DE102007023249B4

DE102007023249B4 - Aufdachklimaanlage für ein Fahrzeug, insbesondere einen Omnibus

Info

Publication number: DE102007023249B4
Application number: DE102007023249.9A
Authority: DE
Inventors: Siegbert Schoen; Karl-Heinz Hassel
Original assignee: Ingersoll Rand Klimasysteme Deutschland GmbH
Current assignee: Ingersoll Rand Trading GmbH
Priority date: 2007-05-18
Filing date: 2007-05-18
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2027-05-19
Also published as: DE102007023249A1

Abstract

Aufdachklimaanlage in Ausbildung als Montageeinheit (2) für die Platzierung auf dem Dach eines straßen- oder schienengebundenen Nutzfahrzeugs, insbesondere Omnibusses, mit einer Betriebsweise nach dem Kaltdampfkompressionsprinzip unter Verwendung eines Kältemittels, wobei in einem Kältemittelkreislauf (24) der Montageeinheit (2) das Kältemittel nacheinander eine hochdruckseitige Wärmetauscheinrichtung (26), mit dazugehöriger Lüftereinrichtung (31), eine Expansionseinrichtung (28) und eine Verdampfungseinrichtung (30) beaufschlagt, und wobei in der Montageeinheit (2) eine Kanalanordnung (32) zur Führung von Klimatisierungsluft für das Nutzfahrzeug ausgebildet ist, die über die Verdampfungseinrichtung (30) im Wärmetausch mit dem Kältemittel steht, und wobei in die Montageeinheit (2) unterschiedliche funktio- nale Baugruppen (12, 14) integriert sind, die jeweils zur Klimatisierung unterschiedlicher Klimazonen des Nutzfahrzeugs vorgesehen sind, und wobei jede Baugruppe (12, 14) der Montageeinheit (2) einen eigenen Auslass (16) für die Zuführung der in ihr aufbereiteten Klimatisierungsluft zur Klimatisierung der jeweils zugeordneten Klimazone des Nutzfahrzeugs aufweist, und wobei mindestens eine Baugruppe (12, 14) eine Verdampfungseinrichtung (30) eines Kältemittelkreislaufs (24) der Montageeinheit (2) aufweist, wobei dem Fahrerplatz die erste funktionale Baugruppe (12) mit mindestens einem Auslass (16) der Montageeinheit (2) für die Klimatisierung als erste Klimazone zugeordnet ist und dem Fahrgastraum eine zweite funktionale Baugruppe (14) für die Klimatisierung als zweite Klimazone zugeordnet ist und die Baugruppen (12) und (14) in Längserstreckung der Montageeinheit (2) hintereinander angeordnet sind, wobei die Ausgangstemperatur der Klimatisierungsluft an mindestens einem Auslass (16) individuell regelbar ist, und dass bei einer funktionalen Baugruppe, die eine Verdampfungseinrichtung (30) eines Kältemittelkreislaufes (24) aufweist, die Temperaturregelung an der Primärseite oder alternativ an der Sekundärseite der Verdampfungseinrichtung (30) vorgesehen ist, über die das Kältemittel im Wärmetausch mit der Klimatisierungsluft innerhalb der zugehörigen Kanalanordnung (32) steht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Aufdachklimaanlage für ein straßen- oder schienengebundenes Nutzfahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Derartige Aufdachklimaanlagen sind insbesondere für Omnibusse, aber auch für andere klimatisierungsbedürftige Nutzfahrzeuge, weit verbreitet. Eine bekannte Aufdachklimaanlage kann eine Klimazone im Nutzfahrzeug wahlweise kühlen oder heizen. Der Kühlkreislauf kann in bekannter Weise unter- oder überkritisch ausgelegt werden, wobei im zunehmend Anwendung findenden überkritischen Betrieb ein Kältemittel wie z. B. CO₂ anstelle der früher verwendeten unterkritisch betriebenen Kältemittel, wie zum Beispiel FKWs, verwendet wird. Dabei wurde bereits versucht, ein Optimum der Rationalisierung der Herstellung unterschiedlich dimensionierter und ausgelegter Aufdachklimaanlagen durch baukastenartige Verwendung vorgefertigter Module zu erreichen. Ein besonderer Vorteil derartiger Aufdachklimaanlagen besteht darin, dass sie werkmäßig vorgefertigt und dann als Montageeinheit in einem Arbeitsgang auf das Dach des Nutzfahrzeugs abgelegt werden können. Die anschließenden Montagearbeiten zur funktionellen Verbindung mit dem Nutzfahrzeug sind dann in kurzer Arbeitszeit durchführbar.
Diesbezüglich ist beispielsweise aus der DE 60 2004 003 044 T2 eine Konfiguration für modulare Deckenklimaanlagen bekannt, welche nebeneinander angeordnete funktionale Baugruppen aufweist, wobei die jeweiligen Baugruppen über eigene Auslässe bzw. Auslassöffnungen der Klimatisierungsluft verfügen.
