TARIFNAME BIR HAVA KURUTUCU MEMBRANLI KABIN SOGUTMA SISTEMI Teknik Alan Bu bulus, araç iklimlendirme Sistemlerinde hava kurutucu membran ile hava bagil neminin sicaklik artisi olmadan düsürüldügü ve bu sayede enerji tüketimi, HVAC komplesinin ve tesisatinin boyutlari, agirligi ve buna bagli olarak maliyetinin düsürüldügü bir hava kurutucu membranli kabin sogutma sistemi ile ilgilidir. Önceki Teknik Günümüzde genellikle kullanilan araç kabin içi sogutma sistemlerinde, sogutma islemi için harcanan enerjinin yarisindan fazlasi havanin içindeki nemin yogusturulmasi için kullanilmaktadir. Bu durum, araç klima sisteminin enerji tüketimini arttirirken, HVAC komplesinin ve tesisatinin boyutlarini, agirligini ve buna bagli olarak maliyetini arttirmaktadir. Bilinen teknik araç HVAC sistemlerinde, buhar fazindaki sogutucu akiskan kompresör tarafindan basinçlandirilmakta ve sicakligi artirilmis akiskanin isisi kondenser tarafindan dis ortama atilarak sivilastirilmaktadir. Sivi akiskan genlesme valfi tarafindan genlestirilerek sicakligi düsürülmekte ve kabinin isisi çekilerek dis ortam atilmaktadir. Diger bir bilinen araç kabin sogutma sistemi olan kati kurutuculu (desiccant) hava kurutma sistemlerinde, hava bir kurutucu rotorundan geçirilerek sabit entalpide içindeki nem miktari azaltilmakta ve buna bagli olarak sicakligi yükselmektedir. Bu sirada regenarasyon havasi ise, isitildiktan sonra kurutucu rotorunun bir kismindan sicak hava olarak geçirilmekte ve yüksek sicakliktan dolayi içinde bir miktar su buharlasarak sabit entalpide sicakligi düsmektedir. Sicak ve nemli hava dis ortama atilmakta, kuru ve sicak hava su serpantininden geçirilip sicakligi konfor seviyesine getirildikten sonra kabin içine verilmektedir. Bir içinden hava geçebilen kurutucu rotorunu kayis kasnak yöntemi ile döndüren rotor, kurutulmus hava ve regenarasyon hava akislarini saglamak için iki fan ve bir regenarasyon hava isiticisindan olusmaktadir. Bu sistem çok karmasik, agir ve pahali oldugu için araçlarda kullanilmak üzere uygun degildir ve araçlarda kullanimi yoktur. Teknigin bilinen durumunda yer alan U85512083A sayili Birlesik Devletler patent dokümaninda, araç içinde bulunan kuru ve sicak havayi alarak nemli hava üfleyen bir sistemden bahsedilmektedir. Söz konusu sistemde kurutucu rotor ve defroster kullanilarak araç kabinindeki kuru havanin nemlendirilerek kabin içine üflenmesi saglanmistir. Söz konusu dokümanda tarif edilen sistemde havanin kurutulmasi için büyük boyutlu ve ilave tahrik mekanizmasi gerektiren karmasik bir rotor sistemine ve rotorun döndürülmesi için hareketli parçaya ihtiyaç duyulmaktadir. Bizim bulusumuzda ise havanin kurutulmasi için hiçbir hareketli parça gerekmemekte, membrandan geçirilerek kurutulmaktadir. Teknigin bilinen durumunda yer alan U86205805Bl sayili birlesik devletler patent dokümaninda, havanin önce sogutularak bagi] neminin arttirilmasi devaminda bir kurutucu ile daha verimli kurutulmasini saglayan bir sogutma sisteminden bahsedilmektedir. U86205805Bl sayili birlesik devletler patent dokümaninda tarif edilen sistemde hava kurutucuda kururken sicakligi da artmakta ve evaporatif sogutma uygulanmasi durumunda ön sogutma ihtiyaci dogmaktadir. U86205805Bl sayili birlesik devletler patent dokümaninda tarif edilen sistemde iki adet fan, isitici ve sogutucu serpantinler