DE102007043161A1

DE102007043161A1 - Klimaanlage für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102007043161A1
Application number: DE102007043161A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Sonnekalb
Original assignee: Konvekta AG
Current assignee: Konvekta AG
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2027-09-12
Also published as: FR2909315A1; DE102007043161B4

Abstract

Es wird eine Klimaanlage für ein Fahrzeug beschrieben, die zum Kühlen, zum Trocknen und/oder Heizen der Zuluft für den Innenraum des Fahrzeugs vorgesehen ist. Die Klimaanlage (10) weist einen Verdichter (12), einen äußeren ersten Wärmetauscher (14), optional einen internen zweiten Wärmetauscher (16), ein Expansionsorgan (18) und einen in Luftströmungsrichtung (32) geteilten inneren dritten Wärmetauscher (20) mit einem ersten und einem zweiten Wärmetauscherstrang (28 und 30) auf, wobei das Expansionsorgan (18) mit dem zweiten Wärmetauscherstrang (30) des dritten Wärmetauschers (20) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, die zum Kühlen, zum Trocknen und/oder zum Heizen der Zuluft für den Innenraum des Fahrzeugs vorgesehen ist, mit einem Verdichter, einem mit dem Verdichter mittels einer ersten Verbindungsleitung verbundenen äußeren ersten Wärmetauscher, einem mit dem ersten Wärmetauscher mittels einer zweiten Verbindungsleitung verbundenen Hochdruckstrang eines internen zweiten Wärmetauschers, einem mit dem Hochdruckstrang des zweiten Wärmetauschers mittels einer dritten Verbindungsleitung verbundenes Expansionsorgan, und einem in Luftströmungsrichtung geteilten dritten Wärmetauscher mit einem ersten und einem zweiten Wärmetauscherstrang, wobei das Expansionsorgan mit dem zweiten Wärmetauscherstrang des dritten Wärmetauschers und der zweite Wärmetauscherstrang des dritten Wärmetauschers mit dem Niederdruckstrang des internen zweiten Wärmetauschers mittels einer fünften Verbindungsleitung und der Niederdruckstrang des zweiten Wärmetauschers mittels einer sechsten Verbindungsleitung mit dem Verdichter verbunden ist.
Aus der EP 1 319 536 B1 der Anmelderin ist beispielsweise eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, mit einem Verdichter mit einem Verdichterantrieb, einem Innenraum-Wärmeübertrager, einem Expansionsorgan und einem Außenraum-Wärmeübertrager, bekannt. Diese bekannte Klimaanlage ist als autarkes flaches Modul ausgebildet. Der Verdichter mit dem Verdichterantrieb ist in das Modul integriert. Das Modul weist einen Energieanschluss für nur eine einzige Energieform zur Energieversorgung des Moduls auf. Das Modul ist zur Montage auf dem Dach des jeweiligen Fahrzeugs vorgesehen. Diese Klimaanlage weist einen internen Wärmeübertrager auf, sie ist in einem Kältemodus zum Kühlen und in einem Wärmepumpenmodus zum Heizen vorgesehen. Der Verdichter dieser bekannten Klimaanlage ist ein Kohlendioxyd-Verdichter hoher Leistung und kleinen Bauvolumens. Der Energieanschluss des Moduls kann ein elektrischer Energieanschluss sein, der auf einer einzigen Spannungsebene oder auf mehreren Spannungsebenen erfolgt.
