EP3314178A1 - Einrichtung und verfahren zum enteisen eines wärmetauschers im verdampferbetrieb einer kälteanlage sowie fahrzeug mit einer solchen einrichtung - Google Patents

Einrichtung und verfahren zum enteisen eines wärmetauschers im verdampferbetrieb einer kälteanlage sowie fahrzeug mit einer solchen einrichtung

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Publication number
EP3314178A1
EP3314178A1 EP16753579.8A EP16753579A EP3314178A1 EP 3314178 A1 EP3314178 A1 EP 3314178A1 EP 16753579 A EP16753579 A EP 16753579A EP 3314178 A1 EP3314178 A1 EP 3314178A1
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EP
European Patent Office
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heat exchanger
heat
refrigerant
evaporator operation
evaporator
Prior art date
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Pending
Application number
EP16753579.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Otfried Schwarzkopf
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.)
Voss Automotive GmbH
Original Assignee
Voss Automotive 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
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Pending legal-status Critical Current

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    • F28F2275/00—Fastening; Joining
    • F28F2275/08—Fastening; Joining by clamping or clipping

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for deicing a heat exchanger in the evaporator operation of a refrigeration system, when receiving heat from the environment or ambient air, wherein the heat exchanger in the evaporator operation as part of a refrigerant circuit for receiving heat from the environment with refrigerant flowed through or flowed through or is, the refrigeration system in the heat pump mode is operated or operated and wherein at least a first coolant circuit of a vehicle is provided, and a vehicle, in particular land vehicle, with at least one electric drive and / or at least one traction battery and at least one refrigeration system with at least one heat exchanger in evaporator operation.
  • Vehicles such as land vehicles, with air conditioning or refrigeration systems with
  • Air conditioners are known in the art.
  • Such a Klimaanlange consists at least of the following components: a compressor, a condenser or gas cooler, depending on whether a refrigerant dependent one
  • Condensation takes place or not, as well as an expansion element and an evaporator. If no condensation takes place, but a cooling of a supercritical gas as refrigerant, which was previously brought into the supercritical state, is spoken by a gas cooler. If a condensation occurs in the wet steam area when using another refrigerant, for example HFO1, 2,3,4yf can be used as the refrigerant, this is referred to as a condenser. In a gas cooler, for example, CO 2 can be used as the refrigerant. In the closed system, a cycle takes place. The refrigerant is low in pressure
  • CONFIRMATION COPY Also known are heat pumps that require a comparable system technology as for an air conditioner.
  • the benefit is to extract heat from a room via the evaporator, removing the heat from the room by absorbing heat from the system by evaporating a refrigerant and then passing it through the condenser or
  • Gas cooler is discharged to the environment again.
  • the benefit lies on the condenser or gas cooler side.
  • heat from the environment is taken up by the evaporator and a space, e.g. the vehicle cabin, fed by the gas cooler or condenser.
  • Refrigeration systems that can perform both functions are also known for use in vehicles, which can thus cool and heat.
  • Refrigeration systems are designed to allow cooling in summer and heating in winter.
  • a heat exchanger In the Air Conditioning (AC) mode or in summer mode, a heat exchanger is driven here as a condenser or gas cooler to dissipate the heat.
  • AC Air Conditioning
  • a heat exchanger In winter operation, the same heat exchanger is run as an evaporator to absorb heat. To enable this even at low outdoor temperatures, the evaporation temperatures are correspondingly low. Accordingly, the surface temperature of the
  • Heat pump mode in which the air conditioner is designed so that it can be operated either in a cooling mode and in a heating mode known. From DE 10 2013 008 801 A1 it is also known, a
  • Refrigerant circuit are arranged to generate convection for heat dissipation on the vehicle front.
  • short lines are used and the individual
  • a condenser is often provided with a condenser fan for supplying air.
  • the condenser or gas cooler the gaseous, superheated refrigerant is cooled to a lower temperature and liquefied. Since heat is drawn from the refrigerant during liquefaction, the condenser must deliver this heat to a surrounding cooling medium, such as air or water.
  • the condenser fan has the task in all
  • the heat exchanger in the form of the coil condenser is driven as an evaporator to absorb heat, e.g. During winter operation, the ice layer on the outside of the heat exchanger, which forms at low temperatures, may obstruct the passage of air or even make it completely impossible.
  • a heat pump cycle which comprises a refrigerant circuit and a coolant circuit.
  • a first heat exchanger and a second heat exchanger are between the
  • the heat exchanger includes an outer heat exchanger that functions as an evaporator in a heating operation, and a radiator for radiating heat from a coolant.
  • the second heat exchanger transfers heat from a refrigerant under a high pressure to the refrigerant in the heating operation.
  • the temperature of the refrigerant within the second heat exchanger is higher than the temperature of the refrigerant within the first heat exchanger. Heat, which is obtained from the second heat exchanger is from the first
  • Heat exchanger supplied by the coolant Heat obtained from the second heat exchanger is stored in the coolant.
  • the coolant that has stored heat is delivered to the first heat exchanger. It is thus a heat exchanger system
  • Condenser of a refrigeration system is coupled, wherein both components in the vehicle behind the radiator grille arranged in series one behind the other and in a
  • Heating device are arranged. Warmsole flows through as a heat transfer medium the closed circuit of the heating register. Again, a fluid is thus used to defrost an evaporator. Similar solutions can also be found in US Pat. No. 6,318,107 B1, EP 2 119 986 A1, EP 2 940 409 A1 and DE 29 46 466 A1.
  • Heat exchanger in reverse mode is enabled.
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide a device or a method for deicing a heat exchanger in the evaporator operation of a refrigeration system, in particular a vehicle, wherein the
  • Heat exchanger in the evaporator operation is flowed through or flowed through with refrigerant, which allows an energy-efficient defrosting, without the
  • the object is achieved for a device according to the preamble of claim 1, characterized in that the device is a heat exchanger device arranged in a second coolant circuit or a separate, connectable and disconnectable path of the at least one first coolant circuit and in Heat exchange with the heat exchanger in the evaporator operation is providable or provided.
  • the device is a heat exchanger device arranged in a second coolant circuit or a separate, connectable and disconnectable path of the at least one first coolant circuit and in Heat exchange with the heat exchanger in the evaporator operation is providable or provided.
  • Evaporator operation is supplied.
  • the object is achieved in that at least one
  • Coolant circuit or a separate, switched on and off path of the at least one first coolant circuit is arranged is provided in the heat exchanger to the heat exchanger in the evaporator operation.
  • a device for defrosting a heat exchanger which is operated in the so-called heat pump mode (for heat generation) in evaporator operation, is provided as components of a system or refrigeration system or an arrangement or a system in a vehicle.
  • a vehicle refrigeration system can be operated both in an air conditioning mode and in a heat pump mode. In each of the modes, the vehicle refrigeration system includes one
  • Evaporator operation wherein evaporator in the refrigeration mode is an evaporator of the refrigeration system and in the heat generation mode of the heat exchanger, which is operated as an evaporator in the latter mode of operation of the heat exchanger, this tends to icing.
  • the heat exchanger In the air conditioning mode, however, the heat exchanger is operated as a condenser or gas cooler, in which he is to dissipate heat and therefore usually does not tend to icing.
  • the device for defrosting the heat exchange is as
  • any heat exchanger of a refrigeration system is referred to, as a heat exchanger in the heat Pump mode operates in the evaporator mode, wherein the refrigerant flowing through it absorbs heat and evaporates, using ambient air as the heat source, and accordingly at low
  • the heat exchanger device serves as an additional device for defrosting ice layers on the
  • Heat exchanger device to a coolant circuit of a vehicle, such as in particular an electric vehicle, which is equipped with the refrigeration system or system that includes the heat exchanger in the evaporator operation, heat and supplies them to the enteisenden heat exchanger in the evaporator operation.
  • Evaporator operation under a thermally conductive contact with the heat exchanger in the evaporator operation is always the heat-conducting contact with any part of the heat exchanger in the evaporator operation, ie in particular a possibly provided housing and / or a frame and / or at least one fürströmungsweg the heat exchanger in the evaporator operation by the Refrigerant can flow or flows, understood.
  • the heat exchanger device is provided as an independent component in addition to a cooler and an evaporator or the heat exchanger in the evaporator operation.
  • Heat exchanger device is arranged in a separate, second coolant circuit or in a separate, connectable and disconnectable path of the at least one first coolant circuit, which in particular comprises the radiator.
  • first coolant circuit which in particular comprises the radiator.
  • the heat exchanger in evaporator operation is defrosted on the outside.
  • the heat is a frame and / or housing of the Heat exchanger in the evaporator mode and / or the ice layer or the outside built on the heat exchanger in the evaporator operation
  • Ice sheet is supplied.
  • a heat transfer from the refrigerant also take place.
  • the heat supply to the refrigerant should not lead to a reduction in the supply of heat to be defrosted ice sheet on the heat exchanger in the evaporator operation. It can therefore also be provided for the Abtau resort, ie during the defrosting process, to prevent flow through the heat exchanger in the evaporator operation, so no refrigerant through the heat exchanger in
  • the defrost cycle can be shortened.
  • the system can be a refrigeration system, which in the
  • Air conditioning and heat pump mode can be operated or a pure heat pump system, due to the provision of
  • Heat exchanger device can thus heat in the heat exchanger in
  • At least the cycle duration and / or the intensity of a reverse operation of the heat exchanger in the evaporator operation can be significantly shortened or can optimally be dispensed with a reverse operation, since heat is otherwise coupled via the heat exchanger device into the heat exchanger in the evaporator operation or the refrigerant flowing through it. that is sufficient for its thawing.
  • a defrosting of an iced heat exchanger in the evaporator operation can by supplying a coolant as a heat exchange medium respectively.
  • the heat exchange medium can eg cooling water or a
  • Cooling water-glycol mixture be. As a refrigerant to flow through the
  • Heat exchanger in the evaporator operation is in this case natural refrigerant, in particular CO 2 , R744 or ammonia, the latter, however, less suitable for use in a vehicle, or synthetic refrigerant such as halogenated or non-halogenated hydrocarbons, such as R134a / HFO 1, 2 , 3,4 yf.
  • Defrosting the heat exchanger in evaporator operation is possible by supplying heat through the heat exchanger medium to the heat exchanger in evaporator operation.
  • the heat exchanger device such that it extends along the refrigerant heat exchanger or a part or region of the refrigerant heat exchanger, in particular a section of at least one of the refrigerant
  • Heat exchanger be provided in the evaporator operation magnifying element.
  • the at least one pipeline can be provided on the outside with ribs which extend as a stocking along at least part of the pipeline of the heat exchanger in the evaporator operation.
  • the at least one pipe of the heat exchanger in the evaporator operation is in particular designed as a pipe line, wherein through the intermediate spaces between the individual sections of the pipe coil air can flow through.
  • Capacitor is operated, the refrigerant evaporates as it flows past the air on the pipe or with the at least one surface enlarging element, such as outside ribs, provided surface or it condenses there.
  • the heat exchanger device is arranged above and / or below and / or laterally of the heat exchanger in the evaporator operation in heat exchange or heat-conducting contact with this and / or the refrigerant flowing through it or flowing through it.
  • coolant in particular cooling water or cooling water
  • the heat exchanger device can thus in particular in the form of a pipe on the top and / or bottom and / or side of the coiled tubing heat exchanger, which can operate in the evaporator operation extend, wherein the at least one pipe of the heat exchanger device in. Heat exchanging or
  • the conduit-like or in the form of a pipe or at least one such comprehensive heat exchanger device to the heat exchanger in the evaporator operation or a housing of this heat exchanger can, is advantageously at least one fastening device for securing the heat exchanger device in heat exchange or heat-conducting contact to the heat exchanger in the evaporator operation and / or provided by this flowing or flowing refrigerant therethrough.
