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    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft eine Klimaanlage (1) für ein Fahrzeug, insbesonderefür einKraftfahrzeug, bei der einerseits ein Kälteanlagenbetrieb mit einem Kälteanlagen-Kreislaufund andererseits ein Wärmepumpenbetriebmit einem Wärmepumpen-Kreislaufmöglichist. Der Kälteanlagen-Kreislaufist dabei so geführt,dass der Reihe nach in Fließrichtungdes Arbeitsmittels ein Klimaverdichter (4), ein erster Wärmetauscherals Kälteanlagen-Gaskühler (5),ein Expansionsorgan (7) und ein zweiter Wärmetauscher als Kälteanlagen-Verdampfer(8) durchströmbarsind. Erfindungsgemäß ist zusätzlich wenigstensein vierter Wärmetauscher(12) vorgesehen, der im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnetist. Der wenigstens eine vierte Wärmetauscher (12) ist im Wärmepumpenbetriebso in den Arbeitsmittelkreislauf als Wärmepumpen-Kreislauf eingebunden,dass der Reihe nach in Fließrichtungdes Arbeitsmittels der Klimaverdichter (4), der vierte Wärmetauscherals Wärmepumpen-Gaskühler (12),das Expansionsorgan (7) und ein dritter Wärmetauscher als Wärmepumpen-Verdampfer(13) durchströmbar sind.Zudem ist wenigstens ein schaltbares Kälteanlagen-Sperrorgan (20)vorgesehen, das so im Kälteanlagen-Niederdruckbereichdes Kälteanlagen-Kreislaufsangeordnet ist, dass im Wärmepumpenbetriebeine Durchströmungdes Kälteanlagen-Verdampfers(8) mittels dem Kälteanlagen-Sperrorgan(20) absperrbar ist.
    公开号:DE102004003501A1
    申请号:DE102004003501
    申请日:2004-02-13
    公开日:2005-09-08
    发明作者:Hans Hammer；Christian Rebinger；Dirk Schroeder
    申请人:Audi AG；
    IPC主号:B60H1-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, insbesonderefür einKraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
    [0002] Eineallgemein bekannte Klimaanlage fürein Kraftfahrzeug kann mittels einem Schaltelement zwischen einemKälteanlagenbetriebzum Kühlendes Fahrzeuginnenraums und einem Wärmepumpenbetrieb zum Heizendes Fahrzeuginnenraums umgeschalten werden. Ein dabei üblicherWeise eingesetzter Aufbau der Klimaanlage umfasst im Kälteanlagenbetriebeinen Klimaverdichter, einen Kälteanlagen-Gaskühler, einerstes Expansionsorgan und einen Kälteanlagen-Verdampfer, diemit Arbeitsmittelleitungen füreinen Kälteanlagen-Kreislauf verbundensind. Zudem könnenein innerer Wärmetauscher oderein Sammelbehälterals Receiver in den Kälteanlagen-Kreislaufintegriert werden. Dem gegenüber umfasstdie Klimaanlage im Wärmepumpenbetrieb denKlimaverdichter, einen Wärmepumpen-Gaskühler, einzweites Expansionsorgan und einen Wärmepumpen-Verdampfer, die ebenfallsmittels Arbeitsmittelleitungen zu einem Wärmepumpen-Kreislauf zusammengeschlossensind. Das Schaltelement ist dabei direkt nach dem Klimaverdichterpositioniert, so dass je nach Schaltstellung des Schaltelementsder Kälteanlagenbetrieboder der Wärmepumpenbetrieb eingeschaltetist. Sowohl der Kälteanlagen-Verdampferals auch der Wärmepumpen-Gaskühler sindim Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnet, so dass damitentsprechend ein Abkühlenoder ein Aufheizen der daran in Richtung Fahrzeuginnenraum vorbeiströmenden Lufterfol gen kann. Die Klimaanlage ist dabei so aufgebaut, dass nurein einziger Klimaverdichter fürbeide Betriebsarten eingesetzt ist.
    [0003] Beieiner gattungsgemäßen, bekanntenKlimaanlage fürein Fahrzeug, insbesondere fürein Kraftfahrzeug ( DE100 58 514 C2 ), ist wenigstens ein Klimaverdichter, wenigstensein erster Wärmetauscher,ein einziges Expansionsorgan, wenigstens ein zweiter, im Lufteintrittin den Fahrzeuginnenraum angeordneter Wärmetauscher und wenigstensein dritter Wärmetauschervorgesehen, die entsprechend angeordnet und durch Arbeitsmittelleitungenfür einenArbeitsmittelkreislauf verbunden sind. Zudem ist wenigstens einerstes und ein zweites Schaltelement in den Arbeitsmittelleitungenangeordnet, mit denen die Klimaanlage von einem Kälteanlagenbetriebin einen Wärmepumpenbetriebund umgekehrt umschaltbar ist. Im Kälteanlagenbetrieb ist der Arbeitsmittelkreislaufals Kälteanlagen-Kreislaufso geführt,dass der Reihe nach in Fließrichtungdes Arbeitsmittels der wenigstens eine Klimaverdichter, der wenigstens eineerste Wärmetauscherals Kälteanlagen-Gaskühler, dasExpansionsorgan und der wenigstens eine zweite Wärmetauscher als Kälteanlagen-Verdampfer durchströmbar sind.Dabei ist der Kälteanlagen-Kreislaufin Fließrichtungdes Arbeitsmittels gesehen in einen zwischen einem druckseitigenAnschluss des Klimaverdichters und dem Expansionsorgan befindlichenKälteanlagen-Hochdruckbereich undeinen zwischen dem Expansionsorgan und einem saugseitigen Anschlussdes Klimaverdichters befindlichen Kälteanlagen-Niederdruckbereichgeteilt.
    [0004] Konkretsind bei dieser gattungsgemäßen Klimaanlagegegenüberder eingangs beschriebenen Klimaanlage Bauteile eingespart. So istanstelle von den beiden Expansionsorganen nur noch ein einzigesExpansionsorgan eingesetzt, das bidirektional durchströmt werdenkann, d. h., dass die Strömungsrichtungdurch das Expansionsorgan im Kälteanlagenbetriebgegenüberder Strömungsrichtungdurch das Expansionsorgan im Wärmepumpenbetriebumgekehrt ist. Zudem ist im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraumnur ein Wärme tauscherangeordnet, der im Kälteanlagenbetriebals Kälteanlagen-Verdampfer undim Wärmepumpenbetriebals Wärmepumpen-Gaskühler eingesetztist. Da dieser eine Wärmetauschersowohl in einen Hochdruckbereich, nämlich den Wärmepumpen-Hochdruckbereichals auch in den einen Niederdruckbereich, nämlich den Kälteanlagen-Niederdruckbereicheingebunden ist und zudem in Abhängigkeitvon der eingestellten Betriebsart der Klimaanlage zwei unterschiedlicheFunktionen, nämlicheinerseits Verdampfung des Arbeitsmittels und andererseits Kühlung desArbeitsmittels, erfüllenmuss, ist bei der Auslegung eines solchen Wärmetauschers nur ein Kompromissbezüglichder unterschiedlichen Anforderungen möglich.
    [0005] Aufgabeder Erfindung ist es, eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, insbesonderefür einKraftfahrzeug, zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln ein funktionssichererund optimaler Betrieb sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auchim Wärmepumpenbetriebmöglichist.