Eine Klimaanlage der eingangs genannten Art ist aus der älteren Patentanmeldung DE 10 2006 024 796.5 bekannt. In der DE 10 2006 024 796.5 wird nur dann mit dem Kältemittel zugeheizt, wenn nicht genügend Motorabwärme zur Beheizung des Fahrzeugs zur Verfügung steht
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage der eingangs genannten Art zu schaffen, die in optimaler Weise zum Kühlen, zum Trocknen und/oder zum Heizen der Zuluft für den Innenraum eines Fahrzeuges geeignet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst. Die Lösung sieht vor, dass in der ersten Verbindungsleitung ein erstes Ventil vorgesehen ist, wobei von dem Leitungsabschnitt zwischen dem Verdichter und dem ersten Ventil eine siebente Verbindungsleitung abzweigt, in der ein zweites Ventil vorgesehen ist, und die mit dem ersten Wärmetauscherstrang des dritten Wärmetauschers verbunden ist, dass der erste Wärmetauscherstrang des dritten Wärmetauschers mittels einer Verbindungsleitung mit dem Hochdruckstrang des internen zweiten Wärmetauschers verbunden ist, dass von dem Leitungsabschnitt zwischen dem ersten Ventil und dem ersten Wärmetauscher eine neunte Verbindungsleitung abzweigt, die ein viertes Ventil aufweist und die an die vierte Verbindungsleitung zwischen dem Expansionsorgan und dem zweiten Wärmetauscherstrang des dritten Wärmetauschers angeschlossen ist, und dass der Ausgang des äußeren ersten Wärmetauschers und der Eingang des Niederdruckstrangs des internen zweiten Wärmetauschers mit einer zehnten Verbindungsleitung verbunden ist, die ein Ventil enthält.
Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Klimaanlage sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die erfindungsgemäße Klimaanlage kann vorteilhaft zum Heizen der Umluft für den Innenraum eines Fahrzeugs verwendet werden, wenn dauerhaft keine oder nicht genügend Motorabwärme zur Beheizung des Fahrzeugs zur Verfügung steht. Dies ist z. B. bei einer autarken elektrischen Anlage ( EP1319536B1 ) der Fall. In diesen Fällen ist ein Heizen im Wärmepumpenbetrieb mit Außenluft als Wärmequelle energieeffizienter als Heizen mit Heißgas oder rein elektrisches Heizen. Für sehr kalte Außentemperaturen kann es dennoch notwendig sein, mit Heißgas zu heizen, um noch genügend Heizleistung zu entwickeln. Energetisch vorteilhafter aber komplizierter und teurer wäre ein zweistufiger Wärmepumpen-Prozess mit zusätzlichem Niederdruckverdichter. Die getrennten Wärmetauscher für den Innenraum ermöglichen das Trocknen und eine flexible Abstufung der Kühl- bzw. Heizleistung.
Bei der erfindungsgemäßen Klimaanlage können auch das dritte und das siebente Ventil optionale Komponenten sein, die gegebenenfalls weggelassen werden können. Bei dem zweiten Wärmetauscher der erfindungsgemäßen Klimaanlage handelt es sich ebenfalls um eine optionale Komponente der Klimaanlage, die im Bedarfsfall, d. h. in entsprechenden Klimazonen, in welchen ein mit einer erfindungsgemäßen Klimaanlage ausgerüstetes Fahrzeug zum Einsatz gelangt, auch weggelassen werden kann (Patentanspruch 2). Anders liegen die Verhältnisse insbesondere dann, wenn ein mit einer erfindungsgemäßen Klimaanlage ausgerüstetes Fahrzeug in extremen Klimazonen, d. h. in Klimazonen mit extremen Temperaturunterschieden, d. h. in heißen oder sehr kalten Klimazonen, zum Einsatz gelangt.
Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Klimaanlage, die in verschiedenen Modi betreibbar ist, sind in den Zeichnungsfiguren schematisch in einer Schaltungsdarstellung mit ihren diversen Komponenten verdeutlicht.
