DE19838880C2 - Einrichtung zum Kühlen eines Innenraumes eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Kühlen eines Innenraumes eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Einrichtung zum Kühlen eines Innenrau­ mes ist aus der DE 43 27 866 C1 bekannt und weist einen pri­ mären Kältekreislauf auf, der aus einem Kompressor, einem Kondensator, einem Expansionsorgan und einem Verdamp­ fer besteht. Der Verdampfer ist als Flüssig/Flüssig-Wärme­ übertrager ausgebildet und überträgt die im Primärkreislauf von dem Verdampfer erzeugte Kälte auf einen Kälteträger eines Sekundärkreislaufes, in dem ein Kältespeicher und ein Wärmeübertrager, der zur Abkühlung der einem Fahrzeu­ ginnenraum zuzuführenden Luft dient, angeordnet sind. Der Kältespeicher ist seriell zu dem Wärmeübertrager in dem Sekundärkreislauf angeordnet und über einen Bypass über­ brückbar. Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Ein­ richtung zum Kühlen eines Innenraumes ist, daß beim Auf­ laden des Speichers stets der Wärmeübertrager von dem Kältetransportmittel durchströmt werden muß. Wenn der Wärmeübertrager nicht gebraucht wird, weil beispielsweise kein Kältebedarf besteht, wird beim Laden des Speichers der Wärmeübertrager vereisen oder zumindest Kondens­ wasser an dem Wärmeübertrager niederschlagen, was zur Bildung von unangenehmen Geruch durch Ansiedeln von Bakterien führt. Der Wärmeübertrager ist üblicherweise luftseitig zwangsdurchströmt, wodurch ein ständiger Verlust an Kälteleistung vorliegt. Weiter nachteilig ist, daß die im Verdampfer des Primärkreislaufes erzeugte Kälte nicht be­ liebig auf den Wärmeübertrager und den Kältespeicher ver­ teilt werden kann.

Aus der DE 196 29 114 A1 ist eine Einrichtung zum Kühlen eines Innenraumes eines Kraftfahrzeuges bekannt, die eben­ falls einen kälteerzeugenden Primärkreislauf aufweist, mit einem Verdampfer, über den die Kälte in einen Sekundär­ kreislauf übertragen wird. Der Sekundärkreislauf weist eine Ventileinheit auf, mit der die erzeugte Kälte optional auf ein oder zwei Wärmeübertrager zur Abkühlung der einem Fahr­ zeuginnenraum zuzuführenden Luft übertragen werden kann. Als Kälteträger findet im Sekundärkreislauf ein Was­ ser/Glysantingemisch Verwendung. Nachteilig an dieser be­ kannten Klimaanlage ist, daß kein Kältespeicher vorgesehen ist, so daß eine Standklimatisierung oder eine ausreichende Kälteleistung im Spitzenbedarfsbereich nicht gegeben ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Einrichtung zum Kühlen ei­ nes Innenraumes bereitzustellen, bei der die in einem Pri­ märkreislauf erzeugte Kälte optimal über einen Sekundär­ kreislauf auf die einzelnen Verbraucher, wie beispielsweise den Kältespeicher und den Wärmeübertrager verteilt werden kann und die einen optimalen Einsatz des Kältespeichers bei der Standklimatisierung oder im Spitzenlastbereich ermög­ licht und damit eine Komfortverbesserung für Fahrzeugin­ sassen erreicht wird. Die vorerwähnten Nachteile des Stan­ des der Technik, wie beispielsweise ein Vereisen des Wär­ meübertragers sollen dabei vermieden werden.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung zum Kühlen mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß weist der Sekundärkreislauf eine Re­ gel- und Verteileinheit auf, mit der ein in der Menge einstell­ barer, erster Anteil des Kälteträgerstroms dem Kältespeicher und ein ebenfalls in der Menge einstellbarer, zweiter Anteil dem Wärmeübertrager zuführbar ist. Wenn jeweils nur ein Anteil des Kälteträgerstroms dem Kältespeicher und dem Wärmeübertrager zugeführt werden kann, können auch bei Kälteträgertemperaturen deutlich unter 0°C, wie sie zum Beladen des Kältespeichers benötigt werden, die Vorlauf­ temperaturen an dem Kälteträger/Luft-Wärmeübertrager zur Abkühlung der dem Fahrzeuginnenraum zuzuführenden Luft so eingestellt werden, daß das Vereisen des Wärme­ übertragers ausgeschlossen ist. Die Kälteleistung ist dann beliebig auf den Kältespeicher und den Wärmeübertrager aufteilbar.