  • Fastening device may be formed in particular like a clip, to clipping the heat exchanger device on the housing or frame of the heat exchanger in heat exchange or heat-conducting contact with the at least one pipe or through which it flows
  • the at least one pipe of the heat exchanger device in a frame, such as a plastic frame, which aufgen on the housing or the frame of the heat exchanger or
  • the heat exchanger device or its frame and / or fastening device is thus arranged and fastened to the housing or frame of the heat exchanger in the evaporator mode at the top and / or bottom and / or laterally thereof, but advantageously neither before nor behind, in order not to allow air to flow through it to block.
  • the heat exchanger in the evaporator operation is thus only, for example, a single component, such as a pipeline of the
  • Heat exchanger device provided, over this already the defrosting or thawing of the heat exchanger is made possible in the evaporator mode, without requiring large amounts of energy.
  • the range, in particular, of a vehicle equipped with such a device with electric drive is thus not affected or at least hardly negatively.
  • the cost of a possibly provided reversing operation can be reduced with provision of the heat exchanger device or the temperature difference can be reduced.
  • the duration of the reversing operation can be reduced or it is possible to switch the system at least not as often as previously in the reverse operation, in the event that this despite provision of the heat exchanger device continues to make sense or
  • the provision of the device for defrosting can not only be used advantageously in vehicles with electric drive, but also in vehicles with internal combustion engine and conventional cooling circuit or hybrid / range extender vehicles, thereby extending the range or provide for certain driving cycles, thus not requiring an electric heater for defrosting the heat exchanger in the evaporator operation and to provide no additional electrical energy for this.
  • the refrigeration system is part of such a vehicle with heat-generating components, such as a traction battery and power electronics, wherein waste heat at least one of
  • Heat exchanger device to the through the heat exchanger in
  • Evaporator operation flowing refrigerant is discharged to defrost the • heat exchanger in the evaporator operation.
  • Electric motor an AC / DC converter with power electronics, etc. can
  • the heating in operation components are flowing through the flowing in the coolant circuit
  • Cooling cooled these components may be connected in the coolant circuit in series or in parallel.
  • the cooling water heated after flowing through the traction battery for the cooling thereof can be passed through the heat exchanger device, wherein the heat extracted by this heat can be supplied to the heat exchanger in the evaporator operation in the refrigerant circuit to defrost this.
  • the heat exchanger device is therefore in heat-conducting contact with the heat exchanger in
  • the waste heat of the few heat-generating components can be used in a vehicle with electric drive or traction battery for defrosting the heat exchanger in the evaporator operation.
  • the coolant circuit or cooling water circuit absorbs heat from the coolant
  • Cooling water circuit connected components such as in an electric vehicle from the traction battery, an electric motor, an AC / DC converter with power electronics, etc.
  • the heat or waste heat of a component is used to defrost the heat exchanger, which is not the
  • the heat exchanger device parallel and / or longitudinal to a radiator of the coolant circuit the vehicle and in heat exchange, in particular heat-conducting contact to switch with the heat exchanger to be deiced in the evaporator operation of the refrigerant circuit, in particular parallel and / or longitudinal to a radiator of the heat generating component of the vehicle.
  • Heat exchanger device is particularly small in size, in order to be able to be provided even in confined space available, but still sufficient for heat transfer to the heat exchanger to be deiced in the evaporator operation.
  • a bypass line for bridging the heat exchanger device is provided in order to enable operation without it.
  • Parallel connection is a "bridging" of the heat exchanger device already by the parallel connection of the heat exchanger device and the Heat exchanger in evaporator operation possible. Also when arranging the
  • Heat exchanger device in a connectable and disconnectable path of the
  • Coolant circuit is a "bypass" by switching off the path
  • Evaporator operation or the refrigerant which flows or can flow through the heat exchanger in the evaporator operation is provided to couple heat into the heat exchanger in the evaporator operation or the refrigerant of the heat exchanger in the evaporator operation and thereby the heat exchanger in
  • Figure 1 is a schematic view of a refrigeration system comprising a
  • FIG. 2 shows a schematic view of a heat exchanger in the evaporator mode with rib stocking on its pipeline coil
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a heat exchanger in the evaporator operation with the outside rib stocking its pipe line and with inventive heat exchanger device on the top and bottom of the heat exchanger in the evaporator operation,
  • Figure 3a is a longitudinal sectional view taken along the line A-A through the
  • Figure 4 is a schematic diagram of a parallel connection of a small heat exchanger device according to the invention and a radiator of a
  • Coolant circuit comprising an electric motor and an AC / DC converter, arranged in a vehicle
  • Figure 5 is a schematic diagram of a vehicle with a small heat exchanger device according to the invention in parallel to a radiator provided coolant circuit, comprising a battery system that can be tempered either by a heater and a cooling device, and
  • Figure 6 is a schematic diagram of a vehicle with an inventive
  • FIGS. 1 and 4 show a schematic sketch of a refrigeration system 1, arranged in a vehicle 100, which is suitable for operation in the air conditioning (AC) mode for cooling and in the heat pump (HP) mode for heat generation.
  • the vehicle 100 is shown only schematically in FIGS. 1 and 4 to 6. It has a front side 101 and a rear side 102, wherein in the figures 1 and 4, only the front portion of the vehicle 100 with the
  • Front side 101 is indicated, while in the figures 5 and 6 each of the entire vehicle 100 is indicated with front 101 and rear side 102.
  • the refrigeration system comprises a heat exchanger 20, adjacent to which a heat exchanger device 55 of a coolant circuit 65 and a
  • Fan 3 are arranged for supplying and discharging air, and a compressor 10. Further, the refrigeration system comprises an air conditioner 4 and a HVAC unit with an evaporator 40, a condenser 41 and a fan or fan 42.
  • the refrigeration system 1 comprises Furthermore, a collector 5, two switching valves 6, 7 and two expansion valves 8, 9.
  • the heat exchanger 20 of the refrigeration system depending on the refrigerant used as a condenser or gas cooler, both condenser and gas cooler for heat absorption from the ambient air, through this flows, serve, or as
  • Evaporators are operated for heat absorption in the heating mode
  • the refrigeration system 1 always comprises an evaporator operation, in the mode for refrigeration (air conditioning mode) serves to evaporate refrigerant, the evaporator 40, in the mode for heat generation (heat pump mode) is used for this purpose, the heat exchanger 20. refrigerant decreases in the latter Evaporator operation (heat pump mode) when the heat exchanger 20 as
  • Operate evaporator thus is in the evaporator operation, heat when flowing through this and evaporates there.
  • the heat exchanger 20 In the air conditioning mode, the heat exchanger 20 is in the condenser mode in which heat is dissipated to generate cold.
  • the evaporator 40 serves to absorb heat and to evaporate the refrigerant as it flows through the evaporator 40.
  • Refrigeration system 1 communicate with each other, compressed refrigerant first compressed in the compressor 10.
  • the refrigerant is then gaseous and is under a high pressure.
  • the refrigerant then passes through the condenser 41, in which it condenses with the release of heat to the air (in the Ig-ph diagram, the wet steam area) or supercritically cooled further (in the Ig-ph diagram gas area ), depending on the used
  • Expansion valve is used to reduce the pressure by increasing the volume, so that the refrigerant behind the expansion valve 8 is in a liquid state and is under, a low pressure.
  • Downstream of the expansion valve 8 is the heat exchanger 20.
  • heat from a stream of air flowing therethrough into the system, ie the refrigerant is introduced via the heat exchanger 20.
  • the second switching valve 7 is provided, via which the refrigerant is supplied to the collector 5 and from there back to the compressor 10.
  • heat is thus coupled into the refrigerant via the heat exchanger 20, the refrigerant evaporating in the heat exchanger 20 and accordingly prone to freezing in this operating mode.
  • summer mode air conditioning mode
  • air conditioning mode flows through the refrigerant after the compressor 10, the switching valve 6.
  • the condenser 41 is flowed through during summer without heat dissipation, especially at
  • Expansion valve 9 is supplied to the evaporator 40. In summer operation takes place when passing the refrigerant through the expansion valve 9 only there
  • the refrigerant changes its state of matter from liquid to gaseous while receiving heat from the environment and release of evaporative cooling.
  • the refrigerant After passing through the evaporator 40, the refrigerant first passes into the collector 5 during summer operation, before it returns to the compressor 0 from there. In summer operation, heat is thus discharged from the refrigerant via the heat exchanger 20 (condenser operation), so that the heat exchanger 20 normally does not tend to freeze.
  • the heat exchanger 20 Located in the heat pump mode (heat pump mode) of the refrigeration system of the heat exchanger 20 in the evaporator mode, which absorbs heat from the environment, the heat exchanger 20 is hereinafter referred to as a heat exchanger in
  • the heat exchanger 20 is provided in the evaporator operation with the at least one heat exchanger device 55, as they
  • the heat exchanger 20 shown there has a pipe coil 21, which is provided on the outside with ribs 22, as in the detail view of FIGS. 2 and 3, in the evaporator operation, the heat exchanger 20 shown there has a pipe coil 21, which is provided on the outside with ribs 22, as in the detail view of FIGS. 2 and 3,
  • the pipe coil 21 is in a
  • these two side frame parts 24, 25 and a middle part 26 has.
  • the side frame parts have outside attachment eyelets 27 for securing the heat exchanger in the evaporator operation in the vehicle 100, in particular in a land vehicle, such as an electric vehicle, which is not shown in Figure 2, however.
  • the pipe coil 21 is coiled several times in the frame construction 23 of the heat exchanger 20 in FIG.
  • Evaporator operation arranged and has an inlet opening 28 and a
  • outlet opening 29 on.
  • refrigerant 30 here illustrated by the arrow, flows in and out through the outlet opening 29.
  • an expanding ice layer on the ribs 22 will be thinner than if it were built up on a continuous surface, so that these subsequently also possibly easier to solve again.
  • a thinner layer of ice hinders the operation of the heat exchanger 20 in the. Evaporator operation also less strong than a thick layer of ice, since the heat transfer is better for a thinner layer of ice than for a thick.
  • a heat exchanger device 12 in the form of two parallel to the longitudinal extension of the pipe coil 21 and the heat exchanger 20 in the evaporator operation extending pipes 120, 121 provided in heat-conducting contact with the heat exchanger in the evaporator operation or the pipe coil 21.
  • the two pipes 120, 121 are connected to each other via a piping system 122.
  • Pipe system 122, coolant 123 may be introduced into the two pipes 120, 121. This is illustrated in Figure 3 by an arrow.
  • the two pipes 120, 121 each have a housing 124, 125 surrounding them on the outside.
  • This particular housing is made in particular of plastic and serves to connect to the frame structure 23 of the heat exchanger 20 in the evaporator operation.
  • Frame structure 23 be clipped or be, as indicated in Figure 3a.
  • Other forms of attachment, in particular releasable attachment, are of course possible here.
  • the respective pipe 120 or 121 as close as possible in heat exchange, in particular heat-conducting contact with the frame construction 22 of the heat exchanger 20 in
  • Piping coil 21 surrounded can be supported, as explained above.
  • the heat exchanger device 55 can be in a to be deiced
  • Heat exchangers 20 are also coupled in the evaporator operation, such heat, which as waste heat in heat-generating components of a
  • Vehicle such as an electric vehicle, occurs and over the cooling water used for cooling this respective component through the
  • Heat exchanger device is guided. The heat removed there is subsequently provided to the heat exchanger 20 in the evaporator operation to make the desired deicing.
  • a pure battery electric powered vehicle may be its traction battery.
  • the battery for example, a pure battery electric powered vehicle may be its traction battery.
  • Electric motor and AC / DC converter can be connected in series or parallel to each other.
  • Figures 4, 5 and 6 show two examples of such a circuit, in Figure 4, an electric motor 50 with an AC / DC converter 51 in series and with a charger 52 is connected in parallel.
  • the AC / DC converter 51 may be part of a unit that further comprises power electronics.
  • AC / DC converter and power electronics are advantageously arranged in the vicinity of the electric motor 50, which serves to drive the vehicle 100.