kullanilmasi gerekmektedir. Bizim bulusumuzda ise, hava basinci kullanilarak havalandirma yapilmakta, herhangi bir isitici veya sogutucu serpantin ve bu serpantinlerin tesisat bilesenleri (kompresör, kondenser, TXV vb.) gerekmemektedir. Bulusun Kisa Açiklamasi Bulusun amaci, araç iklimlendirme sisteminde havanin membran vasitasi ile kurutulmasiyla pasif sogutma ihtiyacinin ve pasif sogutma için gerekli elemanlarin elimine edildigi bir hava kurutucu membranli kabin sogutma sistemi gerçeklestirmektir. Hava membran vasitasi ile kurutulurken sicakligi artmadigindan, havanin içindeki nemin yogusmasi ile açiga çikan isidan dolayi sicaklik artisi problemi elimine edilmekte dolayisi ile pasif sogutma ihtiyaci elimine edilmektedir. Havanin sicakliginin yükseltilmeden bu derecede kurutulabilmesi sonucu evaporatif sogutma uygulanabilmekte ve hava sicakligi bir klima konforuna kadar sogutulabilmektedir. Bu bulusun amaci, basinçlandirma için harcanan enerjinin geri kazanildigi, yüksek basinç farki altinda çalisan membran teknolojisi ile hava çig sicakligi -60 °C seviyelerine kadar kurutulabildigi bir hava kurutucu membranli kabin sogutma Sistemi gerçeklestirmektir. Bulusun diger amaci, sistem içerisinde havadan yogusturulan suyun evaporatif sogutma ve araç içerisinde çesitli gerekliliklerde kullanilmasi ile ek su ve depolama ihtiyaçlarini elimine eden bir hava kurutucu membranli kabin sogutma sistemi gerçeklestirmektir. Bulusun bir diger amaci, havanin kurutulmasi için büyük boyutlu ve ilave tahrik mekanizmasi gerektiren karmasik bir rotor sistemine gerek duymayan, havanin kurutulmasi için hiçbir hareketli parça gerektirmeyen bir hava kurutucu membranli kabin sogutma sistemi gerçeklestirmektir. Bulusun Ayrintili Açiklamasi Bu bulusun amacina ulasmak için gerçeklestirilen "Bir hava kurutucu membranli kabin sogutma sistemi" ekli sekillerde gösterilmis olup, bu sekillerden; Sekil 1. Bulus konusu araçlar için hava kurutucu membranli, pnomatik pulverztürlü kabin sogutma sistemi görünümüdür. Sekil 2. Pnömatik pulvezitör yapan hava üflecinin detayli görünümüdür. Sekil 3. Bulus konusu araçlar için hava kurutucu membranli, ultrasonik pulverztürlü kabin sogutma sistemi görünümüdür. Sekil 4. Ultrasonik pulvezitör yapan hava üflecinin detayli görünümüdür. Sekildeki parçalar tek tek numaralandirilmis olup, bu numaralarin karsiliklari asagida verilmistir. Hava kurutucu membranli kabin sogutma sistemi Hava pompasi Membran Sivi ayirici Hava basinç yükseltici Hava üIleci Güç kaynagi Elektrik tesisati Piezoelektrik kristal Araç iklimlendirme sisteminde havanin membran vasitasi ile kurutulmasiyla pasif sogutma ihtiyacinin ve pasif sogutma için gerekli elemanlarin elimine edildigi, basit, ucuz bir hava kurutucu membranli kabin sogutma sistemi (1) en temel halinde; - Ortam havasi, dis hava veya belirli bir oranda karisimlarindan olusan giris havasinin önceden belirlenmis basinç degerine ulastirilmasini saglayan, havanin sistem içerisindeki sirkülasyonunu saglayan en az bir hava pompasi (2), - Yüksek basinçli havayi içindeki bagil nemden sicaklik artisi olmadan arindirarak kurutan en az bir membran (3), - Membrandan (3) çikan asiri doymus havadan sivinin ayrismasini, ayrisan sivinin araç ve sistem içerisindeki kullanimi için depolanmasini saglayan en az bir sivi ayirici (4), - Hava pompasindan (2) çikan havayi basinçlandirarak membrana (3) ileten, membrandan çikan kuru havayi genlestirerek basinç ve sicaklik degerlerini düsüren en az bir hava basinç yükseltici (5), - Membrandan (3) gelip hava basinç kontrol elemanindan (5) çikan kuru havanin sivi ayiricidan (4) gelen su ile nemlendirildigi ve kabin içine iletildigi en az bir hava üfleci (6) içermektedir. Araç kabin sogutma sistemlerinde, sogutma gücünün yarisindan fazlasi gizli isinin, baska bir deyis ile havanin içindeki nemin yogusturulmasi için kullanilmaktadir. Bu durum, araç klima sisteminin enerji tüketimini arttirirken, HVAC komplesinin ve tesisatinin boyutlarini, agirligini ve buna bagli olarak maliyetini de arttirmaktadir. Bulus konusu hava kurutucu membranli kabin sogutma sisteminde (1), sistem içerisinde alinan havanin hava kurutucu membran (3) ile bagil neminin sicaklik artisi olmadan düsürülmesi ve havadan yogusturulan suyun tekrar hava içine püskürtülerek havanin sogutulmasi saglanmaktadir. Bizim bulusumuzda, hava membran (3) vasitasi ile kurutulurken sicakligi artmadigindan, havanin sicaklik artisi problemi elimine edilmekte, buna bagli olarak pasif sogutma ihtiyaci da elimine edilmekte ve pasif sogutmayi yapmak için gerekli serpantin, fan, elektrik motoru gibi kompenentlerin kullanimina gerek kalmamaktadir. Bulusun bir uygulamasinda, hava kurutucu membran (3) ortam basinci ile minumum 3 bar basinç farki ile çalisabilen hava kurutucu membran olabilmektedir. Membrana (3) giris havasinin basinçlandirilmasi, membranda (3) basinç kaybi az oldugundan kuruyan havanin yeniden ortam basincina düsürülmesi, hava basinç yükseltici (3) ile saglanmakta ve kayiplar haricideki basinç düsümü geri kazanilmaktadir. Kayiplar için bir hava pompasi (2) uygulanmaktadir. Bu sekilde, havadan nemin yogusturulmasi için harcanan enerjinin azaltilmasinin yaninda havanin sogutulmasi da gerçek]estirilebilmektedir. Bulusta tarif edilen yüksek basinç farki altinda çalisan membran (3) ile hava çig sicakligi -60 °C seviyelerine kadar kurutulabilmektedir. Havanin sicakliginin yükseltilmeden en fazla -60 OCiye kurutulabilmesi sonucu evaporatif sogutma uygulanabilmekte ve hava sicakligi bir klima konforuna kadar sogutulabilmektedir. Bulusun ana amaci, havanin sicakligi yükseltilmeden kurutulmasi ve bu sayede enerji sarfiyatinin saglanmasidir. Bulus konusu hava kurutucu membranli kabin sogutma sisteminde (l), membrana (3) girmeden önce havanin sogutulmasi ve/veya sogutulmamasi kurutma verimi açisindan önem arz etmemektedir Bulus konusu hava kurutucu membranli kabin sogutma sisteminde (1), ortam havasi, dis hava veya belirli bir oranda karisimlarindan olusan giris havasi sistem içerisine girdiginde hava pompasi (2) basinç kaybini önlemek için önceden belirlenmis basinç degerine ulastirilmaktadir. Pompa (2) ile basinç kaybi önlenen giris havasi hava basinç yükselticiye (5) iletilmekte ve orada membran (3) çalisma sart degerlerine kadar basinçlandirilmaktadir. Hava basinç yükselticide (5) basinçlandirilan hava membrana (3) iletilmektedir. Membrana (3) iletilen hava kurutulmakta sonra tekrar hava basinç yükselticiye (5) iletilmektedir. Membrandan (3) gelen kuru hava hava basinç yükselticide (5) genlestirilmekte, sicakligi düsürülmektedir. Bu islem sonrasi ortaya çikan atil basinç ve sicaklik sistem içerisinde tekrar