DE202014101946U1

DE202014101946U1 - Klimaregelungssystem mit mehreren Adsorbern

Info

Publication number: DE202014101946U1
Application number: DE202014101946.4U
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-05-01
Filing date: 2014-04-24
Publication date: 2014-09-08
Anticipated expiration: 2024-04-25
Also published as: CN104129253B; US9028591B2; RU146308U1; CN104129253A; US20140326133A1

Abstract

Klimaregelungssystem für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen ersten und zweiten in einem Gehäuse angeordneten Adsorber; und eine in dem Gehäuse angeordnete Klappe, die den Luftstrom durch den ersten und zweiten Adsorber steuert; wobei der erste Adsorber Feuchtigkeit aus dem Luftstrom adsorbiert und der zweite Adsorber Feuchtigkeit desorbiert, wenn sich die Klappe in einer ersten Position befindet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Gebrauchsmusteranmeldung betrifft ein Klimaregelungssystem mit mehreren Adsorbern.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Ein Fahrzeug-Wärmespeichersystem mit Adsorptionsmitteln wird im US-Patent Nr. 6,807,820 offenbart.
KURZDARSTELLUNG
In mindestens einer Ausführungsform wird ein Klimaregelungssystem für ein Fahrzeug bereitgestellt. Das System kann einen ersten und zweiten Adsorber, die in einem Gehäuse angeordnet sind, und eine Klappe umfassen. Die Klappe kann im Gehäuse angeordnet sein und den Luftstrom durch den ersten und zweiten Adsorber steuern. Der erste Adsorber kann Feuchtigkeit aus dem Luftstrom adsorbieren, und der zweite Adsorber kann Feuchtigkeit desorbieren, wenn sich die Klappe in einer ersten Position befindet.
In mindestens einer Ausführungsform wird ein Klimaregelungssystem bereitgestellt. Das Klimaregelungssystem kann einen ersten und zweiten Adsorber und eine erste und zweite Klappe umfassen. Der erste und zweite Adsorber können in einem bzw. zweiten Luftdurchlass angeordnet sein. Die erste und zweite Klappe können in der Nähe des ersten bzw. zweiten Endes des ersten und zweiten Luftdurchlasses angeordnet sein. Der erste Adsorber kann Feuchtigkeit adsorbieren und der zweite Adsorber kann Feuchtigkeit desorbieren, wenn die erste und zweite Klappe den Luftstrom durch den zweiten Luftdurchlass blockieren.
In mindestens einer Ausführungsform wird ein Verfahren zur Steuerung eines Klimaregelungssystems vorgesehen. Das Verfahren kann das Positionieren einer ersten Klappe in einer ersten Position, um den Luftstrom durch einen ersten Adsorber zu ermöglichen und den Luftstrom durch einen zweiten Adsorber zu verhindern, umfassen. Der zweite Adsorber kann erwärmt werden, um Feuchtigkeit zu desorbieren, während der erste Adsorber nicht erwärmt werden kann und Feuchtigkeit aus dem Luftstrom adsorbieren kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Fahrzeugs zur Veranschaulichung eines Luftstroms durch einen ersten Adsorber.
2 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Luftstroms durch einen zweiten Adsorber.
3 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Luftstroms durch einen ersten und zweiten Adsorber.
4 ist eine schematische Darstellung einer anderen Fahrzeugkonfiguration.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Wie vorgegeben, werden hier ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich als Beispiel der Erfindung dienen, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt sein kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise im Maßstab dargestellt; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionale Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern dienen lediglich als Darstellungsgrundlage dafür, Fachleuten verschiedene Umsetzungen der vorliegenden Erfindung näher zu bringen.
Bezugnehmend auf 1 wird eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 10 gezeigt. Das Fahrzeug 10 kann ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Personenwagen oder ein Lastkraftwagen, sein.
Das Fahrzeug 10 kann einen beliebigen geeigneten Antriebsstrang aufweisen und kann eine oder mehrere Energiequellen 12 umfassen, die verwendet werden können, um das Fahrzeug 10 anzutreiben und/oder andere Fahrzeugkomponenten mit Energie zu versorgen. In 1 wird ein Fahrzeug 10 gezeigt, das über eine einzige Energiequelle 12 verfügt, die als Verbrennungsmotor konfiguriert sein kann, der dazu ausgelegt sein kann, eine beliebige geeignete Treibstoffart, beispielsweise Benzin, Dieselkraftstoff oder Wasserstoff, zu verbrennen. Alternativ kann die Energiequelle 12 eine elektrische Energiequelle, beispielsweise eine Batterie, ein Kondensator, Generator, Motor/Generator oder Ähnliches, sein, wie in 4 dargestellt. Als weitere Option kann das Fahrzeug 10 als Hybridfahrzeug konfiguriert sein, das eine Mehrzahl an Energiequellen 12, beispielsweise eine elektrische Energiequelle und eine nicht-elektrische Energiequelle, aufweist.
Das Fahrzeug 10 kann einen Fahrgastraum 20, einen Motorraum 22, ein Klimaregelungssystem 24 und mindestens ein Steuermodul 26 umfassen.
Der Fahrgastraum 20 kann im Inneren des Fahrzeugs 10 angeordnet sein und einen oder mehrere Insassen aufnehmen. Ein Teil des Klimaregelungssystems 24 kann im Fahrgastraum 20 angeordnet sein.
Der Motorraum 22 kann in der Nähe des Fahrgastraums 20 angeordnet sein. Eine oder mehrere Energiequellen 12 können wie ein Teil des Klimaregelungssystems 24 im Motorraum 22 angeordnet sein. Der Motorraum 22 kann vom Fahrgastraum 20 durch eine Stirnwand 28 getrennt sein.