  • the charger 52 is parallel to the electric motor 50 and the AC / DC converter 51 together with the
  • the circuit shown in Figure 4 further comprises a radiator 54, the small heat exchanger device 55 is connected in parallel.
  • Coolant circuit 65 is also a pumping device 57 is provided.
  • the coolant circuit 65 comprises a battery system 59 instead of the electric motor 50 and the AC / DC converter or the unit therefrom and the power electronics Cooling device 61 is arranged and optionally switched on and off via a switching valve 62.
  • a pump device 64 is provided for pumping the medium in a line system 63 interconnecting the individual components.
  • the (small) heat exchanger device 55 which is connected in parallel with the cooler 54 of the coolant circuit 65, serves as additional
  • Heat exchanger device for transferring heat to the heat exchanger 20 not shown in Figures 4, 5 and 6 in the evaporator operation of
  • the radiator 54 serves to cool the battery system 59.
  • the radiator 54 according to FIG. 4 serves to cool the battery
  • Heat exchange device 55 removes the heat absorbed during cooling in the coolant and transfers it to the to be de-ice
  • Coolant circuit 65 In the coolant circuit 65 falling heat through the small heat exchanger device 55 the Coolant circuit 65 removed and the heat exchanger 20 in the evaporator operation of the refrigerant circuit 66 (see, for example, Figure 1) are supplied to serve for thawing or defrosting of the heat exchanger 20 in the evaporator operation.
  • a bypass line 67 is provided.
  • the heat exchanger device 55 could also be in a switchable by, for example, a switching valve and connectable path of the
  • Coolant circuit 6 may be arranged, whereby also a "bridging" of the heat exchanger device is made possible.
  • Evaporator operation can be in particular CO 2 , R134a / HFO 1, 2,3,4 yf, ammonia and halogenated medium, in particular fluorinated,. Or non-halogenated medium.
  • a coolant such as a mixture of cooling water and a
  • Heat exchange medium such as glycol
  • Heat exchanger medium By supplying a corresponding heat exchanger medium, in particular by the
  • Heat exchanger device 12 it is possible to remove an ice layer on the outside of the heat exchanger 20 in the evaporator operation.
  • Evaporator operation of a refrigeration system of, for example, a vehicle, such as a land vehicle may thus include various types of
  • Heat exchanger devices are used, which extract heat in particular from the coolant of the coolant circuit and the heat exchanger in the Supply evaporator operation by advantageously arranging the
  • Heat exchanger device in heat exchange, in particular heat-conducting contact with the heat exchanger to be deaerated in the evaporator operation and / or the refrigerant to be deaerated by the heat exchanger to be deiced in the evaporator operation or flowing.
  • the heat exchanger can be flowed through or flowed through with refrigerant in the evaporator operation, numerous other, even any combinations of the aforementioned embodiments can be provided in which in each case such a heat exchanger device for coupling heat from a coolant circuit and coupling heat into the heat exchanger to be deiced in the evaporator operation or the refrigerant flowing through it are provided.

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Abstract

Um ein Enteisen eines bei niedrigen Verdampfungstemperaturen vereisten Wärmetauschers im Verdampferbetrieb einer Kälteanlage (1) zu ermöglichen, wobei der Wärmetauscher im Verdampferbetrieb (20) mit Kältemittel (30) durchströmbar oder durchströmt ist, ist eine Einrichtung zum Enteisen eines solchen Wärmetauschers im Verdampferbetrieb (20) eine Wärmetauschereinrichtung (12,55), die in einem zweiten Kühlmittelkreislauf oder einem separaten, zu- und abschaltbaren Pfad des zumindest einen ersten Kühlmittelkreislaufs (65) angeordnet und in Wärmeaustausch mit dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb (20) vorsehbar oder vorgesehen ist. Bei einem Fahrzeug (100), insbesondere Landfahrzeug, mit zumindest einem Elektroantrieb (50) und/oder zumindest einer Traktionsbatterie (59) und mit zumindest einer im Wärmepumpenmodus betreibbaren oder betriebenen Kälteanlage (1) mit zumindest einem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb (20), der als Teil eines Kältemittelkreislaufs (66) mit Kältemittel (30) durchströmbar oder durchströmt ist, und mit zumindest einem ersten Kühlmittelkreislauf (65), ist zum Enteisen des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb zumindest eine Wärmetauschereinrichtung (12,55), die in einem zweiten Kühlmittelkreislauf oder einem separaten, zu- und abschaltbaren Pfad des zumindest einen ersten Kühlmittelkreislaufs (65) angeordnet ist, in wärmeleitendem Kontakt zu dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb (20) vorgesehen.

Description

Einrichtung und Verfahren zum Enteisen eines Wärmetauschers im
Verdampferbetrieb einer Kälteanlage sowie Fahrzeug mit einer solchen
Einrichtung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Enteisen eines Wärmetauschers im Verdampferbetrieb einer Kälteanlage, bei Aufnahme von Wärme aus der Umgebung bzw. Umgebungsluft, wobei der Wärmetauscher im Verdampferbetrieb als Teil eines Kältemittelkreislaufs zur Aufnahme von Wärme aus der Umgebung mit Kältemittel durchströmbar oder durchströmt ist bzw. wird, die Kälteanlage im Wärmepumpenmodus betreibbar oder betrieben ist und wobei zumindest ein erster Kühlmittelkreislauf eines Fahrzeugs vorgesehen ist, sowie ein Fahrzeug, insbesondere Landfahrzeug, mit zumindest einem Elektroantrieb und/oder zumindest einer Traktionsbatterie und mit zumindest einer Kälteanlage mit zumindest einem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb.
Fahrzeuge, wie Landfahrzeuge, mit Klimaanlagen bzw. Kälteanlagen mit
Klimageräten sind im Stand der Technik bekannt. Eine solche Klimaanlange besteht zumindest aus den folgenden Komponenten: einem Kompressor, einem Kondensator oder Gaskühler, je nach dem, ob kältemittelabhängig eine
Kondensation stattfindet oder nicht, sowie einem Expansionsorgan und einem Verdampfer. Findet keine Kondensation statt, sondern eine Abkühlung eines überkritischen Gases als Kältemittel, das zuvor in den überkritischen Zustand gebracht wurde, wird von einem Gaskühler gesprochen. Findet bei Verwenden eines anderen Kältemittels eine Kondensation im Nassdampfgebiet statt, wobei beispielsweise als Kältemittel HFO1 ,2,3,4yf verwendet werden kann, wird von einem Kondensator gesprochen. Bei einem Gaskühler kann als Kältemittel beispielsweise CO2 verwendet werden. Im geschlossenen System findet ein Kreisprozess statt. Das Kältemittel wird von einem niedrigen Druck im
gasförmigen Zustand von dem Kompressor angesaugt und auf eine höhere Drucklage verdichtet. Das Kältemittel strömt sodann durch den Kondensator oder Gaskühler, je nach dem, welches Kältemittel verwendet wird, und kondensiert unter Wärmeabgabe. Das Kältemittel wird anschließend expandiert auf eine niedrige Drucklage und nimmt nachfolgend über den Verdampfer Wärme auf. Dieser Prozess beginnt nachfolgend wieder von neuem.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Bekannt sind ferner Wärmepumpen, die eine vergleichbare Anlagentechnik wie für eine Klimaanlage benötigen. Bei einer Klimaanlange besteht der Nutzen darin, über den Verdampfer einem Raum Wärme zu entziehen, wobei die Wärme dem Raum entzogen wird, indem durch das Verdampfen eines Kältemittels Wärme von dem System aufgenommen und anschließend über den Kondensator bzw.
Gaskühler wieder an die Umgebung abgeführt wird. Bei einer Wärmepumpe liegt der Nutzen an der Kondensator- bzw. Gaskühlerseite. Hierbei wird Wärme aus der Umgebung durch den Verdampfer aufgenommen und einem Raum, z.B. der Fahrzeugkabine, durch den Gaskühler bzw. Kondensator zugeführt.
Kälteanlagen, die beide Funktionen erfüllen können, sind für die Verwendung in Fahrzeugen ebenfalls bekannt, die also kühlen und heizen können. Diese
Kälteanlagen sind so aufgebaut, dass ein Kühlen im Sommer und ein Heizen im Winter ermöglicht wird. Im Air Conditioning (AC)-Modus bzw. im Sommerbetrieb wird ein Wärmetauscher hierbei als Kondensator oder Gaskühler gefahren, um die Wärme abzuführen. Im Winterbetrieb wird derselbe Wärmetauscher als Verdampfer gefahren, um Wärme aufzunehmen. Um dies auch bei niedrigen Außentemperaturen zu ermöglichen, liegen die Verdampfungstemperaturen entsprechend tief. Dementsprechend sinkt die Oberflächentemperatur des
Wärmetauschers im Verdampferbetrieb unter den Gefrierpunkt von Wasser. Da sich die Luftfeuchtigkeit am kalten Verdampfer als Eis niederschlägt, entsteht über die Zeit hinweg ein Eispanzer, der die Effizienz der Kälteanlage reduziert, da er zur Wärmeisolierung führt, was auch als negativer Effekt bei beispielsweise Kühlschränken bekannt ist. Wie bereits in dem Artikel„Energieeffiziente
Enteisung bei Pkw-Wärmepumpensystemen", ATZ 02/2015, 117. Jg., S. 40-43, festgestellt, verringert sich aufgrund der niedrigen Wärmeleitfähigkeit der sich bildenden Eisschicht im Vergleich zu dem Material des Wärmetauschers im
Verdampferbetrieb der Wärmedurchgang. Üblicherweise wird der Wärmetauscher von Luft durchströmt. Aufgrund der Eisbildung wird jedoch der Luftpfad durch den Wärmetauscher hindurch blockiert, so dass es zu einem noch höheren
Druckverlust und zur Verringerung der zur Wärmeübertragung vorhandenen Fläche kommt. Zum effizienten Arbeiten der Kälteanlage ist es somit erforderlich, den Eispanzer von Zeit zu Zeit durch Abtauen zu entfernen. Eine bekannte Möglichkeit ist es hierbei, einen Umkehrmodus Wärmepumpenbetrieb- Kälteanlagenbetrieb zu fahren, bei dem die eigentlich„kalte Seite" der
Klimaanlage kurzfristig zur„heißen Seite" wird. Hierdurch taut der Verdampfer ab bzw. auf. Das Fahren der Kälteanlange im Umkehrmodus, um den Verdampfer ab- bzw. aufzutauen, erweist sich allerdings als nachteilig. Wenn durch den Heizmodus (Heat Pump (HP)-Modus) Wärme erzeugt werden soll, lässt sich im Kühlmodus keine Wärme erzeugen, obwohl der Bedarf dazu beispielsweise im Winter durchaus besteht. Fahrzeuge mit einem AC- und einem HP-Modus sind beispielsweise der Renault Zoe und der BMW i3. Um dennoch Wärme erzeugen zu können, muss z.B. ein elektrischer Zuheizer vorgehalten bzw. aktiviert werden. Dies ist jedoch nicht von Vorteil, da während des Umkehrbetriebs Energie zum Erzeugen von Wärme zusätzlich erzeugt werden muss. Gerade bei Hybrid- und Fahrzeugen mit Elektroantrieb erweist sich dies als nachteilig, da der zusätzliche Energiebedarf des elektrischen Zuheizers die Reichweite des Fahrzeugs deutlich reduziert.
Aus der DE 10 2009 009 538 A1 ist beispielsweise ein solcher
Wärmepumpenmodus, bei dem die Klimaanlage so konzipiert ist, dass sie wahlweise in einem Kühlbetrieb und in einem Heizbetrieb betrieben werden kann, bekannt. Aus der DE 10 2013 008 801 A1 ist es ferner bekannt, einen
Kältemittelkreislauf vorzusehen, wobei Kondensator bzw. Gaskühler des
Kältemittelkreislaufs zum Erzeugen von Konvektion zur Wärmeabfuhr an der Fahrzeugfront angeordnet werden. Um Wärmeverluste im Wärmepumpenmodus zu vermeiden, werden kurze Leitungen verwendet und die einzelnen
Komponenten in räumlicher Nähe zueinander angeordnet.
