1017 remains free, can be passed through which water vapor.
  • the channel feedthrough 1017 forms a recess in the shaped zeolite body 1013 in this respect.
  • the flat channel 1005 is preferably cast with a shaped zeolite body.
  • a surface of the inside of the flat channel 1005 may also be coated with zeolite.
  • a heating wire 1015 is provided for a regeneration of the zeolite and / or the silica gel, that is a desorbing of the adsorbent.
  • a heating wire 1015 is provided for a regeneration of the zeolite and / or the silica gel, that is a desorbing of the adsorbent.
  • a heating foil can also be integrated into the zeolite or silica gel filled flat channel 1005.
  • the evaporator comprises a nonwoven, so that advantageously the water can be stored efficiently.
  • the evaporator channels and / or adsorber channels can be filled with a metal foam.
  • a metal foam in particular allows a space-saving storage of water at the same time large evaporation surface in order to effectively remove the enthalpy of vaporization from the air flow can.
  • air-fed means that the heat of adsorption for heating the interior space directly heats the passenger compartment air flow at the adsorbent.
  • the cooling capacity for cooling the interior or the passenger compartment is removed from the evaporator the supply air.
  • the supply air flow is deflected by means of flaps, so that the supply air flow is guided either via the adsorber or the evaporator.
  • FIG. 1 1 shows a vehicle 1 101 comprising a passenger compartment 1103. Furthermore, a thermal energy store 1105 is provided, which has an evaporator 1 107 and an adsorber 1109. The adsorber 1 109 is connected to the evaporator 1107 by means of a channel 1 11 1. Although not shown here, a valve in the channel 11 11 may be provided.
  • the evaporator 1 107 is filled with water 1113.
  • the adsorber 1 109 is filled with zeolite (not shown).
  • a snow rain cloud 1 115 is intended to represent symbolically that the passenger compartment 1103 must be heated so that occupants of the vehicle 1 101 feel comfortable.
  • cold outside air 117 is supplied to both the evaporator 1107 and the adsorber 1109.
  • the evaporator 1107 removes this cold outside air 1 117 heat and the adsorber 1 109 gives at a higher temperature level heat via appropriate feeds 1 119 to the Passenger compartment 1 103 off. This heat supply is shown symbolically with an arrow 1 123.
  • Fig. 12 shows the vehicle 1 101 of Fig. 1 1, in which case the passenger compartment 1 103 must be cooled, since now instead of a snow rain cloud 1 1 15 the sun
  • the evaporator 1 107 withdraws heat from a warm outside air 1203. The then cooled outside air is then passed into the passenger compartment 1 103 via leads or feeders 1205. The adsorber 1 109 also gives off its heat to a second air stream, which is then released into the environment again, which is symbolically represented by an arrow 1207.
  • the arrow with the reference numeral 1209 is intended to represent symbolically that heat is removed from the passenger compartment 1 103.
  • FIG. 13 shows the vehicle 1 101 from FIGS. 11 and 12 with an additional gas recycler 1301.
  • the gas recycler 1301 has an activated carbon filter 1303.
  • the gas recycler 1301 is thermally coupled to the thermal energy storage 1 105.
  • Such a vehicle 1 101, shown in FIG. 13, comprising a thermal energy store 1 105 and a gas recycler 1301, which together form an air conditioning device, offers the particular advantage that an air quality of the passenger compartment 1 103 in recirculation mode is high
  • Level can be ensured, while at the same time increases the range of the vehicle 1 101 and fuel consumption can be reduced due to the reduced air heating or cooling requirements and the efficient energy storage.
  • a heating power is not transmitted directly from the adsorber to the supply air, but first heats up a coolant.
  • a coolant is not transmitted directly from the adsorber to the supply air, but first heats up a coolant.
  • a coolant is used as coolant, which in particular has an antifreeze.
  • Such water with a frost protection is used in particular for cooling of internal combustion engines.
  • the zeolite storage and / or the silica gel storage are thermally insulated, so that this advantageously gives almost no heat to the environment, but only to the coolant.
  • the evaporator 1405a When heating, the evaporator 1405a must be operated in order not to inadvertently cool the supply air flow 141 1.
  • the heat provided by means of the thermal energy store 1 101 is made available to a heating heat exchanger 1407, which is likewise arranged in the supply air duct 1406. Furthermore, a radiator grille 1409 is provided, which forms a second coolant circuit 1405 with the heating heat exchanger 1407 and the thermal energy accumulator 1401. Heat can be dissipated to an adsorber of the thermal energy accumulator 1401 via this second coolant circuit 1415 and led to the heater core 1407. In the case of cooling, the heat generated in the adsorber (not shown) on the grille 1401, which may also be referred to as a front-end radiator, must be released to the environment.
  • the evaporator 1405b may also be referred to as a front-end evaporator.
  • the heating or cooling power can be set by adjusting the cooling water supply to the adsorber via a water pump , which can be influenced in an advantageous manner, the adsorber temperature and thus the adsorption rate.
  • FIG. 15 shows a thermal energy store 1501, which is thermally coupled to an adsorption heat pump 1503, wherein the adsorption heat pump 1503 is operated in particular periodically.
  • the thermal energy storage 1501 includes an evaporator / condenser unit 1505a.
  • the evaporator / condenser unit 1505a is connected to an adsorber 1507a and may supply water vapor 1508 thereto.
  • the adsorption heat pump 1503 comprises two evaporator / condenser units 1505b and 1505c, which are connected to an adsorber 1507b and 1507c, respectively, so that here too the evaporator / condenser units 1505b and 1505c supply the adsorber 1507b and 1507c respectively to steam 1508.
  • Adsorber 1507a comprises zeolite as adsorbent.
  • Adsorbers 1507b and 1507c each comprise silica gel as the adsorbent.
  • adsorbers 1507b and 1507c may contain modern zeolite types (e.g., FAU type) with low desorption temperatures.
  • the adsorption heat pump 1503 at a lower temperature, for example, at about 80 ° C, as the thermal energy storage 1501, for example, about 100 ° C, operated.
  • the adsorber 1507 in particular provides a heating energy of about 20 kWh.
  • the adsorbers 1507b and 1507c in particular each provide a heating energy of about 0.5 kWh.
  • the thermal energy storage 1501 provides heating power Q heating 1509 and refrigerating power QA / C 1511.
  • the heat output QHeating 1509 is used to operate the adsorption heat pump 1503.
  • the adsorption heat pump 1503 realizes an additional cooling capacity QA / C 1513.
  • the cooling capacities 151 1 and 1513 of the thermal energy storage 1501 and the Adsorption heat pump 1503 can be added to the total cooling capacity of the system.
  • a coefficient of performance can be increased significantly, in particular to values greater than 1.
  • the embodiment of an adsorption heat pump shown in FIG. 15 can also be referred to as a multi-cascade adsorption system.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungsvorrichtung (501) für ein Fahrzeug, mit einem thermischen Energiespeicher (1105), wobei ein Gasrecycler (1301) zum Aufbereiten eines sich in einer Fahrgastzelle (1103) des Fahrzeugs (1101) befindenden Gasgemisches gebildet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Regeln eines Klimas in einer Fahrgastzelle (1103) eines Fahrzeugs (1101).