Weiter ist aus der DE 36 42 910 A1 bereits ein oberhalb der Scheibenfront eines Omnibusses über die Dachkontur überstehender Dachlängsträger bekannt, der zwei miteinander in Verbindung stehende Kanäle aufweist, wobei der zweite Kanal nach unten offen ausgestaltet ist und zum Aufhängen einer Klimatisierungseinrichtung eingerichtet ist. Dabei erfolgt eine Frischluftversorgung über entsprechende Öffnungen im ersten Kanal. Die Einrichtung kann dabei auf einer den Fahrgästen zugewandten Seite mit Bedienelementen und regelbaren Luftauslässen versehen sein.
Die DE 103 45 997 A1 offenbart zudem eine Aufdachklimaanlage für ein Fahrzeug, welche koppelbare Module vorsieht, insbesondere einen modularen Aufbau einer hochdruckseitigen Wärmetauscheinrichtung.
Die US 6,415,620 B1 beschreibt zudem ein Klimaanlagensystem mit zwei getrennten Kreisläufen, welches als Aufdachklimasystem bei einem Omnibus zum Einsatz kommen kann, wobei Kondensations- und Verdampfereinrichtungen bevorzugt modular ausgestaltet sind.
Auch die DE 60 2004 002 861 T2 beschreibt eine modulare Klimaanlage für ein Busdach mit jeweiliger Luftzufuhr und Luftabfuhr der einzelnen Module sowie einer entsprechenden Steuereinrichtung pro Modul.
Probleme gab es bisher, wenn innerhalb des Nutzfahrzeugs verschiedene Klimazonen unterschiedlich klimatisiert werden sollen. Das gilt insbesondere dann, wenn der Fahrerplatz individuell klimatisierbar sein soll. Für den Fall, einer fahrzeugseitigen Erfüllung dieser Empfehlung in Anwendung nur auf Heizluft wird auf die DE 4332578 C2 Bezug genommen. Insbesondere bei derzeitig im Verkehr befindlichen Flughafenbussen hat man für die Klimatisierung, insbesondere Kühlung, einerseits des Fahrgastraums und andererseits des Fahrerplatzes zwei gesonderte Aufdachklimaanlagen und damit auch zwei gesonderte und unterschiedlich aufgebaute Montageeinheiten auf dem Dach montiert. Dies erfordert Vorratshaltung verschiedener Aufdachklimaanlagen zur Klimatisierung verschiedener Klimazonen im Nutzfahrzeug. Außerdem müssen bei der Montage in zwei getrennten Arbeitsgängen die beiden Montageeinheiten an verschiedener Stelle auf dem Dach des Nutzfahrzeugs platziert werden. Um diese Problemen zu vermeiden, ist es mittlerweile üblich, eine Aufdachklimaanlage, welche die Kühlfunktion mindestens enthält, so auszulegen und zu platzieren, dass sie primär nur für die Kühlung speziell des Fahrgastraums ausgelegt ist, während für den Fahrerplatz im Bereich des Armaturenbretts ein eigenes Klimatisierungsgerät für Kühlung und Heizung angeordnet wird, das für einen Teil seiner Betriebsfunktionen mit der Aufdachklimaanlage funktionell verknüpft ist. Dies erfordert aber Verbrauch und gegebenenfalls Anpassung des Einbauraums im Fahrzeug, Beschränkung der Leistungsfähigkeit insbesondere des Kühlaggregats und erheblichen Montagebedarf bei der funktionellen Verknüpfung mit der Aufdachklimaanlage. Zwar wird dabei der Hubvorgang einer zweiten Aufdachklimaanlage auf das Dach des Nutzfahrzeugs vermieden, nicht aber die Herstellung, Lagerhaltung und Bevorratung in unterschiedlichen Dimensionen der Klimatisierungseinrichtung am Fahrerplatz. Auch saugt eine Klimatisierungseinrichtung, die im Bereich des Fahrerplatzes angeordnet ist, aus dem Innenraum wegen der geringen Höhe über dessen Boden unverhältnismäßig viel Staub im Vergleich zur Installation einer Aufdachklimaanlage an. Dieser Effekt verstärkt sich noch erheblich im Frischluftbetrieb durch Ansaugung bodennahen oder aufgewirbelten Staubes aus dem Außenbereich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Klimatisierung und insbesondere Kühlung mehrerer unterschiedlicher Klimazonen unter vorzugsweise Einbeziehung des Fahrerplatzes weiter zu rationalisieren und dabei möglichst auch funktionell zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Aufdachklimaanlage integriert die Klimatisierungsfunktionen für mindestens zwei verschiedene Klimazonen des Fahrzeugs in einer einzigen Baueinheit, so dass diesbezüglich Herstellung und Lagerhaltung rationalisiert werden. Diese Baueinheit stellt überdies eine Montageeinheit dar, die in einem Zug auf das Dach des Fahrzeuges positioniert werden kann. Fahrzeugseitig sind allenfalls geringe Vorbereitungen zum Anschluss der jeweils eigenständig zu jeder Klimazone zugeführten Klimatisierungsluft erforderlich. Wenn beispielsweise der eine bevorzugte Anwendungsfall einer jeweils individuellen Klimatisierung des Fahrerplatzes und des sonstigen Nutzraums, insbesondere des Passagierraums, realisiert werden soll, kann man beispielsweise die zugeordneten Auslässe der Klimatisierungsluft zur jeweiligen Klimatisierungszone jeweils direkt über dieser positionieren. Dabei ist für jede Klimazone, die bedarfsweise gekühlt werden soll, auch ein jeweils zugehöriger funktionell angepasster Auslass zum Kühlen der Klimatisierungsluft vorhanden. Andererseits kann es in mindestens einer anderen Klimatisierungszone ausreichen, dieser auch über einen eigenen Auslass derselben Montageeinheit lediglich Heizluft zuführen zu können.