    [0006] DieseAufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
    [0007] Gemäß Anspruch1 ist zusätzlichwenigstens ein vierter Wärmetauschervorgesehen, der im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnetist. Der wenigstens eine vierte Wärmetauscher ist im Wärmepumpenbetriebso in den Arbeitsmittelkreislauf als Wärmepumpen-Kreislauf eingebunden,dass der Reihe nach in Fließrichtungdes Arbeitsmittels der wenigstens eine Klimaverdichter, der vierteWärmetauscherals Wärmepumpen-Gaskühler, dasExpansionsorgan und der wenigstens eine dritte Wärmetauscher als Wärmepumpen-Verdampfer durchströmbar sind.Der Wärmepumpen-Kreislaufist in Fließrichtungdes Arbeitsmittels gesehen in einen zwischen den druckseitigen Anschlussdes Klimaverdichters und dem Expansionsorgan befindlichen Wärmepumpen-Hochdruckbereichund einen zwischen dem Expansionsorgan und dem saugseitigen Anschlussdes Klimaverdichters befindlichen Wärmepumpen-Niederdruckbereichgeteilt. Zudem ist wenigstens ein schaltbares Kältean lagen-Sperrorgan vorgesehen,das so im Kälteanlagen-Niederdruckbereichdes Kälteanlagen-Kreislaufsangeordnet ist, dass im Wärmepumpenbetriebeine Durchströmung desKälteanlagen-Verdampfersmittels dem Kälteanlagen-Sperrorgan absperrbarist.
    [0008] Vorteilhaftbei einer solchen Klimaanlage ist, dass durch die getrennte Ausführung desKälteanlagen-Verdampfersund des Wärmepumpen-Gaskühlers diesebeiden Bauteile den jeweiligen Anforderungen bezüglich ihrer Funktion im jeweiligenArbeitsmittelkreislauf entsprechend ausgelegt werden können. Dadurchist in jeder der beiden Betriebsarten ein optimaler und funktionssichererBetrieb der Klimaanlage möglich.Mittels dem schaltbaren Kälteanlagen-Sperrorgan kann imWärmepumpenbetriebeine Durchströmungdes Kälteanlagen-Verdampfersabgesperrt werden, so dass ein funktionssicherer Wärmepumpen-Kreislaufim Wärmepumpenbetriebausgebildet werden kann.
    [0009] Gemäß einerbevorzugten Ausführungsform nachAnspruch 2 kann das wenigstens eine schaltbare Kälteanlagen-Sperrorgan direktvor und/oder nach dem Kälteanlagen-Verdampferangeordnet sein. Damit ist ein kompakter Aufbau der Klimaanlageinsbesondere im Bereich des Kälteanlagen-Verdampfers gegeben,bei dem zudem ein funktionssicheres Absperren der Durchströmung desKälteanlagen-Verdampfersdurch das Kälteanlagen-Sperrorganerfolgen kann. Grundsätzlichist ein einziges Kälteanlagen-Sperrorganausreichend, wobei aber auch beispielsweise direkt vor und nachdem Kälteanlagen-Verdampfer ein Kälteanlagen-Sperrorganangeordnet werden kann.
    [0010] Ineiner Weiterbildung gemäß Anspruch3 kann das wenigstens eine schaltbare Kälteanlagen-Sperrorgan durchein stromlos offenes Schaltventil gebildet sein. Ist das Schaltventiloffen, so ist der Kälteanlagenbetriebmöglich.Wird der Wärmepumpenbetriebder Klimaanlage nur zu einem anfänglichenAufheizen des Fahrzeuginnenraums beispielsweise bei einem Kaltstartdes Kraftfahrzeuges eingesetzt, so wird für die relativ kurze Zeitdauerdieser Anfangsauf heizung des Fahrzeuginnenraums das Schaltventilgeschlossen, wobei bei entsprechend erwärmter Brennkraftmaschine einweiteres Heizen des Fahrzeuginnenraums beispielsweise über einen üblicherWeise verwendeten Heizungswärmetauscher,bei dem die im Kühlwassergespeicherte Abwärmeder Brennkraftmaschine zum Heizen genutzt wird, verwendet ist. Dadurchist das Schaltventil nur fürden kurzen Aufheizprozess mit Strom beaufschlagt, so dass für die restlicheZeit, in der das Schaltventil offen sein kann, keine ständige Strombeaufschlagungdes Schaltventils notwendig ist.
    [0011] Gemäß Anspruch4 kann die vom Wärmepumpen-Gaskühler wegführende Arbeitsmittelleitung alsAL1 mit der zum Kälteanlagen-VerdampferhinführendenArbeitsmittelleitung als AL2 in einem ersten Strömungsverbindungsbereich zusammengeführt sein.Zudem verbindet eine einzige sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auchim Wärmepumpenbetriebgemeinsam genutzte Arbeitsmittelleitung als AL3 den ersten Strömungsverbindungsbereichmit dem Expansionsorgan. Dadurch ist mit der AL3 eine Arbeitsmittelleitunggeschaffen, die sowohl im Kälteanlagenbetriebals auch im Wärmepumpenbetrieb genutztwird, so dass aufgrund dieser Doppelfunktion der AL3 eine vorteilhafteLeitungseinsparung bei der Klimaanlage möglich ist. Der erste Strömungsverbindungsbereichkann dabei vorzugsweise durch ein erstes T-Stück gebildet sein.
    [0012] Gemäß einerWeiterbildung nach Anspruch 5 kann der Wärmepumpen-Gaskühlerzusammen mit dem Kälteanlagen-Verdampferin einem Belüftungsgehäuse alsKlimagerät,das im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnet ist, angeordnet sein.Der erste Strömungsverbindungsbereichkann dabei nahe zum Klimagerätangeordnet sein. Bevorzugt ist allerdings eine Anordnung des erstenStrömungsverbindungsbereichesinnerhalb des Klimagerätes,da dadurch fürdie Verbindung mit dem Expansionsorgan nur eine einzige Arbeitsmittelleitung, nämlich dieAL3, aus dem Klimagerätheraus zum Expansionsorgan notwendig ist.
    [0013] Gemäß einerweiteren Ausführungsform nachAnspruch 6 könnendas Expansionsorgan, das wenigstens eine schaltbare Kälteanlagen-Sperrorganund das erste Schaltelement so angeordnet sein, dass eine Durchströmung desWärmepumpen-Gaskühlers unddes Kälteanlagen-Verdampfersim Klimagerätmittels dem Expansionsorgan, dem wenigstens einen schaltbaren Kälteanlagen-Sperrorgan und demersten Schaltelement absperrbar ist. Dadurch ist auf einfache Weiseeine Separierung der im Klimagerätangeordneten Klimaanlagen-Komponentenmöglich,so dass beispielsweise bei einer Leckage des Kälteanlagen-Verdampfers einvollständigesAusströmendes Arbeitsmittels überden Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum vermieden werden kann.Dazu ist wenigstens ein hinter dem Kälteanlagen-Verdampfer angeordnetesKälteanlagen-Sperrorgan notwendig.Für eineeinfache und funktionssichere Steuerung insbesondere des Expansionsorgansund des Kälteanlagen-Sperrorgankönnendiese jeweils elektrisch angesteuert werden. Sind das Expansionsorganund das Kälteanlagen-Sperrorganjeweils als stromlos geschlossenes Bauteil ausgeführt, undist das erste Schaltelement im stromlosen Zustand in der dem Kälteanlagenbetriebzugeordneten Schaltstellung befindlich, so kann auch im Ruhezustand desFahrzeuges eine Separierung des Klimagerätes stattfinden.