Description

,
Beschreibung
Titel
Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug und Verfahren zum Regeln eines Klimas in einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Regeln eines Klimas in einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs.
Stand der Technik
Adsorptionswärmespeicher für die mobile Anwendung zur Fahrgastzellenbeheizung- und Kühlung sind als solche bekannt. So beschreibt beispielsweise die Patentschrift EP 1 809 499 B1 eine Adsorptionswärmepumpe zur Klimatisierung eines Kraftfahrzeugs.
Nachteilig an den bekannten Vorrichtungen ist aber, dass diese lediglich eine Heiz- bzw. Kühlleistung bereitstellen können. In einem Umluftbetrieb, das heißt, wenn einem zu kühlenden bzw. zu wärmenden Raum, beispielsweise einer Fahrgastzelle, keine Frischluft zugeführt wird, nimmt dadurch mit zunehmender zeitlicher Dauer eine Luftqualität in dem Raum, beispielsweise der Fahrgastzelle, ab. Insbesondere steigt ein Kohlendioxidanteil der Luft, wobei gleichzeitig ein Sauerstoffanteil der Luft sinkt. Weiterhin steigt auch ein Feuchtigkeitsgehalt aufgrund von Atmung und Transpiration von Personen. Um eine Verbesserung der Luftqualität zu erreichen, könnte beispielsweise Frischluft von außen zugeführt werden. Diese Frischluft muss aber je nach Temperatur aufwendig gekühlt bzw. beheizt werden, was zusätzliche Energie verbraucht. Insbesondere bei Elektro- fahrzeugen verkürzt diese Maßnahme aufgrund des zusätzlichen Stromverbrauchs eine maximal mögliche Reichweite auf bis zu 50%. Bei einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor steigt durch diese Maßnahme ein Kraftstoffverbrauch. Λ
Offenbarung der Erfindung
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann daher darin gesehen werden, eine Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Regeln eines Klimas in einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs anzugeben, welche die bekannten Nachteile überwinden und eine gute Luftqualität in der Fahrgastzelle gewährleisten bei gleichzeitig geringem Stromverbrauch bzw. Kraftstoffverbrauch. Diese Aufgabe wird mittels des Gegenstands der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
Nach einem Aspekt wird eine Klimatisierungsvorrichtung für ein Fahrzeug bereitgestellt. Die Klimatisierungsvorrichtung umfasst einen thermischen Energiespeicher. Ferner ist ein Gasrecycler zum Aufbereiten eines sich in einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs befindenden Gasgemisches gebildet. Bei dem Gasgemisch handelt es sich vorzugsweise um Luft. Der Gasrecycler kann dann insofern auch als ein Luftrecycler bezeichnet werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Regeln eines Klimas in einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs bereitgestellt. Hierbei wird ein sich in der Fahrgastzelle befindendes Gasgemisch aufbereitet. Das Gasgemisch ist vorzugsweise Luft.
Dadurch, dass das sich in der Fahrgastzelle befindende Gasgemisch aufbereitet wird, kann in vorteilhafter Weise eine gleichbleibende Qualität des Gasgemisches gewährleistet werden, so dass weniger Frischluft von außen zugeführt werden muß. Dadurch muss insbesondere weniger Heiz- bzw. Kühlleistung bereitgestellt werden, was in vorteilhafter Weise Energie einspart. Eine Verkürzung einer Reichweite von Elektrofahrzeugen wie im Stand der Technik wird so gemindert. Bei Fahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor wird in vorteilhafter Weise ein Kraftstoffverbrauch reduziert. Nach einer Ausführungsform ist der Gasrecycler mit dem thermischen Energiespeicher zum Austauschen von thermischer Energie gekoppelt. Wenn beispielsweise der Gasrecycler beim Aufbereiten des Gasgemisches diesem eine thermi- sehe Energie entzieht, so kann diese thermische Energie in vorteilhafter Weise in dem thermischen Energiespeicher gespeichert werden, um beispielsweise zu einem späteren Zeitpunkt wieder zum Aufwärmen der Fahrgastzelle verwendet werden zu können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der thermische Energiespeicher einen Kreuzstromwärmeübertrager auf. Bei einem Kreuzstromwärmeübertrager kreuzen sich die beiden Medien, welche miteinander eine thermische Energie austauschen. Dadurch wird in vorteilhafter Weise ein Austausch von thermischer Energie maximiert, insbesondere, wenn an dem Wärmeaustausch ein Flu- idstrom, insbesondere ein Gasstrom, vorzugsweise ein Luftstrom, beteiligt ist. In Folge dieses verbesserten Austausche von thermischer Energie sind bezogen auf einen Energieinhalt des thermischen Energiespeichers ein Gewicht und eine Baugröße des thermischen Energiespeichers in vorteilhafter Weise minimiert. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein Fahrzeuggewicht gering gehalten werden, was die Reichweite des Fahrzeugs erhöht bzw. weniger Kraftstoff verbraucht.
In einer weiteren Ausführungsform weist der thermische Energiespeicher einen Verdampfer und einen mit dem Verdampfer verbundenen Adsorber auf. Der Adsorber umfasst vorzugsweise einen Adsorbenten, beispielsweise Zeolith und/oder Silicagel. Der Verdampfer umfasst vorzugsweise ein Arbeitsmittel bzw. Adsorbens, beispielsweise Wasser. Das Arbeitsmittel lagert sich vorzugsweise als Dampf (Adsorptiv) in den Adsorbenten ein und wird in der eingelagerten Form als Adsorbat bezeichnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Verdampfer und/oder der Adsorber einen Metallschaum zum Aufnehmen eines Arbeitsmittels respektive Adsorbenten. Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Kontaktfläche vergrößert werden, so dass ein Austausch von thermischer Energie besonders effizient durchgeführt werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zwischen dem Verdampfer und dem Adsorber ein Ventil zum Einstellen einer Kühl- oder Heizleistung angeordnet. Das Ventil kann insbesondere die Verbindung zwischen dem Verdampfer und dem
Adsorber unterbrechen und/oder stufenlos verengen. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Heizleistung bzw. Kühlleistung der Klimatisierungsvorrichtung beson- „
ders genau eingestellt werden. Insbesondere sind der Verdampfer und der Ad- sorber mittels eines Kanals verbunden. Vorzugsweise ist das Ventil als ein Absperrventil und/oder als ein Drosselventil gebildet. Nach einer weiteren Ausführungsform kann die Heiz- bzw. die Kühlleistung durch eine dosierte Zufuhr von Wasser aus einem Tank zum Verdampfer eingestellt werden. Hierzu wird vorzugsweise eine Dosierpumpe verwendet, welche vorzugsweise zwischen dem Verdampfer und dem Tank angeordnet ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die Heiz- bzw. Kühlleistung eingestellt, indem eine Kühlwasserzufuhr zum Adsorber über eine Wasserpumpe eingeregelt wird, wodurch in vorteilhafter Weise die Adsorbertemperatur und damit die Adsorptionsgeschwindigkeit beeinflusst werden können.