Es zeigen:
1 eine erste Ausbildung der Klimaanlage im Modus "normales Kühlen",
2 die erste Ausbildung der Klimaanlage im Modus "Trocknen und Kühlen",
3 die erste Ausbildung der Klimaanlage im Modus "Trocknen und Heizen"
4 die erste Ausbildung der Klimaanlage im Modus "Heizen mit Heißgas (Dreiecksprozess)",
5 die erste Ausbildung der Klimaanlage im Modus "Heizen mit Wärmepumpe (Wärmepumpenprozess)",
6 die erste Ausbildung der Klimaanlage im Modus "reduziertes Heizen mit Wärmepumpe (Wärmepumpenprozess)",
7 die erste Ausbildung der Klimaanlage im Modus "Abtauen und Heizen mit Heißgas (Dreiecksprozess)",
8 die erste Ausbildung der Klimaanlage im Modus "Abtauen und Heizen mit Heißgas (Dreiecksprozess)" – ohne das dritte Ventil,
9 die erste Ausbildung der Klimaanlage im Modus "Abtauen mit Heißgas (Dreiecksprozess)" – ohne das dritte Ventil,
10 eine zweite Ausbildung der Klimaanlage im Modus "maximales Heizen mit einer zweistufigen Wärmepumpe (Wärmepumpenprozess)",
11 die zweite Ausbildung der Klimaanlage im Modus "normales Heizen mit einstufiger Wärmepumpe (Wärmepumpenprozess)" ohne den Niederdruckverdichter und das zweite Expansionsorgan,
12 eine dritte Ausbildung der Klimaanlage, und
13 eine vierte Ausführungsform der Klimaanlage.
1 zeigt eine erste Ausführungsform der Klimaanlage 10 für ein Fahrzeug, die zum Kühlen, zum Trocknen und/oder zum Heizen der Zuluft für den Innenraum des Fahrzeuges vorgesehen ist. Die Klimaanlage 10 weist einen Verdichter 12, einen ersten Wärmetauscher 14, optional einen zweiten Wärmetauscher 16, ein Expansionsorgan 18 und einen dritten Wärmetauscher 20 auf. Der Verdichter 12 ist mit dem äußeren ersten Wärmetauscher 14 mittels einer ersten Verbindungsleitung 22 verbunden. Der zweite Wärmetauscher 16 weist einen Hochdruckstrang 24 und einen Niederdruckstrang 26 auf. Der dritte Wärmetauscher 20 weist einen ersten Wärmetauscherstrang 28 und einen zweiten Wärmetauscherstrang 30 auf, die in Luftströmungsrichtung, die durch den Pfeil 32 angedeutet ist, geteilt, d. h. voneinander beabstandet hintereinander angeordnet sind.
Der erste Wärmetauscher 14 ist mit dem Hochdruckstrang 24 des zweiten Wärmetauschers 16 mittels einer zweiten Verbindungsleitung 34 verbunden. Der Hochdruckstrang 24 des internen zweiten Wärmetauschers 16 ist mit dem Expansionsorgan 18 mittels einer dritten Verbindungsleitung 36 verbunden. Das Expansionsorgan 18 ist mit dem zweiten Wärmetauscherstrang 30 des in Luftströmungsrichtung geteilten dritten Wärmetauschers 20 mittels einer vierten Verbindungsleitung 38 verbunden. Der zweite Wärmetauscherstrang 30 des dritten Wärmetauschers 20 ist mit dem Niederdruckstrang 26 des internen zweiten Wärmetauschers 16 mittels einer fünften Verbindungsleitung 40 und der Niederdruckstrang 26 des zweiten Wärmetauschers 16 ist mit dem Verdichter 12 mittels einer sechsten Verbindungsleitung 42 verbunden.
In der ersten Verbindungsleitung 22 ist ein erstes Ventil 44 vorgesehen, durch das die erste Verbindungsleitung 22 in einen ersten Leitungsabschnitt 46 und in einen zweiten Leitungsabschnitt 48 unterteilt ist. Der erste Leitungsabschnitt 46 befindet sich zwischen dem Verdichter 12 und dem ersten Ventil 44 und der zweite Leitungsabschnitt 48 befindet sich zwischen dem ersten Ventil 44 und dem ersten Wärmetauscher 14.
Vom ersten Leitungsabschnitt 46 zweigt eine siebente Verbindungsleitung 50 ab, in der ein zweites Ventil 52 vorgesehen ist und die mit dem ersten Wärmetauscherstrang 28 des dritten Wärmetauschers 20 verbunden ist.