    [0014] Ineiner nächstenAusgestaltung gemäß Anspruch7 kann das erste Schaltelement relativ nah am druckseitigen Anschlussdes Klimaverdichters angeordnet sein. Dadurch ist ein funktionssicheres Umschaltenzwischen den Betriebsarten Kälteanlagenbetriebund Wärmepumpenbetriebmittels dem ersten Schaltelement möglich, wobei das erste Schaltelementdas vom Klimaverdichter kommende verdichtete Arbeitsmittel im Kälteanlagenbetriebzum Kälteanlagen-Gaskühler leitetund im Wärmepumpenbetriebzum Wärmepumpen-Gaskühler leitet.
    [0015] Gemäß einerWeiterbildung nach Anspruch 8 kann das erste Schaltelement durchein Umschaltventil gebildet sein. Dabei ist vorzugsweise ein 3-2- Wegeventil verwendet,mittels dem eine einfache und funktionssichere Umschaltung zwischenden Betriebsarten der Klimaanlage möglich ist.
    [0016] Gemäß Anspruch9 kann das zweite Schaltelement so in den Arbeitsmittelkreislaufeingebunden sein, dass im Kälteanlagenbetriebdas Arbeitsmittel vom Kälteanlagen-Gaskühler kommenddurch das zweite Schaltelement zum Expansionsorgan strömbar istund dass im Wärmepumpenbetriebdas Arbeitsmittel vom Expansionsorgan kommend durch das zweite Schaltelementzum Wärmepumpen-Verdampferströmbarist. Aufgrund des Einsatzes der beiden Schaltelemente ist der Betriebder Klimaanlage mit nur einem Expansionsorgan möglich, wobei das Expansionsorgandabei in den unterschiedlichen Betriebsarten bidirektional durchströmt ist.Grundsätzlichkann das zweite Schaltelement auch an anderer Stelle in den Arbeitsmittelkreislaufeingebunden sein, so z. B. nah zum saugseitigen Anschluss des Klimaverdichters.
    [0017] Ebensowie das erste Schaltelement kann gemäß Anspruch 10 das zweite Schaltelementdurch ein Umschaltventil gebildet sein. Auch hier kann vorzugsweiseein 3-2-Wegeventil zum Einsatz kommen.
    [0018] Alternativkann das zweite Schaltelement gemäß Anspruch 11 durch wenigstensein schaltbares Wärmepumpen-Sperrorgangebildet sein, das so im Wärmepumpen-Niederdruckbereichangeordnet ist, dass im Kälteanlagenbetriebeine Durchströmung desWärmepumpen-Verdampfersmittels dem Wärmepumpen-Sperrorganabsperrbar ist. Auch hier ist ein funktionssicherer Betrieb derKlimaanlage sowohl im Kälteanlagenbetriebals auch im Wärmepumpenbetriebmöglich.Mittels dem ersten Schaltelement, das vorzugsweise am Auslass desKlimaverdichters angeordnet ist und dem schaltbaren Wärmepumpen-Sperrorgan,das im Wärmepumpen-Niederdruckbereichangeordnet ist, ist ein funktionssicheres Umschalten der Klimaanlagezwischen den beiden Betriebsarten möglich.
    [0019] Ineiner Weiterbildung gemäß Anspruch12 kann das wenigstens eine schaltbare Wärmepumpen-Sperrorgan direktvor und/oder nach dem Wärmepumpen-Verdampferangeordnet sein. Dadurch ist ein kompakter Aufbau der Klimaanlageinsbesondere im Bereich des Wärmepumpen-Verdampfers möglich.
    [0020] Gemäß Anspruch13 kann das wenigstens eine schaltbare Wärmepumpen-Sperrorgan durch ein stromlos geschlossenesSchaltventil gebildet sein. Im Wärmepumpenbetriebwird das Schaltventil durch Strombeaufschlagung geöffnet, wobei,wie bereits oben nähererläutert,die Strombeaufschlagung im Wärmepumpenbetriebzeitlich gesehen gegenüberdem stromlos geschlossenen Zustand des Schaltventils relativ geringausfallen kann.
    [0021] Ineiner weiteren Ausführungsformkönnen gemäß Anspruch14 die vom Wärmepumpen-VerdampferwegführendeArbeitsmittelleitung als AL4 und die vom Kälteanlagen-Verdampfer wegführende Arbeitsmittelleitungals AL5 in einem zweiten Strömungsverbindungsbereichzusammengeführtsein. Zudem kann eine einzige sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auchim Wärmepumpenbetriebgemeinsam genutzte Arbeitsmittelleitung als AL6 den zweiten Strömungsverbindungsbereichmit dem Klimaverdichter verbinden. Dadurch ist mit der AL6 eineArbeitsmittelleitung geschaffen, die in einer Doppelfunktion sowohlim Kälteanlagenbetriebals auch im Wärmepumpenbetriebgenutzt wird. Aufgrund der entsprechend eingesparten Arbeitsmittelleitungkönnensowohl das Gewicht als auch die Kosten der Klimaanlage reduziertwerden. Der zweite Strömungsverbindungsbereichist bevorzugt durch ein zweites T-Stück gebildet.
    [0022] Gemäß Anspruch15 kann im Kälteanlagen-Kreislaufein innerer Wärmetauschervorgesehen sein dergestalt, dass der innere Wärmetauscher in Fließrichtungdes Arbeitsmittels gesehen nach dem Kälteanlagen-Gaskühler undvor dem Expansionsorgan im Kälteanlagen-Kreislaufangeordnet ist. Bevorzugt ist der innere Wärmetauscher dabei zwischendem Kälteanlagen-Gaskühler unddem zweiten Schaltelement angeordnet. Dadurch ist der innere Wärme tauscherdem Kälteanlagen-Gaskühler nachgeschaltet,so dass das Arbeitsmittel beim Durchströmen des inneren Wärmetauschersweiter abgekühltwerden kann, was zu einem besseren Wirkungsgrad des Kälteanlagen-Kreislaufsführt.
    [0023] Ineiner vorteilhaften Weiterbildung kann gemäß Anspruch 16 der innere Wärmetauscherso im Kälteanlagen-Kreislaufangeordnet sein, dass das hochtemperierte vom Kälteanlagen-Gaskühler kommendezum Expansionsorgan strömendeArbeitsmittel im Gegenstrom mit dem niedrigtemperierten vom Kälteanlagen-Verdampferkommende zum Klimaverdichter strömendeArbeitsmittel abkühlbarist. Durch die Ausbildung des Gegenstroms im inneren Wärmetauscherkann die Effektivitätdesselben verbessert werden.
    [0024] Gemäß Anspruch17 kann im Kälteanlagen-Kreislaufund/oder im Wärmepumpen-Kreislauf wenigstensein Sammelbehälterals Receiver angeordnet sein. Bevorzugt ist dabei eine Anordnungdes Receivers im Kälteanlagen-Kreislaufnach dem Kälteanlagen-Verdampfer,da hier im Falle einer nicht vollständigen Verdampfung des ArbeitsmittelsflüssigeBestandteile desselben in den Receiver aufgenommen werden können.
    [0025] Beispielsweisein Abhängigkeitder baulichen Auslegung der Klimaanlage kann der zweite Strömungsverbindungsbereichgemäß Anspruch18 zwischen dem Kälteanlagen-Verdampferund dem Receiver oder zwischen dem Receiver und dem inneren Wärmetauscheroder zwischen dem inneren Wärmetauscherund dem Klimaverdichter angeordnet sein. Bei der Anordnung des zweitenStrömungsverbindungsbereicheskann grundsätzlicheine Entscheidung dahingehend gefällt werden, wie bzw. räumlich gesehenwo die einzelnen Bauteile, zwischen denen der zweite Strömungsverbindungsbereichangeordnet werden kann, im Fahrzeug angeordnet sind. Je länger dieVerbindungsleitung AL6 zwischen dem zweiten Strömungsverbindungsbereich unddem Klimaverdichter dabei ist, umso gewichts- und kostengünstigerkann die Klimaanlage ausgeführtwerden.
