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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Heizungs-, Lüftungs- und Klimasysteme für Fahrzeuge, und spezifischer auf ein Heizungs-, Lüftungs- und Klimasystem für Fahrzeuge mit zusätzlichen Kühleigenschaften zur Punktkühlung mehrerer Zonen innerhalb der Fahrzeugkabine.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Typische Fahrzeuge schließen Heizungs-, Lüftungs- und Klimasysteme (Heating, Ventilation and Air Conditioning(HVAC)-Systeme) ein, die Kühlung für verschiedene Abschnitte des Fahrzeugs bieten. Allgemein schließt das Fahrzeug eine einzelne Klimaanlage ein, die intern und/oder extern vom Fahrzeug erhaltene Luft kühlt, die dann durch Kanäle abgegeben wird, die in der ganzen Fahrzeugkabine zur Belieferung verschiedener Abschnitte der Kabine des Fahrzeugs verteilt sind. Die Menge der zu verschiedenen Abschnitten des Fahrzeugs gelieferten Luft wird allgemein durch Modifizieren der Drehzahl des Gebläses, das die Luft durch das Kanalsystem des Fahrzeugs bläst, und auch durch Öffnen und Schließen von in der ganzen Fahrzeugkabine verteilten Lüftungsschlitzen geregelt.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt ein Fahrzeugklimasystem einen Primärkühlkreislauf ein, der mit einer Klimaanlage gekoppelt ist, die ein Kältemittel im Primärkühlkreislauf zur Abgabe an einen Primärwärmetauscher kühlt. Ein Sekundärkühlkreislauf steht mit dem Primärwärmetauscher in Verbindung. Kühlung vom Kältemittel wird auf ein Kühlmittel im Sekundärkühlkreislauf übertragen. Ein Sekundärwärmetauscher ist im Sekundärkühlkreislauf zum Übertragen von Kühlung vom Kühlmittel auf Luft, die zu einem hinteren Bereich einer Fahrzeugpassagierkabine geführt wird, angeordnet.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt ein Fahrzeugklimasystem einen Primär- und Sekundärkühlkreislauf in thermischer Verbindung an einem Primärwärmetauscher ein. Kältemittel im Primärkühlkreislauf wird auf ein separates Kühlmittel im Sekundärkühlkreislauf innerhalb des Primärwärmetauschers übertragen. Ein Sekundärwärmetauscher steht mit dem Sekundärkühlkreislauf in Verbindung und überträgt Kühlung vom Kühlmittel auf Luft, die zu einem hinteren Bereich einer Fahrzeugpassagierkabine geführt wird.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt ein Fahrzeugklimasystem einen Primär- und Sekundärkühlkreislauf in thermischer Verbindung an einem Primärwärmetauscher ein. Ein im Primärkühlkreislauf eingeschlossenes Kältemittel liefert Kühlung von einer Klimaanlage zum Primärwärmetauscher. Ein im Sekundärkühlkreislauf eingeschlossenes Kühlmittel liefert Kühlung vom Primärwärmetauscher zu einem Sekundärwärmetauscher, der Kühlung vom Kühlmittel zu Luft zur Klimatisierung der Fahrzeugkabine liefert.
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Diese und andere Aspekte, Gegenstände und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden Fachkundigen beim Studium der folgenden Spezifikation, Ansprüche und beigefügten Zeichnungen verständlich und erkenntlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen:
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1 ist eine perspektivische Rückansicht eines Fahrzeugs mit einer Ausführungsform des darin installierten Hilfskühlsystems.
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2 ist eine schematische Draufsicht des Fahrzeugs von 1, die eine Ausführungsform des mit dem Primärklimasystem des Fahrzeugs in thermische Verbindung gesetzten Hilfskühlsystems zeigt.
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3 ist eine schematische Detaildraufsicht des Primärwärmetauschers für das Hilfskühlsystem von 2 im Bereich III;
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4 ist eine schematische Detaildraufsicht des Sekundärwärmetauschers für das Hilfskühlsystem von 2 im Bereich IV;
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5 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Klimasystems für ein Fahrzeug;
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6 ist eine schematische Darstellung des Fahrzeugklimasystems eines Fahrzeugs mit einer Ausführungsform eines Primärkühlkreislaufs;
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7 ist eine schematische Detailansicht eines beispielhaften Fahrzeugklimasystems, das mit dem Mehrzonen-Hilfskühlsystem in thermischer Verbindung steht;
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8 ist eine weitere schematische Draufsicht eines beispielhaften Fahrzeugklimasystems in fluider Verbindung mit dem Mehrzonen-Hilfskühlsystem;
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9 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs, die eine alternative Ausführungsform des darin installierten Hilfskühlsystems zeigt; und
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10 ist eine schematische Draufsicht eines Fahrzeugs, die eine weitere alternative Ausführungsform des darin installierten Hilfskühlsystems zeigt.