Auch beim Entladen des Kältespeichers, beispielsweise bei der Standklimatisierung weist die erfindungsgemäße Einrichtung zum Kühlen den Vorteil auf, daß nur ein in der Menge einstellbarer Anteil des im Sekundärkreislauf zirku­ lierenden Kälteträgers dem Wärmeübertrager zuführbar ist, so daß wenn beispielsweise die volle Kälteleistung des Käl­ tespeichers bei der Standklimatisierung nicht erforderlich ist, diese auch nicht voll auf den Wärmeübertrager übertra­ gen werden muß, wie dies bei der aus der DE 43 27 866 C1 be­ kannten Einrichtung zum Kühlen ausschließlich möglich ist. Die Kälteleistung des Wärmeübertragers ist damit weitge­ hend unabhängig von der den Wärmeübertrager durchströ­ menden Luftmenge einstellbar.

Weiter vorteilhaft ist, daß der Wärmeübertrager speziell zur Abkühlung der Luft ausgelegt sein kann und optimale Übertragungsleistungen erzielbar sind. Der aus der DE 43 27 866 C1 bekannte Wärmeübertrager kann hingegen nicht optimal angepaßt sein, da er sowohl zur Abkühlung als auch zur Erwärmung der Luft dient und diese beiden Anfor­ derungen nicht in einem Wärmeübertrager optimal erfüllbar sind.

Bevorzugt weist der Sekundärkreislauf einen Hauptkreis­ lauf auf, in dem durch eine Umlaufpumpe der Kälteträger zirkuliert. Von diesem Hauptkreislauf können bedarfsweise die ersten und zweiten Anteile des Kälteträgerstroms für den Kältespeicher bzw. den Wärmeübertrager abgezweigt wer­ den, wozu in der Regel- und Verteileinheit entsprechende Mittel vorgesehen sind.

Vorteilhafterweise weist der Sekundärkreislauf noch ei­ nen Speichernebenkreislauf auf, dem der erste Anteil des Kälteträgerstroms zuführbar ist, zum Laden und Entladen des Kältespeichers sowie einen Wärmeübertragerneben­ kreislauf, dem der zweite Anteil des Kälteträgerstroms zu­ führbar ist; zum Beaufschlagen des Wärmeübertragers mit dem Kälteträger. Durch diese Ausgestaltung sind einfache Möglichkeiten geschaffen, die im Verdampfer des Primär­ kreislaufes erzeugte Kälte auf den Kältespeicher und den Wärmeübertrager zu übertragen bzw. die im Kältespeicher gespeicherte Kälte in den Hauptkreislauf einzuspeisen und die Kälte bedarfsweise in den Wärmeübertragernebenkreis­ lauf einzukoppeln.

Wenn die Regel- und Verteileinheit eine in dem Wärme­ übertragernebenkreislauf angeordnete, zweite Umlauf­ pumpe aufweist, kann mit dieser in dem Wärmeübertrager­ nebenkreislauf ein Mindestmassenstrom aufrechterhalten werden, so daß ein hoher Massenstrom durch den Wärme­ übertrager gewährleistet ist, wobei der hohe Massenstrom unabhängig von dem Kälteträgermassenstrom im Haupt­ kreislauf regelbar ist. Dadurch ist eine relativ geringe Auf­ wärmung des Kälteträgers in diesem Nebenkreislauf er­ reichbar. Der in dem Wärmeübertragernebenkreislauf zirku­ lierende Kälteträger weist dann eine geringe Aufwärmung im Wärmeübertrager auf, wodurch eine gleichmäßige Tem­ peraturverteilung der Luft, die durch den Wärmeübertrager abgekühlt wird, über den Querschnitt des Wärmeübertragers erreichbar ist. Eine sogenannte "Strähnigkeit" der klimati­ sierten Luft ist dadurch vermieden und der Komfort für in dem Fahrzeuginnenraum befindlichen Fahrzeuginsassen er­ höht.

Damit der Kältespeicher, beispielsweise wenn er voll ge­ laden ist, und der Wärmeübertrager, wenn er nicht gebraucht wird, nicht mit dem Kälteträger durchströmt werden, sind der Speicherneben- und der Wärmeübertragernebenkreis­ lauf von dem Hauptkreislauf bevorzugt über Vierwegeven­ tile der Regel- und Verteileinheit abkoppelbar.

Andererseits sind durch entsprechendes Betätigen der Vierwegeventile die Nebenkreisläufe bedarfsweise wieder mit dem Hauptkreislauf koppelbar, und entsprechend der Stellung der Vierwegeventile strömt jeweils nur ein Anteil von dem im Hauptkreislauf zirkulierenden Kälteträger­ stroms in den entsprechenden Nebenkreislauf und/oder um­ gekehrt.

In einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung ist der Speicherneben- bzw. Wärmeübertragernebenkreislauf mit nur einem Vierwegeventil an den Hauptkreislauf ange­ schlossen, so daß sowohl ein Zufluß als auch ein Rückfluß des Nebenkreislaufes an dasselbe Vierwegeventil ange­ schlossen ist. Auf diese Weise kann durch Betätigen nur ei­ nes Vierwegeventils der Grad der Kopplung zwischen dem entsprechenden Nebenkreislauf und dem Hauptkreislauf eingestellt werden und zwar im Bereich von völliger Tren­ nung des Nebenkreislaufs von dem Hauptkreislauf bis hin zu vollständiger Kopplung, bei der der gesamte Kälteträger­ strom des Hauptkreislaufs auch den Nebenkreislauf durch­ strömt.

Ein weiterer besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß weitere Wärmeübertrager und/oder Mittel zur Flächen- oder Bauteilkühlung und/oder weitere Kältenutzer, wie beispielsweise ein Kühlschrank und/oder weitere Kälte­ speicher über die Regel- und Verteileinheit an den Haupt­ kreislauf und/oder auch an einen der Nebenkreisläufe an­ koppelbar sind und somit die erfindungsmäßige Einrichtung zum Kühlen sehr variabel einsetzbar ist. Beispielsweise könnte in Nutzfahrzeugen ein weiterer Wärmeübertrager zur separaten Klimatisierung einer Schlafkabine vorgesehen sein.

Damit beim Betrieb der erfindungsgemäßen Einrichtung als Standklimaanlage, also bei ausgeschaltetem Kälteaggre­ gat, der Verdampfer des primären Kältekreislaufes nicht durchströmt werden muß, ist in einer Ausgestaltung der Er­ findung parallel zum Verdampfer ein Bypass vorgesehen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausfüh­ rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1-6 Schematische Darstellungen eines ersten Aus­ führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Einrichtung zum Kühlen eines Innenraumes eines Kraftfahrzeuges, wo­ bei die einzelnen Figuren verschiedene Betriebszustände der Einrichtung darstellen;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines zweiten Aus­ führungsbeispiels;

Fig. 8 und 9 schematische Darstellungen einer dritten und vierten Ausführungsform der Erfindung.

Eine erfindungsgemäße Einrichtung 10 zum Kühlen eines Innenraumes eines Kraftfahrzeuges weist ein Kälteaggregat 12 auf, das einen primären Kältekreislauf 14 enthält, der aus über Kältemittelleitungen 16 verbundenem Kompressor 18, Kondensator 20, Expansionsorgan 22 und Verdampfer 24 besteht. Selbstverständlich sollten im primären Kältekreis­ lauf 12 in bekannter Weise ein Kältemitteltrockner und ein Kältemittelsammler vorgesehen sein.

Der Verdampfer 24 ist als Kältemittel/Flüssig-Wärme­ übertrager ausgebildet und einerseits von dem Kältemittel des primären Kältekreislaufes 14 und andererseits von ei­ nem in einem Sekundärkreislauf 26 umlaufenden Kälteträ­ ger beaufschlagbar, so daß die in dem Verdampfer 24 er­ zeugte Kälte auf den Kälteträger des Sekundärkreislaufs 26 übertragbar ist.

Der Kälteträger kann ein beliebiger, geeigneter Kälteträ­ ger sein; jedoch wird vorzugsweise ein Wasser/Glysantinge­ misch eingesetzt. Der Umlauf des Kälteträgers in dem Se­ kundärkreislauf 26 wird durch eine Umlaufpumpe 28 si­ chergestellt.

Weiter weist der Sekundärkreislauf 26 eine Regel- und Verteileinheit 30 auf, mit der ein in der Menge einstellbarer erster Anteil des Kälteträgerstroms einem Kältespeicher 32 und ein ebenfalls in der Menge einstellbarer zweiter Anteil des Kälteträgerstroms einem Wärmeübertrager 34 zuführbar ist.

Der Kältespeicher 32 ist über den Sekundärkreislauf 26 mit Kälte beladbar und kann die gespeicherte Kälte, wie weiter unten detailliert beschrieben, wieder in den Sekun­ därkreislauf 26 zurückspeisen. Der Wärmeübertrager 34 dient der Abkühlung von Luft, die einem Fahrzeuginnen­ raum zur Klimatisierung des Innenraums zuführbar ist. Die klimatisierte Luft ist durch einen Pfeil 37 angedeutet. Ein Gehäuse zur Luftführung sowie weitere Einzelheiten der Luftführung und der Luftbeförderung, beispielsweise ein Luftführungsgehäuse, Gebläse, Luftklappen und dgl., sind zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Der Wär­ meübertrager 34 kann Bestandteil eines beispielsweise in ei­ ner Armaturentafel des Kraftfahrzeuges angeordneten Kli­ magerätes sein und dort den ansonsten üblichen Verdampfer ersetzen.