In einer anderen Ausführungsform umfassen der Verdampfer und/oder der Adsorber mehrere parallel angeordnete Kanäle, insbesondere Flachkanäle, welche vorzugsweise als Flachrohre ausgebildet sind. Zwischen den Kanälen sind vorzugsweise Lamellen angeordnet, insbesondere Jalousieschnittlamellen. Die Lamellen können relativ zu den Kanälen senkrecht und parallel zueinander angeordnet sein. Vorzugsweise sind die Lamellen in einer Sägezahn- bzw. Dreiecksstruktur angeordnet. Das Vorsehen von Lamellen bewirkt in vorteilhafter Weise, dass eine thermische Austauschfläche zwischen zwei Medien vergrößert werden kann. Insbesondere sind die Lamellen thermisch mit den Kanälen verbunden. In den Kanälen des Verdampfers ist vorzugsweise das Arbeitsmittel eingebracht, insbesondere Wasser. In den Kanälen des Adsorbers ist vorzugsweise der Ad- sorbent, vorzugsweise Zeolith und/oder Silicagel eingebracht. Beispielsweise kann ein Fluid, insbesondere ein Gas, insbesondere Luft, in einem Wnkel von > 0° bezogen auf die Kanäle durch die Lamellen des Verdampfers bzw. Adsorbers strömen und so thermische Energie mit dem Verdampfer bzw. Adsorber austauschen. Ein thermischer Energiespeicher umfassend einen Adsorber und einen Verdampfer mit entsprechenden Kanälen kann allgemein auch als ein Flachrohrwärmeübertrager bezeichnet werden.
In einer anderen Ausführungsform können die Kanäle mit einem Metallschaum ausgefüllt sein. Es kann vorzugsweise auch vorgesehen sein, dass der Kanal des Adsorbers als ein Formkörper umfassend den Adsorbenten vergossen ausgebildet ist. Der Kanal kann also insbesondere mit einem Zeolith-Formkörper _.
vergossen sein bzw. aus diesem gebildet sein. Vorzugsweise kann eine Oberfläche einer Innenseite des Kanals mit dem Adsorbenten, beispielsweise Zeolith und/oder Silicagel beschichtet sein. Dies verbessert in vorteilhafter Weise eine thermische Anbindung des Adorbenten an den Wärmeübertrager und erhöht so- mit die Effizienz der Übertragung der Heizleistung an einen Zuluftstrom. Insbesondere das Vorsehen eines Metallschaums erlaubt eine platzsparende Lagerung des Arbeitsmittels bei gleichzeitig großer Verdampfungsoberfläche, um einem Luftstrom seine Verdampfungsenthalpie effizient entziehen zu können. Insbesondere erlaubt eine Ausführungsform mit einem Metallschaum eine platzspa- rendere Arbeitsmittellagerung als bekannte Mikrochannelverdampfer.
In einer anderen Ausführungsform kann in den Kanälen des Verdampfers ein Vlies angeordnet sein, was in vorteilhafter Weise das Arbeitsmittel, beispielsweise Wasser, effizient speichern kann.
In einer weiteren Ausführungsform ist eine Adsorptionswärmepumpe (Adsorptionskältemaschine) mit dem thermischen Energiespeicher und/oder mit dem Gas- recycler zum Austauschen von thermischer Energie gekoppelt. Insbesondere wird die Adsorptionswärmepumpe für ein Abkühlen eines Luftstroms verwendet. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Leistungszahl, auch„Coefficient of Performance" (COP) genannt, erhöht werden, insbesondere kann ein COP von größer als 1 erreicht werden. Dieser COP gibt an, wie viel Nutzleistung (Heizen oder Kühlen) pro eingesetzter Energie zur Verfügung steht. Bei der eingesetzten E- nergie handelt es sich um elektrische Energie, die beim Laden des Fahrzeugs aus dem Stromnetz entnommen wurde. Bei der Kopplung zwischen Energiespeicher und Adsorptionskältemaschine wird die Tatsache ausgenutzt, dass der E- nergiespeicher gleichzeitig Kälte und Wärme zur Verfügung stellt. Hierbei wird die Kälte direkt zur Temperierung des Innenraums verwendet, während die Wärme vom Energiespeicher als Antriebswärme für die Adsorptionskältemaschine verwendet wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen Fig. 1 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Regeln eines Klimas in einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, Fig. 2 ein Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens zum Regeln eines Klimas in einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs,
Fig. 3 eine Klimatisierungsvorrichtung,
Fig. 4 eine weitere Klimatisierungsvorrichtung,
Fig. 5 eine andere Klimatisierungsvorrichtung,
Fig. 6 eine schematische Funktionsweise eines Verdampfers und eines Adsor- bers,
Fig. 7 eine Ausführungsform eines thermischen Energiespeichers, Fig. 8 eine Ausführungsform eines Verdampfers,
Fig. 9 eine Ausführungsform eines Flachkanals für einen Verdampfer und/oder einen Adsorber,
Fig. 10 eine weitere Ausführungsform eines thermischen Energiespeichers,
Fig. 1 1 ein Fahrzeug mit einem thermischen Energiespeicher, wobei eine Fahrgastzelle des Fahrzeugs beheizt wird,
Fig. 12 das Fahrzeug aus Fig. 11 , wobei die Fahrgastzelle gekühlt wird,
Fig. 13 das Fahrzeug aus Fig. 1 1 und 12 zusätzlich umfassend einen Gasrecyc- ler,
Fig. 14 das Fahrzeug aus Fig. 11 und 12 mit einer anderen Ausführungsform eines thermischen Energiespeichers (wassergeführtes System) und
Fig. 15 einen thermischen Energiespeicher, welcher mit einer Adsorptionswärmepumpe gekoppelt ist.
Im Folgenden werden für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet. _
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Regeln eines Klimas in einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs. In einem Schritt 101 wird ein Gasgemisch aufbereitet, welches sich in der Fahrgastzelle befindet. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Gasgemisch um Luft.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Regeln eines Klimas in einer Fahrgastzelle eines Fahrzeugs. In einem Schritt 201 wird Kohlendioxid aus dem Gasgemisch gefiltert. Vorzugsweise geschieht diese Filterung mittels eines Aktivkohlefilters und/oder eines Molekularsiebes. Ein Molekularsieb umfasst vorzugsweise eine Gastrennmembrane. Hierbei wird vorzugsweise das
Gasgemisch durch den Aktivkohlefilter bzw. das Molekularsieb durchgeleitet. Eine Regenerierung des Aktivkohlefilters kann vorzugsweise mittels Aufheizung, insbesondere mittels elektrischer Aufheizung, durchgeführt werden. Vorzugsweise findet die Regenerierung für ein Elektrofahrzeug während eines Ladebetriebs über Energie aus einem Stromnetz statt und nicht während der Fahrt. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Reduzierung der Reichweite aufgrund von Stromverbrauch aus der Fahrzeugbatterie vermieden werden.