Die Ansprüche 2 und 3 variieren die Möglichkeit, zur unterschiedlichen Kühlung von zwei Klimazonen der jeweils zugeordneten Baugruppe jeweils einen eigenen Kältemittelkreislauf zuzuordnen oder die unterschiedlichen Kältefunktionen von einem gemeinsamen Kältemittelkreislauf abzuleiten. Die Ansprüche 10 bis 14 variieren diesen Gedanken einer baugruppenübergreifenden Verwendung verschiedener Bauelemente in bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter für andere Elemente der betreffenden Baugruppen. Dabei wird auch eine rein leistungsmäßig unterschiedliche Auslegung verschiedener Baugruppen mit in Betracht gezogen (vergl. Anspruch 11). Zum Anspruch 4 ist zu bemerken, dass bisher nur der Fall angesprochen ist, einen Auslass für kühlende Klimatisierungsluft und einen anderen Auslass, der an einer zugeordneten Heizeinrichtung innerhalb der Montageeinheit angeordnet ist, zur Abgabe von Heizluft vorzusehen und diese Auslässe jeweils eigenen Klimatisierungszonen zuzuordnen. Es ist dabei aber nicht ausgeschlossen und oft zweckmäßig, dieselben Klimatisierungszonen jeweils sowohl an einen Auslass für kühlende Klimatisierungsluft als auch an einem Auslass für heizende Klimatisierungsluft anzuschließen und diese Auslässe im Wechselbetrieb oder gar gleichzeitig unter Durchmischung der Klimatisierungsluft erst in der betreffenden Klimatisierungszone oder in einer dazwischen angeordneten Verteil- und Mischeinrichtung vorzunehmen.
Erfindungsgemäß kann man auch die Ausgangstemperatur der Klimatisierungsluft an mindestens einem Auslass individuell regeln. Für diese Regelung kann man entweder an einem individuellen Auslass nur zur Kühlung oder nur zur Heizung dienende Klimatisierungsluft über eine vorgegebene Werteskala frei einstellen oder innerhalb der Werteskala auf einen Sollwert regeln. Man kann aber auch demselben Auslass in eingestellter oder auf einen Sollwert geregelter Weise von verschiedenen Baugruppen aus sowohl kühlende als auch heizende Klimatisierungsluft zuführen und dabei deren Mischungsverhältnis einstellen. Hierzu bieten die Ansprüche 6 und 7 bevorzugte konstruktive Lösungen.
Bei der erfindungsgemäßen Anlage wird es möglich, einerseits den Fahrerplatz und andererseits den Fahrgastraum oder sonstigen Nutzraum des Fahrzeugs jeweils unabhängig voneinander zu klimatisieren. Die dabei gebildeten Klimatisierungszonen im Fahrzeug können in Längsrichtung des Fahrzeugs hintereinander liegen. In manch anderen Fällen können auch mehr als zwei Klimatisierungszonen in Längsrichtung des Fahrzeugs hintereinander liegen, sei es allein in Unterteilung in dieser Längsrichtung, sei es auch durch zusätzliche Unterteilung in Querrichtung, z. B. neben beidseitigen Fensterreihen oder bei einem nur in einem Eckbereich des Fahrzeugs angeordneten Fahrerplatzes. Insbesondere bei vollständiger oder in der geschilderten Weise partieller Folge von Klimazonen in Längsrichtung des Fahrzeugs werden zweckmäßig die entsprechenden Auslässe der Montageeinheit entsprechend so verteilt, dass sie jeweils über der betreffenden Klimazone zum Liegen kommen oder höchstens ein relativ geringer seitlicher Anschlussweg in Kauf genommen werden muss. In solchen Fällen werden zweckmäßig auch die einzelnen Baugruppen in bevorzugter Folge entsprechend der Folge der Klimazonen in Längsrichtung des Fahrzeugs in der Montageeinheit verteilt. Das ergibt bei einer Kanalanordnung zur Zuführung der jeweiligen Klimatisierungsluft zu den einzelnen Anschlüssen dann, wenn ein Kanal mehreren oder allen Baugruppen gemeinsam ist, zweckmäßig auch eine Erstreckung mindestens eines Kanalastes in der Montageeinheit in deren Längsrichtung. Gegebenenfalls können auch mehrere Äste sich parallel, z. B. an den beiden Längsseiten, erstrecken und je nach einer eventuellen Queraufteilung mit in Querrichtung durchlaufenden oder versetzten Querkanälen versehen sein, die unter Umständen beidseitig eine Längsrichtung verlaufende Äste angeschlossen sind, z. B. leitersprossenartig (vergleiche auch Ansprüche 8 und 9).