Das Klimaregelungssystem 24 kann Luft zirkulieren lassen und/oder die Temperatur der zirkulierten Luft im Fahrgastraum 20 steuern oder ändern. Das Klimaregelungssystem 24 kann ein Wärmepumpen-Subsystem 30 und ein Ventilations-Subsystem 32 umfassen.
Das Wärmepumpen-Subsystem 30 kann thermische Energie an den oder von dem Fahrgastraum 20 übertragen. In mindestens einer Ausführungsform kann das Wärmepumpen-Subsystem 30 als Dampfkompressionssystem konfiguriert sein, in dem ein Fluid durch das Wärmepumpen-Subsystem 30 zirkuliert wird, um thermische Energie an den oder von dem Fahrgastraum 20 zu übertragen. Die Fließrichtung des Fluids kann umkehrbar oder nichtumkehrbar sein. Ein Wärmepumpen-Subsystem 30 mit umkehrbarer Fließrichtung kann Wärme vom Fahrgastraum übertragen (d. h. als Klimaanlage fungieren) und Wärme an den Fahrgastraum 20 übertragen, wenn die Fließrichtung des Fluids umgekehrt wird. Ein Wärmepumpen-Subsystem 30 ohne umkehrbare Fließrichtung kann als Klimaanlagensystem konfiguriert sein, das ein Kältemittel zirkulieren lässt, um Wärmeenergie aus dem Fahrgastraum 20 heraus zu übertragen. In einer solchen Konfiguration kann zu dem Fahrgastraum 20 Wärme über andere Komponenten, beispielsweise eine Heizung 36, die Energie von einer Energiequelle 12 erhalten können, übertragen werden. Zum Beispiel kann in 1 die Heizung 36 thermische Energie von einem Fluid, beispielsweise einem Kühlmittel, erhalten, das durch die erste Energiequelle 12 oder den Motor erwärmt wird, wie in 1 gezeigt. In 4 kann die Heizung 36 keine thermische Energie von einem Fluid erhalten, sondern kann eine elektrische oder elektrisch betriebene Heizung, beispielsweise eine Widerstandsdrahtheizung, eine PTC-Heizung (PCT-Positive Temperature Coefficient) oder eine möglicherweise, aber nicht zwingend thermodynamisch umkehrbare thermoelektrische Vorrichtung sein. Zu den Beispielen für Vorrichtungen, die thermodynamisch umkehrbar sein können (oder Luft erwärmen und kühlen können), gehören Peltier-Vorrichtungen oder Vorrichtungen, die Peltier-, Seebeck- oder Thomson-Effekte erzeugen. Der Kürze halber wird untenstehend eine abgekürzte Erörterung des Wärmepumpen-Subsystems 30 bereitgestellt, deren Schwerpunkt auf einem Dampfkompression-Kühlzyklus liegt. In einer solchen Konfiguration kann das Wärmepumpen-Subsystem 30 eine Pumpe 40, einen ersten Wärmetauscher 42, eine Expansionsvorrichtung 44 und einen zweiten Wärmetauscher 46 umfassen.
Die Pumpe 40 kann ein Wärmeübertragungsfluid unter Druck setzen und durch das Wärmepumpen-Subsystem 30 zirkulieren lassen. Im Zusammenhang mit einer Klimaanlage oder Dampfkompressionskühlung kann die Pumpe 40 Kompressor genannt werden und kann das Fluid Kältemittel genannt werden. Die Pumpe 40 kann von einer elektrischen oder nicht-elektrischen Energiequelle angetrieben werden. So kann zum Beispiel die Pumpe 40 über einen Riemen in Wirkbeziehung mit einer Energiequelle 12 gekoppelt sein, die als Verbrennungsmotor konfiguriert ist, oder die Pumpe 40 kann von einem elektrisch betriebenen Motor angetrieben werden.
Der erste Wärmetauscher 42 kann mit der Pumpe 40 über eine Leitung, beispielsweise ein Rohr, einen Schlauch oder Ähnliches, strömungsverbunden sein. Der erste Wärmetauscher 42 kann außerhalb des Fahrgastraums 20 angeordnet sein. Im Zusammenhang mit einer Klimaanlage oder Dampfkompressionskühlung kann der erste Wärmetauscher 42 Kondensator genannt werden und kann Wärme an die Umgebung übertragen, um das Fluid oder Kältemittel von Dampf nach Flüssigkeit zu kondensieren. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann mit dem ersten Wärmetauscher 42 ein Sammler-Trockner vorgesehen sein. Der Sammler-Trockner kann als Sammelbehälter fungieren und kann ein Trockenmittel umfassen, das kleine Mengen an Wasser/Feuchtigkeit aus dem Fluid adsorbiert. Alternativ kann der Sammler-Trockner eine separate Komponente darstellen, die mit dem ersten Wärmetauscher 42 strömungsverbunden ist.
Die Expansionsvorrichtung 44 kann mit dem ersten Wärmetauscher 42 strömungsverbunden sein. Die Expansionsvorrichtung 44 kann dazu vorgesehen sein, den Druck des Fluids zu verändern. Im Zusammenhang mit einer Klimaanlage oder Dampfkompressionskühlung kann die Expansionsvorrichtung 44 ein Drosselrohr oder ein thermostatisches Expansionsventil sein, das den Druck des aus dem ersten Wärmetauscher 42 empfangenen Fluids reduzieren kann.