Ein Kondensator wird zum Zuführen von Luft häufig mit einem Kondensatorlüfter zusammen vorgesehen. Im Kondensator bzw. Gaskühler wird das gasförmige, überhitzte Kältemittel auf eine niedrigere Temperatur gekühlt und verflüssigt. Da hierbei dem Kältemittel beim Verflüssigen Wärme entzogen wird, muss der Kondensator diese Wärme an ein ihn umgebendes Kühlmedium, wie Luft oder Wasser, abgeben. Der Kondensatorlüfter hat dabei die Aufgabe, in allen
Betriebszuständen des Fahrzeuges für eine ausreichende Belüftung des
Kondensators zu sorgen. Durch eine ausreichende Belüftung des Kondensators wird dabei der Kältemitteldruck auf der Hochdruckseite niedrig gehalten. Hierbei ist es ferner bekannt, den Kondensatorlüfter in Abhängigkeit des Kältemitteldrucks durch einen Druckwächter ein- und auszuschalten. Hierbei wird häufig ein, Kühlschlangenkondensator verwendet, bei dem ein Durchtritt von Luft besonders gut möglich ist.
Wird allerdings der Wärmetauscher in Form des Kühlschlangenkondensators als Verdampfer gefahren, um Wärme aufzunehmen, z.B. im Winterbetrieb, kann die sich bei niedrigen Temperaturen bildende Eisschicht auf der Außenseite des Wärmetauschers den Durchtritt von Luft behindern oder sogar vollständig unmöglich machen.
Aus der DE 11 2012 005 079 T5 ist ein Wärmepumpenkreislauf bekannt, der einen Kältemittelkreislauf und einen Kühlmittelkreislauf umfasst. Ein erster Wärmetauscher und ein zweiter Wärmetauscher sind zwischen dem
Kältemittelkreislauf und dem Kühlmittelkreislauf angeordnet. Der erste
Wärmetauscher umfasst einen äußeren Wärmetauscher, der als Verdampfer in einem Heizbetrieb funktioniert, und einen Kühler für ein Abstrahlen von Wärme von einem Kühlmittel. Der zweite Wärmetauscher überträgt Wärme von einem Kältemittel unter einem hohen Druck an das Kühlmittel in dem Heizbetrieb. Die Temperatur des Kältemittels innerhalb des zweiten Wärmetauschers ist höher als die Temperatur des Kältemittels innerhalb des ersten Wärmetauschers. Wärme, die von dem zweiten Wärmetauscher erhalten wird, wird von dem ersten
Wärmetauscher durch das Kühlmittel geliefert. Wärme, die von dem zweiten Wärmetauscher erhalten wird, wird in dem Kühlmittel gespeichert. In einem
Entfrostungsbetrieb wird das Kühlmittel, das Wärme gespeichert hat, an den ersten Wärmetauscher geliefert. Es ist somit ein Wärmetauschersystem
vorgesehen, bei dem ein Radiator des Kühlwassersystems mit einem
Kondensator einer Kälteanlage gekoppelt ist, wobei beide Bauteile im Fahrzeug hinter dem Kühlergrill in Reihe hintereinander angeordnet und in einem
gemeinsamen Bauteil vorgesehen sind, so dass sie zwangsläufig in einen wärmeleitenden Kontakt kommen. Gemäß der EP 1 108 575 A1 ist eine ähnliche Anordnung eines Klimaanlagensystems für Fahrzeuge offenbart. Aus der DE 196 44 488 A1 ist ein Verfahren zum Abtauen eines Kühlers bzw. Wärmetauschers in einer Kälteanlage bekannt, wobei der Kühler von einem Kühlmittel durchströmt wird. Der Kühler wird gegenüber dem Kühlmittelkreislauf abgesperrt und nur das im Kühler befindliche Kühlmittel erwärmt, wobei man dieses durch den Kühler über eine Bypassleitung zirkulieren lässt, damit für den Abtauvorgang möglichst wenig Energie benötigt wird. Es ist eine den Kühler umgebende Bypassleitung vorgesehen, in der eine Pumpe und eine
Heizeinrichtung angeordnet sind. Warmsole durchströmt als Wärmeträger den geschlossenen Kreislauf des Heizregisters. Auch hier wird somit ein Fluid verwendet, um einen Verdampfer abzutauen. Ähnliche Lösungen finden sich auch in der US 6,318,107 B1 , der EP 2 119 986 A1 , der EP 2 940 409 A1 sowie in der DE 29 46 466 A1.
Es erweist sich als problematisch, wie bereits erwähnt, eine einmal aufgebaute Eisschicht auf einem solchen Wärmetauscher im Verdampferbetrieb wieder zu entfernen. Daher wäre es wünschenswert, Maßnahmen vorzusehen, mittels derer dies ohne großen und teuren Aufwand und ohne die Notwendigkeit eines Fahrens der Kälteanlage bzw. von deren Wärmetauscher im Umkehrmodus oder unter zumindest nur kurzzeitigem Fahren der Kälteanlage bzw. von deren
Wärmetauscher im Umkehrmodus ermöglicht wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung bzw. ein Verfahren zum Enteisen eines Wärmetauschers im Verdampferbetrieb einer Kälteanlage insbesondere eines Fahrzeugs vorzusehen, wobei der
Wärmetauscher im Verdampferbetrieb mit Kältemittel durchströmbar oder durchströmt ist, die ein energieeffizientes Enteisen ermöglicht, ohne die
Notwendigkeit für einen Umkehrbetrieb des Wärmetauschers oder bei nur geringerer Zykluslänge und/oder Intensität des Umkehrmodus des
Wärmetauschers.
Die Aufgabe wird für eine Einrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Einrichtung eine Wärmetauschereinrichtung ist, die in einem zweiten Kühlmittelkreislauf oder einem separaten, zu- und abschaltbaren Pfad des zumindest einen ersten Kühlmittelkreislaufs angeordnet und in Wärmeaustausch mit dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb vorsehbar oder vorgesehen ist. Für ein Verfahren zum Enteisen eines Wärmetauschers im
Verdampferbetrieb einer Kälteanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass durch eine Wärmetauschereinrichtung Wärme einem Kühlmittelkreislauf entnommen und dem Wärmetauscher im
Verdampferbetrieb zugeführt wird. Für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass zumindest eine
Wärmetauschereinrichtung, wie vorstehend genannt, die in einem zweiten
Kühlmittelkreislauf oder einem separaten, zu- und abschaltbaren Pfad des zumindest einen ersten Kühlmittelkreislaufs angeordnet ist, im Wärmetausch zu dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb vorgesehen ist. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Dadurch wird eine Einrichtung zum Enteisen eines Wärmetauschers, der im sog. Heat Pump-Modus (zur Wärmeerzeugung) im Verdampferbetrieb betrieben wird, als Komponenten einer Anlage bzw. Kälteanlage bzw. einer Anordnung oder eines Systems in einem Fahrzeug vorgesehen. Eine solche Fahrzeugkälteanlage kann sowohl in einem Modus zur Kälteerzeugung (Air Conditioning-Modus) als auch in einem Modus zur Wärmeerzeugung (Heat Pump-Modus) betrieben werden. In jedem der Modi umfasst die Fahrzeugkälteanlage einen
Verdampferbetrieb, wobei Verdampfer im Kälteerzeugungsmodus ein Verdampfer der Kälteanlage ist und im Wärmeerzeugungsmodus der Wärmetauscher, der als Verdampfer betrieben wird In letzterem Betriebsmodus des Wärmetauschers neigt dieser zum Vereisen. Im Air Conditioning-Modus wird der Wärmetauscher hingegen als Kondensator oder Gaskühler betrieben, in dem er Wärme abführen soll und dementsprechend normalerweise nicht zum Vereisen neigt.
Die Einrichtung zum Enteisen des Wärmetausches ist als
Wärmetauschereinrichtung ausgebildet und bewirkt durch Wärmetausch bzw. wärmeleitenden Kontakt mit dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb bzw. dem durch den Wärmetauscher im Verdampferbetrieb strömenden oder strömbaren Kältemittel ein Abtauen der Eisschicht auf dem Wärmetauscher im
Verdampferbetrieb. Als Wärmetauscher im Verdampferbetrieb wird hier jeglicher Wärmetauscher einer Kälteanlage bezeichnet, der als Wärmetauscher im Heat Pump-Modus im Verdampferbetrieb arbeitet, wobei das durch diesen hindurch strömende Kältemittel Wärme aufnimmt und verdampft, wobei als Wärmequelle Umgebungsluft verwendet wird, und der dementsprechend bei niedrigen
Verdampfungstemperaturen zum Vereisen neigt. Die Wärmetauschereinrichtung dient als zusätzliche Einrichtung zum Abtauen von Eisschichten auf dem
Wärmetauscher im Verdampferbetrieb. Insbesondere entnimmt die
Wärmetauschereinrichtung dazu einem Kühlmittelkreislauf eines Fahrzeugs, wie insbesondere eines Elektrofahrzeugs, das mit der Kälteanlage bzw. Anlage, die den Wärmetauscher im Verdampferbetrieb umfasst, ausgestattet ist, Wärme und führt diese dem zu enteisenden Wärmetauscher im Verdampferbetrieb zu.
Aufgrund des Vorsehens eines Wärmetauschs bzw. insbesondere
wärmeleitenden Kontakts mit dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb kann eine Wärmeübertragung von der Wärmetauschereinrichtung auf den
Wärmetauscher im Verdampferbetrieb erfolgen. Unter einem Wärmeaustausch wird jeglicher Austausch von Wärme mit dem Wärmetauscher im
Verdampferbetrieb, unter einem wärmeleitenden Kontakt mit dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb wird hier stets der wärmeleitende Kontakt mit irgendeinem Teil des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb, also insbesondere einem evtl. vorgesehenen Gehäuse und/oder einem Rahmen und/oder zumindest einem Durchströmungsweg des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb, durch den Kältemittel strömen kann oder strömt, verstanden. Die Wärmetauschereinrichtung ist als eigenständiges Bauteil zusätzlich zu einem Kühler und einem Verdampfer bzw. dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb vorgesehen. Die
Wärmetauschereinrichtung ist in einem separaten, zweiten Kühlmittelkreislauf oder in einem separaten, zu- und abschaltbaren Pfad des zumindest einen ersten Kühlmittelkreislaufs, der insbesondere den Kühler umfasst, angeordnet. Es sind bei Vorsehen eines separaten, die Wärmetauschereinrichtung umfassenden zweiten Kühlmittelkreislaufs somit zumindest zwei Kühlmittelkreisläufe .
vorgesehen. Vorteilhaft kann bei Vorsehen des die Wärmetauschereinrichtung umfassenden separaten Pfads des ersten Kühlmittelkreislaufs dieser vermittels zumindest eines Schaltventils zu- und abgeschaltet werden.
Der Wärmetauscher im Verdampferbetrieb wird außenseitig abgetaut. Dies bedeutet, dass vorzugsweise die Wärme einem Rahmen und/oder Gehäuse des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb und/oder der Eisschicht bzw. dem außenseitig auf dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb aufgebauten
Eispanzer zugeführt wird. Gegebenenfalls kann eine Wärmeübertragung aus dem Kältemittel ebenfalls erfolgen. Vorteilhaft sollte allerdings die Wärmezufuhr an das Kältemittel nicht zu einer Verminderung der Wärmezufuhr zu dem abzutauenden Eispanzer auf dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb führen. Es kann daher für den Abtaubetrieb, also während des Abtauvorgangs, auch vorgesehen werden, ein Durchströmen des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb zu unterbinden, also kein Kältemittel durch den Wärmetauscher im
Verdampferbetrieb bzw. Verdampfer strömen zu lassen, um die Wärmezufuhr ausschließlich der Eisschicht auf dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb bzw. Verdampfer zuzuleiten, um diesen abzutauen. Durch ein vorübergehendes
Verhindern der Durchströmung des Wärmetauschers bzw. Verdampfers mit Kältemittel kann der Abtauzyklus verkürzt werden.