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GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Zu Zwecken der Beschreibung sollen sich die hier verwendeten Begriffe „oben“, „unten“, „rechts“, „links“, „hinten“, „vorn“, „vertikal“, „horizontal“ und Ableitungen davon auf die Erfindung gemäß Orientierung in 1 beziehen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung verschiedene alternative Orientierungen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich das Gegenteil spezifiziert wird. Es wird auch darauf hingewiesen, dass die in den beigefügten Figuren dargestellten und in der folgenden Spezifikation beschriebenen spezifischen Vorrichtungen und Prozesse nur beispielhafte Ausführungsformen der in den angehängten Ansprüchen definierten erfindungsgemäßen Konzepte sind. Daher sind spezifische Abmessungen und andere physische Eigenschaften in Bezug auf die hier offenbarten Ausführungsformen nicht als beschränkend zu betrachten, sofern in den Ansprüchen nicht ausdrücklich anderweitig angegeben.
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Wie in 1 bis 6 gezeigt, bezieht sich die Bezugsnummer 10 allgemein auf ein Hilfskühlsystem, das in einem Fahrzeug 12 installiert und in Verbindung mit einem Klimasystem 14 für ein Fahrzeug 12 gesetzt ist, das zum Liefern von Kühlung zu verschiedenen Abschnitten einer Passagierkabine 16 eines Fahrzeugs 12 eingerichtet ist. Das Hilfskühlsystem 10 des Fahrzeugs 12 schließt einen Primärkühlkreislauf 18 ein, der mit dem Klimasystem 14 gekoppelt ist, das ein Kältemittel 20 im Primärkühlkreislauf 18 zur Lieferung an einen Primärwärmetauscher 22 kühlt. Das Hilfskühlsystem 10 schließt auch einen Sekundärkühlkreislauf 24 ein, der in Verbindung mit dem Primärwärmetauscher 22 gesetzt ist. Kühlung vom Kältemittel 20, das innerhalb des Primärkühlkreislaufs 18 angeordnet ist, wird über den Primärwärmetauscher 22 zu einem Kühlmittel 26 übertragen, das innerhalb des Sekundärkühlkreislaufs 24 angeordnet ist. Das Mehrzonen-Hilfskühlsystem 10 schließt auch einen Sekundärwärmetauscher 28 ein, der zum Übertragen von Kühlung vom Kühlmittel 26 auf Luft 30 konfiguriert ist, die zu einem hinteren Bereich 32 der Passagierkabine 16 geführt wird. Gemäß den verschiedenen Ausführungsformen kann die Menge der zum Sekundärwärmetauscher 28 gelieferten Kühlung durch ein innerhalb des Sekundärkühlkreislaufs 24 angeordnetes Kühlmittelstromsteuerventil 34 geregelt werden. Es ist auch vorgesehen, dass der Primär- und Sekundärkühlkreislauf 18, 24 geschlossene Kreisläufe sind, sodass das Kältemittel 20 des Primärkühlkreislaufs 18 von einem Kühlmittel 26, das sich innerhalb eines Sekundärkühlkreislaufs 24 befindet, getrennt bleibt. Es ist vorgesehen, dass die verschiedenen Ausführungsformen des Hilfskühlsystems 10 ein Einzelzonen-Hilfssystem, wie in 2 gezeigt, ein Doppelzonen-Hilfssystem, wie in 9 gezeigt, ein Dreifachzonen-Hilfssystem, wie in 10 gezeigt, einschließen können, oder dass ein Hilfskühlsystem 10 mit mehr Zonen innerhalb der Klimatisierung bereitgestellt werden kann.