In einem weiteren Schritt 203 wird dem Gasgemisch Feuchtigkeit, insbesondere Wasserdampf, entzogen. Diese Feuchtigkeit kann beispielsweise aufgrund von
Atmung oder Transpiration von Personen, welche sich in der Fahrgastzelle befinden, entstehen. Vorzugsweise wird die Feuchtigkeit mittels Adsorption in Zeo- lith oder Silicagel dem Gasgemisch entzogen. Vorzugsweise kann das Zeolith bzw. das Silicagel mittels Aufheizung, insbesondere mittels elektrischer Aufhei- zung, regeneriert werden. Die Regenerierung findet vorzugsweise für ein Elektrofahrzeug während des Ladebetriebs über Energie aus dem Stromnetz statt und nicht während der Fahrt, um eine Reduzierung der Reichweite aufgrund von Stromverbrauch aus der Fahrzeugbatterie zu vermeiden. Nach einer nicht gezeigten Ausführungsform werden ein Kohlendioxidanteil und/oder ein Sauerstoffanteil und/oder ein Feuchtigkeitsgehalt des Gasgemisches durch entsprechend ausgebildete Sensoren überwacht bzw. kontrolliert. Vorzugsweise findet dann eine entsprechende Steuerung der Gasgemischaufbereitung abhängig von den erfassten Sensorwerten statt. Insbesondere wird bei Erreichen kritischer Werte von einem Umluftbetrieb, also ohne Frischluftzufuhr von Außen in die Fahrgastzelle, auf eine Frischluftzufuhr umgeschaltet. Somit kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass selbst bei einem Ausfall des Gasrecyclers ein Sauerstoffanteil bzw. ein Kohlendioxidanteil immer im Rahmen zulässiger Werte bleiben, so dass eine Gesundheitsgefährdung der Fahrgastzelleninsassen vermieden wird. In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann ferner vorgesehen sein, dass ein Ionisator gebildet ist, welcher optional zugeschaltet werden kann. Der Ionisator ionisiert insbesondere einen Sauerstoff in der Luft. Somit wird in vorteilhafter Weise ein Frischeeffekt der Luft verstärkt.
In einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform kann der Fahrgastzelle zusätzlich Sauerstoff zugeführt werden. Beispielsweise kann der zugeführte Sauerstoff entweder mittels Sauerstoffflaschen und/oder mittels Zerlegung der Außenluft mittels eines Molekularsiebs bereitgestellt werden.
In einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform werden aus dem Gasgemisch Schadstoffe und/oder Stäube und/oder Pollen entfernt. Dies kann vorzugsweise mittels entsprechender Filter durchgeführt werden.
Dadurch, dass erfindungsgemäß das sich in der Fahrgastzelle befindende Gasgemisch aufbereitet wird, kann allgemein ein Umluftbetrieb verlängert werden. Somit muss beispielsweise nicht Außenluft, welche der Fahrgastzelle ansonsten zugeführt werden müsste, um einen zulässigen Sauerstoffanteil zu gewährleisten, nicht mehr aufwendig gekühlt bzw. beheizt werden. Somit kann in vorteilhafter Weise eine deutliche Erhöhung der Reichweite eines Elektrofahrzeugs bzw. eine Senkung des Kraftstoffverbrauchs eines Fahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor erreicht werden. Weiterhin findet auch keine Reichweiteneinbuße aufgrund einer Innenraumluftentfeuchtung statt. Darüber hinaus können die Scheiben beschlagfrei gehalten werden, was eine Sicht durch die Scheiben verbessert, so dass ein Fahrer weitere Fahrzeuge oder Hindernisse gut erkennen kann.
In einer anderen nicht gezeigten Ausführungsform werden Gerüche, insbesondere durch Bindung an einen Aktivkohlefilter, aus dem Gasgemisch entfernt. Somit wird in vorteilhafter Weise eine Wohlfühlatmosphäre in der Fahrgastzelle durch eine Gestaltung der Innenraumluft erreicht.
Vorzugsweise wird ein Grenzwert für einen C02-Anteil auf 0, 15 Vol.-% eingestellt. Vorzugsweise wird ein Sauerstoffanteil auf 17%, insbesondere 21 Vol.-% eingestellt. Eine relative Luftfeuchtigkeit beträgt vorzugsweise < 65%. Λ
Das erfindungsgemäße Verfahren kann allgemein auch in einem Gebäude verwendet werden, um eine Luft in dem Gebäude aufzubereiten. Auch hier kann a- nalog in vorteilhafter Weise Energie eingespart werden. Die Ausführungsformen, welche in Bezug auf ein Fahrzeug beschrieben wurden, gelten analog auch für ein Gebäude. Analog kann auch allgemein die erfindungsgemäße Klimatisierungsvorrichtung in einem Gebäude verwendet werden.
Fig. 3 zeigt eine Klimatisierungsvorrichtung 301 umfassend einen thermischen Energiespeicher 303 und einen Gasrecycler 305. Der Gasrecycler 305 ist insbesondere dafür eingerichtet, eines sich in einer Fahrgastzelle (nicht gezeigt) des Fahrzeugs (nicht gezeigt) befindenden Gasgemisches (nicht gezeigt) aufzubereiten. In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist der thermische Energiespeicher 303 mit dem Gasrecycler 305 thermisch gekoppelt, so dass ein Austausch von thermischer Energie zwischen dem Gasrecycler 305 und dem thermischen Energiespeicher 303 stattfinden kann.
Fig. 4 zeigt eine weitere Klimatisierungsvorrichtung 401. Die Klimatisierungsvorrichtung 401 umfasst einen thermischen Energiespeicher 403 und einen Gasre- cycler 405. Der Gasrecycler 405 umfasst ferner einen Aktivkohlefilter 407. Mittels des Aktivkohlefilters 407 ist es insbesondere ermöglicht, Kohlendioxid aus dem Gasgemisch herauszufiltern. Somit kann in vorteilhafter Weise ein Kohlendioxidanteil in einer Fahrgastzelle unter einem kritischen Wert gehalten werden. Fig. 5 zeigt eine andere Klimatisierungsvorrichtung 501. Die Klimatisierungsvorrichtung 501 umfasst einen thermischen Energiespeicher 503 und einen Gasrecycler 505. Der thermische Energiespeicher 503 umfasst einen Verdampfer 507 und einen Adsorber 509. Der Verdampfer 507 und der Adsorber 509 sind über einen Kanal (nicht gezeigt) miteinander verbunden, wobei in dem Kanal ein Ventil 51 1 vorgesehen ist. Das Ventil 51 1 ist vorzugsweise als ein Absperrventil und/oder als ein Drosselventil ausgebildet, so dass dadurch die Verbindung zwischen dem Verdampfer 507 und dem Adsorber 509 unterbrochen bzw. stufenlos verengt werden kann. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Kühl- oder Heizleistung des thermischen Energiespeichers 503 eingestellt werden.
Fig. 6 zeigt schematisch eine Funktionsweise eines Verdampfers 601 und eines Adsorbers 603. Der Adsorber 603 ist mit dem Verdampfer 601 über einen Kanal 605 verbunden. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in dem Kanal 605 ein Ventil analog zu dem Ventil 511 aus Fig. 5 gebildet ist.
Der Verdampfer 601 umfasst vorzugsweise ein Arbeitsmittel, in diesem Ausführungsbeispiel Wasser 607.
Der Adsorber 603 umfasst vorzugsweise einen Adsorbenten, in diesem Ausführungsbeispiel Zeolith 609 als ein mikroporöser Festkörper.
Eine Wärmezufuhr bzw. eine Zufuhr von thermischer Energie zu dem Verdampfer 601 ist mit einem Pfeil mit dem Bezugszeichen 611 gekennzeichnet. Eine Wärmeabgabe bzw. eine Abfuhr von thermischer Energie von dem Adsorber 603 ist mittels eines Pfeils mit dem Bezugszeichen 613 gekennzeichnet.