Wenn jedoch der Wärmetauscher im Verdampferbetrieb bzw. Verdampfer weiterhin mit Kältemittel durchströmt wird, dann erfolgt vorteilhaft auch eine Wärmeaufnahme über dieses, wobei lediglich eine kurzzeitige Wärmezufuhr hierüber erfolgen wird. Die Anlage kann eine Kälteanlage sein, die im
Klimaanlagen- und im Wärmepumpenmodus betrieben werden kann oder eine reine Wärmepumpenanlage, Aufgrund des Vorsehens der
Wärmetauschereinrichtung kann somit Wärme in den Wärmetauscher im
Verdampferbetrieb eingekoppelt werden, um diesen abzutauen und somit eine Eisschicht von diesem zu entfernen. Dementsprechend kann zumindest die Zyklusdauer und/oder die Intensität eines Umkehrbetriebs des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb deutlich verkürzt werden bzw. kann optimalerweise auf einen Umkehrbetrieb vollständig verzichtet werden, da anderweitig über die Wärmetauschereinrichtung Wärme in den Wärmetauscher im Verdampferbetrieb bzw. das diesen durchströmende Kältemittel eingekoppelt wird, das zu dessen Auftauen ausreicht.
Es ist somit ein Wärmetausch in den Wärmetauscher im Verdampferbetrieb vorgesehen. Ein Abtauen eines vereisten Wärmetauschers im Verdampferbetrieb kann dabei durch Zuführen eines Kühlmittels als Wärmetauschermedium erfolgen. Das Wärmetauschermedium kann z.B. Kühlwasser oder ein
Kühlwasser-Glykol-Gemisch sein. Als Kältemittel zum Durchströmen des
Wärmetauschers im Verdampferbetrieb eignet sich hierbei natürliches Kältemittel, wie insbesondere CO2, R744 oder auch Ammoniak, wobei letzteres sich allerdings weniger gut für die Verwendung in einem Fahrzeug eignet, oder synthetisches Kältemittel wie halogenierte oder nicht halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie R134a/HFO 1 ,2,3,4 yf. Ein Enteisen des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb ist durch das Zuführen von Wärme durch das Wärmetauschermedium auf den Wärmetauscher im Verdampferbetrieb möglich. Es gibt Fahrzeug-Wärmepumpen mit einer Wärmequelle in Form von Luft bzw. Umgebungswärme. Ferner ist es möglich, als Wärmequelle Kühlwasser zu verwenden. Letzteres könnte bei Elektro-Fahrzeugen aufgrund der im Vergleich zu Fahrzeugen mit
Verbrennungsmotor geringeren anfallenden Wärmemenge gegebenenfalls nicht ausreichend sein. Wenn für das Abtauen des Wärmetauschers im
Verdampferbetrieb auch Wärme an das Kältemittel übertragen würde, könnte dies sich für das Abtauen des Wärmetauschers daher auch als nachteilig erweisen, da dieses dann längere Zeit in Anspruch nimmt bzw. die zur Verfügung stehende Wärmemenge dann gegebenenfalls nicht ausreicht. Wie bereits erwähnt, erweist es sich dabei ggf. als vorteilhaft, das Kältemittel kurzzeitig nicht durch den
Wärmetauscher strömen zu lassen.
Als weiter vorteilhaft erweist es sich ferner, die Wärmetauschereinrichtung dahingehend auszubilden, dass diese sich entlang dem Kältemittel- Wärmetauscher oder eines Teils oder Bereichs des Kältemittel-Wärmetauschers, insbesondere eines Abschnitts zumindest einer von dem Kältemittel
durchströmbaren oder durchströmten Rohrleitung und/oder eines Rahmens und/oder Gehäuses des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb erstreckt. Hierbei kann zumindest ein die Oberfläche der zumindest einen Rohrleitung des
Wärmetauschers im Verdampferbetrieb vergrößerndes Element vorgesehen sein. Beispielsweise kann die zumindest eine Rohrleitung außenseitig mit Rippen versehen sein, die sich als Besatz entlang zumindest eines Teils der Rohrleitung des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb erstrecken. Die zumindest eine Rohrleitung des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb ist insbesondere als Rohrleitungsschlange ausgebildet, wobei durch die Zwischenräume zwischen den einzelnen Abschnitten der Rohrleitungsschlange Luft hindurchströmen kann. Beim Durchströmen von Luft durch die Zwischenräume der mit den Rippen außenseitig versehenen Rohrleitungsschlange des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb im Kreuzstrom zu dem durch die Rohrleitungsschlange strömenden Kältemittel ist ein besonders guter Wärmeübergang aufgrund der größeren
Wärmeübertragungsfläche möglich. Je nach dem, ob der Wärmetauscher als Wärmetauscher im Verdampferbetrieb oder im Wärmepumpenmodus als
Kondensator betrieben wird, verdampft das Kältemittel beim Vorbeiströmen der Luft an der Rohrleitung bzw. der mit dem zumindest einen die Oberfläche vergrößernden Element, wie außenseitigen Rippen, versehenen Oberfläche oder es kondensiert dort. Die Gefahr des Vereisens des Wärmetauschers im
Verdampferbetrieb besteht, wie bereits erwähnt, dabei besonders bei
Verdampfungstemperaturen von unter 0 °C.
Die sich entlang zumindest eines Abschnitts erstreckende
Wärmetauschereinrichtung ist vorteilhaft zum Durchleiten eines
Wärmetauschermediums leitungsartig ausgebildet oder kann zumindest eine Rohrleitung umfassen. Weiter vorteilhaft ist die Wärmetauschereinrichtung über und/oder unter und/oder seitlich des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb in Wärmeaustausch bzw. wärmeleitendem Kontakt mit diesem und/oder dem durch diesen hindurch strömenden oder strömbaren Kältemittel angeordnet. Durch die Wärmetauschereinrichtung kann vorteilhaft Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser oder Kühlwasser mit einem weiteren Medium, insbesondere ein Kühlwasser- Glykol-Gemisch, hindurch geleitet werden. Die Wärmetauschereinrichtung kann sich somit insbesondere in Form einer Rohrleitung auf der Oberseite und/oder der Unterseite und/oder seitlich des mit Rohrschlangen versehenen Wärmetauschers, der im Verdampferbetrieb arbeiten kann, erstrecken, wobei die zumindest eine Rohrleitung der Wärmetauschereinrichtung in. wärmeaustauschendem bzw.
wärmeleitendem Kontakt mit der zumindest einen Rohrleitung des
Wärmetauschers steht.
Um die leitungsartige bzw. in Form einer Rohrleitung ausgebildete oder zumindest eine solche umfassende Wärmetauschereinrichtung an dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb bzw. einem Gehäuse dieses Wärmetauschers befestigen zu können, ist vorteilhaft zumindest eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen der Wärmetauschereinrichtung in Wärmeaustausch bzw. wärmeleitendem Kontakt zu dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb und/oder dem durch diesen hindurch strömbaren oder hindurch strömenden Kältemittel vorgesehen. Die
Befestigungseinrichtung kann insbesondere clipartig ausgebildet sein, um ein Aufklipsen der Wärmetauschereinrichtung auf dem Gehäuse oder Rahmen des Wärmetauschers in Wärmeaustausch bzw. wärmeleitendem Kontakt zu dessen zumindest einer Rohrleitung bzw. dem durch diese hindurch strömenden
Kältemittel, vorzusehen. Beispielsweise kann die zumindest eine Rohrleitung der Wärmetauschereinrichtung in einem Rahmen, wie einem Kunststoffrahmen, der auf das Gehäuse oder den Rahmen des Wärmetauschers auffügbar bzw.
aufklipsbar ist, angeordnet sein und einen Kontakt bzw. eine Wärmeabgabe an das Gehäuse oder den Rahmen des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb, das/der insbesondere aus Aluminium besteht, somit gut wärmeleitend ist, ermöglichen. Vorteilhaft wird somit die Wärmetauschereinrichtung bzw. deren Rahmen und/oder Befestigungseinrichtung am Gehäuse bzw. Rahmen des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb oben und/oder unten und/oder seitlich von diesem angeordnet und befestigt, vorteilhaft jedoch weder davor noch dahinter, um ein Durchströmen von Luft nicht zu blockieren. Für das Zuführen von Wärme zum Enteisen des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb ist somit lediglich beispielsweise ein Einzelbauteil, wie eine Rohrleitung der
Wärmetauschereinrichtung vorgesehen, wobei über diese bereits das Enteisen bzw. Auftauen des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb ermöglicht wird, ohne hierzu große Mengen an Energie zu benötigen. Die Reichweite insbesondere eines mit einer solchen Einrichtung ausgerüsteten Fahrzeugs mit Elektroantrieb wird hierdurch somit nicht oder zumindest kaum negativ beeinflusst.
Der Aufwand für einen eventuell vorgesehenen Umkehrbetrieb kann bei Vorsehen der Wärmetauschereinrichtung verringert bzw. die Temperaturdifferenz reduziert werden. Durch Vorsehen der Wärmetauschereinrichtung kann die Dauer des Umkehrbetriebs reduziert werden oder es ist möglich, die Anlage zumindest nicht so häufig wie bislang in den Umkehrbetrieb zu schalten, für den Fall, dass dies trotz Vorsehens der Wärmetauschereinrichtung weiterhin sinnvoll oder
erforderlich erscheint. Das Vorsehen der Einrichtung zum Enteisen kann nicht nur bei Fahrzeugen mit Elektroantrieb vorteilhaft genutzt werden, sondern auch bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor und konventionellem Kühlkreislauf oder Hybrid-/Range Extender-Fahrzeugen, um hierdurch die Reichweite zu verlängern oder für bestimmte Fahrzyklen vorzusehen, somit keinen elektrischen Zuheizer zum Abtauen des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb zu benötigen und entsprechend keine zusätzliche elektrische Energie für diesen zu Verfügung stellen zu müssen.
Bei Fahrzeugen mit Elektroantrieb bzw. Fahrzeugen, die ausschließlich über einen Elektroantrieb mit Traktionsbatterie, also rein batterieelektrisch, betrieben werden, kann ferner die Abwärme von Komponenten des Fahrzeugs, die Wärme erzeugen, ebenfalls vorteilhaft zum Enteisen des Wärmetauschers im
Verdampferbetrieb genutzt werden. Hierbei ist die Kälteanlage Teil eines solchen Fahrzeugs mit wärmeerzeugenden Komponenten, wie einer Traktionsbatterie und einer Leistungselektronik, wobei Abwärme zumindest einer der
wärmeerzeugenden Komponenten des Fahrzeugs über die
Wärmetauschereinrichtung an das durch den Wärmetauscher im
Verdampferbetrieb strömende Kältemittel abgegeben wird zum Enteisen des •Wärmetauschers im Verdampferbetrieb. Die Traktionsbatterie, ebenso ein
Elektromotor, ein AC/DC-Wandler mit Leistungselektronik etc. können
Komponenten eines Kühlmittelkreislaufs sein. Die sich im Betrieb erhitzenden Komponenten werden durch das in dem Kühlmittelkreislauf strömende
Kühlwasser gekühlt, wobei diese Komponenten in dem Kühlmittelkreislauf in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein können. Das nach Durchströmen der Traktionsbatterie zu deren Kühlen erwärmte Kühlwasser kann durch die Wärmetauschereinrichtung geleitet werden, wobei die durch diese entzogene Wärme dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb im Kältemittelkreislauf zugeführt werden kann, um diesen zu enteisen. Die Wärmetauschereinrichtung steht daher in wärmeleitendem Kontakt mit dem Wärmetauscher im
Verdampferbetrieb bzw. dessen Gehäuse und/oder Rahmen und/oder
Rohrleitung(en) und/oder dem durch diesen hindurch strömenden Kältemittel. Somit kann auch die Abwärme der wenigen wärmeerzeugenden Komponenten bei einem Fahrzeug mit Elektroantrieb bzw. Traktionsbatterie zum Enteisen des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb genutzt werden. Es wird somit also der Kühlmittelkreislauf bzw. insbesondere der Kühlwasserkreislauf mit der Kälteanlage, die als Wärmepumpe betreibbar oder betrieben ist, bzw. der Anlage, die den Wärmetauscher im Verdampferbetrieb umfasst, zum Zwecke eines Wärmetauschs verschaltet. Der Kühlmittelkreislauf bzw. Kühlwasserkreislauf nimmt Wärme von den mit dem Kühlmittel-/
Kühlwasserkreislauf verbundenen Komponenten auf, wie bei einem Elektro- Fahrzeug von der Traktionsbatterie, einem Elektromotor, einem AC/DC-Wandler mit Leistungselektronik etc. Bevorzugt wird die Wärme bzw. Abwärme einer Komponente zum Abtauen des Wärmetauschers verwendet, die nicht der
Verbrennungsmotor eines mit Verbrennungsmotor betriebenen Fahrzeugs ist.