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Unter jetziger Bezugnahme auf 1 bis 6 schließt das Klimasystem 14 des Fahrzeugs 12, das mit dem Hilfskühlsystem 10 in Verbindung gesetzt ist, einen Kompressor 50, einen Verflüssiger 52, eine Expansionsvorrichtung 54, einen Verdampfer 56 und ein Kältemittel 20 ein, das zum Strömen durch das Klimasystem 14 konfiguriert ist. Der Kompressor 50 des Klimasystems 14 des Fahrzeugs 12 ist zum Verdichten des Kältemittels 20, das wenigstens teilweise gasförmig ist, konfiguriert. Das unter Druck gesetzte Kältemittelgas wird zum Verflüssiger 52 geleitet. Außenluft 30a wird mithilfe eines Lüfters oder einer anderen Lufthandhabungseinheit zum Abstrahlen von Wärme aus dem Klimasystem 14 über den Verflüssiger 52 gesaugt. Bei einem Fahrzeug 12 ist der Verflüssiger 52 des Klimasystems 14 allgemein ein Kühler, der in der Nähe des Motorraums des Fahrzeugs 12 angeordnet ist. Der Prozess des Unterdrucksetzens des Gases durch den Kompressor 50 und des Bewegens des unter Druck gesetzten Gases durch den Verflüssiger 52 tendiert zum Erzeugen von Wärme. Die durch die gewundenen Rohre des Verflüssigers 52 gesaugte Außenluft 30a tendiert zum Kühlen des Kältemittels 20 in einem Maße, dass das Kältemittel 20 in eine flüssige Form übergeht. Das Ergebnis ist ein stark unter Druck gesetztes flüssiges Kältemittel 20, das Kühlung enthält, die zur Passagierkabine 16 des Fahrzeugs 12 geliefert werden kann. Der Begriff „Kühlung“ wird verwendet, um eine übertragene Wärmeenergie zu beschreiben, die über das Kältemittel 20 und/oder das Kühlmittel 26 durch das Klimasystem 14 sowie das Hilfskühlsystem 10 geliefert werden kann. Es ist vorgesehen, dass dieses gleiche Konzept der Übertragung von Wärmeenergie auch auf Wärme oder Heizung, die über diese Systeme geliefert wird, zutrifft. Es ist vorgesehen, dass bei gewissen Fahrzeugen 12 das Klimasystem 14 einen Sammler/Trockner einschließen kann, der ein Trocknungsmittel einschließt, das dem flüssigen Kältemittel 20 Wasser entzieht. Das unter Druck gesetzte flüssige Kältemittel 20 wird dann zur Expansionsvorrichtung 54 bewegt, wie zu einem Expansionsventil, wo sich das stark unter Druck gesetzte flüssige Kältemittel 20 ausdehnen kann, um den Druck auf das Kältemittel 20 zu reduzieren. Die Ausdehnung des unter Druck gesetzten flüssigen Kältemittels 20 ermöglicht es einem Teil des Kältemittels 20 beim Eintritt in den Verdampfer 56 in den gasförmigen Zustand zurückzukehren.
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Bei gewissen Ausführungsformen kann das Klimasystem 14 des Fahrzeugs 12 anstatt der Expansionsvorrichtung 54 ein Ausflussrohr einschließen. Bei der einen oder anderen Ausführungsform dienen das Ausflussrohr und die Expansionsvorrichtung 54 demselben Zweck, Ausdehnen des Kältemittels 20 und Senken des Drucks zu ermöglichen, sodass ein gasförmiges Kältemittel 20 in den Verdampfer 56 eintreten kann. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Sammler/Trockner durch einen Akkumulator ersetzt werden, wenn beim Klimasystem 14 ein Ausflussrohr verwendet wird.
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Es wird wieder Bezug auf die 1 bis 6 genommen; während sich das gasförmige Kältemittel 20 niedrigen Drucks durch den Verdampfer 56 bewegt, verdampft das Kältemittel 20, das wegen der Ausdehnung von hohem Druck zu niedrigem Druck eine relativ niedrige Temperatur aufweist, und nimmt Wärme auf, während sich das Kältemittel 20 durch den Verdampfer 56 bewegt. Die Wärmeaufnahme erfolgt, da das Kältemittel 20 aufgrund seiner Verdampfung beim Durchlaufen des Verdampfers 56 an Enthalpie zunimmt. Während das Kältemittel 20 niedrigen Drucks den Verdampfer 56 durchläuft, ändert ein Teil des Kältemittels 20 seinen Aggregatzustand, verdampft und kehrt in einen gasförmigen Zustand zurück. Der Übergang des gekühlten Kältemittels 20 niedrigen Drucks in ein teilweise gasförmiges Kältemittel 20 dient zur Aufnahme von Wärme, die den Verdampfer 56 umgibt, sodass die Temperatur des den Verdampfer 56 umgebenden Bereichs gesenkt wird. Diese gekühlte Luft 30, die den Verdampfer 56 umgibt, wird dann über eine Luftbewegungsvorrichtung durch eine innerhalb eines Abschnitts des Fahrzeugs 12 enthaltene Luftführungsanlage geblasen, um die gekühlte Luft 30 durch die Passagierkabine 16 zu liefern. Das nun teilweise gasförmige Kältemittel 20, das den Verdampfer 56 verlässt, wird dann zum Kompressor 50 zurückgeführt, um den Zyklus erneut zu starten.