Jeder Kältemittelkreislauf, wie er erfindungsgemäß für jede Baugruppe mit Kühlfunktion vorausgesetzt wird, benötigt auch eine Verdichtereinrichtung für das Kältemittel. Diese Verdichtereinrichtung wird üblicherweise im Motorraum angeordnet und zweckmäßig auch vorn Antriebsmotor des Nutzfahrzeugs angetrieben. Diese übliche Anordnung kann im Rahmen der Erfindung unverändert beibehalten werden (mit entsprechender Modifikation bei Verdichtung des Kältemittels bei mehreren Kältekreisläufen). Man kann aber in Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 16 die Verdichtereinrichtung auch in die erfindungsgemäße Montageeinheit der Aufdachklimaanlage mit einbeziehen. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn keine Ableitung der Antriebskraft vorn Fahrzeugmotor mehr erforderlich ist. Bevorzugte Anwendungsfälle sind dabei über eine Oberleitung mit Stromabnehmer angetriebene Trolleybusse oder schienengebundene Triebwagen, elektrisch angetriebene, schienengebundene Nutzfahrzeuge oder überhaupt mit einem starken Antriebsmotor, z. B. Dieselmotor, angetriebene Nutzfahrzeuge, bei denen direkt oder über einen Wandler ausreichend elektrische Leistung verfügbar ist, die Verdichtereinrichtung mit einem in der Montageeinheit auch integrierten elektrischen Hilfsmotor anzutreiben.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
1 eine isometrische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Montageeinheit
1a eine entsprechende isometrische Darstellung eines in diesem Falle extern von der Montageeinheit gern. 1 über den Antriebsmotor, in diesem Falle einen Dieselmotor, des Fahrzeugs angetriebenen Verdichter des Kältemittelkreislaufs der Montageeinheit gem. 1.
1b eine Draufsicht auf das erste Ausführungsbeispiel der Montageeinheit
2 eine Draufsicht gern. 1b auf ein zweites Ausführungsbeispiel
3 eine Draufsicht gern. 1b auf ein drittes Ausführungsbeispiel
3a einen Halbschnitt nach der Linie A-A
3b ein Halbschnitt nach der Linie B-B
4 eine isometrische Darstellung gern. 1 eines vierten Ausführungsbeispiels
5 Darstellung gern. 1 und 1a eines fünften Ausführungsbeispiels
6 Darstellung gern. 1 und 1a eines sechsten Ausführungsbeispiels
7 Darstellung gern. 1 bzw. 4 eines siebten Ausführungsbeispiels
Die Durchnummerierung der Figuren entspricht der Nummerierung von sieben nachfolgend angesprochenen Ausführungsbeispielen, deren grundsätzlicher Aufbau gleich ist, und bei denen nur bestimmte Teilelemente abgewandelt sind. Es reicht daher aus, die gemeinsamen Grundelemente aller sieben Ausführungsbeispiele anhand nur eines Ausführungsbeispiels, nachfolgend des ersten Ausführungsbeispiels gem. 1 (mit 1a und 1b) zu beschreiben und in den Figuren zwei bis sieben, die im Grundaufbau zeichnerisch sonst auf die 1 oder 1b zurückgehen, nur noch deren Besonderheiten mit Bezugszeichen zu versehen und zu beschreiben. Gemäß den beiden Ansichten der 1 und 1b hat die Montageeinheit 2, die auf dem Dach eines Nutzfahrzeuges, hier speziell eines nicht weiter dargestellten Omnibusses, folgenden Grundaufbau.
Die Montageeinheit 2 hat ein im Wesentlichen geschlossenes zweiteiliges Gehäuse mit einem Bodenteil 4 und einem zeichnerisch ausgeklappt angedeuteten Deckelteil 6, dessen zeichnerische Darstellung weitgehend weggebrochen ist. Der Deckelteil 6 kann dabei mit seinen Seitenwangen auf dem Rand des Bodenteils 4 an Befestigungspunkten 5 lösbar befestigt werden. Das Bodenteil 4 ist dabei für die Ausbildung als Aufdachkörper auf dem Dach des Omnibusses geformt. Das Gehäuse hat dabei eine schmale Stirnseite 8 und langgestreckte Längsseiten 10, die im montierten Zustand parallel zur Fahrzeuglängsrichtung verlaufen. Bei dem Omnibus soll erfindungsgemäß einerseits der Fahrerplatz und andererseits der Fahrgastraum in deren jeweils zugeordneten unterschiedlichen individuellen Klimazonen klimatisiert werden. Dem Fahrerplatz ist dazu eine erste Baugruppe 12 von nachfolgend noch näher beschriebenen Bauelementen für die Klimatisierung, hier der ersten Klimazone, zugeordnet, während dem Fahrgastraum bzw. der zweiten Klimazone eine zweite Baugruppe 14 mit entsprechenden Bauelementen für die Klimatisierung zugeordnet ist. Die Baugruppen 12 und 14 sind dabei in der Montageeinheit entsprechend den beiden Klimatisierungszonen des Omnibusses in Längserstreckungsrichtung der Montageeinheit bzw. des Omnibusses hintereinander angeordnet.