In einem ersten, in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel, ist der Sekundärkreislauf 26 aufgebaut aus ei­ nem Hauptkreislauf 36, einem Speichernebenkreislauf 38 und einem Wärmeübertragernebenkreislauf 40. Der Haupt­ kreislauf 36 setzt sich zusammen aus Kälteträgerleitungen 42, 44, 46, 48 und 50, wobei die Leitung 48 die Umlauf­ pumpe 28 enthält. Die einzelnen Leitungen 42 bis 50 des Hauptkreislaufes 36 sind über Vierwegeventile 52, 54 und 56 miteinander verbunden, deren Funktion und Arbeits­ weise weiter unten beschrieben ist. Die Regel- und Verteil­ einheit 30 enthält in diesem Ausführungsbeispiel im wesent­ lichen die Vierwegeventil 52, 54, 56, die Umlaufpumpe 28 und die entsprechenden Kälteträgerleitungen 44, 46, 48. Ein Ausgleichsbehälter 58 ist vorgesehen, damit eine stets aus­ reichende Kälteträgermenge in dem Sekundärkreislauf 26 vorliegt und Volumenänderungen bei Erwärmung bzw. Ab­ kühlung des Kälteträgers ausgeglichen werden können. Auch andere Anschlußpunkte für den Ausgleichsbehälter 58 als der in Fig. 1 dargestellte sind möglich.

Über das Vierwegeventil 56 ist der Wärmeträgerneben­ kreislauf 40 an den Hauptkreislauf 36 ankoppelbar bzw. von diesem trennbar. Der Wärmeübertragernebenkreislauf 40 besteht aus einer Kälteträgerleitung 60, dem Wärmeübertra­ ger 34 und einer Kälteträgerleitung 62, wobei die Kälteträ­ gerleitung 60 eine zweite Umlaufpumpe 64 enthält, die in dem Wärmeübertragernebenkreislauf 40 befindliche Kälte­ trägermenge mit einem bestimmten Massenstrom in dem Wärmeübertragernebenkreislauf 40 umpumpt.

Über das Vierwegeventil 54 ist in gleicher Weise der Speichernebenkreislauf 38 mit dem Hauptkreislauf 36 ver­ bindbar und besteht aus einer Kälteträgerleitung 66, dem Kältespeicher 32 und einer Kälteträgerleitung 68, wobei die Kälteträgerleitung 66 optional aber nicht notwendigerweise eine dritte Umlaufpumpe 70 aufweist, mit der ein bestimm­ ter Massenstrom im Speichernebenkreislauf 38 aufrechter­ halten werden kann.

Mittels Verstellen der Vierwegeventile 52, 54 und 56 las­ sen sich verschiedene Betriebsweisen der erfindungsgemä­ ßen Einrichtung zum Kühlen verwirklichen. Jedes der Vier­ wegeventile 52, 54 und 56 weist einen Drehschieber 72 auf, in Abhängigkeit dessen Winkelstellung vier Anschlüsse a, b, c und d jedes Vierwegeventils in geeigneter Weise, vorzugs­ weise stufenlos verstellbar, miteinander verbunden sind.

In Fig. 1 ist eine erste Betriebsart dargestellt, bei der der Kältespeicher 32 mit voller Leistung geladen wird. Dazu wird der Kälteträger im Verdampfer 24 maximal abgekühlt und durchläuft folgende Komponenten in Pfeilrichtung 73 und wie dies von der Umlaufpumpe 28 auch vorgegeben ist: Leitung 42 - Vierwegeventil 52 über die Anschlüsse b und a - Leitung 44 - Vierwegeventil 54 über die Anschlüsse c und b - Leitung 66 - Kältespeicher 32, der dabei abgekühlt wird und die Kälte speichert - Leitung 68 - Vierwegeventil 54 über die Anschlüsse a und d - Leitung 46 - Vierwegeventil 56 über die Anschlüsse a und b - Leitung 48 - Umlauf­ pumpe 28 - Vierwegeventil 52 über die Anschlüsse d und c und schließlich über die Leitung 50 zurück in den Verdamp­ fer 24. Der Speichernebenkreislauf 38 ist dabei vollständig an den Hauptkreislauf 36 über das Vierwegeventil 54 ange­ koppelt, so daß der gesamte Kälteträgerstrom auch den Speichernebenkreislauf 38 durchläuft. Der Wärmeübertra­ gernebenkreislauf 40 ist durch das Vierwegeventil 56 voll­ ständig vom Hauptkreislauf 36 abgekoppelt und damit außer Funktion. In dieser Betriebsart darf der Kälteträger eine Temperatur unter 0°C, die für ein Beladen des Kältespei­ chers 32 mit Kälte notwendig ist, aufweisen, da durch die Abkopplung des Wärmeübertragernebenkreislaufes 40 eine Vereisung des Wärmeübertragers 34 ausgeschlossen ist.