    [0026] Für eine Regelungder Klimaanlage im Wärmepumpenbetriebkann gemäß Anspruch19 wenigstens eine Lufttemperatur-Sensoreinrichtung vorgesehen sein,die dem Wärmepumpen-Gaskühler zugeordnetist. Die vom als Arbeitsmittel-Luft-Wärmetauscher ausgeführten Wärmepumpen-Gaskühler erwärmte Luftkann bezüglichder Lufttemperatur mittels der Lufttemperatur-Sensoreinrichtung ermittelt werden.Diese ermittelte Lufttemperatur ist mit einem vorgegebenen Lufttemperatur-Schwellwertvergleichbar, wobei bei einer Überschreitungdes Lufttemperatur-Schwellwertes eine Regelung der Klimaanlage für eine Absenkungder Lufttemperatur erfolgt. Der Lufttemperatur-Schwellwert kann beispielsweise an denMaterialkenndaten von Kunststoffbauteilen der Klimaanlage als begrenzendeGröße orientiertwerden. Die Regelung der Klimaanlage für eine Absenkung der Lufttemperaturkann durch eine Reduktion des Hochdrucks des Arbeitsmittels erfolgen, wasdirekt eine Reduktion der Lufttemperatur am Wärmepumpen-Gaskühler zurFolge hat. Grundsätzlichsollte die Lufttemperatur-Sensoreinrichtung an der heißesten Strähne desLuftstromes am Wärmepumpen-Gaskühler positioniertwerden füreine optimale Lufttemperaturermittlung.
    [0027] Gemäß Anspruch20 kann wenigstens eine Arbeitsmitteldruck-Sensoreinrichtung vorgesehen sein, diedem Kälteanlagen-Hochdruckbereich und/oderdem Wärmepumpen-Hochdruckbereichzugeordnet ist. Dabei kann der Arbeitsmitteldruck als Arbeitsdruckmittels der Arbeitsmitteldruck-Sensoreinrichtungermittelt werden. Dieser ermittelte Arbeitsdruck ist mit einem vorgegebenenArbeitsdruck-Schwellwert vergleichbar, wobei bei einer Überschreitungdes Arbeitsdruck-Schwellwertes eine Regelung der Klimaanlage für eine Absenkungdes Arbeitsdruckes erfolgt. Die Regelung der Klimaanlage kann dabeibeispielsweise überein Einwirken auf den Klimaverdichter über mindestens ein Verdichterregelventilerfolgen. Dabei kann das saugseitige und/oder das hochdruckseitigeVerdichterregelventil abgeregelt werden. Um möglichst Heizleistungseinbußen zu vermeiden,wird der Hochdruck überdas Verdichterregelventil so eingeregelt, dass dieser gleich demmaximalen Arbeitsdruck ist, d. h. der Druckverlauf bewegt sich entlangseiner Obergrenze und stellt in etwa eine Horizontale dar.
    [0028] Ineiner Weiterbildung kann gemäß Anspruch21 wenigstens eine Arbeitsmitteltemperatur-Sensoreinrichtung vorgesehensein, die dem Kälteanlagen-Hochdruckbereichzugeordnet ist. Dabei ist die Arbeitsmitteltemperatur mittels derArbeitsmitteltemperatur-Sensoreinrichtung ermittelbar. Diese ermittelteArbeitsmitteltemperatur ist mit einem vorgegebenen Arbeitsmitteltemperatur-Schwellwert vergleichbar,wobei bei einer Überschreitungdes Arbeitsmitteltemperatur-Schwellwertes eine Regelung der Klimaanlagefür eineAbsenkung der Arbeitsmitteltemperatur erfolgt. Auch hier kann dieRegelung der Klimaanlage zum Absenken der Arbeitsmitteltemperaturdurch eine Reduktion des Hochdrucks erfolgen.
    [0029] Gemäß einerweiteren Ausführungsform kannnach Anspruch 22 das Arbeitsmittel CO2 sein. MitCO2 ist ein Arbeitsmittel gewählt, dasin den vorliegenden Temperatur- und Druckbereichen der Klimaanlageoptimale physikalische und thermodynamische Eigenschaften aufweist.Des weiteren ist CO2 beispielsweise im Vergleichzu Fluorkohlenwasserstoffen als umweltfreundliches Arbeitsmitteleinzustufen. Grundsätzlichkann jeder Stoff als Arbeitsmittel eingesetzt werden, wobei daraufzu achten ist, dass die geforderten Temperaturdifferenzen durchKompression und Expansion des eingesetzten Arbeitsmittels erzielbarsind.
    [0030] Anhandeiner Zeichnung wird ein Ausführungsbeispielder Erfindung nähererläutert.
    [0031] Eszeigen:
    [0032] 1 eineschematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimaanlage in einer ersten Ausführungsform,
    [0033] 2 _eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimaanlagein einer zweiten Ausführungsform,
    [0034] 3 eineschematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimaanlage in einer dritten Ausführungsform,und
    [0035] 4 eineschematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimaanlage in einer vierten Ausführungsform.
    [0036] Inden 1 bis 4 ist jeweils schematisch eineKlimaanlage 1 dargestellt, wobei der grundsätzlicheAufbau der Klimaanlage 1 in allen Figuren identisch ist,so dass im Folgenden der füralle Figuren gültigegrundsätzlicheAufbau nähererläutert wird.
    [0037] DieKlimaanlage 1 kann entweder in einem Kälteanlagenbetrieb oder in einemWärmepumpenbetriebbetrieben werden. Ein entsprechendes Umschalten zwischen den beidenBetriebsarten kann mittels einem ersten Schaltelement 2 undeinem zweiten Schaltelement 3 erfolgen. Im Kälteanlagenbetriebwird ein gasförmigzu einem Klimaverdichter 4 kommendes Arbeitsmittel in diesemverdichtet, so dass sowohl die Temperatur als auch der Druck des Arbeitsmittelsdadurch ansteigt. Vom Klimaverdichter 4 strömt das Arbeitsmittel über daserste Schaltelement 2, das in der entsprechend dem Kälteanlagenbetriebzugeordneten Schaltstellung befindlich ist, zu einem ersten Wärmetauscherals Kälteanlagen-Gaskühler 5.Der Kälteanlagen-Gaskühler 5 kannbeispielsweise mit Umgebungsluft beaufschlagt werden, so dass dasdurchströmendeArbeitsmittel entsprechend abgekühltwerden kann. Vom Kälteanlagen-Gaskühler 5 strömt das Arbeitsmittelweiter über eineninneren Wärmetauscher6 zum zweiten Schaltelement 3. Nach dem zweiten Schaltelement 3,das ebenfalls in der dem Kälteanlagenbetriebzugeordneten Schaltstellung befindlich ist, strömt das Arbeitsmittel zu einemExpansionsorgan 7, nach dem das Arbeitsmittel weitestgehendflüssigund niedertemperiert vorliegt. Im nun folgenden zweiten Wärmetauscherals Kälteanlagen-Verdampfer 8 wirddas Arbeitsmittel verdampft und somit in den gasförmigen Zustand überführt. DerKälteanlagen-Verdampfer 8 kanndabei im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnet sein,so dass der am Kälteanlagen-Verdampfer 8 aufdem Weg in den Fahrzeuginnenraum vorbeiströmenden Luft Wärme für die Verdampfung desArbeitsmittels entzogen werden kann, so dass eine entsprechend abgekühlte Luftin den Fahrzeuginnenraum zur Kühlungdesselben einströmt.Nach dem Kälteanlagen-Verdampfer 8 strömt das nunwieder weitgehend gasförmigvorliegende Arbeitsmittel übereinen Sammelbehälterals Receiver 9 im Gegenstrom durch den inneren Wärmetauscher 6.Dabei werden im Receiver 9 eventuell noch vorhandene Flüssigkeitsanteileim Arbeitsmittel gesammelt, so dass nur noch gasförmiges Arbeitsmittelvorhanden ist. Beim Durchströmendes inneren Wärmetauschers 6 kanndas vom Receiver 9 zum Klimaverdichter 4 strömende ArbeitsmittelWärme vomim Gegenstrom durch den inneren Wärmetauscher 6 vom Kälteanlagen-Gaskühler 5 kommendenzum Expansionsorgan 7 strömenden Arbeitsmittel aufnehmen. ZumSchließendes Kälteanlagen-Kreislaufs strömt das Arbeitsmittelvom inneren Wärmetauscher 6 zum Klimaverdichter 4.Zwischen den einzelnen Komponenten des Kälteanlagen-Kreislaufs sind jeweils Arbeitsmittelleitungen 10 angeordnet.Die Fließrichtung desArbeitsmittels im Kälteanlagen-Kreislaufist jeweils mit Pfeilen 11 in den, 1 bis 4 eingezeichnet.