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Allgemein ist der Verdampfer 56 nahe der Passagierkabine 16 positioniert, wie über dem Fußbereich 70 der Passagierkabine 16, oder an einer anderen ähnlichen Stelle in der Nähe der Passagierkabine 16. Gemäß den verschiedenen Ausführungsformen, wie in den 2, 9 und 10 gezeigt, kann der Verdampfer 56 für das Klimasystem 14 für das Fahrzeug 12 dazu verwendet werden, Kühlung für vordere Abschnitte 72 der Passagierkabine 16 bereitzustellen, wobei im Wesentlichen kurze Leitungen der Vorwärtsluftführungsanlage 74 Luft 30 von einer Primärlufthandhabungsvorrichtung 76 aufnehmen, die Luft 30 durch den Verdampfer 56 für das Klimasystem 14 bewegt und diese kühle Luft 30 für vordere Abschnitte 72 der Passagierkabine 16 bereitstellt. Auf ähnliche Weise kann eine Heizung 78 innerhalb des Fahrzeugs 12 angeordnet werden, um Luft 30, die erwärmt worden ist, für die vorderen Abschnitte 72 der Passagierkabine 16 bereitzustellen.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 1 bis 6 kann das Kältemittel vom Verflüssiger 52, wie dem Fahrzeugkühler, zu separaten Expansionsvorrichtungen 54, wie einem Thermoexpansionsventil, für das Klimasystem 14 des Fahrzeugs und für den Primärwärmetauscher 22 geliefert werden. Das Kältemittel 20 vom Verflüssiger 52 kann zwischen den Expansionsvorrichtungen 54 durch einen T-Verbinder 100 portioniert werden. Nachdem das Kältemittel 20 die beiden Expansionsvorrichtungen 54 durchlaufen und Kühlung sowohl für das Klimasystem 14 als auch den Primärwärmetauscher 22 bereitgestellt hat, kann das Kältemittel 20, nun in gasförmigem Zustand, über einen weiteren T-Verbinder 100 zum Kompressor 50 zurückgeliefert werden. Bei dieser Ausführungsform umfasst der Primärkühlkreislauf 18 ein Kältemittel 20, das vom Kompressor 50 über den Verflüssiger 52 zu den Expansionsvorrichtungen 54 für das Klimasystem 14 und den Primärwärmetauscher 22 und dann zurück zum Kompressor 50 geliefert wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Verdampfer 56 des Klimasystems 14 des Fahrzeugs 12 zusätzlich zum Kühlen der Luft 30 für Abgabe an verschiedene Abschnitte der Passagierkabine 16 auch zum Kühlen anderer Aspekte des Fahrzeug-HVAC-Systems verwendet werden. Dementsprechend kann der Primärkühlkreislauf 18 des Mehrzonen-Hilfskühlsystems 10 entlang Abschnitten des Verdampfers 56 des Klimasystems 14 des Fahrzeugs 12 geführt werden (wie in 7 gezeigt). Während der Verdampfer 56 den den Verdampfer 56 umgebenden Bereich kühlt, kühlt der Verdampfer 56 des Klimasystems 14 auch das Kältemittel 20, das innerhalb des Primärkühlkreislaufs 18 des Mehrzonen-Hilfskühlsystems 10 enthalten ist. Das gekühlte Kältemittel 20, das innerhalb des Primärkühlkreislaufs 18 enthalten ist, kann dann an den Primärwärmetauscher 22 geliefert werden, der typischerweise in der Nähe des vorderen Abschnitts 72 des Fahrzeugs 12 positioniert ist. Es ist auch vorgesehen, dass der Primärwärmetauscher 22 an anderen Abschnitten des Fahrzeugs 12 angeordnet werden kann, die den vorderen Bereich, hinteren Bereich, Motorraum, Boden, das Fahrwerk, die Decke oder eine andere ähnliche Stelle nahe der Passagierkabine 16 oder allgemein innerhalb des Fahrzeugs 12 einschließen können, aber nicht darauf beschränkt sind. Der Primärwärmetauscher 22 kann wie ein Verdampfer fungieren, um die vom Verdampfer 56 des Klimasystems 14 erhaltene Kühlung dann in den Sekundärkühlkreislauf 24 durch eine Wärmetauschbeziehung zu übertragen. So wird innerhalb des Primärwärmetauschers 22 (wie in 3 gezeigt) ein Abschnitt des Primärkühlkreislaufs 18 neben einem Abschnitt des Sekundärkühlkreislaufs 24 geführt, sodass das gekühlte Kältemittel 20 innerhalb des Primärkühlkreislaufs 18 wenigstens einen Teil der Kühlung vom Primärkühlkreislauf 18 in das Kühlmittel 26 überträgt, das innerhalb des Sekundärkühlkreislaufs 24 angeordnet ist. Das Kühlmittel 26 innerhalb des Sekundärkühlkreislaufs 24 wird dann zum Sekundärwärmetauscher 28 zur Abgabe in die verschiedenen Abschnitte der Passagierkabine 16 und insbesondere den hinteren Bereich 32 der Passagierkabine 16 geliefert.