Der zweite Wärmetauscher 46 kann mit der Expansionsvorrichtung 44 strömungsverbunden sein. Der zweite Wärmetauscher 46 kann innerhalb des Fahrgastraums 20 angeordnet sein. Im Zusammenhang mit einer Klimaanlage oder Dampfkompressionskühlung kann der zweite Wärmetauscher 46 Verdampfer genannt werden und kann Wärme aus der Luft im Fahrgastraum 20 aufnehmen, um das Fluid zu verdampfen und so zu bewirken, dass sich das Fluid von Flüssigkeit in Dampf wandelt. Das verdampfte Fluid kann dann an die Pumpe 40 weitergegeben werden, um den Zyklus zu wiederholen.
Das Ventilations-Subsystem 32 kann Luft im Fahrgastraum 20 des Fahrzeugs 10 zirkulieren lassen. Das Ventilations-Subsystem 32 kann mit einem Gehäuse 50, einem Gebläse 52, einem ersten Adsorber 54, einem zweiten Adsorber 56, einer ersten Klappe 58 und einer zweiten Klappe 60 ausgestattet sein.
Das Gehäuse 50 kann Komponenten des Ventilations-Subsystems 32 aufnehmen. In den 1–4 ist das Gehäuse 50 aus Gründen der Übersichtlichkeit derart dargestellt, dass interne Komponenten sichtbar anstatt verborgen sind. Darüber hinaus wird der Luftstrom durch das Gehäuse 50 und die internen Komponenten anhand der mit Pfeilzeichen versehenen Linien veranschaulicht. Das Gehäuse 50 kann zumindest teilweise im Fahrgastraum 20 angeordnet sein. So kann zum Beispiel das Gehäuse 50 oder ein Teil desselben unter einer Instrumententafel des Fahrzeugs 10 angeordnet sein. Das Gehäuse 50 kann mit einem Lufteinlass-Abschnitt 70, einem ersten Luftdurchlass 72, einem zweiten Luftdurchlass 74, einer Trennwand 76 und einer Sammelkammer 78 und einer oder mehreren Auslassöffnungen 80 ausgestattet sein.
Der Lufteinlass-Abschnitt 70 kann Luft für das Ventilations-Subsystem 32 bereitstellen. Der Lufteinlass-Abschnitt 70 kann Luft von außerhalb des Fahrzeugs 10 und/oder Luft aus dem Inneren des Fahrgastraums 20 aufnehmen. Zum Beispiel kann der Lufteinlass-Abschnitt 70 Umgebungsluft von außerhalb des Fahrzeugs 10 über einen Eintrittsdurchlass, ein Einlassrohr oder eine Einlassöffnung, der/die/das an einer beliebigen geeigneten Stelle wie in Nähe einer Motorhaube, eines Radkastens oder eines sonstigen Fahrzeug-Karosserieteils positioniert sein können, aufnehmen. Der Lufteinlass-Abschnitt 70 kann zudem Luft aus dem Inneren des Fahrgastraums 20 aufnehmen und diese Luft durch das Ventilations-Subsystem 32 rezirkulieren lassen.
Eine oder mehrere Klappen oder Luftschlitze können vorgesehen sein, um Luftumwälzung zu ermöglichen oder zu verhindern.
Der erste Luftdurchlass 72 kann im Gehäuse 50 zwischen dem Gebläse 52 und der Sammelkammer 78 vorgesehen sein. Damit kann der erste Luftdurchlass 72 konfiguriert sein, um den Luftstrom vom Gebläse 52 zur Sammelkammer 78 zu leiten. In 1 ist der erste Luftdurchlass 72 zwischen dem Gebläse 52 und dem zweiten Wärmetauscher 46 angeordnet.
Der zweite Luftdurchlass 74 kann ebenfalls im Gehäuse 50 zwischen dem Gebläse 52 und der Sammelkammer 78 vorgesehen sein. Damit kann der zweite Luftdurchlass 74 konfiguriert sein, um den Luftstrom vom Gebläse 52 zur Sammelkammer 78 zu leiten. In 1 ist der zweite Luftdurchlass 74 ebenfalls zwischen dem Gebläse 52 und dem zweiten Wärmetauscher 46 angeordnet. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der zweite Luftdurchlass 74 im Wesentlichen die gleiche Konfiguration und/oder das gleiche Volumen aufweisen wie der erste Luftdurchlass 72. Darüber hinaus kann der zweite Luftdurchlass 74 parallel zum ersten Luftdurchlass 72 angeordnet sein.
Die Trennwand 76 kann zumindest teilweise den ersten und zweiten Luftdurchlass 72, 74 definieren. Des Weiteren kann die Trennwand 76 den ersten Luftdurchlass 72 vom zweiten Luftdurchlass 74 trennen. Damit kann die Trennwand 76 verhindern, dass Luft, die durch den ersten Luftdurchlass 72 strömt, in den zweiten Luftdurchlass 74 eintritt und umgekehrt. Die Trennwand 76 kann ein erstes Ende 90 und ein zweites Ende 92 haben. Das erste Ende 90 kann in der Nähe des Gebläses 52 und zwischen dem Gebläse 52 und dem ersten und zweiten Adsorber 54, 56 angeordnet sein. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das erste Ende 90 vom Gebläse 52 beabstandet sein. Das zweite Ende 92 kann gegenüber dem ersten Ende 90 angeordnet sein und kann in der Nähe des zweiten Wärmetauschers 46 angeordnet sein. Das zweite Ende 92 kann vom zweiten Wärmetauscher 46 beabstandet sein, um die Luftstromverteilung über den zweiten Wärmetauscher 46 zu erleichtern.
