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DE102011079092A1 - Air-conditioning apparatus for motor vehicle, has cold storage unit which is arranged on thermal mass unit of evaporator - Google Patents

Air-conditioning apparatus for motor vehicle, has cold storage unit which is arranged on thermal mass unit of evaporator Download PDF

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Abstract

The air conditioning apparatus has a refrigerant circuit and a compressor. A thermal mass unit (2) is arranged at air outlet side (4) of evaporator (1). A cold storage unit is arranged on thermal mass unit of the evaporator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf und mit mindestens einem Kompressor, einem Expansionsorgan und einem Verdampfer, wobei der Verdampfer einen Kältespeicher umfasst.The invention relates to a motor vehicle air conditioning system with a refrigerant circuit and with at least one compressor, an expansion element and an evaporator, wherein the evaporator comprises a cold storage.

Manche Fahrzeuge sind mit einer sog. Start-/Stoppautomatik ausgestattet, welche den Verbrennungsmotor aus Effizienzgründen während Stauphasen bzw. wenn das Fahrzeug an einer Ampel steht, vorübergehend abschaltet und beim erneuten Anfahren automatisch wieder startet. Auch bei Hybridfahrzeugen, d. h. Fahrzeugen, die mit einem Verbrennungsmotor und zusätzlich mindestens einem Elektromotor, der ein elektrisches Fahren ermöglicht, ausgestattet sind, gibt es Betriebsphasen, in denen der Verbrennungsmotor ausgeschaltet ist und das Fahrzeug ausschließlich elektromotorisch betrieben wird. Um in Phasen, in denen der Verbrennungsmotor abgestellt ist, die Klimatisierung des Fahrgastraums aufrecht zu erhalten, ist es bekannt, den Verdampfer des Kältemittelkreislaufs der Klimaanlage so zu konzipieren, dass er für eine begrenzte Zeit Kälteleistung zur Verfügung stellen kann, auch wenn die Klimaanlage nicht vom Verbrennungsmotor angetrieben wird. Derartige Verdampfer weisen integrierte Kühlmedien zur Kältespeicherung auf, um bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor, wenn der Verdichter der Klimaanlage nicht angetrieben wird, für einen begrenzten Zeitraum Kälteleistung zur Verfügung stellt. Some vehicles are equipped with a so-called. Automatic start / stop, which temporarily shuts off the engine for stoppage phases or when the vehicle is at a traffic light for efficiency reasons and automatically restarts when re-starting. Also in hybrid vehicles, d. H. Vehicles equipped with an internal combustion engine and in addition at least one electric motor enabling electric driving, there are operating phases in which the internal combustion engine is switched off and the vehicle is operated exclusively by an electric motor. In order to maintain the air conditioning of the passenger compartment in phases in which the internal combustion engine is switched off, it is known to design the evaporator of the refrigerant circuit of the air conditioning system so that it can provide cooling capacity for a limited time, even if the air conditioning system is not is driven by the internal combustion engine. Such evaporators have integrated coolants for cold storage to provide refrigeration capacity for a limited period of time when the internal combustion engine is off when the compressor of the air conditioner is not driven.

Eine Variante solcher Verdampfer ist aus der DE 10 2006 021 291 A1 bekannt, in dem ein Speicher ein Latentmedium enthält, das bei normaler Fahrt bis zur Gefriertemperatur des Latentmediums abgekühlt wird und das sich beim Stopp erwärmt und somit Kälte abgibt.A variant of such evaporator is from the DE 10 2006 021 291 A1 in which a memory contains a latent medium, which is cooled during normal travel up to the freezing temperature of the latent medium and which heats up during the stop and thus gives off cold.