In einem Heiz- oder Kühlbetrieb wird das im Verdampfer 601 gespeicherte Wasser 607 verdampft. Die dafür nötige Verdampfungsenthalpie wird vorzugsweise einem Luftstrom entzogen, welcher beispielsweise durch ein Kühlgitter (nicht gezeigt) des Verdampfers 601 getrieben wird. Dieses Getrieben kann entweder durch den Fahrtwind und/oder zusätzlich durch ein nicht gezeigtes Lüftergebläse unterstützt werden. Die dadurch abgekühlte Luft kann vorzugsweise für eine In- nenraumklimatisierung verwendet werden, so dass eine Fahrgastzelle beispielsweise gekühlt werden kann.
Entsprechend der Verdampfertemperatur stellt sich im Verdampfer 601 ein Wasserdampfdruck ein. Der Wasserdampf wird in Folge des Druckgefälles in den Adsorber 603 gedrückt, bis dieser mit Wasser gesättigt ist. Das heißt, dass im Adsorber 603 der Sättigungsdampfdruck des Wasserdampfes im Verdampfer erreicht ist. Da der Wasserdampf im Adsorber im Zeolith 609 gebunden wird, wird dadurch Kondensationsenthalpie und Bindungswärme frei. Ein nicht gezeigtes Kühlgitter des Adsorbers 603 gibt diese Wärme an einen durchtretenden Luftstrom, beispielsweise getrieben durch den Fahrtwind und/oder durch ein Lüftergebläse, ab. Dieser Luftstrom kann insbesondere einer Fahrgastzelle zugeführt werden, so dass in vorteilhafter Weise die Fahrgastzelle beheizt werden kann.
Vorzugsweise ist das System evakuiert. Das heißt, dass der Verdampfer 601 und der Adsorber 603 gegenüber der Umgebung vakuumdicht abgeschlossen sind und ein Partialdruck der darin enthaltenen Luft sehr viel kleiner als ein Umge- bungsdruck des Fahrzeugs ist. In dem Verdampfer 601 und dem Adsorber 603 ist insofern ein Vakuum gebildet. Dadurch wird bewirkt, dass im Verdampfer 601 das Wasser auch bei Temperaturen kleiner als 100° C verdampfen kann. Vorzugsweise beträgt der Partialdruck kleiner als 1 bar. Vorzugsweise geht der Par- tialdruck gegen Null bar.
Sobald das Zeolith 609 im Adsorber 603 mit Wasser gesättigt ist, kann eine Kühloder Heizleistung nicht mehr bereitgestellt werden. Das Zeolith 609 muss insofern regeneriert werden. Eine solche Regenerierung kann allgemein auch als ein Austrocknen bezeichnet werden. Eine solche Regenerierung kann beispielsweise mittels einer elektrischen Widerstandsheizung (nicht gezeigt) durchgeführt werden. Hierbei wird das Zeolith 609 bzw. ganz allgemein der Adsorbent aufgeheizt. Das Wasser wird aus ihm ausgetrieben und gelangt als Dampf auf die kühlere Verdampferseite, wo der Wasserdampf rekondensiert. Die verdampferseitig abgegebene Kondensationswärme kann beispielsweise dann zum Aufheizen eines Luftstroms verwendet werden, mit welchem im Winter die Fahrgastzelle während des Regeneriervorgangs vorgeheizt werden kann. Nach dem Regenerieren wird insbesondere ein Ventil, beispielsweise ein Absperrventil geschlossen, damit der Zeolith 609 trocken bleibt, bis die Anlage zum Kühlen oder Heizen in Betrieb gesetzt wird.
Vorzugsweise umfasst allgemein ein thermischer Energiespeicher aufweisend einen Verdampfer und einen Adsorber einen Anschluss für eine Vakuumpumpe, um den Adsorber und den Verdampfer zu evakuieren, so dass in dem Adsorber und in dem Verdampfer ein Vakuum gebildet wird. Somit kann in vorteilhafter Weise ein Unterdruck auch über eine längere Zeit aufrechterhalten werden, da bei einem Druckanstieg das System wieder evakuiert werden kann. Vorzugsweise ist eine solche Vakuumpumpe in ein entsprechendes System integriert.
Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform eines thermischen Energiespeichers 700. Der thermische Energiespeicher 700 umfasst einen Verdampfer 701 und einen Adsorber 703. Der Verdampfer 701 ist mit dem Adsorber 703 mittels eines Kanals 705 verbunden. Der Kanal 705 weist ein Ventil 707 auf, welches als ein Absperrventil und/oder als ein Drosselventil gebildet ist.
Der Verdampfer 701 weist mehrere im wesentlichen parallel zueinander angeordnete Kanäle 709 auf, welche im Folgenden als Verdampferkanäle bezeichnet werden können. Zwischen den Verdampferkanälen 709 sind Rippen 713 in einer Sägezahnstruktur angeordnet. Die Rippen 713 können auch als Lamellen bezeichnet werden. Vorzugsweise sind die Lamellen 713 thermisch mit den Verdampferkanälen 709 gekoppelt.
Analog zum Verdampfer 701 weist auch der Adsorber 703 mehrere im wesentlichen parallel zueinander angeordnete Adsorberkanäle 71 1 auf. Auch zwischen den Adsorberkanälen 709 sind mehrere Lamellen 713 zur Vergrößerung einer thermischen Austauschfläche angeordnet.
In dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel sind lediglich drei Verdampferkanäle 709 und drei Adsorberkanäle 71 1 gezeigt. In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel können auch mehr oder weniger als drei Verdampferkanäle 709 bzw. Adsorberkanäle 71 1 vorgesehen sein.
Die Verdampferkanäle 709 und/oder die Adsorberkanäle 71 1 sind vorzugsweise als Flachkanäle bzw. als Flachrohre ausgeführt. In den Verdampferkanälen 709 ist das Adsorbens, beispielsweise Wasser, angeordnet. Die Verdampferkanäle 709 sind insofern mit dem Adsorbens gefüllt.
Die Adsoberkanäle 71 1 sind mit einem Adsorbenten, beispielsweise Zeolith und/oder Silicagel, gefüllt. Ein zu kühlender bzw. zu erwärmender Luftstrom ist mit einem Pfeil mit dem Bezugszeichen 715 bezeichnet. Da das Arbeitsmittel bzw. der Adsorbent und der zu kühlende bzw. zu erwärmende Luftstrom 715 nicht parallel zueinander verlaufen, sondern sich kreuzen, kann ein solcher thermischer Energiespeicher 700 auch als ein Kreuzstromwärmeübertrager bezeichnet werden. Der Verdampfer 701 und der Adsorber 703 sind insofern als ein Kreuzstromwärmeübertrager ausgebildet. Fig. 8 zeigt in der oberen Zeichnung eine Fortbildung des Verdampfers 701 aus
Fig. 7. Die Fortbildung besteht insbesondere darin, dass an einer linken und einer rechten Seite der Verdampferkanäle 709 jeweils ein Wasserkasten 801 gebildet ist, welcher das Wasser für die Verdampferkanäle 709 bereitstellt. Ein entsprechender Kühlmittelfluss ist mit einem Pfeil mit dem Bezugszeichen 803 dar- gestellt. In den drei unteren Zeichnungen in Fig. 8 sind verschiedene Schnittansichten des Verdampfers 701 bzw. der Lamellen 713 dargestellt. Gemäß einer Ausführungsform können die Lamellen 713 auch parallel zueinander angeordnet sein.
Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform eines Flachkanals 901 bzw. eines Flachrohres, welches in einem Verdampfer und/oder Adsorber verwendet werden kann. Das
Flachrohr 901 weist im Inneren Verstrebungen 903, insbesondere Wellblechstreifen, auf, welche beispielsweise wellenförmig gebildet sein können. Dadurch können die Flachrohre 901 in vorteilhafter Weise dem Unterdruck eines Vakuums standhalten. Insbesondere sind die Verstrebungen 903 eingelötet, beispielsweise in Form von Wellblechstreifen. Eine ausreichende Unterdruckstabilität der Flachrohre des Verdampfers kann auch insbesondere mittels einer Zeolithfüllung bewirkt werden. Das heißt, dass ausreichend Zeolith in das Flachrohr eingebracht wird, so dass es eine Stützwirkung entfaltet. Fig. 10 zeigt eine andere Ausführungsform eines thermischen Energiespeichers
1001 . Der thermische Energiespeicher 1001 umfasst einen Flachrohrwärmeübertrager 1003. Der Flachrohrwärmeübertrager 1003 weist mehrere im wesentlichen zueinander parallele Flachrohre 1005 auf, welche an ihren jeweiligen Enden mit einem Verbindungsrohr 1009 miteinander verbunden sind. Zwischen den Flachrohren 1005 sind ferner Lamellen 1007 gebildet. An einem Verbindungsrohr
1009 ist ein Einlass 101 1 gebildet, durch welchen Wasserdampf, symbolisch mit einem Doppelpfeil 1012 gekennzeichnet, ein- bzw. ausgeführt werden kann.
Ferner ist in Fig. 10 auch eine Schnittansicht eines Flachrohres 1005 gezeigt. Das Flachrohr 1005 kann vorzugsweise aus Aluminium hergestellt sein. In dem
Innenraum des Flachrohres 1005 ist ein Zeol ithform körper 1013 derart angeordnet, dass eine Kanaldurchführung 1017 frei bleibt, durch welchen Wasserdampf geleitet werden kann. Die Kanaldurchführung 1017 bildet insofern eine Aussparung in dem Zeolithformkörper 1013. Der Flachkanal 1005 wird vorzugsweise mit einem Zeolithformkörper vergossen. In einer nicht gezeigten Ausführungsform kann auch eine Oberfläche der Innenseite des Flachkanals 1005 mit Zeolith beschichtet sein. Somit kann in vorteilhafter Weise eine verbesserte thermische Anbindung des Zeolithen an den Wärmeübertrager erreicht werden, wodurch sich in vorteilhafter Weise die Effizienz der Übertragung der Heizleistung an den Zuluftstrom 715 erhöht. Λ ,
- 14 -
Für eine Regenerierung des Zeolithen und/oder des Silicagels, dass heißt ein Desorbieren des Adsorbenten, ist ein Heizdraht 1015 vorgesehen. In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann auch eine Heizfolie in den Zeolith bzw. mit Silicagel gefüllten Flachkanal 1005 integriert werden.
In einem weiteren nicht gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Verdampfer ein Vlies, so dass in vorteilhafter Weise das Wasser effizient gespeichert werden kann.
In einer weiteren nicht gezeigten Ausführungsform können die Verdampferkanäle und/oder Adsorberkanäle mit einem Metallschaum ausgefüllt sein. Ein solcher Metallschaum erlaubt insbesondere eine platzsparende Lagerung von Wasser bei gleichzeitig großer Verdampfungsoberfläche, um dem Luftstrom die Verdampfungsenthalpie effizient entziehen zu können.
Die vorgenannten Ausführungsformen können auch als luftgeführte Systeme bezeichnet werden. Luftgeführt heißt hier insbesondere, dass die Adsorptionswärme zur Innenraumheizung direkt den Fahrgastzellenzuluftstrom am Adsorbenten aufheizt. Weiter wird die Kälteleistung zur Kühlung des Innenraums bzw. der Fahrgastzelle am Verdampfer dem Zuluftstrom entzogen. Um also zu steuern, ob die Zuluft gekühlt oder geheizt wird, wird insbesondere der Zuluftstrom mittels Klappen umgelenkt, so dass der Zuluftstrom entweder über den Adsorber oder den Verdampfer geführt wird.
Fig. 1 1 zeigt ein Fahrzeug 1 101 umfassend eine Fahrgastzelle 1103. Ferner ist ein thermischer Energiespeicher 1105 vorgesehen, welcher einen Verdampfer 1 107 und einen Adsorber 1109 aufweist. Der Adsorber 1 109 ist mit dem Verdampfer 1107 mittels eines Kanals 1 11 1 verbunden. Obwohl hier nicht gezeigt kann auch ein Ventil in dem Kanal 11 11 vorgesehen sein.
Der Verdampfer 1 107 ist mit Wasser 1113 gefüllt. Der Adsorber 1 109 ist mit Zeolith (nicht gezeigt) gefüllt. Eine Schneeregenwolke 1 115 soll symbolisch darstellen, dass die Fahrgastzelle 1103 beheizt werden muss, damit sich Insassen des Fahrzeugs 1 101 wohlfühlen. Hierfür wird kalte Außenluft 1 117 sowohl dem Verdampfer 1107 als auch dem Adsorber 1109 zugeführt. Der Verdampfer 1107 entzieht dieser kalten Außenluft 1 117 Wärme und der Adsorber 1 109 gibt auf höherem Temperaturniveau Wärme über entsprechende Zuführungen 1 119 an die Fahrgastzelle 1 103 ab. Diese Wärmezufuhr ist symbolisch mit einem Pfeil 1 123 dargestellt.
Fig. 12 zeigt das Fahrzeug 1 101 aus Fig. 1 1 , wobei hier die Fahrgastzelle 1 103 abgekühlt werden muss, da nun statt einer Schneeregenwolke 1 1 15 die Sonne
1201 scheint. Der Verdampfer 1 107 entzieht einer warmen Außenluft 1203 Wärme. Die dann abgekühlte Außenluft wird dann in die Fahrgastzelle 1 103 über Zuleitungen bzw. Zuführungen 1205 geleitet. Der Adsorber 1 109 gibt seine Wärme ebenfalls an einen zweiten Luftstrom ab, der dann wieder in die Umgebung ent- lassen wird, was symbolisch mit einem Pfeil 1207 dargestellt ist. Der Pfeil mit dem Bezugszeichen 1209 soll symbolisch darstellen, dass Wärme aus der Fahrgastzelle 1 103 abgeführt wird.