Die Sammelkammer 78 kann stromabwärts des ersten und zweiten Luftdurchlasses 72, 74 angeordnet sein. Die Sammelkammer 78 kann aufnehmen oder kann in der Nähe der Heizung 36 und des zweiten Wärmetauschers 46 angeordnet sein. Darüber hinaus kann die Sammelkammer 78 Luft in einen oder mehrere Auslässe leiten, um Luft im Fahrgastraum 20 zu verteilen. In den 1–4 ist eine vereinfachte Darstellung der Luftkammer 78 gezeigt, bei der eine oder mehrere Modusklappen, die Luft an spezifische Auslässe, beispielsweise einen Entfroster-Auslass, Seitenscheibenheizungen, Register-Lüftungsöffnungen oder Fußraum-Lüftungsöffnungen leiten, aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt sind. Darüber hinaus ist eine Temperaturklappe, die den Luftstrom zwischen der Heizung 36 und dem zweiten Wärmetauscher 46 steuern kann, nicht gezeigt.
Eine oder mehrere Auslassöffnungen 80 können mit dem Gehäuse 50 bereitgestellt sein. Eine Auslassöffnung 80 kann den Abfluss und den Austritt von Wasser aus dem Gehäuse 50 und dem Fahrgastraum 20 ermöglichen. Im Gehäuse 50 kann sich aufgrund des Betriebs des Wärmepumpen-Subsystems 30 und/oder des ersten und zweiten Adsorbers 54, 56 Wasser ansammeln. So kann sich zum Beispiel Wasser am zweiten Wärmetauscher 46 ansammeln, wenn durch das Gehäuse 50 strömende Luft durch den zweiten Wärmetauscher 46 abgekühlt wird. Darüber hinaus kann Wasser aus dem ersten und zweiten Adsorber 54, 56 während einer Desorptionsphase freigesetzt werden, wie untenstehend im Detail erörtert wird. Gemeinsame oder getrennte Auslassöffnungen 80 können für den zweiten Wärmetauscher 46, ersten Adsorber 54 und zweiten Adsorber 56 vorgesehen sein. Eine Auslassöffnung 80 kann in der Nähe des Unterteils des Gehäuses 50 angeordnet sein und sich durch die Stirnwand 28 erstrecken. Darüber hinaus kann auch etwas Luft über die Auslassöffnung 80 aus dem Gehäuse 50 austreten.
Das Gebläse 52 kann vorgesehen sein, um Luft durch das Ventilations-Subsystem 32 zirkulieren zu lassen. Das Gebläse 52 kann als Ventilator oder Gebläselaufrad, die durch einen Elektromotor angetrieben werden können, konfiguriert sein. Das Gebläse 52 kann zwischen dem Lufteinlass-Abschnitt 70 und dem ersten und zweiten Luftdurchlass 72, 74 positioniert sein.
Der erste und zweite Adsorber 54, 56 können zur Luftentfeuchtung vorgesehen sein. Der erste und zweite Adsorber 54, 56 können eine im Wesentlichen ähnliche oder identische Konfiguration aufweisen. Der erste und zweite Adsorber 54, 56 können jeweils aus einem Werkstoff hergestellt sein, der mit einem hygroskopischen Adsorptionsmittel überzogen ist und der eine Mehrzahl an Luftdurchlässen aufweisen kann, die einen Luftstrom durch den ersten und zweiten Adsorber 54, 56 ermöglichen. Die Luftdurchlässe können eine große Menge an Oberflächeninhalt zwischen der Luft und dem Adsorptionsmittel bereitstellen, um die Entfeuchtung zu vereinfachen. Luft kann in einem nahezu adiabatischen Prozess durch den Kontakt mit dem Adsorptionsmittel entfeuchtet werden. Damit kann die durch den ersten oder zweiten Adsorber 54, 56 strömende Luft während des Entfeuchtungsprozesses eine im Wesentlichen konstante thermodynamische Feuchtkugeltemperatur aufweisen. Der erste und zweite Adsorber 54, 56 können eine Adsorptionsphase und eine Desorptionsphase aufweisen. Der erste und zweite Adsorber 54, 56 können während der Adsorption oder der Adsorptionsphase nicht erwärmt werden und können während der Desorption oder Desorptionsphase erwärmt werden. Feuchtigkeit und latente Wärmebelastung können aus der während der Adsorptionsphase durch einen Adsorber strömenden Luft entfernt werden. Während der Desorptionsphase kann vom Adsorber Feuchtigkeit freigesetzt werden. Feuchtigkeit kann in Form einer Flüssigkeit freigesetzt werden und kann aus dem Gehäuse 50 durch eine Auslassöffnung 80 austreten.
Der erste Adsorber 54 kann im ersten Luftdurchlass 72 angeordnet sein. Der erste Adsorber 54 kann in der Adsorptionsphase Feuchtigkeit aus dem Luftstrom oder aus der durch den ersten Luftdurchlass 72 strömenden Luft adsorbieren und kann während der Desorptionsphase Feuchtigkeit desorbieren. Der erste Adsorber 54 kann mit mindestens einem Ventil oder Schalter, das/der das Erwärmen des erste Adsorbers 54 regelt, strömungsverbunden sein. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der erste Adsorber 54 mit einem ersten Ventil 100 und einem zweiten Ventil 102, die den Fluss eines Fluids, beispielsweise eines Motorkühlmittels, zum ersten Adsorber 54 steuern, strömungsverbunden. Das erste Ventil 100 und/oder das zweite Ventil 102 können während der Adsorptionsphase den Fluss erwärmten Motorkühlmittels zum ersten Adsorber 54 verhindern. Das erste Ventil 100 und/oder das zweite Ventil 102 können den Fluss erwärmten Motorkühlmittels zum ersten Adsorber 54 ermöglichen, um den ersten Adsorber 54 zu erwärmen und das Freisetzen von Feuchtigkeit während der Desorptionsphase zu vereinfachen. In der in 4 gezeigten Ausführungsform kann der erste Adsorber 54 mit einem ersten Schalter 100' elektrisch verbunden sein, der den Stromfluss, der zur Erwärmung des ersten Adsorbers 54 verwendet werden kann, steuern kann. Der erste Schalter 100' kann geöffnet werden, so dass kein Strom bereitgestellt wird, um den ersten Adsorber 54 während der Adsorptionsphase zu erwärmen, und kann geschlossen werden, so dass Strom bereitgestellt werden kann, um den ersten Adsorber 54 während der Desorptionsphase zu erwärmen.