In Fig. 2 ist eine Betriebsart dargestellt, bei der der Spei­ chernebenkreislauf 38 abgekoppelt ist und der Wärmeüber­ tragernebenkreislauf 40 voll an den Hauptkreislauf 36 ange­ koppelt ist, so daß die in dem Verdampfer 24 erzeugte Kälte voll an den Wärmeübertrager 34 abgegeben wird. In diesem Fall darf die Temperatur des Kälteträgers nicht derart nied­ rig sein, daß eine Vereisung des Wärmeübertragers 34 auf­ treten könnte. Das ist dann der Fall, wenn der Leistungsbe­ darf des Wärmeübertragers 34 sehr hoch ist und die Tempe­ ratur des Kälteträgers deshalb nicht unter einen kritischen Wen sinkt. Bei nicht so hohem Leistungsbedarf kann eine unkritische Temperatur des Kälteträgers dadurch erreicht werden, daß der primäre Kältekreislauf 14 in einem soge­ nannten "Cycle/Clutch" Modus betrieben wird und dadurch der Kälteträger in dem Verdampfer 24 nur auf eine durch den "Cycle/Clutch" Betrieb festgelegte Temperatur abge­ kühlt werden kann.

In Fig. 3 ist ein Betriebsmodus dargestellt, bei der die er­ findungsgemäße Einrichtung zum Kühlen als Standklimaan­ lage einsetzbar ist. Der Kältekreislauf ist dabei außer Funk­ tion und die notwendige Abkühlung des Kälteträgers wird ausschließlich durch den Kältespeicher 32, der durch die entsprechende Stellung des Vierwegeventils 54 vollständig an den Hauptkreislauf 36 angeschlossen ist, erreicht. Das Vierwegeventil 52 kann, wie dargestellt, derart geschaltet sein, daß die Anschlüsse d und a miteinander verbunden sind, so daß der Verdampfer 24 von dem Kälteträger nicht durchströmt wird. Es ist aber auch denkbar, daß das Vierwe­ geventil 52 gänzlich fehlt und der Kälteträger den Verdamp­ fer 24 durchströmt, ohne daß dieser Durchströmung eine weitere Funktion zukäme.

Über das Vierwegeventil 56 ist der Wärmeübertragerne­ benkreislauf 40 an den Hauptkreislauf 36, der den abgekühl­ ten Kälteträger enthält, ankoppelbar und zwar kann diese Ankopplung je nach Bedarf stärker oder schwächer sein. In der dargestellten Stellung des Vierwegeventils 56 sind die Anschlüsse a und b sowie c und d miteinander verbunden und darüber hinaus kann der Kälteträger von a nach d und entsprechend von c nach b überströmen, wobei der Anteil des überströmenden Kälteträgerstroms von der Winkelstel­ lung des Drehschiebers 72 des Vierwegeventils 56 abhängt, so daß ein in der Menge einstellbarer Anteil des Kälteträger­ stroms dem Hauptkreislauf 36 entnommen und dem Wär­ meübertragernebenkreislauf zuführbar ist. Dieser dem Hauptkreislauf 36 entnommene Anteil des Kälteträger­ stroms wird beim Überströmen von c nach b dem Haupt­ kreislauf 36 wieder zugeführt.

Auf diese Weise kann die erforderliche Kälteleistung des Wärmeübertragers 34 bis zur maximal möglichen Kältelei­ stung des Kältespeichers 32 geregelt werden. Die maximal mögliche Kälteleistung wird erreicht, wenn der Drehschie­ ber 72 des Vierwegeventils 56 sich in einer Stellung, wie in Fig. 2 dargestellt, befindet, also wenn die Anschlüsse a und d sowie b und c miteinander verbunden sind. Dieses dosier­ bare Ankoppeln an den Hauptkreislauf 36 und damit das Einstellen der Kälteleistung des Wärmeübertragers 34 ist ein wesentliches Element der Erfindung.

In der in Fig. 4 dargestellten Betriebsart sind sowohl der Kältespeicher 32 als auch der Wärmeübertrager 34 voll in den Hauptkreislauf 36 eingekoppelt und auch der Verdamp­ fer 24 wird durchströmt, so daß bei voller Kälteleistung des Kälteaggregats 12 und vollbeladenem Kältespeicher 32 in dieser Betriebsart eine maximale Kälteleistung am Wärme­ übertrager 34 abrufbar ist, was beispielsweise wünschens­ wert ist, wenn ein Fahrzeug, das lange in der Sonne gestan­ den hat und der Innenraum sich entsprechend aufgeheizt hat, in möglichst kurzer Zeit abgekühlt werden soll.