Der erste Wärmetauscherstrang 28 des dritten Wärmetauschers 20 ist mittels einer Verbindungsleitung 78 mit dem Hochdruckstrang 24 des internen zweiten Wärmetauschers 16 verbunden und mittels einer achten Verbindungsleitung 54 mit der sechsten Verbindungsleitung 42 verbunden. In der achten Verbindungsleitung 54 ist ein drittes Ventil 56 vorgesehen.
Von dem zweiten Leitungsabschnitt 48 zwischen dem ersten Ventil 44 und dem ersten Wärmetauscher 14 zweigt eine neunte Verbindungsleitung 58 ab, die ein viertes Ventil 60 aufweist, und die an die vierte Verbindungsleitung 38 zwischen dem Expansionsorgan 18 und einem in der vierten Verbindungsleitung 38 vorgesehenen fünften Ventil 62 angeschlossen ist.
In der zweiten Verbindungsleitung 34 zwischen dem ersten Wärmetauscher 14 und dem Hochdruckstrang 24 des internen zweiten Wärmetauschers 16 ist ein sechstes Ventil 64 vorgesehen, das mittels einer zehnten Verbindungsleitung 66 an die fünfte Verbindungsleitung 40 angeschlossen ist. In der neunten Verbindungsleitung 58 kann zusätzlich zum vierten Ventil 60 wahlweise ein siebentes Ventil 68 vorgesehen sein.
Das siebente Ventil 68, das dritte Ventil 56 und – wie bereits erwähnt worden ist – der interne zweite Wärmetauscher 16 sind optionale Komponenten der Klimaanlage 10.
1 verdeutlicht den Modus "normales Kühlen". Dabei wird das Kältemittel der Klimaanlage 10 vom Verdichter 12 auf einen entsprechend hohen Druck verdichtet und strömt über das offene erste Ventil 44, den äußeren ersten Wärmetauscher 14, das von einem Dreiwegeventil gebildete sechste Ventil 64 zum Hochdruckstrang 24 des internen zweiten Wärmetauschers 16 und von dort zum Expansionsorgan 18. Im Expansionsorgan 18 wird das Kältemittel in seinem Druck reduziert und strömt über das geöffnete fünfte Ventil 62, den zweiten Wärmetauscherstrang 30 des dritten Wärmetauschers 20 und den Niederdruckstrang 26 des internen zweiten Wärmetauschers 16 zu Verdichter 12 zurück. Das Kältemittel verdampft dabei im inneren dritten Wärmetauscher 20, wobei das gesamte Kältemittel nur durch den zweiten Wärmetauscherstrang 30 des dritten Wärmetauschers 20 strömt.
Die Ventile 52 und 56 bleiben in diesem Betriebsmodus geschlossen. Das Dreiwegeventil 64 und das von einem Rückschlagventil gebildete vierte Ventil 60 sperren zur Niederdruckseite ab.
2 verdeutlicht den Betriebsmodus "Trocknen und Kühlen". In diesem Modus wird das Kältemittel vom Verdichter 12 auf den hohen Druck verdichtet. Ein Teil des Kältemittels strömt über das Ventil 44, den äußeren Wärmetauscher 14 und das Ventil 64 zum Hochdruckstrang 24 des internen zweiten Wärmetauschers 16 und ein anderer Teil des Kältemittels strömt parallel dazu über das Ventil 52 und den ersten Wärmetauscherstrang 28 des dritten Wärmetauschers 20 durch die Verbindungsleitung 78 zum Hochdruckstrang 24 des zweiten Wärmetauschers 16.
Die beiden wiedervereinigten Teile des Kältemittels strömen weiter zum Expansionsorgan 18. Im Expansionsorgan 18 wird das Kältemittel im Druck reduziert und strömt über das Ventil 62, den zweiten Wärmetauscherstrang 30 des dritten Wärmetauschers 20 und den Niederdruckstrang 26 des internen zweiten Wärmetauschers 16 zum Verdichter 12 zurück. Das Kältemittel verdampft dabei im zweiten Wärmetauscherstrang 30 des inneren dritten Wärmetauschers 20. Das Ventil 56, das Rückschlagventil 60 und das Dreiwegeventil 64 sperren in diesem Betriebsmodus zur Niederdruckseite ab.