Der zweite Adsorber 56 kann im zweiten Luftdurchlass 74 angeordnet sein. Damit können der erste und zweite Adsorber 54, 56 auf einander gegenüberliegenden Seiten der Trennwand 76 angeordnet sein. In 1 ist der zweite Adsorber 56 aus Gründen der Übersichtlichkeit gegenüber dem ersten Adsorber 54 versetzt dargestellt, er könnte jedoch in einer oder mehreren Ausführungsformen auf den ersten Adsorber 54 ausgerichtet sein. Der zweite Adsorber 56 kann während der Adsorptionsphase Feuchtigkeit aus dem Luftstrom oder aus der durch den zweiten Luftdurchlass 74 strömenden Luft adsorbieren und kann während der Desorptionsphase Feuchtigkeit desorbieren. Der zweite Adsorber 56 kann mit mindestens einem Ventil oder Schalter, das/der das Erwärmen des zweiten Adsorbers 56 steuert, strömungsverbunden sein. In der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der zweite Adsorber 56 mit einem ersten Ventil 100 und einem zweiten Ventil 102, die den Fluss eines Fluids, beispielsweise eines Motorkühlmittels, zum zweiten Adsorber 56 steuern, strömungsverbunden. Das erste Ventil 100 und/oder das zweite Ventil 102 können während der Adsorptionsphase den Fluss erwärmten Motorkühlmittels zum zweiten Adsorber 56 verhindern. Das erste Ventil 100 und/oder das zweite Ventil 102 können den Fluss erwärmten Motorkühlmittels zum zweiten Adsorber 56 ermöglichen, um den zweiten Adsorber 56 zu erwärmen und das Freisetzen von Feuchtigkeit während der Desorptionsphase zu vereinfachen. In der in 4 gezeigten Ausführungsform kann der zweite Adsorber 56 mit einem zweiten Schalter 102' elektrisch verbunden sein, der den Stromfluss, der zur Erwärmung des zweiten Adsorbers 56 verwendet werden kann, steuern kann. Der zweite Schalter 102' kann geöffnet werden, so dass kein Strom bereitgestellt wird, um den zweiten Adsorber 56 während der Adsorptionsphase zu erwärmen und kann geschlossen werden, so dass Strom bereitgestellt werden kann, um den zweiten Adsorber 56 während der Desorptionsphase zu erwärmen.
Die erste Klappe 58 kann den Luftstrom durch den ersten Luftdurchlass 72 und den zweiten Luftdurchlass 74 steuern. Damit kann die erste Klappe 58 den Luftstrom durch den ersten und zweiten Adsorber 54, 56 steuern. Die erste Klappe 58 kann in der Nähe eines ersten Endes des ersten und zweiten Luftdurchlasses 72, 74 angeordnet sein. So kann zum Beispiel die erste Klappe 58 in der Nähe des ersten Endes 90 der Trennwand 76 angeordnet sein. Die erste Klappe 58 kann sich zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegen. In den 1 und 4 wird die erste Klappe 58 in einer ersten Position gezeigt, in der die erste Klappe 58 den Luftstrom durch den ersten Luftdurchlass 72 und den ersten Adsorber 54 gestattet und den Luftstrom durch den zweiten Luftdurchlass 74 und den zweiten Adsorber 56 blockiert oder verhindert. Damit kann der erste Adsorber 54 Feuchtigkeit aus dem Luftstrom durch den ersten Luftdurchlass 72 adsorbieren und der zweite Adsorber 56 kann Feuchtigkeit desorbieren, wenn sich die erste Klappe 58 in der ersten Position befindet.
In 2 ist die erste Klappe 58 in einer zweiten Position gezeigt, in der die erste Klappe 58 den Luftstrom durch den ersten Luftdurchlass 72 und den ersten Adsorber 54 verhindert und den Luftstrom durch den zweiten Luftdurchlass 74 und den zweiten Adsorber 56 gestattet. Damit kann der zweite Adsorber 56 Feuchtigkeit aus dem Luftstrom durch den zweiten Luftdurchlass 74 adsorbieren und der erste Adsorber 54 kann Feuchtigkeit desorbieren, wenn sich die erste Klappe 58 in der zweiten Position befindet.
In 3 ist die erste Klappe 58 in einer Zwischenposition dargestellt, in der die erste Klappe 58 den Luftstrom durch den ersten Luftdurchlass 72 und den zweiten Luftdurchlass 74 gestattet.
Die erste Klappe 58 kann mit einem Stellelement 110 für die erste Klappe gekoppelt sein. Das Stellelement 110 für die erste Klappe kann die erste Klappe 58 in eine gewünschte Position in einer beliebigen geeigneten Weise betätigen. In den 1–3 drehen das Stellelement 110 für die erste Klappe die erste Klappe 58 um eine Achse, es ist jedoch auch zu erwägen, dass die erste Klappe 58 sich nicht dreht, sondern sich auf andere Weise bewegen kann, beispielsweise durch Gleiten oder lineare Bewegung.