In Fig. 5a ist eine Betriebsart dargestellt, bei der sowohl der Speichernebenkreislauf 38 als auch der Wärmeübertra­ gernebenkreislauf 40 lediglich teilweise an den Hauptkreis­ lauf 36 angekoppelt sind, so daß jeweils ein in der Menge einstellbarer Anteil des Kälteträgerstroms dem Kältespei­ cher und ein ebenfalls in der Menge einstellbarer Anteil dem Wärmeübertrager 34 zuführbar ist. Diese Betriebsart wird beispielsweise dann eingesetzt, wenn während des Betriebs der Einrichtung zum Kühlen 10 sowohl der Kältespeicher 32 geladen werden soll als auch die Luft für den Fahrzeugin­ nenraum abgekühlt werden soll. Die im Kälteaggregat 12 er­ zeugte Kälte wird dann über die entsprechend dem erforder­ lichen Bedarf eingestellte Vierwegeventiles 54 und 56 auf den Kältespeicher 32 und den Wärmeübertrager 34 aufge­ teilt.

In einer derartigen Betriebsart wird zu Beginn des Lade­ vorganges der Wärmeübertragernebenkreislauf 40 voll an den Hauptkreislauf 36 angekoppelt sein, wie in Fig. 5b dar­ gestellt. Die Anschlüsse c und b sowie a und d des Vierwe­ geventils 56 sind dann miteinander verbunden. Über das Vierwegeventil 54 wird der Grad der Ankopplung des Käl­ tespeichers 32 an den Hauptkreislauf 36 bestimmt. Der Grad der Ankopplung ist abhängig von der Temperatur des Kälte­ trägers, der an dem Wärmeübertrager 34 erforderlichen Käl­ teleistung und dem Ladezustand des Kältespeichers 32. Im Verlauf des Ladens wird der Kältespeicher 32 immer stärker an den Hauptkreislauf 36 angekoppelt werden, bis er schließlich voll angekoppelt ist. Dann wird es im Verlauf des weiteren Ladens notwendig sein, dem Wärmeübertrager 32 nur noch einen Teil des Kälteträgerstroms zuzuführen, damit der Wärmeübertrager 34 nicht vereist. Dies ist in Fig. 5c dargestellt.

Wenn nach Aufladen des Kältespeichers 32 dieser maxi­ mal mit Kälte beladen ist, wird das Vierwegeventil 54 in die in Fig. 6 dargestellte Stellung gebracht und damit der Spei­ chernebenkreislauf 38 vollständig vom Hauptkreislauf 36 abgekoppelt. Der Kälteträger besitzt dann eine Temperatur, die weit unter 0°C liegen kann, so daß der gesamte Kälteträ­ gerstrom nicht dem Wärmeübertrager 34 zugeführt werden kann, da dieser sonst vereisen würde. Aus diesem Grunde wird der Wärmeübertragernebenkreislauf 40 nur teilweise über eine entsprechende Stellung des Vierwegeventils 56 an den Hauptkreislauf 36 angekoppelt, so daß nur ein Teil des stark abgekühlten Kälteträgerstroms zur Beaufschlagung des Wärmeübertragers 34 vom Hauptkreislauf 36 abgezweigt wird. Ohne Einsatz der zweiten Umlaufpumpe 64 würde jetzt der sehr kalte Kälteträgerteilstrom, der aus dem Hauptkreislauf 36 abgezweigt wurde, langsam den Wärme­ übertragernebenkreislauf durchströmen und dabei im Wär­ meübertrager 34 aufgewärmt. Eine langsame Durchströ­ mung des Wärmeübertragers 34 und das damit verbundene starke Aufwärmen des Kälteträgers würde jedoch eine Strähnigkeit der abzukühlenden Luft hervorrufen, da der Wärmeübertrager 34 an seiner Einströmseite stark abge­ kühlt ist und an seiner Kälteträgerausströmseite relativ hohe Temperaturen aufweist, was unerwünscht ist. Zu diesem Zweck wird durch Einsatz der Umlaufpumpe 64 der Mas­ senstrom lediglich im Wärmeübertragernebenkreislauf er­ höht, so daß im Wärmeübertragernebenkreislauf 40 nur eine geringe Gradigkeit des Kälteträgers auftreten kann und über das Vierwegeventil 56 je nach Bedarf dem hohen Massen­ strom mit geringer Temperaturdifferenz stets ein je nach Be­ darf entsprechender Anteil des sehr kalten Kälteträger­ stroms des Hauptkreislaufs 36 zugeführt wird. Im weiteren Verlauf wird durch Erhöhen der jetzt sehr tiefen Kälteträger­ temperatur und durch der Erhöhung entsprechendes Ankop­ peln des Wärmeübertragers 34 an den Hauptkreislauf 36 langsam wieder eine Betriebsart entsprechend Fig. 2 einge­ stellt.