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Um Strömen des Kühlmittels 26 und des Kältemittels 20 durch den jeweiligen Primär- und Sekundärkühlkreislauf 18, 24 zu veranlassen, kann jeder Primär- und Sekundärkühlkreislauf 18, 24 eine Pumpe einschließen, die Strömen des Kältemittels 20 und des Kühlmittels 26 durch den Primär- und Sekundärkühlkreislauf 18, 24, respektive, bewirkt. Auf diese Weise kann Kühlung innerhalb des Primärkühlkreislaufs 18 zum Primärwärmetauscher 22 geliefert werden, dann innerhalb des Sekundärkühlkreislaufs 24 und zum Sekundärwärmetauscher 28 für Abgabe in die Passagierkabine 16.
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Unter jetziger Bezugnahme auf 8 kann Kühlung vom Klimasystem 14 des Fahrzeugs 12 bei verschiedenen alternativen Ausführungsformen zum Primärkühlkreislauf 18 über einen T-Verbinder 100 übertragen werden, der das Kühlmittel 26, das den Verflüssiger 52 verlässt, zwischen der Expansionsvorrichtung 54 für das Klimasystem 14 für das Fahrzeug 12 und einer separaten Expansionsvorrichtung 54, die innerhalb des Primärkühlkreislaufs 18 angeordnet ist, wobei die Expansionsvorrichtung 54 für den Primärkühlkreislauf 18 nahe dem Primärwärmetauscher 22 angeordnet ist, portioniert. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der T-Verbinder 100 der Expansionsvorrichtung 54 für das Klimasystem 14 auch vorgeschaltet werden. Es ist auch vorgesehen, dass der T-Verbinder 100 der Expansionsvorrichtung 54 des Klimasystems 14 für das Fahrzeug 12 nachgeschaltet werden kann. Bei einer derartigen Ausführungsform würde der Primärkühlkreislauf 18 keine eigene darin angeordnete Expansionsvorrichtung 54 benötigen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der T-Verbinder 100 ein beliebiger/beliebiges von verschiedenen Abzweigverbindern/Ventilen sein, die ein Magnetventil, ein geteiltes Ventil, einen Y-Verbinder oder einen anderen ähnlichen Verbinder oder ein anderes ähnliches Ventil, der/das verschiedene Mengen von Kühlung zwischen dem Klimasystem 14 des Fahrzeugs 12 und dem Primärwärmetauscher 22 des Primärkühlkreislaufs 18 des Mehrzonen-Hilfskühlsystems 10 liefern kann, einschließen können, aber nicht darauf beschränkt sind.
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Es wird wieder Bezug auf die 1 bis 6 genommen; nachdem die Kühlung vom Primärkühlkreislauf 18 in den Sekundärkühlkreislauf 24 übertragen worden ist, und die Kühlung dann auf den Sekundärwärmetauscher 28 übertragen worden ist, kann der Sekundärwärmetauscher 28 eine Lufthandhabungsvorrichtung 110 und wenigstens einen Kanal 112 einschließen. Auf diese Weise wird die Lufthandhabungsvorrichtung 110, wie ein Lüfter, Gebläse oder eine andere Luft fördernde Vorrichtung, zum Bewegen von Luft 30 über den Sekundärwärmetauscher 28 konfiguriert, um Kühlung vom Sekundärkühlkreislauf 24 in eine Säule von Luft 30 zu liefern, die an die Passagierkabine 16 abgegeben werden kann, entweder direkt, oder durch den wenigstens einen Kanal 112 zu einem Abschnitt des hinteren Bereichs 32 der Passagierkabine 16 des Fahrzeugs 12. Die Menge der Kühlung, die durch den Kanal 112 und in den hinteren Bereich 32 der Passagierkabine 16 des Fahrzeugs 12 geliefert wird, kann durch die Geschwindigkeit der Lufthandhabungsvorrichtung 110, die Luft 30 über den Sekundärwärmetauscher 28 bewegt, gesteuert werden. Bei einer derartigen Ausführungsform kann der Strom des Kühlmittels 26 durch den Sekundärkühlkreislauf 24 relativ konsistent sein, und die einstellbare Geschwindigkeit der Luft 30, die über den Sekundärwärmetauscher 28 bewegt wird, kann die Menge der Kühlung bestimmen, die zu den hinteren Abschnitten der Passagierkabine 16 geliefert werden kann.