In der ersten Baugruppe 12 ist dabei erfindungsgemäß ein Auslass 16 für Klimatisierungsluft zum seitlich angeordneten Fahrerplatz entsprechend dessen seitlicher Anordnung ebenfalls seitlich positioniert. Hierzu ist eine entsprechende Durchbrechung des Bodenteils vorgesehen. Der Auslass 16 wird seitlich von einer Gebläseeinrichtung 18 mit Klimatisierungsluft gespeist.
In der zweiten Baugruppe sind mehrere – in den Ausführungsbeispielen jeweils 2 an beiden Längsseiten – funktionell entsprechende Gebläseeinrichtungen 18 angeordnet, die hier senkrecht über den an beiden Fensterseiten des Fahrgastraums angeordnete Sitzreihen für Passagiere Klimatisierungsluft in unter ihnen befindliche (nicht dargestellte) Auslässe in die zweite Klimatisierungszone abgeben.
Der Begriff Baugruppe wird hier auch für ”Sektion oder Unterabteilung” der Montageeinheiten benutzt, während der Begriff Baugruppe im engeren Sinn allgemeinere Bedeutung als Gruppe der Funktionselemente einer Kühl- oder Heizeinrichtung hat. Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Baugruppen jedoch auch sektionshaft in der Montageeinheit geordnet (wenn man davon absieht, dass auch einzelne Bauelemente mehreren Baugruppen gemeinsam sein können). Bei allen Ausführungsbeispielen ist für mindestens zur Kühlung mindestens einer Klimazone eine Klimatisierungseinrichtung mit Kühlfunktion, kurz Kühleinrichtung 20, vorgesehen. Außerdem ist bei allen Ausführungsbeispielen eine Klimatisierungseinrichtung mit Heizfunktion, kurz Heizeinrichtung 22, jeweils für beide Klimazonen vorgesehen.
Die funktionelle Baugruppe einer Kühleinrichtung hat bei den Ausführungsbeispielen folgende Bauelemente.
Ein geschlossener Kältemittelkreislauf 24, der zeichnerisch an einem entsprechenden Rohrleitungsstück zu erkennen ist, wird im überkritischen Zustand (mit CO₂ als Kältemittel) betrieben. Dabei ist eine hochdruckseitige Wärmetauscheinrichtung 26 vorgesehen, deren Primärseite in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs eine Expansionseinrichtung 28 und eine Verdampfungseinrichtung 30 nachgeordnet ist.
An ihrer Sekundärseite ist die hochdruckseitige Wärmetauscheinrichtung 26 in üblicher Weise von Außenluft zur Wärmeabfuhr über mindestens eine Lüftereinrichtung 31 nach außen beaufschlagt. Die Kälteleistung wird über die Verdampfungseinrichtung 30 erzeugt. Diese hat selbst den Charakter eines Wärmetauschers, dessen Primärseite in den Kältekreislauf einbezogen ist. Die Sekundärseite der Verdampfungseinrichtung 30 steht in Wärmetausch mit Klimatisierungsluft, die innerhalb einer Kanalanordnung 32 aus dem Innenraum des Fahrzeugs angesaugt (alternativ oder im Mischbetrieb von außen) und über die Kanalanordnung mindestens einem Auslass 16 zugeführt wird.
Eine gesonderte Heizeinrichtung 22 für Klimatisierungsluft ist bei allen Ausführungsbeispielen in beliebig bekannter Weise realisierbar ist, wobei bei allen verschiedenen Beispielen ein Heizungswärmetauscher 34 in der Montageeinheit 2 angeordnet ist. Primärseitig kann dieser elektrisch beheizbar oder vom Kühlwasser eines wassergekühlten Motors eines Nutzfahrzeugs beaufschlagt sein. Sekundärseitig steht er im Wärmetausch mit der dann als Heizluft wirkenden Klimatisierungsluft, die über eine zugeordnete Kanalanordnung, hier ebenfalls die Kanalanordnung 32, mindestens einem Auslass 16 zur einen oder anderen Klimazone zugeführt wird. Bei allen Ausführungsbeispielen wird unabhängig davon, ob die Kältefunktion oder Heizfunktion der Klimatisierungsluft genutzt wird, im Wechsel- oder Mischbetrieb der selbe Auslass 16 derselben Kanalanordnung genutzt.
Infolge der seitlich dezentralen Anordnung des Fahrerplatzes im Omnibus und der dementsprechend dezentralen Anordnung des in der ersten Baugruppe 12 dem Fahrerplatz zugeordneten Auslasses 16 mit Gebläseeinrichtung 18 ist in der ersten Baugruppe 12 für deren sonstige Elemente in Querrichtung an der anderen Seite hinreichend weiterer Einbauraum verfügbar, der entsprechend für andere Bauelemente dieser Baugruppe 12 nutzbar gemacht werden kann. Dabei ist genau (Beispiele 1 bis 6) oder im Wesentlichen (Beispiel 7) auf der Längsachse mindestens eine Lüftereinrichtung 31 angeordnet, zu der mindestens ein Paar Heizungswärmetauscher 34 spiegelsymmetrisch und jeweils seitlich außen angeordnet ist. Diese Spiegelsymmetrie kann je nach den gewünschten Klimatisierungsfunktionen in der zweiten Baugruppe 14 auch für andere Bauelemente dieser Baugruppe vorgesehen werden. Dies betrifft beim ersten Ausführungsbeispiel speziell in beiden Seitenrichtungen jeweils nacheinander die hochdruckseitige Wärmetauscheinrichtung 26, die Expansionseinrichtung 28 sowie die Kanalanordnung 32. Diese hat beidseitig, je nach Länge des Passagierraums in Längsrichtung hintereinander mehrere Auslässe 16, denen jeweils eine Gebläseeinrichtung 18 zugeordnet ist. Im ersten Ausführungsbeispiel sind ebenso wie in den Ausführungsbeispielen zwei bis vier derartige Auslässe 16 dargestellt, während die übrigen Ausführungsbeispiele jeweils drei Auslässe in Längsrichtung haben.