Die Luft, die den inneren dritten Wärmetauscher 20 durchströmt, wird zunächst durch den zweiten Wärmetauscherstrang 30 abgekühlt und dabei entfeuchtet, und anschließend im ersten Wärmetauscherstrang 28 wieder erwärmt ("Reheat").
Die Luftaustrittstemperatur des inneren dritten Wärmetauschers 20 kann hierbei durch gezieltes Öffnen und Schließen des zweiten Ventiles 52 wunschgemäß geregelt werden.
3 verdeutlicht den Betriebsmodus "Trocknen und Heizen" der Klimaanlage 10. In diesem Betriebsmodus wird das Kältemittel vom Verdichter 12 auf den hohen Druck verdichtet. Das Kältemittel strömt durch die siebente Verbindungsleitung 50 über das Ventil 52 zum ersten Wärmetauscherstrang 28 des dritten Wärmetauschers 20 und von hier durch die Verbindungsleitung 78 zum Hochdruckstrang 24 des internen zweiten Wärmetauschers 16 und von diesem zum Expansionsorgan 18. Im Expansionsorgan 18 wird das Kältemittel im Druck reduziert und strömt über das Ventil 62, den zweiten Wärmetauscherstrang 30 des dritten Wärmetauschers 20 und den Niederdruckstrang 26 des zweiten Wärmetauschers 16 zum Verdichter 12 zurück. Das Kältemittel verdampft dabei im zweiten Wärmetauscherstrang 30 des dritten Wärmetauschers 20. Das Ventil 56, das Ventil 60 und das Dreiwegeventil 64 sperren zur Niederdruckseite ab.
Die Luft, die den inneren dritten Wärmetauscher 20 durchströmt, wird zunächst durch den zweiten Wärmetauscherstrang 30 abgekühlt und dabei entfeuchtet, und anschließend im ersten Wärmetauscherstrang 28 des dritten Wärmetauschers 20 wieder erwärmt ("Reheat").
Die Luftaustrittstemperatur des inneren dritten Wärmetauschers 20 kann durch gezieltes Öffnen und Schließen des ersten Ventiles 44 geregelt werden, wobei bei gepulst geöffnetem ersten Ventil 44 ein Teil des Kältemittels parallel zum ersten Wärmetauscherstrang 28 über das erste Ventil 44, den äußeren ersten Wärmetauscher 14 und das Dreiwegeventil 64 zum Hochdruckstrang 24 des internen zweiten Wärmetauschers 16 strömt und somit die Heizleistung des ersten Wärmetauscherstrangs 28 des inneren dritten Wärmetauschers 20 reduziert wird.
4 verdeutlicht den Betriebsmodus "Heizen mit Heißgas", d. h. den Betriebsmodus "normales Heizen" in einem Dreiecksprozess. Dabei wird das Kältemittel vom Verdichter 12 auf den hohen Druck verdichtet und strömt über das zweite Ventil 52, den ersten Wärmetauscherstrang 28 des internen dritten Wärmetauschers 20 und das geöffnete dritte Ventil 56 zum Verdichter 12 zurück. Die Ventile 44 und 62 bleiben in diesem Betriebsmodus geschlossen. Der äußere erste Wärmetauscher 14, der innere zweite Wärmetauscher 16 und der zweite Wärmetauscherstrang 30 des dritten Wärmetauschers 20 werden in diesem Betriebsmodus nicht durchströmt.
Eine Expansion des Kältemittels vom Hochdruck auf den Niederdruck kann hierbei durch ein gepulstes Öffnen und Schließen des Ventiles 52 bzw. des Ventiles 56 erfolgen.