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Unter erneuter Bezugnahme auf die 1 bis 6 ist vorgesehen, dass der Sekundärkühlkreislauf 24 das Kühlmittelstromsteuerventil 34 einschließen kann, das dem Sekundärwärmetauscher 28 vorgeschaltet ist. Das Kühlmittelstromsteuerventil 34 kann manipuliert werden, um die Flussrate des durch den Sekundärwärmetauscher 28 strömenden Kühlmittels zu erhöhen oder zu vermindern, sodass die Menge der zum Sekundärwärmetauscher 28 gelieferten Kühlung auf im Wesentlichen genaue Weise gesteuert werden kann, um eine vorbestimmte Menge von Kühlmittel 26 und wiederum Kühlung zum Sekundärwärmetauscher 28 zu liefern.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass zusätzlich zum Kühlmittelstromsteuerventil 34 auch die Lufthandhabungsvorrichtung 110, die in der Nähe des Sekundärwärmetauschers 28 angeordnet ist, eine Lufthandhabungsvorrichtung mit variabler Drehzahl 110 einschließen kann, die variierende Mengen von Luft 30 durch die Kanäle 112 liefern kann, die in den hinteren Abschnitt der Passagierkabine 16 des Fahrzeugs 12 abzugeben ist. Die Menge der Luft 30, die zur Passagierkabine 16 geliefert wird, kann auch durch verschiedene Öffnungen, wie Lüftungsschlitze 120 innerhalb der Innenwand 122 oder Decke der Passagierkabine 16 gesteuert werden, wobei die Lüftungsschlitze 120 sowohl die Menge der über die Öffnung abgegebenen Luft 30 als auch die Richtung der von der Öffnung austretenden Luft 30 steuern können.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 2 ist vorgesehen, dass jeder Kanal 112 eine Vielzahl von Unterkanälen 130 einschließen kann, wobei jeder der Unterkanäle 130 einen entsprechenden Lüftungsschlitz 120 einschließen kann. Zusätzlich kann jeder der Kanäle 112 und/oder der Unterkanäle 130 eine Leitvorrichtung 132 einschließen, die weiterhin zum Regeln des Volumens der Luft 30 konfiguriert ist, die zu verschiedenen Abschnitten des hinteren Bereichs 32 der Passagierkabine 16 des Fahrzeugs 12 geliefert wird. Auf diese Weise kann eine einzelne Lufthandhabungsvorrichtung 110, die Luft 30 über den Sekundärwärmetauscher 28 bewegt, in Verbindung mit verschiedenen Kanälen 112 und Unterkanälen 130 gesetzt werden, die eine Reihe von darin angeordneten betätigbaren Leitvorrichtungen 132 aufweisen. Die verschiedenen Leitvorrichtungen 132, die innerhalb des einen oder mehrerer Kanäle 112 und des einen oder mehrerer Unterkanäle 130 angeordnet sind, können zum Öffnen und Schließen der verschiedenen Kanäle 112 und Unterkanäle 130 manipuliert werden, um ebenfalls die Menge der Luft 30 zu regeln, die vom Sekundärwärmetauscher 28 zu den verschiedenen Abschnitten der Passagierkabine 16 geführt wird. Sollten bei Gebrauch die verschiedenen Insassen des Fahrzeugs 12 Luft 30 zu einem spezifischen Abschnitt des hinteren Bereichs 32 der Passagierkabine 16 anfordern, so können die Leitvorrichtungen 132, die die verschiedenen Unterkanäle 130 zum Liefern von Luft 30 zu anderen Abschnitten des hinteren Bereichs 32 der Passagierkabine 16 steuern, im Wesentlichen geschlossen werden, sodass Luft 30 vom Sekundärwärmetauscher 28 zum spezifischen Abschnitt des hinteren Bereichs 32 der Passagierkabine 16 geliefert werden kann, wo Kühlung gewünscht ist. Es ist auch vorgesehen, dass die Leitvorrichtungen 132 zum Modifizieren der Menge der gekühlten Luft 30 verwendet werden können, die zu verschiedenen Abschnitten der Passagierkabine 16 geliefert wird, indem die Leitvorrichtungen 132 zwischen verschiedenen teilweise geöffneten Stellungen oder teilweise geschlossenen Stellen modifiziert werden, um das Liefern größerer oder kleinerer Volumina von Luft 30 vom Sekundärwärmetauscher 28 über die Lufthandhabungsvorrichtung 110 in die verschiedenen