Die sieben Ausführungsbeispiele haben folgende Besonderheiten:
Der Kältemittelkreislauf des Kältemittels 24 benötigt zusätzlich zu den bereits erwähnten Bauelementen, der hochdruckseitigen Wärmetauscheinrichtung 26, der Expansionseinrichtung 28, der Verdampfungseinrichtung 30, der Gebläseeinrichtung 18, der Lüftungseinrichtung 31 und der Kanalanordnung 32 auch noch regelmäßig eine Verdichtereinrichtung 36. Diese ist aber nur bei den Beispielen zwei bis vier und sieben Bestandteil der Montageeinheit 2, während diese bei den Ausführungsbeispielen eins, fünf und sechs in konventioneller Weise extern von der Montageeinheit angeordnet sind (siehe 1a, 5a und 6a). In diesen Figuren ist ohne Darstellung der erforderlichen Leitungsverbindungen lediglich angedeutet, dass die Verdichtereinrichtung 36 extern funktionell dazugehört und beispielsweise von einem Antriebsmotor des Nutzfahrzeugs, hier zum Beispiel einem Dieselmotor des Omnibusses, in Anordnung im Motorraum des Nutzfahrzeugs angetrieben werden kann.
Bei den Ausführungsbeispielen eins bis sechs haben beide Baugruppen 12 und 14 sowohl eine Kältefunktion als auch eine Heizfunktion für beide Klimazonen. Im Gegensatz dazu haben die Ausführungsbeispiele sechs und sieben zwar immer noch eine kombinierte Kühl- und Heizfunktion in der ersten Baugruppe 12, während die zweite Baugruppe 14 den Passagierraum nur mit Heizungsluft klimatisiert. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel sind neben dem dezentralen Auslass 16 die Gebläseeinrichtung 18, die Heizeinrichtung 22 und die Verdampfungseinrichtung 30 in dieser Reihenfolge nacheinander neben dem Auslass 16 in der anderen Seitenrichtung angeordnet. Über eine primärseitige Regeleinrichtung 38 mit den beiden Reglern 40 und 42 lassen sich erfindungsgemäß die Heizeinrichtungen 22 beider Baugruppen, 12, 14 über einen ersten Regler 40 für die erste Baugruppe und einen zweiten Regler 42 für die zweite Baugruppe 14 individuell regeln, wobei hier wegen des verfügbaren freien Raumes der zweite Regler 42 im Sektionsbereich der ersten Baugruppe 12 mit eingebaut ist.
Während beim ersten Ausführungsbeispiel in der zweiten Baugruppe zwei Lüftereinrichtungen 31 axial hintereinander angeordnet sind – was auch beim zweiten bis vierten Ausführungsbeispiel übernommen ist – sehen das sechste und siebte Ausführungsbeispiel nur eine Lüftereinrichtung 31 der zweiten Baugruppe vor, während beim fünften Ausführungsbeispiel andererseits sogar vier Lüftereinrichtungen 31 axial hintereinander angeordnet sind. Hierdurch wird zum einen die Kälteleistung variiert und zum anderen eine Anpassung an unterschiedlich lange Passagierräume vorgenommen.
Das zweite Ausführungsbeispiel zeigt die Variante des ersten Ausführungsbeispiels, das in der ersten Baugruppe der Heizungswärmetauscher 22 und die Verdampfungseinrichtung 30 ebenso wie in der zweiten Baugruppe 14 in Längsrichtung ausgerichtet sind.
Das dritte Ausführungsbeispiel zeigt die Variante, in beiden Baugruppen 12 und 14 den Heizungswärmetauscher 34 und die Verdampfungseinrichtung 30 als über beide Baugruppen 12 und 14 durchgehende Baukörper gestalten zu können und in soweit wenigstens einseitig durchgestalten zu können und so jeweils dasselbe Bauelement in beiden Baugruppen funktionell einzusetzen.
Außerdem wird anhand des dritten Ausführungsbeispiels eine Möglichkeit verdeutlicht, durch sekundärseitige Regelung jeweils demselben Auslass 16 einen bestimmten Temperatursollwert vorzuschreiben. Am dritten Ausführungsbeispiel wird dabei davon ausgegangen, dass auch die Kanalanordnung 32 oder mindestens der gezeichnete einseitige Ast derselben über beide Baugruppen 12 und 14 in Längsrichtung durchläuft. Die Kanalanordnung 32 weist dabei eine Trennwand 44 zu einer Kammer 46 auf, in der Außenluft gemäß der gestrichelten Linie in Pfeilrichtung hindurchgeführt wird. Dabei beaufschlagt die Außenluft die dargestellte Sekundärseite der in der Kammer angeordneten hochdruckseitigen Wärmetauscheinrichtung 26 und wird von der Lüftungseinrichtung 31 unter Abtransport von Abwärme der hochdruckseitigen Wärmetauscheinrichtung wieder ins Freie geblasen.