Bei einem Fahrzeug, insbesondere Landfahrzeug, mit zumindest einem
Elektroantrieb und/oder zumindest einer Traktionsbatterie und mit zumindest einer Kälteanlage mit zumindest einem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb, der in zumindest einem Betriebsmodus zum Vereisen neigt bzw. vereisen kann, ist es weiter vorteilhaft möglich, die Wärmetauschereinrichtung parallel und/oder längs zu einem Kühler des Kühlmittelkreislaufs des Fahrzeugs und in Wärmeaustausch, insbesondere wärmeleitendem Kontakt, mit dem zu enteisenden Wärmetauscher im Verdampferbetrieb des Kältemittelkreislaufs zu schalten, insbesondere parallel und/oder längs zu einem Kühler der Wärme erzeugenden Komponente des Fahrzeugs. Ebenfalls ist es möglich, eine solche Wärmetauschereinrichtung in Reihe zu einem Kühler des Kühlmittelkreislaufs des Fahrzeugs, insbesondere einer Wärme erzeugenden Komponente des Fahrzeugs, und in Wärmeaustausch, insbesondere wärmeleitendem Kontakt mit dem zu enteisenden Wärmetauscher im Verdampferbetrieb des Kältemittelkreislaufs zu schalten. Die
Wärmetauschereinrichtung ist insbesondere kleinformatig, um auch bei beengtem zur Verfügung stehendem Bauraum vorgesehen werden zu können, reicht jedoch dennoch zur Wärmeübertragung auf den zu enteisenden Wärmetauscher im Verdampferbetrieb aus. Vorteilhaft ist bei Vorsehen einer Reihenschaltung eine Bypassleitung zum Überbrücken der Wärmetauschereinrichtung vorgesehen, um einen Betrieb auch ohne diese zu ermöglichen. Bei Vorsehen einer
Parallelschaltung ist ein„Überbrücken" der Wärmetauschereinrichtung bereits durch die Parallelschaltung der Wärmetauschereinrichtung und des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb möglich. Auch bei Anordnen der
Wärmetauschereinrichtung in einem zu- und abschaltbaren Pfad des
Kühlmittelkreislaufs ist ein„Überbrücken" durch Abschalten des Pfads,
beispielsweise durch Betätigen eines Schaltventils, auf einfache Art und Weise möglich.
In jedem der Fälle wird somit eine zusätzliche Wärmetauschereinrichtung vorgesehen, die in wärmeleitenden Kontakt mit dem Wärmetauscher im
Verdampferbetrieb bzw. dem Kältemittel, das durch den Wärmetauscher im Verdampferbetrieb strömt oder strömen kann, vorgesehen wird, um Wärme in den Wärmetauscher im Verdampferbetrieb bzw. das Kältemittel des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb einzukoppeln und hierdurch den Wärmetauscher im
Verdampferbetrieb zu enteisen.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im Folgenden
Ausführungsbeispiele von dieser näher anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Kälteanlage, umfassend einen
Wärmetauscher im Verdampferbetrieb eines Klimageräts, in Anordnung in einem Fahrzeug*
Figur 2 eine schematische Ansicht eines Wärmetauschers im Verdampferbetrieb mit Rippenbesatz auf dessen Rohrleitungsschlange,
Figur 3 eine Prinzipskizze eines Wärmetauschers im Verdampferbetrieb mit außenseitigen Rippenbesatz seiner Rohrleitungsschlange und mit erfindungsgemäßer Wärmetauschereinrichtung auf der Ober- und Unterseite des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb,
Figur 3a eine Längsschnittansicht entlang der Linie A-A durch den
Wärmetauscher im Verdampferbetrieb gemäß Figur 3, in gebrochener Darstellung,
Figur 4 eine Prinzipskizze einer Parallelschaltung einer erfindungsgemäßen kleinen Wärmetauschereinrichtung und eines Kühlers eines
Kühlmittelkreislaufs, umfassend einen Elektromotor und einen AC/DC- Wandler, in Anordnung in einem Fahrzeug, Figur 5 eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen kleinen Wärmetauschereinrichtung in Parallelschaltung zu einem Kühler versehenen Kühlmittelkreislaufs, umfassend ein Batteriesystem, das wahlweise durch eine Heizvorrichtung und eine Kühlvorrichtung temperiert werden kann, und
Figur 6 eine Prinzipskizze eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen
kleinen Wärmetauschereinrichtung in Reihenschaltung zu einem Kühler versehenen Kühlmittelkreislaufs, wobei die Wärmetauschereinrichtung durch eine Bypassleitung überbrückt werden kann.
Figur 1 zeigt eine schematische Skizze einer Kälteanlage 1 , in Anordnung in einem Fahrzeug 100, die für einen Betrieb im Air Conditioning (AC)-Modus zur Kälteerzeugung und im Heat Pump (HP)-Modus zur Wärmeerzeugung geeignet ist. Das Fahrzeug 100 ist in den Figuren 1 und 4 bis 6 lediglich schematisch gezeigt. Es weist eine Fronseite 101 und eine Heckseite 102 auf, wobei in den Figuren 1 und 4 lediglich der vordere Bereich des Fahrzeugs 100 mit der
Frontseite 101 angedeutet ist, während in den Figuren 5 und 6 jeweils das gesamte Fahrzeug 100 mit Frontseite 101 und Heckseite 102 angedeutet ist.
Die Kälteanlage umfasst einen Wärmetauscher 20, wobei benachbart zu diesem eine Wärmetauschereinrichtung 55 eines Kühlmittelkreislaufs 65 und ein
Ventilator 3 zum Zu- und Abführen von Luft angeordnet sind, und einen Verdichter 10. Ferner umfasst die Kälteanlage ein Klimagerät 4 bzw. eine HVAC-Unit mit einem Verdampfer 40, einem Kondensator 41 und einem Ventilator bzw. Lüfter 42. Die Kälteanlage 1 umfasst ferner einen Sammler 5, zwei Schaltventile 6, 7 sowie zwei Expansionsventile 8, 9. Der Wärmetauscher 20 der Kälteanlage kann in Abhängigkeit von dem verwendeten Kältemittel als Kondensator oder als Gaskühler, wobei sowohl Kondensator als auch Gaskühler zur Wärmeaufnahme aus der Umgebungsluft, die durch diese hindurch strömt, dienen, oder als
Verdampfer betrieben werden zur Wärmeaufnahme im Heizmodus der
Kälteanlage. Die Kälteanlage 1 umfasst immer einen Verdampferbetrieb, im Modus zur Kälteerzeugung (Air Conditioning-Modus) dient zum Verdampfen von Kältemittel der Verdampfer 40, im Modus zur Wärmeerzeugung (Heat Pump- Modus) dient hierzu der Wärmetauscher 20. Kältemittel nimmt im letzteren Verdampferbetrieb (Heat Pump-Modus), wenn der Wärmetauscher 20 als
Verdampfer betreiben wird, somit sich im Verdampferbetrieb befindet, Wärme beim Durchströmen von diesem auf und verdampft dort. Im Air Conditioning- Modus befindet sich der Wärmetauscher 20 im Kondensatorbetrieb, in dem Wärme abgeführt wird, um Kälte zu erzeugen. Im Air Conditioning-Modus dient der Verdampfer 40 zur Wärmeaufnahme und zum Verdampfen des Kältemittels beim Durchströmen des Verdampfers 40.
In dem gezeigten Kältemittelkreislauf 66 der Kälteanlage 1 wird das durch die Leitungen 11 , die die einzelnen vorstehend genannten Komponenten der
Kälteanlage 1 miteinander strömungsverbinden, strömende Kältemittel zunächst in dem Verdichter 10 verdichtet. Das Kältemittel ist danach gasförmig und steht unter einem hohen Druck. Im Winterbetrieb (Heat Pump-Modus) durchläuft das Kältemittel hiernach den Kondensator 41 , in dem es unter Abgabe von Wärme an die Luft kondensiert (im Ig-p-h-Diagramm das Nassdampfgebiet) oder überkritisch weiter gekühlt wird (im Ig-p-h-Diagramm Gasgebiet), je nach verwendetem
Kältemittel. Das danach flüssige, aber weiterhin unter hohem Druck stehende Kältemittel durchströmt anschließend das Expansionsventil 8. Das
Expansionsventil dient der Druckabsenkung durch Volumenvergrößerung, so dass das Kältemittel hinter dem Expansionsventil 8 sich in einem flüssigen Zustand befindet und unter, einem niedrigen Druck steht. Dem Expansionsventil 8 nachgeschaltet ist der Wärmetauscher 20. In diesem wird im Winterbetrieb Wärme aus einem dort hindurch strömenden Luftstrom in das System, also das Kältemittel, über den Wärmetauscher 20 eingetragen. Diesem nachgeschaltet ist das zweite Schaltventil 7 vorgesehen, über das das Kältemittel dem Sammler 5 und von dort wieder dem Verdichter 10 zugeführt wird. Im Winterbetrieb der Kälteanlange wird somit über den Wärmetauscher 20 Wärme in das Kältemittel eingekoppelt, wobei das Kältemittel im Wärmetauscher 20 verdampft und dementsprechend in diesem Betriebsmodus zum Vereisen neigt.
Im Sommerbetrieb (Air Conditioning-Modus) durchströmt das Kältemittel im Anschluss an den Verdichter 10 das Schaltventil 6. Der Kondensator 41 wird im Sommerbetrieb ohne Wärmeabgabe durchströmt, insbesondere bei
entsprechender Klappensteuerung in der HVAC-Unit, ohne Luftströmung dort. Dem Schaltventil 6 nachgeschaltet ist der Wärmetauscher 20. Bei diesem wird im Sommerbetrieb Wärme nach außen abgegeben. Er arbeitet daher im
Kondensatorbetrieb. Diesem nachgeschaltet ist das zweite Schaltventil 7 vorgesehen, über das das Kältemittel im Sommerbetrieb über das zweite
Expansionsventil 9 dem Verdampfer 40 zugeführt wird. Im Sommerbetrieb erfolgt bei Durchleiten des Kältemittels durch das Expansionsventil 9 erst dort die
Druckabsenkung und nachfolgend im Verdampfer 40 ein Verdampfen, wobei das Kältemittel seinen Aggregatzustand von flüssig auf gasförmig unter Aufnahme von Wärme aus der Umgebung und Abgabe von Verdunstungskälte ändert. Nach Durchlaufen des Verdampfers 40 gelangt im Sommerbetrieb das Kältemittel zunächst in den Sammler 5, bevor es von dort wieder in den Verdichter 0 gelangt. Im Sommerbetrieb wird über den Wärmetauscher 20 somit Wärme aus dem Kältemittel ausgetragen (Kondensatorbetrieb), so dass der Wärmetauscher 20 normalerweise nicht zum Vereisen neigt.