Abschnitte der Passagierkabine 16 zu ermöglichen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können verschiedene Steuervorrichtungen in der ganzen Passagierkabine 16 zum Steuern des Betriebs der verschiedenen Komponenten des Mehrzonen-Hilfskühlsystems 10 positioniert werden. Derartige Steuervorrichtungen können eine Mastersteuerung einschließen, die zum Regeln aller Komponenten des Mehrzonen-Hilfskühlsystems 10 verwendet werden kann, wobei eine derartige Mastersteuerung im vorderen Bereich 72 des Fahrzeugs 12 positioniert ist. Zusätzliche zonenspezifische Steuervorrichtungen können in der ganzen Kabine angeordnet werden, um den Insassen der Passagierkabine 16 das Steuern des Klimas (Temperatur, Feuchtigkeit und anderer Variationen) ihres jeweiligen Abschnitts der Passagierkabine 16 zu ermöglichen. Diese verschiedenen Steuervorrichtungen können zum Manipulieren verschiedener Komponenten des Mehrzonen-Hilfskühlsystems 10 verwendet werden, die die Kühlmittelstromsteuerventile 34, die Leitvorrichtungen 132 und andere einschließen können, aber nicht darauf beschränkt sind.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen hat sich das System der Förderung eines Kühlmittels 26 vom Primärwärmetauscher 22, der im vorderen Bereich des Fahrzeugs 12 angeordnet ist, durch den Sekundärkühlkreislauf 24 in den Sekundärwärmetauscher 28 als wesentlich effizienter erwiesen als die Förderung gekühlter Luft 30 über ein Luftführungsanlagennetz vom vorderen Bereich des Fahrzeugs 12 durch die ganze Passagierkabine 16 des Fahrzeugs 12 hindurch. Wenn eine Luftführungsanlage zum Liefern von Luft 30 vom vorderen Bereich der Passagierkabine 16 zu den hinteren Abschnitten der Passagierkabine 16 verwendet wird, kann beim Fördern der Luft 30 durch das Luftführungsanlagennetz Kühlung verloren gehen. Verschiedene dynamische und statische Drücke, die auf die durch die Luftführungsanlage strömende Luft 30 ausgeübt werden, können die Geschwindigkeit der durch die Luftführungsanlage gelieferten Luft 30 auch verlangsamen. Diese Ineffizienzen können durch die Verwendung des Mehrzonen-Hilfskühlsystems 10, das einem Sekundärkühlkreislauf 24 Liefern eines Kühlmittels 26 anstatt gekühlter Luft 30 vom vorderen Bereich des Fahrzeugs 12 beim Primärwärmetauscher 22 zum hinteren Bereich 32 des Fahrzeugs 12 beim Sekundärwärmetauscher 28 gestattet, erheblich minimiert werden.
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Dementsprechend müssen, wie in den 1 bis 4 gezeigt, Kanäle 112 und Unterkanäle 130 nur vom Sekundärwärmetauscher 28, der bereits im hinteren Bereich 32 des Fahrzeugs 12 angeordnet ist, durch minimale Abschnitte der Kanäle 112 und der Unterkanäle 130, die mit dem Sekundärwärmetauscher 28 in Verbindung gesetzt werden, verlegt werden. Zusätzlich kann die Menge der zum Sekundärwärmetauscher 28 gelieferten Kühlung durch den Gebrauch der Kühlmittelstromsteuerventile 34 innerhalb des Sekundärkühlkreislaufs 24 im Wesentlichen mit einem höheren Genauigkeitsgrad gesteuert werden. Gemäß den verschiedenen Ausführungsformen des Mehrzonen-Hilfskühlsystems 10 kann Kühlung durch den Sekundärkühlkreislauf 24 nur bei Bedarf geliefert werden, zum Beispiel, wenn sich Passagiere innerhalb des hinteren Bereichs 32 der Passagierkabine 16 befinden. Falls sich keine Passagiere im hinteren Bereich 32 der Passagierkabine 16 oder in Abschnitten davon befinden, kann das Kühlmittelstromregelventil 34 für einen entsprechenden Abschnitt des hinteren Bereichs 32 im Wesentlichen schließen, sodass der Sekundärkühlkreislauf 24 keine Kühlung zum entsprechenden Sekundärwärmetauscher liefert, wodurch Kühlung für Abschnitte der Fahrzeugkabine, die zusätzliche Kühlung erfordern können, eingespart wird.