kullanilmaktadir. Havanin genlestirilmesinden elde edilen atil basinç havanin basinçlandirilmasi için gerekli gücün büyük kismini karsilandigindan, havanin basinçlandirilmasi için harcanan enerji miktarini azaltmaktadir. Hava basinç yükselticide (5) sicakligi ve basinci düsürülen, genlestirilen hava, hava üflecine (6) iletilmektedir. Hava üflecine (6) iletilen kuru hava evaporatif sogutma yöntemi ile istenilen sicakligi sogutulmakta, içine sivi difüze edilerek nemlendirilmektedir. Sogutulan ve nemlendirilen hava, hava üfleci (6) ile kabin içine üflenmektedir. Membranda (3) hava sabit sicaklikta bagi] neminden ayrilmakta, hava kurutulmaktadir. Membrandan (3) çikan orta basinçtaki drenaj havasi sivi ayiriciya (4) iletilmekte, burada hava sividan ayristirilmaktadir. Ayristirilan hava ve su sistem içerisinde kullanilmaktadir. Sivi ayiricida (4) havadan ayrisan sivinin önceden belirlenmis bir kismi hava üflecine (6) iletilmektedir. Hava üflecine (6) iletilen sivi, kuru havanin nemlendirilmesinde ve sogutulmasinda kullanilmaktadir. Sivi ayiricindan (4) iletilen sivi ile hava üflecinde (6) evaporatif sogutma islemi gerçeklestirilmektedir. Sogutma isleminde kullanilan sivi sistem içerisindeki havanin yogusturulmasindan elde edildiginden araç üzerinde ayrica sivi depolama gerekliligini ortadan kaldirmaktadir. Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda bahsedilen sivi, sudur. Hava üflecinde (6) kuru havanin nemlendirilmesi için sivi kuru hava içine pulverize edilmektedir. Evoparatif sogutma gerekliligi olan sivinin hava içine pulverize isleminde, söz konusu sivi hava üflecinin (6) çeperinden kuru hava içine püskürtülmektedir. Püskürtme isleminde membrandan (3) çikan ve sivi ayiricida (4) içindeki sividan ayrisan orta basinçtaki drenaj havasi kullanilmaktadir. Püskürtme isleminde olusan basinç ile bir vakum olusturulmakta, vakum sivinin kuru hava içerisine pulverize edilmesini saglamaktadir. Sistemde var olan, atil hava basincinin pulverize isleminde kullanilmasiyla yüksek basinçli pompa, çesitli pulverizasyon sistemlerinin kullanimi elimine edilmektedir. Bu pulverize yöntemi pnimatik pulverizasyon olarak da adlandirilabilmektedir. Bulusun baska bir uygulamasinda, orta basinçli membrandan (3) çikan drenaj havasi direk hava üflecine (6) iletilmemekte, sivi ayiricidan (4) çikan sivinin içinde tasinarak hava üflecine (6) iletilmektedir. Iletilen sivinin, suyun, içerisindeki piezoelektrik kristaller (P) ile pulverizasyon islemi gerçeklestirilmektedir. Piezoelektrik kristaller (P), bir güç kaynagi (7) ve güç kaynagi (7) ile aradaki elektrik iletisimini saglayan elektrik tesisati (8) ile beslenmektedir. Hava üflecine (6) kuru havanin nemlendirilmesi için iletilen sivi üfleç (6) çeperinden piezoelektrik kristaller (P) üzerinden püskürtülmekte ve sivi piezoelektrik kristaller (P) tarafindan atomize edilerek kuru havanin içine difuze edilmektedir. Bu pulverize yöntemi ultrasonik pulverizasyon olarak da adlandirilabilmektedir. Bulusun bir uygulamasinda, havadan yogusturulan suyun tamami evaporatif sogutma islemi için kullanilmadigindan sivi ayiricida (4) fazladan sivi kalabilmektedir. Kalan sivi cam silecek suyu, motor sogutma suyu gibi araç içerisindeki sivi ihtiyacini karsilayabilmekte, mevcut araçlarda yasanan eksilen suyun tamamlanmasi problemi bu sayede çözülmektedir. TR