Aus der EP 2 051 868 B1 ist dagegen eine Kühl-/Klimaanlage für Fahrzeuge bekannt, die mit einem ersten von einem Kältemittel durchströmten Kreislauf, der einen Verdampfer aufweist, wobei der Verdampfer dazu vorgesehen ist, Luft, insbesondere in einem Fahrgastraum des Fahrzeugs einzuleitende Luft, abzukühlen und einem zweiten als Kühlkreislauf zur Kühlung eines zu kühlenden Systems, insbesondere einer zu kühlenden Fahrzeugkomponente, vorgesehenen Kreislauf, der von einem Kühlmittel durchströmt ist und der thermisch mit dem ersten Kreislauf gekoppelt ist, wobei der zweite Kühlkreislauf einen Kältespeicher aufweist, umfasst. Die beiden Kreisläufe sind über einen Kältemittel-/ Kühlmittelwärmetauscher thermisch miteinander gekoppelt, wobei der Kältemittel-/Kühlmittelwärmetauscher in den Verdampfer integriert ist und der Kältespeicher gegenüber der Umgebung thermisch isoliert ist und der Verdampfer von Kältemittel durchströmte Flachrohre ersten Kreislaufs aufweist, die unmittelbar thermisch mit Flachrohren des zweiten Kreislaufs verbunden sind.From the EP 2 051 868 B1 In contrast, a cooling / air conditioning system for vehicles is known, which comprises a first flowed through by a refrigerant circuit having an evaporator, wherein the evaporator is provided to cool air, in particular in a passenger compartment of the vehicle to be cooled air and a second as a cooling circuit for cooling a system to be cooled, in particular a vehicle component to be cooled, provided circuit, which is flowed through by a coolant and which is thermally coupled to the first circuit, wherein the second cooling circuit comprises a cold storage comprises. The two circuits are thermally coupled to one another via a refrigerant / coolant heat exchanger, wherein the refrigerant / coolant heat exchanger is integrated into the evaporator and the cold storage is thermally insulated from the environment and the evaporator of refrigerant flowed through flat tubes first cycle having directly thermally with flat tubes the second circuit are connected.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage mit einem Verdampfer bereitzustellen, der konstruktiv vereinfacht aufgebaut ist und trotzdem in Stoppphasen eines Kraftfahrzeugs mit Start-/Stoppautomatik Kälte bereitstellt.In contrast, the object of the present invention to provide a motor vehicle air conditioning system with an evaporator, which is constructed in a simplified design and still provides cold in stop phases of a motor vehicle with start / stop automatic.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Kraftfahrzeug-Klimaanlage gelöst.This object is achieved by the recited in claim 1 automotive air conditioning.

Dadurch, dass der Kältespeicher als eine an dem Verdampfer angeordnete thermische Masse ausgebildet ist, ist es möglich, ähnlich einem Speicherverdampfer, während der Fahrt des Kraftfahrzeugs Kälte zu speichern, die im Stillstand (Stopp-Phase) genutzt bzw. abgegeben werden kann. Diese Bauweise bringt eine erhebliche Vereinfachung mit sich, da keine doppelwandigen Rohre, gesonderte Kreisläufe etc. benötigt werden. Somit kann der Verdampfer ohne größeren technischen Aufwand länger kalt gehalten werden.Characterized in that the cold storage is designed as a arranged on the evaporator thermal mass, it is possible, similar to a storage evaporator, while driving the motor vehicle to store cold, which can be used or delivered at a standstill (stop phase). This design brings a considerable simplification, since no double-walled pipes, separate circuits, etc. are needed. Thus, the evaporator can be kept cold longer without major technical effort.

Die thermische Masse kann einerseits eine luftdurchlässige Rippenstruktur aufweisen. Dann ist Ihre Anbringung vor und/oder hinter der Luftauslassseite bzw. Lufteinlassseite des Verdampfers möglich, da die Luft weiterhin ungehindert durch den Verdampfer strömen kann. Diese Bauweise hat den Vorteil, dass die thermische Masse schnell Kälte aufnehmen bzw. an die Kühlluft abgeben kann.The thermal mass may on the one hand have an air-permeable rib structure. Then your attachment before and / or behind the air outlet side or air inlet side of the evaporator is possible because the air can continue to flow unhindered through the evaporator. This design has the advantage that the thermal mass quickly absorb cold or can deliver to the cooling air.