Wenn vorhanden, kann die zweite Klappe 60 den Luftstrom durch den ersten Luftdurchlass 72 und den zweiten Luftdurchlass 74 steuern. Genauer gesagt kann die zweite Klappe 60 den Rückfluss von Luft durch den ersten und zweiten Luftdurchlass 72, 74 verhindern, um die Isolierung eines Adsorbers in der Desorptionsphase zu unterstützen, um zu verhindern, dass desorbierte Feuchtigkeit den Luftstrom durch das Gehäuse 50 befeuchtet und/oder zu verhindern, dass ein erwärmter Adsorber die durch das Gehäuse 50 strömende Luft erwärmt oder ihr thermische Energie zuführt. Die zweite Klappe 60 kann in der Nähe eines zweiten Endes des ersten und zweiten Luftdurchlasses 72, 74 angeordnet sein. So kann zum Beispiel die zweite Klappe 60 in der Nähe des zweiten Endes 92 der Trennwand 76 angeordnet sein.
Die zweite Klappe 60 kann sich zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position bewegen. In den 1 und 4 wird die zweite Klappe 60 in einer ersten Position gezeigt, in der die zweite Klappe 60 den Luftstrom durch den ersten Luftdurchlass 72 und den ersten Adsorber 54 gestattet und den Luftstrom oder Rücklauf von Luft durch den zweiten Luftdurchlass 74 zum zweiten Adsorber 56 und zur ersten Klappe 58 blockiert oder verhindert. Damit kann der erste Adsorber 54 Feuchtigkeit aus dem Luftstrom durch den ersten Luftdurchlass 72 adsorbieren und der zweite Adsorber 56 kann Feuchtigkeit desorbieren, wenn sich die zweite Klappe 60 in der ersten Position befindet.
In 2 wird die zweite Klappe 60 in einer zweiten Position gezeigt, in der die zweite Klappe 60 den Luftstrom durch den ersten Luftdurchlass 72 und den ersten Adsorber 54 verhindert und den Luftstrom durch den zweiten Luftdurchlass 74 und den zweiten Adsorber 56 gestattet. Damit kann der zweite Adsorber 56 Feuchtigkeit aus dem Luftstrom durch den zweiten Luftdurchlass 74 adsorbieren und der erste Adsorber 54 kann Feuchtigkeit desorbieren, wenn sich die zweite Klappe 60 in einer zweiten Position befindet.
In 3 ist die zweite Klappe 60 in einer Zwischenposition dargestellt, in der die zweite Klappe 60 den Luftstrom durch den ersten Luftdurchlass 72 und den zweiten Luftdurchlass 74 gestattet.
Die zweite Klappe 60 kann mit einem Stellelement 112 für die zweite Klappe gekoppelt sein. Das Stellelement 112 für die zweite Klappe kann die zweite Klappe 60 in eine gewünschte Position in einer beliebigen geeigneten Weise betätigen. In den 1–3 dreht das Stellelement 112 die zweite Klappe 60 um eine Achse, es ist jedoch auch zu erwägen, dass sich die erste Klappe 58 nicht drehen, sondern sich auf andere Weise bewegen kann, beispielsweise durch Gleiten oder lineare Bewegung.
Ein oder mehrere Steuerungen oder Steuermodule 26 können vorgesehen werden, um verschiedene Komponenten und Systeme des Fahrzeugs 10 und/oder Klimaregelungssystems 24 zu überwachen und zu steuern. So kann zum Beispiel das Steuermodul 26 wie durch die beidseitig mit Pfeilzeichen versehenen Linien dargestellt mit der Energiequelle 12 und Pumpe 40 elektrisch verbunden sein oder mit diesen kommunizieren. Das Steuermodul 26 kann mit Komponenten des Klimaregelungssystems 24, beispielsweise dem Gebläse 52, ersten Ventil 100, zweiten Ventil 102, Stellelement 110 für die erste Klappe und Stellelement 112 für die zweite Klappe, verbunden sein oder mit diesen kommunizieren. Verbindungen zwischen diesen Komponenten werden jeweils durch die Knoten A1 bis A5 dargestellt. Darüber hinaus kann das Steuermodul 26 außerdem Eingangssignale oder Daten von verschiedenen Eingabegeräten oder Sensoren verarbeiten. Diese Eingabegeräte können einen Temperatursensor für Umgebungsluft 120, einen Feuchtesensor 122 und einen Kühlmittel-Temperatursensor 124 umfassen.
Der Temperatursensor für Umgebungsluft 120 kann die Temperatur der Umgebungsluft in der Umgebung oder in der Nähe des Fahrzeugs 10 feststellen oder auf diese Temperatur hinweisende Daten bereitstellen. Der Temperatursensor für Umgebungsluft 120 kann ein physischer Sensor, der am Fahrzeug 10 angeordnet sein kann, oder ein virtueller Sensor sein. So kann zum Beispiel ein virtueller Temperatursensor für Umgebungsluft auf Temperaturdaten, die drahtlos an das Fahrzeug 10 übertragen werden können, basieren. Solche Temperaturdaten können auf der Position des Fahrzeugs 10, die von einem Globalen Positionsbestimmungssystem (GPS) oder anderen Fernmessdaten zur Positionsbestimmung bereitgestellt wird, beruhen.
Der Feuchtesensor 122 kann konfiguriert sein, um die Luftfeuchtigkeit im Fahrgastraum 20 zu ermitteln. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Feuchtesensor 122 mit dem Klimaregelungssystem 24 vorgesehen sein.