    [0038] ImWärmepumpenbetriebder Klimaanlage 1 strömtdas im Klimaverdichter 4 verdichtete Arbeitsmittel über daserste Schaltelement 2, das nun in der dem Wärmepumpenbetriebzugeordneten Schaltstellung befindlich ist, zu einem vierten Wärmetauscher alsWärmepumpen-Gaskühler 12.Dieser ist ebenfalls im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnet,so dass der am Wärmepumpen-Gaskühler 12 aufden Weg in den Fahrzeuginnenraum vorbeiströ mende Luftstrom Wärme vomArbeitsmittel aufnehmen kann, so dass einerseits eine entsprechendaufgewärmteLuft in den Fahrzeuginnenraum zur Aufheizung desselben einströmt und andererseitsdas Arbeitsmittel im Wärmepumpen-Gaskühler 12 abgekühlt wird.Nach dem Wärmepumpen-Gaskühler 12 strömt das Arbeitsmittelzum Expansionsorgan 7, in dem das Arbeitsmittel expandiertwird. Überdas zweite Schaltelement 3, das nun in der Schaltstellung desWärmepumpenbetriebesbefindlich ist, strömt dasArbeitsmittel in einen dritten Wärmetauscherals Wärmepumpen-Verdampfer 13,in dem das Arbeitsmittel durch Aufnahme von Wärme des Kühlwassers der Brennkraftmaschinedes Fahrzeuges verdampft wird. Die Brennkraftmaschine mit den zugehörigen Kühlwasserleitungenist aus Übersichtlichkeitsgründen inden Figuren weggelassen, so dass der Wärmepumpen-Verdampfer 13 nurmit einem Teilbereich einer Kühlwasserleitung 14 dargestelltist. Das nun wieder gasförmigvorliegende Arbeitsmittel strömtzurückzum Klimaverdichter 4, so dass dadurch der Wärmepumpen-Kreislaufim Wärmepumpenbetrieb geschlossenwird. Die einzelnen Komponenten des Wärmepumpen-Kreislaufs sind mitArbeitsmittelleitungen 15 entsprechend verbunden, wobeimit strichlierten Pfeilen 16 die Fließrichtung des Arbeitsmittels imWärmepumpenbetriebin den 1 bis 4 entsprechend eingezeichnetist.
    [0039] Zudemist in den 1 bis 4 ein zusätzlicherHeizungs-Wärmetauscher 17 eingezeichnet, mittelsdem eine üblicherWeise eingesetzte Heizung des Fahrzeuginnenraums durch Nutzung derim Kühlwasserder Brennkraftmaschine gespeicherten Abwärme der Brennkraftmaschinemöglichist. So kann beispielsweise kurz nach dem Start der Brennkraftmaschineein Heizen des Fahrzeuginnenraumes mit der Klimaanlage 1 im Wärmepumpenbetrieberfolgen, wobei bei erwärmterBrennkraftmaschine und entsprechend erwärmten Kühlwasser die Klimaanlage 1 abgeschaltenwerden kann, da nun ein Heizeffekt für den Fahrzeuginnenraum mitdem Heizungs-Wärmetauscher 17 erfolgenkann. Der Wärmepumpen-Verdampfer 13 kanndabei vorteilhaft in einem sog. kleinen Kühlwasserkreislauf eingebundensein, in dem sofort nach dem Start der Brennkraftmaschine relativwarmes Kühlwasserzur Verfügungsteht, so dass eine Verdampfung des Arbeitsmittels im Wärmepumpen-Verdampfer 13 auchkurz nach dem Start der Brennkraftmaschine, insbesondere kurz nacheinem Kaltstart der Brennkraftmaschine, sichergestellt ist.
    [0040] DerKälteanlagen-Kreislaufist in Fließrichtungdes Arbeitsmittels gesehen in einen zwischen einen druckseitigenAnschluss 18 des Klimaverdichters 4 und dem Expansionsorgan 7 befindlichenKälteanlagen-Hochdruckbereichund einen zwischen dem Expansionsorgan 7 und einem saugseitigenAnschluss 19 des Klimaverdichters 4 befindlichenKälteanlagen-Niederdruckbereichgeteilt. Ebenso ist der Wärmepumpen-Kreislaufin Fließrichtungdes Arbeitsmittels gesehen in einen zwischen dem druckseitigen Anschluss 18 desKlimaverdichters und dem Expansionsorgan 7 befindlichenWärmepumpen-Hochdruckbereichund einen zwischen dem Expansionsorgan 7 und dem saugseitigenAnschluss 19 des Klimaverdichters 4 befindlichenWärmepumpen-Niederdruckbereichgeteilt.
    [0041] ImKälteanlagen-Niederdruckbereichdes Kälteanlagen-Kreislaufsist ein schaltbares Kälteanlagen-Sperrorgan 20 soangeordnet, dass im Wärmepumpenbetriebeine Durchströmungdes Kälteanlagen-Verdampfers 8 mittelsdem Kälteanlagen-Sperrorgan 20 abgesperrtwerden kann. Durch den Einsatz der beiden Schaltelemente 2 und 3 können diebeiden Betriebsarten der Klimaanlage 1 mit nur einem einzigenExpansionsorgan 7 betrieben werden, das dabei in Abhängigkeitvon der eingestellten Betriebsart bidirektional durchströmt wird.Mit dem Kälteanlagen-Sperrorgan 20 istsichergestellt, dass im Wärmepumpenbetriebein funktionssicheres Betreiben der Klimaanlage 1 möglich ist.Das Kälteanlagen-Sperrorgan 20 kanndabei vorteilhaft als stromlos offenes Schaltventil ausgebildetsein, das direkt vor oder nach dem Kälteanlagen-Verdampfer 8 positioniert ist.Grundsätzlichkönnenauch zwei Kälteanlagen-Sperrorgane 20 vorgesehensein, die beispielsweise direkt vor bzw. direkt nach dem Kälteanlagen-Verdampfer 8 angeordnetsind, so dass mittels den beiden Kälteanlagen-Sperrorganen 20 neben derAbsperrung der Durchströmungdes Kälteanlagen-Verdampfers 8 imWärmepumpenbetriebeine Segmentierung bzw. Separierung des Kälteanlagen-Verdampfers 8 inZusammenhang mit einer Sicherheitsschaltung der Klimaanlage 1 verwirklicht werdenkann. Grundsätzlichkann mit einer Absperrung des Expansionsorgans 7, des Kälteanlagen-Sperrorgans 20,das hinter dem Kälteanlagen-Verdampfer 8 angeordnetist, und des ersten Schaltelements 2 eine Separierung desKälteanlagen-Verdampfers 8 unddes Wärmepumpen-Gaskühlers 12 erfolgen,so dass die im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnetenKlimaanlagen-Komponentensepariert werden können.