In der jeweiligen Halbschnittdarstellung der 3a und 3b durch die Kanalausbildung der Kanalanordnung wird somit zum einen verdeutlicht, dass in dieser Kanalanordnung in Seitenrichtung auch noch die Führungskammer 44 für Abluft angeordnet werden kann.
Zum anderen wird in dem Querschnittsbereich auch die Hauptfunktion der Kanalanordnung 32 weitergebildet, Klimatisierungsluft zum Auslass 16 mittels einer Gebläseeinrichtung 18 zu transportieren.
Es wird dabei eine technische Möglichkeit dargestellt, demselben Auslass 16 eine feineinsteilbare oder regelbare Mischung aus Kühlluft und Heizluft – oder im jeweiligen Grenzfall nur eine dieser Luftarten – zuzuführen. Das Beispiel wird dabei im Umluftbetrieb veranschaulicht, bei der die Klimatisierungsluft zunächst über eine Ansaugöffnung 48 dem Innenraum des Fahrzeugs entnommen wird. Auf dem Weg von der Ansaugöffnung 48 zum Auslass 16 wird dabei aus Luftentfeuchtungsgründen die Klimatisierungsluft zunächst über die Sekundärseite der Verdampfungseinrichtung 30 und dann über die Sekundärseite des Heizungswärmetauschers 34 geleitet. Dabei ist eine hier durch Ventilklappen 50 realisierte Wegesteuerung vorgesehen, die bei Anschlag der jeweiligen Ventilklappe 50 mit sperrenden Stegen 52 zusammenwirken. Die Klappen 50 können dabei zwischen zwei Anschlagstellen an beiden Enden ihres Schwenkbereiches alternativ so anschlagen, dass die Klimatisierungsluft entweder nur an der Verdampfungseinrichtung 30 gekühlt oder am Heizungswärmetauscher 34 erwärmt wird. In der Zwischenstellung der Schwenkbewegung der Klappen unter gleichzeitiger eingeschränkter Beaufschlagung der beiden Bauelemente 30 und 34 lässt sich feinfühlig und gegebenenfalls sogar stetig eine Mischung von Heißluft und Kaltluft zur Aufbereitung der Klimatisierungsluft einstellen oder wenigstens einregeln.
Beim vierten Ausführungsbeispiel ist die Weiterbildung dargestellt, auch die Verdichtereinrichtung 36 in einer hinteren Innenkammer der Montageeinheit 2 mit aufzunehmen, und zwar hier für einen beiden Baugruppen 12 und 14 gemeinsamen Kältemittelkreislauf 24.
Im siebten Ausführungsbeispiel ist in dessen Gesamtzusammenhang die Variante deutlich, dass hier der Kältemittelkreislauf 24 nur für die Kühlfunktion der ersten Baugruppe 12 vorgesehen ist, während die Verdichtereinrichtung 36 aus Platzgründen im Bereich der zweiten Baugruppe 14 mit eingebaut ist.
Das sechste Ausführungsbeispiel greift lediglich die schon früher erörterte Möglichkeit auf, bei sonst gleicher Ausführung der Montageeinheit 2 wie im siebten Ausführungsbeispiel, die Verdichtereinrichtung 36 außerhalb der Montageeinheit 2 zu belassen (6a).
Das fünfte Ausführungsbeispiel schließlich verdeutlicht bei sonst gleichem Aufbau wie im ersten oder sechsten Ausführungsbeispiel, dass man für Omnibusse oder sonstige Nutzfahrzeuge eine einfache Leistungsanpassung durch entsprechende Vervielfachung von Bauelementen der selben Baugruppe, hier der Baugruppe 14, erreichen kann. Speziell ist im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel die Anzahl der Lüftereinrichtung 31 verdoppelt und die Anzahl der Gebläseeinrichtungen von zwei auf drei beidseitig erhöht. Die entsprechenden Anzahlen können je nach der Leistungsanforderung und Geometrie des Fahrzeugs frei gewählt werden. Zur Rationalisierung kann man dabei auch in bekannter Weise auf entsprechenden baukastenmäßigen modularen Aufbau zurückgreifen. Die beschriebenen sieben Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausbildungsformen dar.