Dazu kann die thermische Masse flächig an der Luftauslassseite bzw. Lufteinlassseite des Verdampfers angeordnet werden. Alternative kann die thermische Masse in einen entsprechenden Luftfilter am Verdampfer integriert werden.For this purpose, the thermal mass can be arranged flat on the air outlet side or air inlet side of the evaporator. Alternatively, the thermal mass can be integrated into a corresponding air filter on the evaporator.

Andererseits kann die thermische Masse blockartig ausgebildet sein. Dann bietet sich eine Anbringungsstelle am Verdampfer an, wo die Luftströmung nicht behindert wird, aber trotzdem ein guter Kontakt mit den Kühlelementen (z.B. Rippen) des Verdampfers möglich ist. So kann die thermische Masse am oberen und/oder unteren Rand an der Luftauslassseite und/oder Lufteinlassseite des Verdampfers angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die thermische Masse oberhalb und/oder unterhalb des Verdampferkerns angeordnet werden oder an die seitlichen Endtanks befestigt sein.On the other hand, the thermal mass may be block-shaped. Then an attachment point to the evaporator is provided where the air flow is not obstructed, but nevertheless good contact with the cooling elements (e.g., fins) of the evaporator is possible. Thus, the thermal mass can be arranged at the upper and / or lower edge on the air outlet side and / or air inlet side of the evaporator. Alternatively or additionally, the thermal mass above and / or below the evaporator core may be arranged or attached to the side end tanks.

Es versteht sich, dass es auch im Rahmen der Erfindung möglich ist, die unterschiedlichen Anbringungsstellen und Bauweise beliebig zu kombinieren, wenn dies der zur Verfügung stehende Raum im Fahrzeug zulässt.It is understood that it is also possible within the scope of the invention to combine the different attachment points and design as desired, if this allows the space available in the vehicle.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, in der Further details and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawing, in which

1 eine schematische Seitenansicht mehrerer Möglichkeiten zur Anordnung einer thermischen Masse an einem Verdampfer zeigt. 1 a schematic side view of several ways to arrange a thermal mass on an evaporator shows.

In den Figuren ist ein Verdampfer 1 nach der Erfindung gezeigt, der sich zur Verwendung in einer an sich bekannten Kraftfahrzeug-Klimaanlage, z.B. nach der DE 10 2006 021 291 A1 , mit einem Kältemittelkreislauf und mit mindestens einem Kompressor, einem Expansionsorgan und eben dem Verdampfer 1, wobei der Verdampfer einen Kältespeicher 2 in Form einer thermischen Masse (z.B. aus Aluminium) umfasst, die an dem Verdampfer 1 zur Aufnahme und Abgabe von Kälte bzw. Wärme befestigt ist.In the figures is an evaporator 1 shown according to the invention, which is suitable for use in a known motor vehicle air conditioning, for example according to the DE 10 2006 021 291 A1 , with a refrigerant circuit and with at least one compressor, an expansion element and just the evaporator 1 , wherein the evaporator is a cold storage 2 in the form of a thermal mass (eg of aluminum) that is attached to the evaporator 1 is attached to receive and release of cold or heat.

Die thermische Masse 2 nimmt im normalen Fahrbetrieb Kälte am Verdampfer 1 auf und speichert diese zwischen.The thermal mass 2 takes in the normal driving cold at the evaporator 1 up and save this between.

In der Stopp-Phase gibt die thermische Masse 2 dann Kälte an die durch den Verdampfer 1 strömende Luft bzw. an den Verdampfer selber ab und hält diesen länger kühl, so dass die Stopp-Phasendauer erhöht werden kann, bevor ein Start des Motors zum Betrieb der Klimaanlage nötig wird.In the stop phase gives the thermal mass 2 then cold to the through the evaporator 1 flowing air or to the evaporator itself and keeps it cool longer, so that the stop-phase can be increased before a start of the engine to operate the air conditioner is needed.