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Unter jetziger Bezugnahme auf die 9 und 10 ist vorgesehen, dass der Sekundärkühlkreislauf 24 einen Sekundärwärmetauscher 28 mit einer Vielzahl von bereichsspezifischen Sekundärwärmetauschern 150 einschließen kann. Bei einer derartigen Ausführungsform kann jeder bereichsspezifische Sekundärwärmetauscher 150 ein dediziertes Kühlmittelstromsteuerventil 152 einschließen, das die Menge des Kühlmittels 26, und wiederum die Kühlung, die durch den Sekundärkühlkreislauf 24 zu jedem entsprechenden bereichsspezifischen Sekundärwärmetauscher 150 geliefert wird, regelt. Dementsprechend kann jedes der dedizierten Kühlmittelstromsteuerventile 152 der bereichsspezifischen Sekundärwärmetauscher 150 getrennt gesteuert werden, um größere oder kleinere Mengen von Kühlmittel 26 durch die verschiedenen Abschnitte des Sekundärkühlkreislaufs 24 fließen zu lassen, um variierende Mengen von Kühlung zu jedem der bereichsspezifischen Sekundärwärmetauscher 150 zu liefern. Jeder der bereichsspezifischen Sekundärwärmetauscher 150 kann auch eine dedizierte Lufthandhabungsvorrichtung 154 sowie dedizierte Kanäle 112 und einen oder mehrere Unterkanäle 130 einschließen, durch die die dedizierte Lufthandhabungsvorrichtung 154 gekühlte Luft 30 (oder erwärmte Luft 30) vom bereichsspezifischen Sekundärwärmetauscher 150 zu verschiedenen spezifischen, innerhalb der Passagierkabine 16 des Fahrzeugs 12 definierten Zonen liefern kann.
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Gemäß den verschiedenen Ausführungsformen können die verschiedenen, innerhalb des Passagierraums des Fahrzeugs 12 definierten Zonen in verschiedene Abschnitte aufgeteilt werden, die spezifische Sitzpositionen, spezifisches Sitzreihen, spezifische innerhalb der Passagierkabine 16 des Fahrzeugs 12 aufgeteilte Quadranten und andere verschiedene unterteilte Bereiche der Passagierkabine 16 einschließen können, aber nicht darauf beschränkt sind. Es ist auch vorgesehen, dass jeder der Kanäle 112 und Unterkanäle 130 der verschiedenen bereichsspezifischen Sekundärwärmetauscher 150 dedizierte Leitvorrichtungen 132 zur weiteren Regelung des Stroms von Luft 30 zu jeder der Zonen der Passagierkabine 16 eines Fahrzeugs 12 einschließen kann. Es ist auch vorgesehen, dass gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Gesamtheit der Passagierkabine 16 des Fahrzeugs 12 durch die Verwendung der Sekundärwärmetauscher 28 und der oben beschriebenen bereichsspezifischen Sekundärwärmetauscher 150 beheizt und gekühlt werden kann.
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Gemäß den verschiedenen Ausführungsformen kann das Kältemittel 20, das im Primärkühlkreislauf 18 und im Klimasystem 14 des Fahrzeugs 12 verwendet wird, verschiedene Kältemittel 20 einschließen, die R12, R134A, R1234yf, HFO-1234yf, R22, CO2 und andere ähnliche Kältemittel 20, die in einem Klimasystem 14 für ein Fahrzeug 12 verwendet werden können, einschließen können, aber nicht darauf beschränkt sind. Es ist auch vorgesehen, dass das Kühlmittel 26, das im Sekundärkühlkreislauf 24 für das Mehrzonenkühlsystem verwendet wird, ein beliebiges der verschiedenen Kühlmittel 26 sein kann, die Ethylenglykol, ein Gemisch aus Ethylenglykol und Wasser, Propylenglykol, Methanol, Glycerin, Wasser, Kombinationen davon und andere ähnliche Kühlmittel 26, die in Fahrzeug-HVAC-Systemen und in HVAC-Systemen allgemein verwendet werden können, einschließen können, aber nicht darauf beschränkt sind.
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Es wird darauf hingewiesen, dass Variationen und Modifikationen am obengenannten Gebilde vorgenommen werden können, ohne von den Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und ferner wird darauf hingewiesen, dass derartige Konzepte durch die folgenden Ansprüche abgedeckt sein sollen, sofern diese Ansprüche in ihrer Ausdrucksform dies nicht ausdrücklich anderweitig feststellen.