    [0042] Sinddie vom Wärmepumpen-Gaskühler 12 wegführende Arbeitsmittelleitungals AL1 mit der zum Kälteanlagen-VerdampferhinführendenArbeitsmittelleitung als AL2 in einem ersten Strömungsverbindungsbereich 21,der bevorzugt als erstes T-Stück ausgeführt ist,zusammengeführt,so kann mit einer einzigen sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auchim Wärmepumpenbetriebgemeinsam genutzten Arbeitsmittelleitung als AL3 der erste Strömungsverbindungsbereich 21 mitdem Expansionsorgan 7 verbunden werden. Ebenso kann dievom Wärmepumpen-Verdampfer 13 wegführende Arbeitsmittelleitung alsAL4 und die vom Kälteanlagen-Verdampfer 8 wegführende Arbeitsmittelleitungals AL5 in einem zweiten Strömungsverbindungsbereich 22,der ebenfalls bevorzugt als zweites T-Stück ausgebildet ist, zusammengeführt sein.Dadurch ist auch hier mit einer einzigen sowohl im Kälteanlagenbetriebals auch im Wärmepumpenbetriebgemeinsam genutzten Arbeitsmittelleitung als AL6 der zweite Strömungsverbindungsbereich 22 mitdem Klimaverdichter 4 verbunden. Der zweite Strömungsverbindungsbereich 22 kanndabei zwischen dem Receiver 9 und dem inneren Wärmetauscher 6 angeordnetsein, wie dies schematisch in 1 dargestelltist. Des weiteren besteht die Möglichkeit,den zweiten Strömungsverbindungsbereich 22 zwischendem Kälteanlagen-Verdampfer 8 unddem Receiver 9 anzuordnen, was schematisch in 2 gezeigtist. In einer dritten Ausführungsvariantekann der zweite Strömungsver bindungsbereich 22 zwischendem inneren Wärmetauscher 6 unddem Klimaverdichter 4 angeordnet sein, wie dies der schematischenDarstellung der Klimaanlage 1 in 3 zu entnehmenist. Eine Auswahl unter den verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten der Anbringungdes zweiten Strömungsverbindungsbereiches 22 inder Klimaanlage 1 kann beispielsweise in Abhängigkeitvon der baulichen Anordnung der Einzelteile der Klimaanlage 1 imFahrzeug getroffen werden. Vorteilhaft ist dabei, wenn die AL6,die als gemeinsam genutzte Leitung zwischen dem zweiten Strömungsverbindungsbereich 22 unddem Klimaverdichter 4 fungiert, im Vergleich zur AL4 bzw.AL5 möglichstlange ist, da dadurch aufgrund einer eingesparten Arbeitsmittelleitung,die ansonsten parallel in Richtung Klimaverdichter 4 geführt werdenmüsste, EinsparungenbezüglichGewicht und Kosten zu erwarten sind.
    [0043] DerWärmepumpen-Gaskühler 12 kannzusammen mit dem Kälteanlagen-Verdampfer 8 ineinem Belüftungsgehäuse alsKlimagerät 23,das nur schematisch mit einer strichlierten Linie eingezeichnetist, angeordnet sein, wobei das Klimagerät 23 im Lufteintrittin den Fahrzeuginnenraum angeordnet ist. Ist der erste Strömungsverbindungsbereich 21 nahe zumKlimagerät 23 angeordnet,sind sowohl die AL1 als auch die AL2 relativ kurz gegenüber derAL3 ausgeführt.Ist der erste Strömungsverbindungsbereich 21,wie in den 1 bis 4 gezeigtinnerhalb des Klimagerätes 23 angeordnet,so ist vorteilhaft nur die AL3 vom Expansionsorgan 7 zumbzw. ins Klimagerät 23 zuverlegen. Das Kälteanlagen-Sperrorgan 20 istin den in den 1 bis 4 dargestelltenAusführungsvariantender Klimaanlage 1 ebenfalls innerhalb des Klimagerätes 23 angeordnet,so dass dieses geschütztinnerhalb des Klimagerätes 23 aufgenommenist. Grundsätzlichbesteht auch die Möglichkeit,das Kälteanlagen-Sperrorgan 20 durchein Umschaltventil, vorzugsweise durch ein 3-2-Wegeventil, auszuführen, dasentweder am ersten Strömungsverbindungsbereich 21 oderam zweiten Strömungsverbindungsbereich 22 angeordnetist. Dadurch kann auch bei einer derartigen Ausführung des Kälteanlagen-Sperrorgans 20 eineDurchströmungdes Kälteanlagen-Verdampfers 8 abgesperrtwerden.
    [0044] Daserste Schaltelement 2 ist relativ nah am druckseitigenAnschluss 18 des Klimaverdichters 4 angeordnet,so dass das erste Schaltelement 2 das vom Klimaverdichter 4 kommendeverdichtete Arbeitsmittel im Kälteanlagenbetriebzum Kälteanlagen-Gaskühler 5 undim Wärmepumpenbetriebzum Wärmepumpen-Gaskühler 12 leitet.Bevorzugt ist dabei das erste Schaltelement 2 als Umschaltventil, vorzugsweiseals 3-2-Wegeventil ausgeführt,wobei grundsätzlichjede Art von Schaltelement mit dem eine o. a. Leitung des Arbeitsmittelsin den beiden Betriebsarten möglichist, eingesetzt werden kann. Das zweite Schaltelement 3 ist,wie in den 1 bis 3 ersichtlichist, ebenfalls durch ein Umschaltventil, vorzugsweise durch ein3-2-Wegeventil gebildet. Alternativ zum Umschaltventil kann daszweite Schaltelement 3 durch ein schaltbares Wärmepumpen-Sperrorgan 24 gebildetsein, das so im Wärmepumpen-Niederdruckbereichangeordnet ist, dass im Kälteanlagenbetriebeine Durchströmungdes Wärmepumpen-Verdampfers 13 mittelsdem Wärmepumpen-Sperrorgan 24 abgesperrtwerden kann. In 4 ist schematisch eine Ausführungsformder Klimaanlage 1 mit dem Wärmepumpen-Sperrorgan 24 dargestellt.Die Anordnung des Wärmepumpen-Sperrorgans 24 istdabei vorteilhaft direkt vor oder nach dem Wärmepumpen-Verdampfer 13.Dabei kann das Wärmepumpen-Sperrorgan 24 durch einstromlos geschlossenes Schaltventil gebildet sein, so dass nur imWärmepumpenbetrieb,in dem das Wärmepumpen-Sperrorganoffen sein muss, mit Strom beaufschlagt wird. Die Anordnung deszweiten Strömungsverbindungsbereiches 22 zwischendem Receiver 9 und dem inneren Wärmetauscher 6 istin Zusammenhang mit der Ausführungmit dem Wärmepumpen-Sperrorgan 24 nurbeispielhaft in 4 dargestellt, wobei auch dieanderen in den 2 und 3 dargestelltenAnordnungsmöglichkeitendes zweiten Strömungsverbindungsbereiches 22 inVerbindung mit dem Wärmepumpen-Sperrorgan 24 möglich sind.