Die thermische Masse kann in der Variante A eine luftdurchlässige Rippenstruktur aufweisen, die flächig an der Luftauslassseite 3 des Verdampfers 1 angeordnet ist.In variant A, the thermal mass may have an air-permeable rib structure which is flat on the air outlet side 3 of the evaporator 1 is arranged.

In der Variante B, C und D wird dagegen eine blockartige Struktur der thermischen Masse 2 verwendet, die in der Variante B am oberen und unteren Rand 4 an der Luftauslassseite 3 des Verdampfers 1 angeordnet ist. In variant B, C and D, in contrast, a block-like structure of the thermal mass is formed 2 used in variant B at the top and bottom 4 at the air outlet side 3 of the evaporator 1 is arranged.

In der entsprechenden Variante C ist die blockartige Struktur der thermischen Masse 2 oberhalb und unterhalb des Verdampferkerns 5 angeordnet.In the corresponding variant C is the block-like structure of the thermal mass 2 above and below the evaporator core 5 arranged.

Abweichend davon ist in der Variante D die thermische Masse 2 an den seitlichen Endtanks 6 befestigt.Deviating from this, in variant D, the thermal mass 2 at the side end tanks 6 attached.

Die Variante E ähnelt dagegen der Variante A, da hier die thermische Masse eine luftdurchlässige Rippenstruktur aufweist und flächig an der Lufteinlassseite 7 des Verdampfers angeordnet ist sowie in einen dort angeordneten Luftfilter 8 integriert ist.The variant E, however, is similar to the variant A, since the thermal mass has an air-permeable rib structure here and flat at the air inlet side 7 the evaporator is arranged as well as in an air filter arranged there 8th is integrated.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102006021291 A1 [0003, 0014] DE 102006021291 A1 [0003, 0014]
  • EP 2051868 B1 [0004] EP 2051868 B1 [0004]

Claims (7)

Kraftfahrzeug-Klimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf und mit mindestens einem Kompressor, einem Expansionsorgan und einem Verdampfer, wobei der Verdampfer einen Kältespeicher umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältespeicher als am Verdampfer angeordnete thermische Masse ausgebildet ist.Motor vehicle air conditioning system with a refrigerant circuit and with at least one compressor, an expansion element and an evaporator, wherein the evaporator comprises a cold storage, characterized in that the cold storage is designed as arranged on the evaporator thermal mass. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass thermische Masse eine luftdurchlässige Rippenstruktur aufweist.Motor vehicle air conditioning system according to claim 1, characterized in that thermal mass has an air-permeable rib structure. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass thermische Masse flächig an der Luftauslassseite des Verdampfers angeordnet ist. Motor vehicle air conditioning system according to claim 1 or 2, characterized in that thermal mass is arranged flat on the air outlet side of the evaporator. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass thermische Masse in einen Luftfilter integriert ist.Motor vehicle air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that thermal mass is integrated in an air filter. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass thermische Masse am oberen und/oder unteren Rand an der Luftauslassseite und/oder Lufteinlassseite des Verdampfers angeordnet ist und ggf. blockartig ausgebildet ist.Motor vehicle air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that thermal mass is arranged on the upper and / or lower edge on the air outlet side and / or air inlet side of the evaporator and is optionally formed block-like. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass thermische Masse oberhalb und/oder unterhalb des Verdampferkerns angeordnet ist.Motor vehicle air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that thermal mass is arranged above and / or below the evaporator core. Kraftfahrzeug-Klimaanlage nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass thermische Masse an seitlichen Endtanks befestigt ist.Motor vehicle air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that thermal mass is attached to side end tanks.
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