Befindet sich im Wärmepumpenbetrieb (Heat Pump-Modus) der Kälteanlage der Wärmetauscher 20 im Verdampferbetrieb, der Wärme aus der Umgebung aufnimmt, wird der Wärmetauscher 20 nachfolgend als Wärmetauscher im
Verdampferbetrieb bezeichnet. Um eine Wärmeaufnahme auch bei niedrigen Außentemperaturen zu ermöglichen, liegen die Verdampfungstemperaturen teilweise deutlich unter 0 °C. Dementsprechend sinktauch die
Oberflächentemperatur des Wärmetauschers 20 im Verdampferbetrieb unter den Gefrierpunkt von Wasser, was zur Eisbildung auf der Oberfläche führt. Um dem entgegenzuwirken bzw. einen vereisten Wärmetauscher 20 im Verdampferbetrieb wieder abtauen zu können, wird der Wärmetauscher 20 im Verdampferbetrieb mit der zumindest einen Wärmetauschereinrichtung 55 versehen, wie sie
insbesondere in den Figuren 1 bis 6 gezeigt ist.
Wie in Figur 2 und 3 veranschaulicht, weist der dort gezeigte Wärmetauscher 20 im Verdampferbetrieb eine Rohrleitungsschlange 21 auf, die außenseitig mit Rippen 22 versehen ist, wie in der herausgezogenen Detailansicht der
Rohrleitung in Figur 2 zu sehen. Die Rohrleitungsschlange 21 ist in einer
Rahmenkonstruktion 23 des Wärmetauschers 20 im Verdampferbetrieb
angeordnet, wobei diese zwei Seitenrahmenteile 24, 25 und einen mittleren Teil 26 aufweist. Die Seitenrahmenteile weisen außenseitige Befestigungsösen 27 auf zum Befestigen des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb im Fahrzeug 100, insbesondere in einem Landfahrzeug, wie einem Elektro-Fahrzeug, das in Figur 2 allerdings nicht dargestellt ist. Die Rohrleitungsschlange 21 ist mehrfach gewendelt in der Rahmenkonstruktion 23 des Wärmetauschers 20 im
Verdampferbetrieb angeordnet und weist eine Einlassöffnung 28 und eine
Auslassöffnung 29 auf. In die Einlassöffnung 28 strömt Kältemittel 30, hier durch den Pfeil veranschaulicht, ein und durch die Auslassöffnung 29 wieder heraus. Ferner wird Luft 31 , veranschaulicht durch Pfeile, quer durch den Wärmetauscher 20 im Verdampferbetrieb hindurch geleitet, also im Kreuzstrom zu dem
strömenden Kältemittel 30. Durch das Vorsehen der Rippen 22 auf der
Außenseite der Rohrleitungsschlange 21 wird einerseits zwar der zum
Durchströmen der Luft 31 zur Verfügung stehende Zwischenraum zwischen den einzelnen Zweigen der Rohrleitungsschlange 21 verringert, durch das Vorsehen der Rippen 21 kann ein Vereisen jedoch erschwert und ein Auftauen einer
Vereisung erleichtert werden, da die zur Wärmeübertragung zur Verfügung stehende Fläche größer ist als die der Rohrleitungsschlange 21. Ferner wird eine sich aufbauende Eisschicht auf den Rippen 22 dünner sein als wenn diese sich auf einer durchgängigen Fläche aufbaute, so dass diese sich nachfolgend auch ggf. leichter wieder lösen lässt. Eine dünnere Eisschicht behindert das Arbeiten des Wärmetauschers 20 im. Verdampferbetrieb ferner weniger stark als eine dicke Eisschicht, da der Wärmeübergang bei einer dünneren Eisschicht besser als bei einer dicken ist.
Wie in Figur 3, 3a gezeigt, ist eine Wärmetauschereinrichtung 12 in Form zweier sich parallel zu der Längserstreckung der Rohrleitungsschlange 21 und des Wärmetauschers 20 im Verdampferbetrieb erstreckender Rohrleitungen 120, 121 in wärmeleitendem Kontakt mit dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb bzw. dessen Rohrleitungsschlange 21 vorgesehen. Die beiden Rohrleitungen 120, 121 sind über ein Rohrleitungssystem 122 miteinander verbunden. Durch das
Rohrleitungssystem 122 kann Kühlmittel 123 in die beiden Rohrleitungen 120, 121 eingeleitet werden. Dies ist in Figur 3 durch einen Pfeil veranschaulicht. Die beiden Rohrleitungen 120, 121 weisen jeweils ein außenseitig sie teilweise umgebendes Gehäuse 124, 125 auf. Dieses jeweilige Gehäuse ist insbesondere aus Kunststoff hergestellt und dient dem Verbinden mit der Rahmenkonstruktion 23 des Wärmetauschers 20 im Verdampferbetrieb. Beispielsweise kann das jeweilige Gehäuse 124 bzw. 125 der Wärmetauschereinrichtung 12 auf die
Rahmenkonstruktion 23 aufgeklipst sein bzw. werden, wie in Figur 3a angedeutet. Auch andere Formen der Befestigung, insbesondere lösbaren Befestigung, sind hier selbstverständlich möglich. In jedem der Fälle wird die jeweilige Rohrleitung 120 bzw. 121 möglichst dicht in Wärmeaustausch, insbesondere wärmeleitenden Kontakt, mit der Rahmenkonstruktion 22 des Wärmetauschers 20 im
Verdampferbetrieb gebracht, um durch die Wärmeübertragung aus dem
Kühlwasser auf die Rahmenkonstruktion 23 bzw. die hierin aufgenommene Rohrleitungsschlange 21 des Wärmetauschers 20 im Verdampferbetrieb ein Auftauen zu bewirken, wobei dies zusätzlich durch die Rippen 22, die die
Rohrleitungsschlange 21 umgeben, unterstützt werden kann, wie vorstehend erläutert.
Über die Wärmetauschereinrichtung 55 kann in einen zu enteisenden
Wärmetauscher 20 im Verdampferbetrieb auch solche Wärme eingekoppelt werden, die als Abwärme bei wärmeerzeugenden Komponenten eines
Fahrzeugs, wie eines Elektro-Fahrzeugs, auftritt undrüber das zum Kühlen dieser jeweiligen Komponente verwendete Kühlwasser durch die
Wärmetauschereinrichtung geführt wird. Die dort entnommene Wärme wird nachfolgend dem Wärmetauscher 20 im Verdampferbetrieb zur Verfügung gestellt, um das gewünschte Enteisen vorzunehmen. Eine solche
wärmeerzeugende Komponente beispielsweise eines reinen batterieelektrisch betriebenen Fahrzeugs kann dessen Traktionsbatterie sein. Die Batterie,
Elektromotor und AC/DC-Wandler können dabei in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sein. Die Figuren 4, 5 und 6 zeigen zwei Beispiele einer solchen Schaltung, wobei in Figur 4 ein Elektromotor 50 mit einem AC/DC-Wandler 51 in Reihe und mit einem Ladegerät 52 parallelgeschaltet ist. Der AC/DC-Wandler 51 kann Teil einer Einheit sein, die ferner Leistungselektrönik umfasst. AC/DC- Wandler und Leistungselektronik sind vorteilhaft in der Nähe des Elektromotors 50 angeordnet, der dem Antrieb des Fahrzeugs 100 dient. Für den Betrieb im Stillstand, in dem der Elektromotor 50 nicht läuft, ist das Ladegerät 52 parallel zum Elektromotor 50 und den AC/DC-Wandler 51 zusammen mit der
Leistungselektronik geschaltet. Ein Umschalten zwischen dem Ladegerät 52 und dem Betrieb mit Elektromotor 50 und AC/DC-Wandler 51 erfolgt über ein
Schaltventil 53. Der in Figur 4 gezeigte Kreislauf umfasst ferner einen Kühler 54, dem die kleine Wärmetauschereinrichtung 55 parallelgeschaltet ist. Ein
Umschalten zwischen diesen beiden Komponenten des Kreislaufs ist über ein zweites Schaltventil 56 möglich. Zum Transport des Mediums durch ein die genannten Komponenten verbindendes Leitungssystem 58 des
Kühlmittelkreislaufs 65 ist ferner eine Pumpeinrichtung 57 vorgesehen.
Im Unterschied zu der Ausgestaltung nach Figur 4 umfasst der Kühlmittelkreislauf 65 nach Figur 5 und 6 anstelle des Elektromotors 50 und des AC/DC-Wandlers bzw. der Einheit aus diesem und der Leistungselektronik ein Batteriesystem 59. Parallel zu diesem sind eine Heizvorrichtung 60 und eine Kühlvorrichtung 61 angeordnet und wahlweise über ein Schaltventil 62 zuschaltbar und abschaltbar. Zum Pumpen des Mediums in einem die einzelnen Komponenten miteinander verbindenden Leitungssystem 63 ist eine Pumpeinrichtung 64 vorgesehen.
Die jeweils parallel zu dem Kühler 54 des Kühlmittelkreislaufs 65 geschaltete (kleine) Wärmetauschereinrichtung 55 dient als zusätzliche
Wärmetauschereinrichtung zur Übertragung von Wärme auf den in den Figuren 4, 5 und 6 nicht gezeigten Wärmetauscher 20 im Verdampferbetrieb des
Kältemittelkreislaufs. Sie steht daher vorteilhaft in Wärmeaustausch,
insbesondere wärmeleitendem Kontakt, auch mit dem zu enteisenden
Wärmetauscher 20 im Verdampferbetrieb. Der Kühler 54 dient dem Kühlen des Batteriesystems 59. Der Kühler 54 nach Figur 4 dient dem Kühlen der
Elektronikkomponenten, also insbesondere des AC/DC-Wandlers 51 mit
Leistungselektronik sowie des Elektroantriebs in Form des Elektromotors 50 und des AC/DC-Wandlers 51 sowie des Ladegeräts 52. Die kleine
Wärmetauschereinrichtung 55 entnimmt die beim Kühlen in das Kühlmittel aufgenommene Wärme und überträgt diese auf den zu enteisenden
Wärmetauscher 20 im Verdampferbetrieb. Somit kann im Kühlmittelkreislauf 65 abfallende Wärme über die kleine Wärmetauschereinrichtung 55 dem Kühlmittelkreislauf 65 entnommen und dem Wärmetauscher 20 im Verdampferbetrieb des Kältemittelkreislaufs 66 (siehe beispielhaft Figur 1) zugeführt werden, um zum Auftauen bzw. Enteisen des Wärmetauschers 20 im Verdampferbetrieb zu dienen.
Im Unterschied zu der Ausführungsvariante nach Figur 5 ist in der in Figur 6 gezeigten die Wärmetauschereinrichtung 55 in Reihe zu dem Kühler 54 des Kühlmittelkreislaufs des Fahrzeugs und in Wärmeaustausch, insbesondere wärmeleitendem Kontakt, mit dem zu enteisenden Wärmetauscher 20 im
Verdampferbetrieb des Kältemittelkreislaufs geschaltet bzw. hier auch in Reihe zu einem Kühler 54 der den Wärme erzeugenden Komponenten 59, 60 des
Fahrzeugs 100. Um die Wärmetauschereinrichtung 55 überbrücken zu können, wenn diese nicht verwendet werden soll, ist eine Bypassleitung 67 vorgesehen. Alternativ könnte die Wärmetauschereinrichtung 55 auch in einem durch beispielsweise ein Schaltventil abschaltbaren und zuschaltbaren Pfad des
Kühlmittelkreislaufs 6 angeordnet sein, wodurch ebenfalls ein„Überbrücken" der Wärmetauschereinrichtung ermöglicht wird.
Kältemittel zum Durchströmen unter anderem des Wärmetauschers 20 im
Verdampferbetrieb kann insbesondere CO2, R134a/HFO 1 ,2,3,4 yf, Ammoniak und halogeniertes Medium, insbesondere fluoriertes,.oder nicht halogeniertes Medium sein. Zum Einkoppeln von Wärme in den zu enteisenden Wärmetauscher 20 im Verdampferbetrieb kann die Wärmetauschereinrichtung 12 bzw. 55 von einem Kühlmittel, wie z.B. einem Gemisch aus Kühlwasser und einem
Wärmetauschermedium, wie Glykol, durchströmt werden. Durch Zuführen eines entsprechenden Wärmetauschermediums, insbesondere durch die
Wärmetauschereinrichtung 12 ist es möglich, eine Eisschicht auf der Außenseite des Wärmetauschers 20 im Verdampferbetrieb zu entfernen.