Claims

Aufdachklimaanlage in Ausbildung als Montageeinheit (2) für die Platzierung auf dem Dach eines straßen- oder schienengebundenen Nutzfahrzeugs, insbesondere Omnibusses, mit einer Betriebsweise nach dem Kaltdampfkompressionsprinzip unter Verwendung eines Kältemittels, wobei in einem Kältemittelkreislauf (24) der Montageeinheit (2) das Kältemittel nacheinander eine hochdruckseitige Wärmetauscheinrichtung (26), mit dazugehöriger Lüftereinrichtung (31), eine Expansionseinrichtung (28) und eine Verdampfungseinrichtung (30) beaufschlagt, und wobei in der Montageeinheit (2) eine Kanalanordnung (32) zur Führung von Klimatisierungsluft für das Nutzfahrzeug ausgebildet ist, die über die Verdampfungseinrichtung (30) im Wärmetausch mit dem Kältemittel steht, und wobei in die Montageeinheit (2) unterschiedliche funktio- nale Baugruppen (12, 14) integriert sind, die jeweils zur Klimatisierung unterschiedlicher Klimazonen des Nutzfahrzeugs vorgesehen sind, und wobei jede Baugruppe (12, 14) der Montageeinheit (2) einen eigenen Auslass (16) für die Zuführung der in ihr aufbereiteten Klimatisierungsluft zur Klimatisierung der jeweils zugeordneten Klimazone des Nutzfahrzeugs aufweist, und wobei mindestens eine Baugruppe (12, 14) eine Verdampfungseinrichtung (30) eines Kältemittelkreislaufs (24) der Montageeinheit (2) aufweist, wobei dem Fahrerplatz die erste funktionale Baugruppe (12) mit mindestens einem Auslass (16) der Montageeinheit (2) für die Klimatisierung als erste Klimazone zugeordnet ist und dem Fahrgastraum eine zweite funktionale Baugruppe (14) für die Klimatisierung als zweite Klimazone zugeordnet ist und die Baugruppen (12) und (14) in Längserstreckung der Montageeinheit (2) hintereinander angeordnet sind, wobei die Ausgangstemperatur der Klimatisierungsluft an mindestens einem Auslass (16) individuell regelbar ist, und dass bei einer funktionalen Baugruppe, die eine Verdampfungseinrichtung (30) eines Kältemittelkreislaufes (24) aufweist, die Temperaturregelung an der Primärseite oder alternativ an der Sekundärseite der Verdampfungseinrichtung (30) vorgesehen ist, über die das Kältemittel im Wärmetausch mit der Klimatisierungsluft innerhalb der zugehörigen Kanalanordnung (32) steht.
Aufdachklimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Montageeinheit (2) mindestens zwei Kältemittelkreisläufe (24) für unterschiedliche Kühlung von mindestens zwei Klimazonen ausgebildet sind.
Aufdachklimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Montageeinheit (2) mehrere Baugruppen (12, 14) jeweils an einen Kältemittelkreislauf (24) angeschlossen sind.
Aufdachklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Auslass der Montageeinheit (2) an einer an dieser angeordneten Heizeinrichtung (22) für Heizluft für eine zugeordnete Klimazone des Nutzfahrzeugs vorgesehen ist.
Aufdachklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Auslass (16) an der Montageein- heit (2) zur Klimatisierung des Fahrgastraums oder sonstigen Nutzraums des Nutzfahrzeuges vorgesehen ist.
Aufdachklimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer funktionellen Baugruppe (12, 14), die über eine Heizeinrichtung (22) verfügt, ein Heizungswärmetauscher (34) vorgesehen ist, der elektrisch beheizbar oder vom Kühlwasser eines wassergekühlten Motors des Nutzfahrzeugs beaufschlagt ist und im Wärmetausch mit der Heizluft innerhalb einer zugehörigen Kanalanordnung (32) steht, wobei die Temperaturregelung alternativ an der Primärseite oder an der Sekundärseite des Heizungswärmetauscher (34) vorgesehen ist.
Aufdachklimaanlage nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalanordnung (32) in der Montageeinheit (2) zur sekundärseitigen Temperaturregelung der einzelnen Baugruppen (12, 14) gesondert zugeordnete Wegesteuermittel (50), vorzugsweise Klappen und/oder Schieber, aufweist, welche die den jeweiligen Baugruppen (12, 14) zugeordnete Klimatisierungsluft dosieren und/oder vollständig oder teilweise der Verdampfungseinrichtung (30) und/oder dem Heizungswärmetauscher (34) zuleiten.
Aufdachklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Baugruppen (12, 14), oder mindesten deren unterschiedliche Bauelemente, in der Montageeinheit (2) in Längsrichtung des Fahrzeugs aufeinander folgen.
Aufdachklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalanordnung (32) in der Montageeinheit (2) in Fahrzeugslängsrichtung orientiert ist.
Aufdachklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Baugruppen (12, 14) in der Montageeinheit (2) unabhängig konfiguriert sind.
Aufdachklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Baugruppen (12, 14) sich nur in der Leistungsauslegung unterscheiden.
Aufdachklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Bauelement sonst verschiedenen Baugruppen (12, 14) gemeinsam ist.
Aufdachklimaanlage nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine mindestens zwei Baugruppen (12, 14) gemeinsame Verdampfungseinrichtung (30).
Aufdachklimaanlage nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch eine mindestens zwei Baugruppen (12, 14) gemeinsame Heizeinrichtung (22).
Aufdachklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Baugruppe (12, 14) und/oder mindestens ein Bauelement einer Baugruppe (12, 14) modular austauschbar in der Montageeinheit (2) angeordnet sind.
Aufdachklimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass auch die Verdichtereinrichtung (36) des Kältemittels des jeweiligen Kältemittelkreislaufs (24) in die Montageeinheit (2) integriert ist.