Fig. 13 zeigt das Fahrzeug 1 101 aus Fig. 1 1 und 12 mit einem zusätzlichen Gas- recycler 1301. Der Gasrecycler 1301 weist einen Aktivkohlefilter 1303 auf. Vorzugsweise ist der Gasrecycler 1301 mit dem thermischen Energiespeicher 1 105 thermisch gekoppelt. Ein solches in Fig. 13 gezeigtes Fahrzeug 1 101 umfassend einen thermischen Energiespeicher 1 105 und einen Gasrecycler 1301 , welche zusammen eine Klimatisierungsvorrichtung bilden, bietet insbesondere den Vor- teil, dass eine Luftqualität der Fahrgastzelle 1 103 im Umluftbetrieb auf hohem
Niveau gewährleistet werden kann, wobei gleichzeitig aufgrund des umluftbedingt reduzierten Heiz- bzw. Kühlbedarfs und der effizienten Energiespeicherung eine Reichweite des Fahrzeugs 1 101 erhöht bzw. ein Kraftstoffverbrauch gesenkt werden kann.
Alternativ oder zusätzlich zu den vorgenannten beschriebenen luftgeführten Systemen kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass eine Heizleistung vom Adsorber nicht direkt auf die Zuluft übertragen wird, sondern zunächst ein Kühlmittel aufheizt. Dies führt insbesondere zu einer veränderten Wärmeübertragungsgeo- metrie, bei der sich auf einer Seite das Zeolith bzw. Silicagel als Wärmequelle befindet und auf der anderen Seite Kühlmittel vorbeiströmt und diese Wärme aufgreift. Vorzugsweise wird als Kühlmittel Wasser verwendet, welches insbesondere ein Frostschutzmittel aufweist. Solches Wasser mit einem Frostschutz wird insbesondere auch für eine Kühlung von Verbrennungsmotoren eingesetzt. Nachdem das Kühlmittel vom Zeolith bzw. Silicagel aufgeheizt wurde, kann es die Zuluft durch einen Heizungswärmetauscher bedarfsgerecht aufheizen. Vorteile eines solchen wassergeführten Systems sind geringer Bauraum, flexible Plat- zierung im Fahrzeug und die Möglichkeit der Nutzung von vorhandener Infrastruktur zur Zuluftführung, beispielsweise das Standardbelüftungssystem des Fahrzeugs. Vorzugsweise werden der Zeolithspeicher und/oder der Silica- gelspeicher thermisch isoliert, so dass dieser in vorteilhafter Weise nahezu keine Wärme an die Umgebung abgibt, sondern nur an das Kühlmittel.
Ein solches System wird in Fig. 14 schematisch dargestellt. Gezeigt ist das Fahrzeug 1 101 mit der Fahrgastzelle 1 103. Ferner ist ein thermischer Energiespeicher 1401 vorgesehen, welcher auch als ein wassergeführter thermischer Ener- giespeicher bezeichnet werden kann. Der Übersicht halber wurden keine Ventile und Pumpen eingezeichnet. Zur Regelung einer Kälteleistung sind zwei Verdampfer 1405a und 1405b vorgesehen, wobei der Verdampfer 1405b in einem Zuluftkanal 1406 für die Zuluft 141 1 angeordnet ist. Ferner ist ein Wassertank 1403 vorgesehen, welcher Wasser für die beiden Verdampfer 1405a und 1405b bereitstellt. Der Wassertank 1403, die beiden Verdampfer 1405a und 1405b bilden mit dem thermischen Energiespeicher 1401 einen ersten Kühlmittelkreis 1413.
Im Heizfall muss der Verdampfer 1405a betrieben werden, um den Zuluftstrom 141 1 nicht ungewollt zu kühlen.
Die mittels des thermischen Energiespeichers 1 101 bereitgestellte Wärme wird einem Heizungswärmetauscher 1407 zur Verfügung gestellt, welcher ebenfalls in dem Zuluftkanal 1406 angeordnet ist. Ferner ist ein Kühlergrill 1409 vorgesehen, welcher mit dem Heizungswärmetauscher 1407 und dem thermischen Energiespeicher 1401 einen zweiten Kühlmittelkreis 1405 bildet. Über diesen zweiten Kühlmittelkreis 1415 kann Wärme an einen Adsorber des thermischen Energiespeichers 1401 abgeführt und zum Heizungswärmetauscher 1407 geführt werden. Im Kühlfall muss die im Adsorber (nicht gezeigt) entstehende Wärme am Kühlergrill 1401 , welcher auch als ein Frontend-Kühler bezeichnet werden kann, an die Umwelt abgegeben werden. Der Verdampfer 1405b kann auch als ein Frontend-Verdampfer bezeichnet werden.
In einer beispielhaften nicht gezeigten Ausführungsform kann in dem wasserge- führten System nach Fig. 14 die Heiz- bzw. Kühlleistung eingestellt werden, indem die Kühlwasserzufuhr zum Adsorber über eine Wasserpumpe eingeregelt wird, wodurch in vorteihalfter Weise die Adsorbertemperatur und damit die Adsorptionsgeschwindigkeit beeinflusst werden können.
Fig. 15 zeigt einen thermischen Energiespeicher 1501 , welcher mit einer Adsorptionswärmepumpe 1503 thermisch gekoppelt ist, wobei die Adsorptionswärmepumpe 1503 insbesondere periodisch betrieben wird. Somit kann in vorteilhafter Weise eine deutliche Verbesserung eines Kühlungs-Wirkungsgrades erreicht werden.
Der thermische Energiespeicher 1501 umfasst eine Verdampfer/Kondensereinheit 1505a. Die Verdampfer/Kondensereinheit 1505a ist mit einem Adsorber 1507a verbunden und kann diesem insofern Wasserdampf 1508 zuführen.
Die Adsorptionswärmepumpe 1503 umfasst zwei Verdampfer/Kondensereinheiten 1505b und 1505c, welcher-respektiv mit einem Adsorber 1507b und 1507c verbunden sind, so dass auch hier die Verdampfer/Kondensereinheiten 1505b und 1505c dem Adsorber 1507b respektive 1507c Wasserdampf 1508 zuführen.
Der Adsorber 1507a umfasst Zeolith als Adsorbenten. Die Adsorber 1507b und 1507c umfassen jeweils Silicagel als Adsorbenten. Alternativ können die Adsorber 1507b und 1507c moderne Zeolith-Typen (z.B. FAU-Typ) mit niedrigen De- sorptionstemperaturen enthalten. Somit kann in vorteilhafter Weise die Adsorptionswärmepumpe 1503 bei einer niedrigeren Temperatur, beispielsweise bei etwas 80° C, als der thermische Energiespeicher 1501 , beispielsweise etwa 100° C, betrieben werden.
Der Adsorber 1507 stellt insbesondere eine Heizenergie von etwa 20 kWh bereit. Die Adsorber 1507b und 1507c stellen insbesondere jeweils eine Heizenergie von etwa 0,5 kWh bereit.
Der thermische Energiespeicher 1501 stellt eine Heizleistung QHeizung 1509 und eine Kälteleistung QA/C 1511 bereit. Die Heizleistung QHeizung 1509 wird genutzt, um die Adsorptionswärmepumpe 1503 zu betreiben. Hierbei realisiert die Adsorptionswärmepumpe 1503 eine zusätzliche Kälteleistung QA/C 1513. Die Kälteleistungen 151 1 und 1513 von dem thermischen Energiespeicher 1501 und der Adsorptionswärmepumpe 1503 können insofern zur Gesamtkälteleistung des Systems addiert werden. Ein Coefficient of Performance kann so in vorteilhafter Weise deutlich erhöht werden, insbesondere auf werte größer als 1. Die in der Fig. 15 gezeigte Ausführungsform einer Adsorptionswärmepumpe kann auch als ein Multi-Kaskaden-Adsorptions-System bezeichnet werden.