Zum energieeffizienten Enteisen insbesondere eines Wärmetauschers im
Verdampferbetrieb einer Kälteanlage beispielsweise eines Fahrzeugs, wie eines Landfahrzeugs, können somit verschiedene Arten von
Wärmetauschereinrichtungen verwendet werden, die insbesondere Wärme aus dem Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs entziehen und dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb zuführen durch vorteilhaftes Anordnen der
Wärmetauschereinrichtung in Wärmeaustausch, insbesondere wärmeleitendem Kontakt, mit dem zu enteisenden Wärmetauscher im Verdampferbetrieb und/oder dem durch den zu enteisenden Wärmetauscher im Verdampferbetrieb strömbaren oder strömenden Kältemittel.
Neben den im Vorstehenden beschriebenen und in den Ausführungsbeispielen gezeigten Ausführungsvarianten von Einrichtungen und Verfahren zum Enteisen eines Wärmetauschers im Verdampferbetrieb einer Kälteanlage, wobei der Wärmetauscher im Verdampferbetrieb mit Kältemittel durchströmbar oder durchströmt ist, können noch zahlreiche weitere vorgesehen werden, auch beliebige Kombinationen der vorstehend genannten Ausführungsvarianten, bei denen jeweils eine solche Wärmetauschereinrichtung zum Auskoppeln von Wärme aus einem Kühlmittelkreislauf und Einkoppeln von Wärme in den zu enteisenden Wärmetauscher im Verdampferbetrieb bzw. das durch diesen hindurch strömende Kältemittel vorgesehen sind.
Bezugszeichenliste
1 Kälteanlage
3 Ventilator
4 Klimagerät/HVAC-Unit
5 Sammler
6 Schaltventil
7 Schaltventil
8 Expansionsventil
9 Expansionsventil
10 Verdichter
11 Leitung
12 Wärmetauschereinrichtung
20 Wärmetauscher (im Verdampferbetrieb)
21 Rohrleitungsschlange
22 Rippe
23 Rahmenkonstruktion
24 Seitenrahmenteil
25 Seitenrahmenteil
26 mittlerer Teil
27 Befestigungsöse
28 Einlassöffnung
29 Auslassöffnung
30 Kältemittel (Pfeil)
31 Luft (Pfeil)
40 Verdampfer
41 Kondensator/Gaskühler
42 Ventilator/Lüfter
50 Elektromotor
51 AC/DC-Wandler
52 Ladegerät
53 Schaltventil
54 Kühler
55 (kleine) Wärmetauschereinrichtung Schaltventil Pumpeinrichtung Leitungssystem Batteriesystem Heizvorrichtung Kühlvorrichtung Schaltventil Leitungssystem Pumpeinrichtung Kühlmittelkreislauf Kältemittelkreislauf Bypassleitung Fahrzeug
Frontseite
Heckseite
Rohrleitung
Rohrleitung Rohrleitungssystem Kühlmittel (Pfeil) Gehäuse
Gehäuse

Claims

Ansprüche
1. Einrichtung zum Enteisen eines Wärmetauschers im Verdampferbetrieb (20) einer Kälteanlage (1 ), wobei der Wärmetauscher im
Verdampferbetrieb (20) als Teil eines Kältemittelkreislaufs (66) mit
Kältemittel (30) durchströmbar oder durchströmt ist, die Kälteanlage (1) im Wärmepumpenmodus betreibbar oder betrieben ist und wobei zumindest ein erster Kühlmittelkreislauf (65) eines Fahrzeugs vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass
die Einrichtung eine Wärmetauschereinrichtung (12,55) ist, die in einem zweiten Kühlmittelkreislauf oder einem separaten, zu- und abschaltbaren Pfad des zumindest einen ersten Kühlmittelkreislaufs (65) angeordnet und in Wärmetausch mit dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb (20) vorsehbar oder vorgesehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Zu- und Abschalten des Pfads des Kühlmittelkreislaufs (65) zumindest ein Schaltventil vorgesehen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmetauschereinrichtung zum Durchleiten eines
Wärmetauschermediums (123) leitungsartig ausgebildet ist oder zumindest eine Rohrleitung (120,121) umfasst und über und/oder unter und/oder seitlich des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb (20) in
Wärmeaustausch, insbesondere wärmeleitendem Kontakt, mit diesem und/oder dem durch diesen hindurch strömbaren oder hindurch ...
strömenden Kältemittel (30) angeordnet ist.
4. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Kühlmittel als Wärmetauschermedium (123) vorgesehen ist, insbesondere Kühlwasser oder ein Kühlwasser-Glykol-Gemisch, und das Kältemittel (30) ein natürliches Kältemittel, insbesondere CO2, R744, oder ein synthetisches Kältemittel, insbesondere halogenierte oder nicht halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie R134a oder HFO 1 ,2,3,4 yf, ist.
5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmetauschereinrichtung (12,55) sich entlang dem Kältemittel- Wärmetauscher oder eines Teils oder Bereichs des Kältemittel- Wärmetauschers, insbesondere eines Abschnitts zumindest einer von dem Kältemittel (30) durchströmbaren oder durchströmten Rohrleitung (21) und/oder eines Rahmens (23) und/oder Gehäuses des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb (20) erstreckt.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Befestigungseinrichtung zum Befestigen der
Wärmetauschereinrichtung (12,55) in Wärmeaustausch, insbesondere wärmeleitendem Kontakt, zu dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb (20) und/oder dem durch diesen hindurch strömbaren oder hindurch strömenden Kältemittel (30) vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Befestigungseinrichtung clipartig ausgebildet ist zum Aufklipsen der Wärmetauschereinrichtung (12) auf einem Gehäuse oder Rahmen (23) des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb (20).
8. Verfahren zum Enteisen eines Wärmetauschers im Verdampferbetrieb (20) einer im Wärmepumpenmodus betreibbaren oder betriebenen Kälteanlage (1), wobei der Wärmetauscher als Teil eines Kältemittelkreislaufs (66) im Verdampferbetrieb (20) mit Kältemittel (30) durchströmt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Wärmetauschereinrichtung (12,55) Wärme einem Kühlmittelkreislauf (65) entnommen und dem Wärmetauscher im
Verdampferbetrieb (20) zugeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärme einem Rahmen (23) und/oder Gehäuse und/oder einer
Eisschicht auf dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb (20) zugeführt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
während des Abtauvorgangs des Wärmetauschers im Verdampferbetrieb (20) ein Durchströmen desselben mit Kältemittel (30) unterbunden wird.
11. Fahrzeug (100), insbesondere Landfahrzeug, mit zumindest einem
Elektroantrieb (50) und/oder zumindest einer Traktionsbatterie (59) und mit zumindest einer im Wärmepumpenmodus betreibbaren oder betriebenen Kälteanlage (1) mit zumindest einem Wärmetauscher im
Verdampferbetrieb (20), der als Teil eines Kältemittelkreislaufs (66) mit Kältemittel (30) durchströmbar oder durchströmt ist, und mit zumindest einem ersten Kühlmittelkreislauf (65),
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Wärmetauschereinrichtung (12,55), die in einem zweiten Kühlmittelkreislauf oder einem separaten, zu- und abschaltbaren Pfad des zumindest einen ersten Kühlmittelkreislaufs (65) angeordnet ist, in
Wärmeaustausch zu dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb (20) vorgesehen ist.
12. Fahrzeug (100) nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Wärme erzeugende Komponente vorgesehen ist, insbesondere die Traktionsbatterie (59), ein Elektromotor (50),
Leistungselektronik, und/oder weitere oder andere Wärme erzeugende Komponenten, und die zumindest eine Wärmetauschereinrichtung (55) in einem Kühlmittelkreislauf (65) zum Temperieren der Wärme erzeugenden Komponente (50,51 ,52,59) angeordnet ist und zum Enteisen des
Wärmetauschers im Verdampferbetrieb (20) die Abwärme der zumindest einen Wärme erzeugenden Komponente (50,51 ,52,59) des Fahrzeugs (100) dem Wärmetauscher im Verdampferbetrieb (20) zuführt.
13. Fahrzeug (100) nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmetauschereinrichtung (55) parallel und/oder längs zu einem Kühler (54) des zumindest einen ersten Kühlmittelkreislaufs (65) des Fahrzeugs (100) und in Wärmeaustausch, insbesondere wärmeleitendem Kontakt, mit dem zu enteisenden Wärmetauscher im Verdampferbetrieb (20) des Kältemittelkreislaufs (66), insbesondere parallel und/oder längs zu einem Kühler (54) der zumindest einen Wärme erzeugenden Komponente (50,51 ,52,59) des Fahrzeugs (100) geschaltet ist.
14. Fahrzeug (100) nach Anspruch 11 oder 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Wärmetauschereinrichtung (55) in Reihe zu einem Kühler (54) des zumindest einen ersten Kühlmittelkreislaufs (65) des Fahrzeugs (100) und in Wärmeaustausch, insbesondere wärmeleitendem Kontakt, mit dem zu enteisenden Wärmetauscher im Verdampferbetrieb (20) des
Kältemittelkreislaufs (66), insbesondere in Reihe zu einem Kühler (54) der zumindest einen Wärme erzeugenden Komponente (50,51 ,52,59,60) des Fahrzeugs (100) geschaltet ist.
15. Fahrzeug (100) nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Überbrücken der Wärmetauschereinrichtung (55) eine Bypassleitung (67) vorgesehen ist oder die Wärmetauschereinrichtung in einem zu- und abschaltbaren Pfad des Kühlmittelkreislaufs (65) angeordnet ist.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
PL239102B1 (pl) * 2018-01-07 2021-11-08 Politechnika Warszawska Układ do odladzania sieci trakcyjnej prądu stałego z przekształtnikiem dodawczym

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2946466C2 (de) * 1979-11-17 1985-02-21 Arnold 7312 Kirchheim Müller Heizeinrichtung mit einem Kältemittelkreislauf
DE19644488A1 (de) * 1996-10-25 1998-04-30 Friedhelm Meyer Verfahren und Vorrichtung zum Abtauen eines Kühlers einer Kälteanlage
JP2000062446A (ja) * 1998-08-20 2000-02-29 Zexel Corp 車両用空調装置
US6318107B1 (en) * 1999-06-15 2001-11-20 D. S. Inc. (Defrost Systems Inc.) Advanced defrost system
UA25036U (en) * 2007-03-06 2007-07-25 Ltd Liability Company Aisberg Defrosting system of refrigerated case of trade refrigeration equipment
DE202008002696U1 (de) 2008-02-26 2009-07-02 Voss Automotive Gmbh System zum Temperieren eines SCR-Additivs in einem Kraftfahrzeug
JP5440426B2 (ja) * 2010-07-09 2014-03-12 株式会社日本自動車部品総合研究所 車両用温度調整システム
KR101342931B1 (ko) * 2011-03-09 2013-12-18 한라비스테온공조 주식회사 차량용 히트 펌프 시스템
JP5920178B2 (ja) * 2011-12-05 2016-05-18 株式会社デンソー ヒートポンプサイクル
JP6073652B2 (ja) * 2012-11-09 2017-02-01 サンデンホールディングス株式会社 車両用空気調和装置
DE102013008801A1 (de) 2013-05-24 2014-11-27 Voss Automotive Gmbh Fahrzeug, insbesondere Landfahrzeug, und Traktionsbatterie-Temperierungssystem für ein solches
BR112015017789B1 (pt) * 2013-12-17 2022-03-22 Mayekawa Mfg. Co., Ltd. Sistema de descongelamento para aparelho de refrigeração e unidade de resfriamento

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