Der Kühlmittel-Temperatursensor 124 kann die Temperatur eines Kühlmittels, das durch eine Energiequelle 12, beispielsweise einen Motor des Fahrzeugs 10, zirkulieren und diese kühlen kann, feststellen oder auf diese Temperatur hinweisende Daten bereitstellen. Der Kühlmittel-Temperatursensor 124 kann im Motor, Kühler oder in Leitungen, beispielsweise Rohren oder Schläuchen, angeordnet sein, die Komponenten, durch die Kühlmittel zirkulieren kann, strömungsverbinden können.
Bezugnehmend auf 1–4 wird der Betrieb des Klimaregelungssystems 24 im Detail erörtert.
In 1 ist das Klimaregelungssystem 24 mit der ersten und zweiten Klappe 58, 60 in der ersten Position dargestellt. In der ersten Position wird der Luftstrom durch den ersten Adsorber 54 gestattet und durch den zweiten Adsorber 56 verhindert. Darüber hinaus können das erste und zweite Ventil 100, 102 positioniert werden, um den Fluss von Kühlmittel zum ersten Adsorber 54 zu verhindern und den Fluss von Kühlmittel zum zweiten Adsorber zu gestatten, wie mit Hilfe der mit Pfeilzeichen versehenen Linien in der Nähe des ersten und zweiten Ventils 100, 102 dargestellt. (In 4 ersetzen der erste und zweite Schalter 100', 102' das erste und zweite Ventil 100, 102). Damit befindet sich der erste Adsorber 54 im Adsorptionsmodus und wird nicht erwärmt, und der zweite Adsorber 56 befindet sich im Desorptionsmodus und wird erwärmt. In dieser Betriebskonfiguration wird der erste Adsorber 54 so lange Feuchtigkeit adsorbieren, bis er gesättigt ist, und der zweite Adsorber 56 wird Feuchtigkeit freisetzen, bis er entsättigt ist.
Die erste und zweite Klappe 58, 60 können wie in 2 in die zweite Position betätigt werden, wenn der erste Adsorber 54 gesättigt ist und/oder der zweite Adsorber 56 entsättigt ist. In der zweiten Position wird der Luftstrom durch den zweiten Adsorber 56 gestattet und durch den ersten Adsorber 54 verhindert. Darüber hinaus können das erste und zweite Ventil 100, 102 positioniert werden, um den Fluss von Kühlmittel zum zweiten Adsorber 56 zu verhindern und den Fluss von Kühlmittel zum ersten Adsorber 54 zu ermöglichen, wie mit Hilfe der mit Pfeilzeichen versehenen Linien in der Nähe des ersten und zweiten Ventils 100, 102 in 2 dargestellt. Damit befindet sich der zweite Adsorber 56 im Adsorptionsmodus und wird nicht erwärmt, und der erste Adsorber 54 befindet sich im Desorptionsmodus und wird erwärmt.
Die erste und zweite Klappe 58, 60 können verstellt werden, wenn eine Bedingung zur Klappenbetätigung besteht. Eine Bedingung zur Klappenbetätigung kann bestehen, wenn ein Adsorber gesättigt oder im Wesentlichen entsättigt ist. Die Feststellung, ob der erste Adsorber 54 gesättigt ist oder der zweite Adsorber 56 entsättigt ist oder umgekehrt, kann durch das Steuermodul 26 vereinfacht werden. Die Feststellung, ob ein Adsorber gesättigt oder entsättigt ist, kann auf der Temperatur der Umgebungsluft, Feuchtigkeit, Kühlmitteltemperatur und optional Gebläsegeschwindigkeit gestützt werden. Temperaturdaten der Umgebungsluft oder ein Temperaturwert der Umgebungsluft können vom Temperatursensor für Umgebungsluft 120 bereitgestellt werden. Feuchtigkeitsdaten oder ein Feuchtewert können vom Feuchtesensor 122 bereitgestellt werden. Kühlmittel-Temperaturdaten oder ein Kühlmittel-Temperaturwert können vom Kühlmittel-Temperatursensor 124 bereitgestellt werden. Die Temperatur der Umgebungsluft, Feuchtigkeit, Kühlmitteltemperatur und optional Gebläsegeschwindigkeit können verwendet werden, um einen Sättigungs-Zeitwert oder einen Entsättigungs-Zeitwert in einer Nachschlagetabelle nachzuschlagen. So können zum Beispiel Sättigungszeiten und/oder Entsättigungszeiten eines Adsorbers während Fahrzeugentwicklung und -erprobung für verschiedene Umgebungslufttemperaturen, Feuchtigkeiten, Kühlmitteltemperaturen und optional Gebläsegeschwindigkeitswerte bestimmt werden.
Die erste und zweite Klappe 58, 60 können von der zweiten Position zurück in die erste Position umgeschaltet werden, und das erste und zweite Ventil 100, 102 können, bei Sättigung des zweiten Adsorbers 56 oder bei Sättigung des ersten Adsorbers 54 zum in 1 gezeigten Betriebsstatus zurückversetzt werden. Damit kann der Luftstrom durch das Gehäuse 50 ständig durch einen Adsorber entfeuchtet werden.