Die mittels der Adsorptionswärmepumpe 1503 gebildete und abzuführende weitere Heizleistung QHeizung wird mit dem Bezugszeichen 1515 gekennzeichnet.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Kombination einer Adsorptionswärmepumpe mit einem thermischen Energiespeicher wird ein Wirkungsgrad beim Kühlen deutlich erhöht. Dadurch wird in vorteilhafter Weise bewirkt, dass für eine Kühlung einer Fahrgastzelle weniger Energie aus dem Energiespeicher 1501 verwendet werden muss. Folglich ist der Stromverbrauch beim Regenerieren des Adsorptionsspeichers minimiert

Claims

Ansprüche
1. Klimatisierungsvorrichtung (501) für ein Fahrzeug, mit einem thermischen Energiespeicher (503), dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasrecycler (505) zum Aufbereiten eines sich in einer Fahrgastzelle (1103) des Fahrzeugs befindenden Gasgemisches gebildet ist.
2. Klimatisierungsvorrichtung (501) nach Anspruch 1 , wobei der Gasrecylcer (505) mit dem thermischen Energiespeicher (503) zum Austauschen von thermischer Energie gekoppelt ist.
3. Klimatisierungsvorrichtung (501) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der thermische Energiespeicher (503) einen Kreuzstromwärmeübertrager aufweist.
4. Klimatisierungsvorrichtung (501) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der thermische Energiespeicher (503) einen Verdampfer (507) und einen mit dem Verdampfer (507) verbundenen Adsorber (509) aufweist.
5. Klimatisierungsvorrichtung (501) nach Anspruch 4, wobei zumindest der Verdampfer (507) oder der Adsorber einen Metallschaum zum Aufnehmen eines Adsorbens (1507) respektive Adsorbenten (609) umfasst.
6. Klimatisierungsvorrichtung (501) nach Anspruch 4 oder 5, wobei zwischen dem Verdampfer (507) und dem Adsorber (509) ein Ventil (511) zum Einstellen einer Kühl- oder Heizleistung angeordnet ist.
7. Klimatisierungsvorrichtung (501) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Adsorptionswärmepumpe (1503) zumindest mit dem thermischen Energiespeicher (503) oder mit dem Gasrecycler (505) zum Austauschen von thermischer Energie gekoppelt ist.
8. Verfahren zum Regeln eines Klimas in einer Fahrgastzelle (1 103) eines Fahrzeugs (1101), dadurch gekennzeichnet, dass ein sich in der Fahrgastzelle (1103) befindendes Gasgemisch aufbereitet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei zumindest ein Teil des Gasgemisches aus der Fahrgastzelle (1103) entfernt und einem thermischen Energiespeicher (503) zum Austauschen von thermischer Energie zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei nach dem Austauschen von thermischer Energie der entfernte Teil des Gasgemisches der Fahrgastzelle (1103) wieder zugeführt wird.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei ein Kohlendioxidanteil des Gasgemisches aus dem Gasgemisch zumindest teilweise gefiltert wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 1 1 , wobei ein Luftfeuchtigkeitsanteil des Gasgemisches aus dem Gasgemisch zumindest teilweise gefiltert wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei ein Geruchsstoffanteil des Gasgemisches aus dem Gasgemisch zumindest teilweise gefiltert wird.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104442286A (zh) * 2013-09-17 2015-03-25 厦门锐思达机电科技有限公司 利用负压进行空气流通的车载降温风道系统
US10005019B2 (en) * 2014-02-21 2018-06-26 Sharp Kabushiki Kaisha Carbon dioxide concentration-controlling device and electronic apparatus
CN106659962B (zh) 2014-08-20 2019-06-21 夏普株式会社 二氧化碳浓度控制系统和二氧化碳浓度控制装置
WO2016065048A1 (en) * 2014-10-21 2016-04-28 University Of Utah Research Foundation A climate control system and associated methods
CN106515368A (zh) * 2016-11-23 2017-03-22 华南农业大学 一种非独立式的汽车空气净化系统
DE102017208228A1 (de) * 2017-05-16 2018-11-22 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Klimatisieren eines Fahrzeuges
DE102017208620A1 (de) * 2017-05-22 2018-11-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum betreiben einer vorrichtung zur klimatisierung eines fahrgastinnenraums sowie entsprechende vorrichtung
CN107560030A (zh) * 2017-07-27 2018-01-09 上海交通大学 吸附储能型空调系统及其控制方法
US10883377B2 (en) * 2017-10-27 2021-01-05 Rolls-Royce North American Technolgies Inc. System and method of controlling tip clearance in a shroud assembly for a bladed disc
DE102019108348A1 (de) * 2019-03-29 2020-10-01 Mann+Hummel Gmbh Vorrichtung zum kombinierten Reduzieren des Kohlendioxid- und Wasser- bzw. Feuchtegehalts, Kraftfahrzeug und Verfahren

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4341539A (en) * 1979-08-10 1982-07-27 Dimitri Gidaspow Thermally regenerative desiccant element
JPS62103217A (ja) * 1985-10-30 1987-05-13 Toyota Motor Corp 車両用蓄熱ヒ−タ
US4902059A (en) * 1988-09-19 1990-02-20 Tritton Richard F Vehicle bumper system for forming part of engine cooling assembly
DE4030145C1 (de) * 1990-09-24 1992-04-23 Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De
DE59208640D1 (de) * 1991-03-19 1997-07-31 Behr Gmbh & Co Einrichtung und Verfahren zum Kühlen und/oder Heizen einer Kabine
GB9502292D0 (en) * 1995-02-06 1995-03-29 Bratton Graham J Adsorbent material
DE19624216B4 (de) * 1996-06-18 2005-04-28 Behr Gmbh & Co Kg Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung eines einem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luftstroms
US6099609A (en) * 1998-07-30 2000-08-08 3M Innovative Properties Company Moving sorbent filter device
SE515688C2 (sv) * 1998-12-18 2001-09-24 Suncool Ab Kemisk värmepump samt förfarande för kylning och/eller uppvärmning
US6282919B1 (en) * 1999-07-20 2001-09-04 Rocky Research Auxiliary active motor vehicle heating and air conditioning system
AU2003262668A1 (en) * 2003-04-28 2004-11-23 Ashland Inc. Vehicle cabin air filter freshener
DE102004053436A1 (de) * 2004-11-05 2006-05-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. PKW-Klimaanlagen mit Adsorptionswärmepumpen
WO2008106178A1 (en) * 2007-02-27 2008-09-04 Hunter Manufacturing Co. Filtration heat transfer system
US20100132548A1 (en) * 2008-12-17 2010-06-03 Dunne Stephen R Temperature controlled adsorption for dehydration of water rich streams
JP2011001048A (ja) * 2009-05-19 2011-01-06 Toyota Industries Corp 車両用空調システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2012084430A1 *

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Publication number Publication date
CN103269886A (zh) 2013-08-28
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US20130283842A1 (en) 2013-10-31
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