In gleicher Weise wie der Speichernebenkreislauf 38 und der Wärmeübertragernebenkreislauf 40 über die Vierwege­ ventile 54 und 56 an den Hauptkreislauf 36 angekoppelt sind, können weitere Wärmeübertrager 74 und 76 mittels weiterer Vierwegeventile 78 und 80 angekoppelt werden. In Fig. 7 ist die Ankopplung der weiteren Wärmeübertrager 74 und 76 schematisch dargestellt, wobei der Wärmeübertrager 74 an den Hauptkreislauf 36 über das Vierwegeventil 78 an­ gekoppelt ist und der Wärmeübertrager 76 über das Vierwe­ geventil 80 an den Speichernebenkreislauf 38. Der weitere Wärmeübertrager 76 könnte beispielsweise dazu benutzt werden, die einer Schlafkabine eines Nutzfahrzeugs zuzu­ führende Luft abzukühlen und so insbesondere für die Standklimatisierung dienen. Bevorzugt sind den weiteren Wärmeüberträgern 74 und 76 jeweils weitere Umlaufpum­ pen 82 und 84 zugeordnet, die die gleiche Funktion erfüllen wie die zweite Umlaufpumpe 64.

In den Fig. 8 und 9 sind dritte und vierte Ausführungsfor­ men der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Kühlen dar­ gestellt, wobei auch in diesen Ausführungsformen jeweils ein Speichernebenkreislauf auf 138 bzw. 238 und ein Wär­ meübertragernebenkreislauf 140 bzw. 240 vorgesehen sind. Über eine Regel- und Verteileinheit 130 bzw. 230 sind auch hier dem Kältespeicher 32 und dem Wärmeübertrager 34 je­ weils ein in der Menge einstellbarer Anteil des Kälteträger­ stroms zuführbar. Allerdings sind die Kreisläufe in der Re­ gel- und Verteileinheit 130 bzw. 230 jetzt anders miteinan­ der verschaltet, so daß die Kälteträgerstromführung anders ist als in dem in den Fig. 1 bis 6 dargestellten, ersten Aus­ führungsbeispiel. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß der über die Kälteträgerleitung 42 der Regel- und Verteileinheit 130 bzw. 230 zugeführte Kälteträgerstrom je­ weils in einen einerseits dem Kältespeicher 32 und/oder an­ dererseits dem Wärmeübertrager 34 zuzuführenden Kälte­ trägerteilstrom aufgeteilt wird.

Für das bessere Verständnis ist in Fig. 8 ein Betriebszu­ stand des dritten Ausführungsbeispiels dargestellt, der dem oben bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels beschriebe­ nen Betriebszustand des Kältespeicher Ladens und gleich­ zeitigem Kühlen (Fig. 5a bis 5c) entspricht. Ein Vierwege­ ventil 152 erfüllt den gleichen Zweck wie das Vierwegeven­ til 52 aus dem ersten Ausführungsbeispiel. Der vom Ver­ dampfer 24 über die Kälteträgerleitung 42, das Vierwege­ ventil 152 und eine Kälteleitung 142 einem Vierwegeventil 154 zugeführte Kälteträgerstrom wird in einen Anteil, der der Kälteträgerleitung 166 einerseits und der Kälteträgerlei­ tung 162 andererseits zugeführt wird, aufgeteilt. Auf diese Weise wird einerseits der Kältespeicher 32 geladen und der Wärmeübertrager 34 mit einem Teil des Kälteträgerstroms beaufschlagt. Über das Vierwegeventil 156 wird einerseits der vom Kältespeicher 32 kommende Kälteträgerteilstrom wieder zurück an den Verdampfer 24 geführt und der Kälte­ trägerteilstrom, der den Wärmeübertrager 34 verläßt wird über den Umweg des Kältespeichers ebenfalls dem Ver­ dampfer 24 zugeführt, wobei in der Kälteträgerleitung 146 ein Rückschlagventil 157 optional vorgesehen ist. Der Käl­ teübertragernebenkreislauf 140 weist auch hier eine Um­ laufpumpe 164 auf, mittels derer in dem Kälteübertragerne­ benkreislauf 140 ein hoher Massenstrom unabhängig von dem Massenstrom im restlichen Kreislauf aufrechterhalten werden kann.