    [0045] Desweiteren ist in der Klimaanlage 1 eine dem Wärmepumpen-Gaskühler 12 zugeordneteLufttemperatur-Sensoreinrichtung 25 vorgesehen. Dabei wirdmit tels der Lufttemperatur-Sensoreinrichtung die Lufttemperaturder vom als Arbeitsmittel-Luft-WärmetauscherausgeführtenWärmepumpen-Gaskühler 12 ermittelt.Diese ermittelte Lufttemperatur kann mit einem vorgegebenen Lufttemperatur-Schwellwert verglichenwerden, wobei bei einer Überschreitung desLufttemperatur-Schwellwertes eine Regelung der Klimaanlage 1 für eine Absenkungder Lufttemperatur erfolgt. Dabei können Materialkenndaten beispielsweisevon Kunststoffbauteilen der Klimaanlage als begrenzende Größe für den Lufttemperatur-Schwellwertverwendet werden. Durch eine Reduktion des Hochdruckes im Wärmepumpen-Hochdruckbereichkann beispielsweise eine Absenkung der Heißgastemperatur des Arbeitsmittelsherbeigeführtwerden, was wiederum mit einer Reduktion der mit der Lufttemperatur-Sensoreinrichtung 25 gemessenenLufttemperatur am Wärmepumpen-Gaskühler 12 gleichzusetzenist. Eine Positionierung der Lufttemperatur-Sensoreinrichtung 25 in derheißesten Strähne desLuftstromes am Wärmepumpen-Gaskühler 12 istfür eineexakte Überwachungdes Lufttemperatur-Schwellwertesvorteilhaft.
    [0046] Zudemkann eine Arbeitsmitteldruck-Sensoreinrichtung 26 vorgesehensein, die dem Kälteanlagen-Hochdruckbereichund/oder dem Wärmepumpen-Hochdruckbereichzugeordnet ist. Mittels der Arbeitsmitteldruck-Sensoreinrichtung 26 kann derArbeitsmitteldruck als Arbeitsdruck der Klimaanlage 1 ermitteltwerden, wobei dieser ermittelte Arbeitsdruck mit einem vorgegebenenArbeitsdruck-Schwellwert vergleichbar ist, wobei bei einer Überschreitungdes Arbeitsdruck-Schwellwertes eine Regelung der Klimaanlage 1 für eine Absenkungdes Arbeitsdruckes erfolgt. Wird der Arbeitsdruck-Schwellwert erreicht, kann über einEinwirken auf den Klimaverdichter 4 beispielsweise über einVerdichterregelventil der Betriebsprozess der Klimaanlage 1 abgeregeltwerden. Wird die Arbeitsmitteldruck-Sensoreinrichtung 26 um eineArbeitsmitteltemperatur-Sensoreinrichtung 27 ergänzt, sokann zusätzlichdie Arbeitsmitteltemperatur mit der Arbeitsmitteltemperatur-Sensoreinrichtung 27 ermitteltund überwachtwerden. Auch hier kann ein vorgegebener Arbeits mitteltemperatur-Schwellwertmit der ermittelten Arbeitsmitteltemperatur verglichen werden, wobeibei einer Überschreitungdes Arbeitsmitteltemperatur-Schwellwerteseine Regelung der Klimaanlage 1 für eine Absenkung der Arbeitsmitteltemperaturerfolgen kann. Auch hier kann ebenfalls mit einer Reduktion desArbeitsdruckes, der funktional mit der Arbeitsmitteltemperatur zusammenhängt, dieArbeitsmitteltemperatur abgeregelt bzw. gesenkt werden.
    权利要求:
    Claims (22)
    [1] Klimaanlage füreine Fahrzeug, insbesondere fürein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Klimaverdichter, wenigstens einemersten Wärmetauscher,einem einzigen Expansionsorgan, wenigstens einem zweiten, im Lufteintrittin den Fahrzeuginnenraum angeordneten Wärmetauscher und wenigstenseinem dritten Wärmetauscher,die entsprechend angeordnet und durch Arbeitsmittelleitungen für einenArbeitsmittelkreislauf verbunden sind, mit wenigstens einemersten und einem zweiten Schaltelement in den Arbeitsmittelleitungen,mit denen die Klimaanlage von einem Kälteanlagenbetrieb in einenWärmepumpenbetriebund umgekehrt umschaltbar ist, wobei im Kälteanlagenbetrieb der Arbeitsmittelkreislaufals Kälteanlagen-Kreislaufso geführtist, dass der Reihe nach in Fließrichtung des Arbeitsmittels derwenigstens eine Klimaverdichter, der wenigstens eine erste Wärmetauscherals Kälteanlagen-Gaskühler, dasExpansionsorgan und der wenigstens eine zweite Wärmetauscher als Kälteanlagen-Verdampfer durchströmbar sind,wobei der Kälteanlagen-Kreislaufin Fließrichtungdes Arbeitsmittels gesehen in einen zwischen einem druckseitigenAnschluss des Klimaverdichters und dem Expansionsorgan befindlichenKälteanlagen-Hochdruckbereichund einen zwischen dem Expansionsorgan und einem saugseitigen Anschlussdes Klimaverdichters befindlichen Kälteanlagen-Niederdruckbereichgeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich wenigstensein vierter Wärmetauscher(12) vorgesehen ist, der im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraumangeordnet ist, dass der wenigstens eine vierte Wärmetauscher(12) im Wärmepumpenbetriebso in den Arbeitsmittelkreislauf als Wärmepumpen-Kreislauf eingebunden ist,dass der Reihe nach in Fließrichtungdes Arbeitsmittels der wenigstens eine Klimaverdichter (4),der vierte Wärmetauscherals Wärmepumpen-Gaskühler (12),das Expansionsorgan (7) und der wenigstens eine dritteWärmetauscherals Wärmepumpen-Verdampfer(13) durchströmbarsind, wobei der Wärmepumpen-Kreislaufin Fließrichtungdes Arbeitsmittels gesehen in einen zwischen dem druckseitigen Anschluss(18) des Klimaverdichters (4) und dem Expansionsorgan(7) befindlichen Wärmepumpen-Hochdruckbereichund einen zwischen dem Expansionsorgan (7) und dem saugseitigenAnschluss (19) des Klimaverdichters (4) befindlichenWärmepumpen-Niederdruckbereichgeteilt ist, und dass wenigstens ein schaltbares Kälteanlagen-Sperrorgan(20) vorgesehen ist, das so im Kälteanlagen-Niederdruckbereichdes Kälteanlagen-Kreislaufsangeordnet ist, dass im Wärmepumpenbetrieb eineDurchströmungdes Kälteanlagen-Verdampfers (8)mittels dem Kälteanlagen-Sperrorgan(20) absperrbar ist.
    [2] Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass das wenigstens eine schaltbare Kälteanlagen-Sperrorgan (20)direkt vor und/oder nach dem Kälteanlagen-Verdampfer(8) angeordnet ist.
    [3] Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass das wenigstens eine schaltbare Kälteanlagen-Sperrorgan (20)durch ein stromlos offenes Schaltventil gebildet ist.
    [4] Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dassdie vom Wärmepumpen-Gaskühler (12)wegführendeArbeitsmittelleitung als AL1 mit der zum Kälteanlagen-Verdampfer (8)hinführendenArbeitsmittelleitung als AL2 in einem ersten Strömungsverbindungsbereich (21),vorzugsweise einem ersten T-Stück,zusammengeführtist, und dass eine einzige sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auchim Wärmepumpenbetriebgemeinsam genutzte Arbeitsmittelleitung als AL3 den ersten Strömungsverbindungsbereich(21) mit dem Expansionsorgan (7) verbindet.