Die erste und zweite Klappe 58, 60 können in die in 3 gezeigte Zwischenposition versetzt werden, wenn eine Entfeuchtung des Luftstroms nicht gewünscht ist. Eine Entfeuchtung ist möglicherweise nicht gewünscht, wenn die Feuchtigkeit der durch das Gehäuse 50 strömenden Luft oder ein relativer Feuchtigkeitswert unterhalb eines Feuchtigkeitsschwellenwerts liegt. Der relative Feuchtigkeitswert kann auf Daten vom Feuchtesensor 122 basieren. Ein Feuchtigkeitsschwellenwert kann auf Grundlage der Fahrzeugentwicklung und -erprobung bestimmt werden. Das erste und zweite Ventil 100, 102 oder der erste und zweite Schalter 100', 102' können geschlossen sein oder zusammenwirken, um ein Erwärmen des ersten und zweiten Adsorbers 54, 56 zu verhindern, wenn sich die erste und zweite Klappe 58, 60 in der Zwischenposition befinden. Damit können der erste und zweite Adsorber 54, 56 durch das Gehäuse 50 strömende Luft entfeuchten. Ein Öffnen der ersten und zweiten Klappe 58, 60 kann den Luftstrom durch das Gehäuse 50 erhöhen, da Luft gleichzeitig durch den ersten und zweiten Luftdurchlass 72, 74 strömen kann. Darüber hinaus kann ein ausreichend niedriger Feuchtegrad einen Betrieb des Klimaregelungssystems 24 im Klimaanlagenmodus ohne Einschalten des Wärmepumpen-Subsystems 30 ermöglichen, um den zweiten Wärmetauscher 46 zu kühlen. So kann zum Beispiel die Klimaanlage in einem Entfrostungsmodus aktiviert werden, um durch das Gehäuse 50 strömende Luft zu entfeuchten, um ein Anlaufen der Fahrzeugscheiben zu verhindern. Der Betrieb des Klimaanlagensystems erfordert Energie und erhöht die Last einer oder mehrerer Energiequellen 12, was wiederum die Kraftstoffökonomie verringern kann. Somit können im Vergleich zum Klimaanlagenbetrieb der Energiebedarf verringert und die Kraftstoffökonomie verbessert werden, wenn ein oder mehrere Adsorber verwendet werden können, um Luft zu entfeuchten.
Obwohl obenstehend beispielhafte Ausführungsformen beschrieben werden, ist es nicht vorgesehen, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Die in der Spezifikation verwendeten Worte dienen vielmehr der Beschreibung als der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass vom Gedanken und Umfang der Erfindung abgewichen wird. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener Implementierungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6807820 [0002]

Claims

Klimaregelungssystem für ein Fahrzeug, das Folgendes umfasst: einen ersten und zweiten in einem Gehäuse angeordneten Adsorber; und eine in dem Gehäuse angeordnete Klappe, die den Luftstrom durch den ersten und zweiten Adsorber steuert; wobei der erste Adsorber Feuchtigkeit aus dem Luftstrom adsorbiert und der zweite Adsorber Feuchtigkeit desorbiert, wenn sich die Klappe in einer ersten Position befindet.
System nach Anspruch 1, wobei der erste Adsorber nicht erwärmt wird und der zweite Adsorber erwärmt wird, wenn sich die Klappe in der ersten Position befindet.
System nach Anspruch 1, wobei die Klappe den Luftstrom durch den ersten Adsorber gestattet und den Luftstrom durch den zweiten Adsorber verhindert, wenn sie sich in der ersten Position befindet.
System nach Anspruch 1, wobei die Klappe den Luftstrom durch den zweiten Adsorber gestattet und den Luftstrom durch den ersten Adsorber verhindert, wenn sie sich in einer zweiten Position befindet.
System nach Anspruch 4, wobei der zweite Adsorber Feuchtigkeit aus dem Luftstrom adsorbiert und der erste Adsorber Feuchtigkeit desorbiert, wenn sich die Klappe in der zweiten Position befindet.
System nach Anspruch 4, wobei der zweite Adsorber nicht erwärmt wird und der erste Adsorber erwärmt wird, wenn sich die Klappe in der zweiten Position befindet.
System nach Anspruch 1, wobei der erste und zweite Adsorber in einem ersten und zweiten Luftdurchlass angeordnet sind, die parallel zueinander angeordnet sind.
System nach Anspruch 7, wobei das Gehäuse eine Trennwand umfasst, die zumindest teilweise den ersten und zweiten Luftdurchlass definiert, wobei der erste und zweite Adsorber auf einander gegenüberliegenden Seiten der Trennwand angeordnet sind.
System nach Anspruch 8, wobei die Klappe in der Nähe eines ersten Endes der Trennwand, die zwischen einem Gebläse und dem ersten und zweiten Adsorber angeordnet ist, angeordnet ist.
Klimaregelungssystem, das Folgendes umfasst: einen ersten und zweiten Adsorber, die in einem ersten bzw. zweiten Luftdurchlass angeordnet sind; und eine erste und zweite Klappe, die in der Nähe des ersten bzw. zweiten Endes des ersten und zweiten Luftdurchlasses angeordnet sind; wobei der erste Adsorber Feuchtigkeit adsorbiert und der zweite Adsorber Feuchtigkeit desorbiert, wenn die erste und zweite Klappe den Luftstrom durch den zweiten Luftdurchlass blockieren.
System nach Anspruch 10, wobei der zweite Adsorber Feuchtigkeit adsorbiert und der erste Adsorber Feuchtigkeit desorbiert, wenn die erste und zweite Klappe den Luftstrom durch den ersten Luftdurchlass blockieren.
System nach Anspruch 10, das weiterhin eine Trennwand umfasst, die zwischen dem ersten und zweiten Adsorber angeordnet ist und die zumindest teilweise den ersten und zweiten Luftdurchlass definiert, wobei die erste und zweite Klappe an einander gegenüberliegenden Enden der Trennwand angeordnet sind.