Durch entsprechende Stellungen der Vierwegeventile 152, 154 und 156 sind die gleichen Betriebszustände wie sie zu dem ersten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 1-6 eingehend erläutert wurden, einstellbar.

In ganz ähnlicher Weise wie das dritte Ausführungsbei­ spiel aus Fig. 8 arbeitet auch eine Einrichtung zum Kühlen gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 9 dargestellt. Der wesentliche Unterschied zu der dritten Aus­ führungsform besteht darin, daß das Vierwegeventil 154 aus Fig. 8 ersetzt wurde durch ein Dreiwegeventil 254. Durch entsprechende Stellungen der Ventile der Regel- und Ver­ teileinheit 230 lassen sich wiederum die gleichen Betriebs­ zustände, wie sie bereits oben zu dem ersten Ausführungs­ beispiel beschrieben wurden, erzielen.

Claims (11)

1. Einrichtung zum Kühlen für ein Kraftfahrzeug mit einem Sekundärkreislauf (26) zur Übertragung der in einem Verdampfer (24) eines primären Kältekreislau­ fes (14) eines Kälteaggregats (12) erzeugten Kälte mit­ tels eines Kälteträgers zu wenigstens einem Kältespei­ cher (32) und/oder zu wenigstens einem Wärmeüber­ trager (34) zur Abkühlung der einem Fahrzeuginnen­ raum zuzuführenden Luft, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkreislauf (26) eine Regel- und Verteil­ einheit (30; 130; 230) aufweist, mit der ein in der Menge einstellbarer erster Anteil des Kälteträger­ stroms dem Kältespeicher (32) und ein ebenfalls in der Menge einstellbarer, zweiter Anteil dem Wärmeüber­ trager (34) zuführbar ist.

2. Einrichtung zum Kühlen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkreislauf (26) einen Hauptkreislauf (36) aufweist, der eine Umlaufpumpe (28) zum Fördern des Kälteträgers im Sekundärkreis­ lauf (26) enthält.

3. Einrichtung zum Kühlen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkreislauf (26) einen Speichernebenkreislauf (38; 138; 238), dem der erste Anteil des Kälteträgerstroms zuführbar ist, aufweist, zum Laden und Entladen des Kältespeichers (32).

4. Einrichtung zum Kühlen nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärkreislauf (26) einen Wärmeübertragerneben­ kreislauf (40; 140; 240), dem der zweite Anteil des Kälteträgerstroms zuführbar ist, aufweist, zum Beauf­ schlagen des Wärmeübertragers (34) mit dem Kälteträ­ ger.

5. Einrichtung zum Kühlen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel- und Verteileinheit (30; 130; 230) eine in dem Wärmeübertragernebenkreislauf (40; 140; 240) angeordnete, zweite Umlaufpumpe (64; 164; 264) aufweist zum Aufrechterhalten eines von dem Kälteträgerstrom des Hauptkreislaufes unabhängi­ gen Mindestmassenstromes des Kälteträgers in dem Wärmeübertragernebenkreislauf (40; 140; 240).

6. Einrichtung zum Kühlen nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherne­ ben- (38) und der Wärmeübertragernebenkreislauf (40) von dem Hauptkreislauf (36) abkoppelbar sind.

7. Einrichtung zum Kühlen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicherneben- (38) und/oder der Wärmeübertragernebenkreislauf (40) jeweils über Vierwegeventile (54 und 56) der Regel- und Verteilein­ heit (30) mit dem Hauptkreislauf (36) koppelbar sind.

8. Einrichtung zum Kühlen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl ein Zufluß (Anschluß b des Ventils 54 bzw. Anschluß d des Ventils 56) als auch ein Rückfluß (Anschluß a des Ventils 54 bzw. Anschluß c des Ventils 56) des Speicherneben- (38) bzw. des Wärmeübertragernebenkreislaufs (40) an dasselbe Vierwegeventil (54 bzw. 56) angeschlossen sind.

9. Einrichtung zum Kühlen nach einem der vorherge­ henden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß wei­ tere Wärmeübertrager (74, 76) und/oder weitere Käl­ tenutzer und/oder weitere Kältespeicher über die Re­ gel- und Verteileinheit (30; 130; 230) an den Haupt­ kreislauf (36) und/oder Nebenkreisläufe (38, 40) an­ koppelbar sind.

10. Einrichtung zum Kühlen nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß par­ allel zum Verdampfer (24) ein Bypass vorgesehen ist.

11. Einrichtung zum Kühlen nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeübertrager (34) Bestandteil eines Klimagerätes des Kraftfahrzeuges ist.