    [5] Klimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dassder Wärmepumpen-Gaskühler (12)zusammen mit dem Kälteanlagen-Verdampfer(8) in einem Belüftungsgehäuse alsKlimagerät(23), das im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnetist, angeordnet ist, und dass der erste Strömungsverbindungsbereich (21) nahzum Klimagerät(23), vorzugsweise innerhalb des Klimageräts (23),angeordnet ist.
    [6] Klimaanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,dass das Expansionsorgan (7), das wenigstens eine schaltbareKälteanlagen-Sperrorgan (20)und das erste Schaltelement (2) so angeordnet sind, dasseine Durchströmungdes Wärmepumpen-Gaskühlers (12)und des Kälteanlagen-Verdampfers(8) im Klimagerät(23) mittels dem Expansionsorgan (7), dem wenigstenseinen schaltbaren Kälteanlagen-Sperrorgan (20)und dem ersten Schaltelement (2) absperrbar ist.
    [7] Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,dass das erste Schaltelement (2) relativ nah am druckseitigenAnschluss (18) des Klimaverdichters (4) angeordnetist dergestalt, dass das erste Schaltelement (2) das vomKlimaverdichter (4) kommende verdichtete Arbeitsmittel imKälteanlagenbetriebzum Kälteanlagen-Gaskühler (5)leitet und im Wärmepumpenbetriebzum Wärmepumpen-Gaskühler (12)leitet.
    [8] Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass das erste Schaltelement (2) durch ein Umschaltventil,vorzugsweise durch ein 3-2-Wegeventil, gebildet ist.
    [9] Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass das zweite Schaltelement (3) so in den Arbeitsmittelkreislaufeingebunden ist, dass im Kälteanlagenbetriebdas Arbeitsmittel vom Kälteanlagen-Gaskühler (12)kommend durch das zweite Schaltelement (3) zum Expansionsorgan(7) strömbarist und dass im Wärmepumpenbetriebdas Arbeitsmittel vom Expansionsorgan (7) kommend durchdas zweite Schaltelement (3) zum Wärmepumpen-Verdampfer (13)strömbarist.
    [10] Klimaanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass das zweite Schaltelement (3) durch ein Umschaltventil,vorzugsweise durch ein 3-2-Wegeventil, gebildet ist.
    [11] Klimaanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass das zweite Schaltelement durch wenigstens ein schaltbares Wärmepumpen-Sperrorgan (24)gebildet ist, das so im Wärmepumpen-Niederdruckbereichangeordnet ist, dass im Kälteanlagenbetriebeine Durchströmungdes Wärmepumpen-Verdampfers(13) mittels dem Wärmepumpen-Sperrorgan(24) absperrbar ist.
    [12] Klimaanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass das wenigstens eine schaltbare Wärmepumpen-Sperrorgan (24)direkt vor und/oder nach dem Wärmepumpen-Verdampfer(13) angeordnet ist.
    [13] Klimaanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,dass das wenigstens eine schaltbare Wärmepumpen-Sperrorgan (24)durch ein stromlos geschlossenes Schaltventil gebildet ist.
    [14] Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dassdie vom Wärmepumpen-Verdampfer(13) wegführendeArbeitsmittelleitung als AL4 und die vom Kälteanlagen-Verdampfer (8)wegführendeArbeitsmittelleitung als AL5 in einem zweiten Strömungsverbindungsbereich(22), vorzugsweise einem zweiten T-Stück, zusammengeführt sind,und dass eine einzige sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auchim Wärmepumpenbetriebgemeinsam genutzte Arbeitsmittelleitung als AL6 dem zweiten Strömungsverbindungsbereich(22) mit dem Klimaverdichter (4) verbindet.
    [15] Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet,dass im Kälteanlagen-Kreislaufein innerer Wärmetauscher(6) vorgesehen ist dergestalt, dass der innere Wärmetauscher (6)in Fließrichtungdes Arbeitsmittels gesehen nach dem Kälteanlagen-Gaskühler(5) und vor dem Expansionsorgan (7), vorzugsweisevor dem zweiten Schaltelement (3), im Kälteanlagen-Kreislauf angeordnetist.
    [16] Klimaanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,dass der innere Wärmetauscher(6) so im Kälteanlagen-Kreislaufangeordnet ist, dass das hochtemperierte vom Kälteanlagen-Gaskühler kommendezum Expansionsorgan (7) strömende Arbeitsmittel im Gegenstrommit dem niedrigtemperierten vom Kälteanlagen-Verdampfer (8)kommende zum Klimaverdichter (4) strömende Arbeitsmittel abkühlbar ist.
    [17] Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet,dass im Kälteanlagen-Kreislaufund/oder im Wärmepumpen-Kreislauf wenigstensein Sammelbehälterals Receiver (9) angeordnet ist.
    [18] Klimaanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet,dass der zweite Strömungsverbindungsbereich(22) zwischen dem Kälteanlagen-Verdampfer(8) und dem Receiver (9) oder zwischen dem Receiver(9) und dem inneren Wärmetauscher(6) oder zwischen dem inneren Wärmetauscher (6) unddem Klimaverdichter (4) angeordnet ist.
    [19] Klimaanlage insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Lufttemperatur-Sensoreinrichtung(25) vorgesehen ist, die dem Wärmepumpen-Gaskühler (12)zugeordnet ist dergestalt, dass die vom als Arbeitsmittel-Luft-Wärmetauscher ausgeführten Wärmepumpen-Gaskühler (12)erwärmteLuft bezüglichder Lufttemperatur mittels der Lufttemperatur-Sensoreinrichtung(25) ermittelbar ist, und dass die ermittelte Lufttemperaturmit einem vorgegebenen Lufttemperatur-Schwellwert vergleichbar ist,wobei bei einer Überschreitungdes Lufttemperatur-Schwellwertes eine Regelung der Klimaanlage (1)für eineAbsenkung der Lufttemperatur erfolgt.
    [20] Klimaanlage insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Arbeitsmitteldruck-Sensoreinrichtung(26) vorgesehen ist, die dem Kälteanlagen-Hochdruckbereichund/oder dem Wärmepumpen-Hochdruckbereichzugeordnet ist dergestalt, dass der Arbeitsmitteldruck alsArbeitsdruck mittels der Arbeitsmitteldruck-Sensoreinrichtung (26)ermittelbar ist, und dass der ermittelte Arbeitsdruck mit einemvorgegebenen Arbeitsdruck-Schwellwertvergleichbar ist, wobei bei einer Überschreitung des Arbeitsdruck-Schwellwerteseine Regelung der Klimaanlage (1) für eine Absenkung des Arbeitsdruckeserfolgt.
    [21] Klimaanlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dasswenigstens eine Arbeitsmitteltemperatur-Sensoreinrichtung (27)vorgesehen ist, die dem Kälteanlagen-Hochdruckbereichzugeordnet ist dergestalt, dass die Arbeitsmitteltemperaturmittels der Arbeitsmitteltemperatur-Sensoreinrichtung (27) ermittelbar ist,und dass die ermittelte Arbeitsmitteltemperatur mit einem vorgegebenenArbeitsmitteltemperatur-Schwellwert vergleichbar ist, wobei beieiner Überschreitungdes Arbeitsmitteltemperatur-Schwellwertes eine Regelung der Klimaanlage(1) füreine Absenkung der Arbeitsmitteltemperatur erfolgt.
    [22] Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet,dass das Arbeitsmittel CO2 ist.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
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