5 verdeutlicht den Betriebsmodus "maximales Heizen" in einem Wärmepumpenprozess. Das Kältemittel wird vom Verdichter 12 auf den hohen Druck verdichtet und strömt durch die siebente Verbindungsleitung 50 über das Ventil 52 zum ersten Wärmetauscherstrang 28 des inneren dritten Wärmetauschers 20 und von hier durch die Verbindungsleitung 78 zum Hochdruckstrang 24 des internen zweiten Wärmetauschers 16 und von hier zum Expansionsorgan 18. Im Expansionsorgan 18 wird das Kältemittel im Druck reduziert und strömt über das vierte Ventil 60, das optionale siebente Ventil 68, den äußeren ersten Wärmetauscher 14, das Dreiwegeventil 64 zum Niederdruckstrang 26 des zweiten Wärmetauschers 16 und von dort zum Verdichter 12 zurück.
Das Kältemittel verdampft im äußeren Wärmetauscher 14. Die Ventile 44, 56 und 62 bleiben in diesem Betriebsmodus geschlossen und sperren gemeinsam mit dem Dreiwegeventil 64 zur Niederdruckseite ab.
Das Expansionsorgan 18 regelt die Überhitzung des Sauggases am Eintritt des Verdichters 12. Beim Heizen im Wärmepumpenprozess ist der Lüfter 70 eingeschaltet.
6 verdeutlicht den Betriebsmodus "reduziertes Heizen mit Wärmepumpe (Wärmepumpenprozess)". Dieser Betriebsmodus unterscheidet sich von dem in 5 verdeutlichten Betriebsmodus nur dadurch, dass ein Teil des Kältemittels zusätzlich parallel zum äußeren ersten Wärmetauscher 14 vom Expansionsorgan 18 über das Ventil 62 und den zweiten Wärmetauscherstrang 30 des dritten Wärmetauschers 20 zum Niederdruckstrang 26 des internen zweiten Wärmetauschers 16 und weiter zum Verdichter 12 strömt.
Durch gezieltes gepulstes Öffnen und Schließen des fünften Ventiles 62 zwischen dem Expansionsorgan 18 und dem zweiten Wärmetauscherstrang 30 des dritten Wärmetauschers 20 kann die Luftaustrittstemperatur des inneren dritten Wärmetauschers 20 und damit die Heizleistung der Klimaanlage 10 wunschgemäß geregelt werden, indem pulsweise im zweiten Wärmetauscherstrang 30 des inneren dritten Wärmetauschers 20 Kältemittel verdampft und die Lufteintrittstemperatur in den erste Wärmetauscherstrang 28 des inneren dritten Wärmetauschers 20 absenkt.
7 verdeutlicht den Betriebsmodus "Abtauen und Heizen im Dreiecksprozess". Dabei wird das Kältemittel vom Verdichter 12 auf den hohen Druck verdichtet und strömt zum Teil über das Ventil 52, den ersten Wärmetauscherstrang 28 des internen dritten Wärmetauschers 20 und das geöffnete dritte Ventil 56 zum Verdichter 12 zurück. Zum anderen Teil strömt das Kältemittel vom Verdichter 12 über das Ventil 44, den äußeren ersten Wärmetauscher 14, das Dreiwegeventil 64 und den Niederdruckstrang 26 des internen zweiten Wärmetauschers 16 zum Verdichter 12 zurück. Das fünfte Ventil 62 zwischen dem Expansionsorgan 18 und dem zweiten Wärmetauscherstrang 30 des internen dritten Wärmetauschers 20 und somit der zweite Wärmetauscherstrang 30 des zweiten Wärmetauschers 20 werden in diesem Betriebsmodus nicht durchströmt.
Eine Expansion des Kältemittels vom Hochdruck auf den Niederdruck kann hierbei durch gepulstes Öffnen und Schließen des Ventiles 52 bzw. des Ventiles 56 erfolgen.
Ein Vorteil dieses Betriebsmodus ist, dass es möglich ist, gleichzeitig zu heizen und abzutauen. Bleibt das Ventil 52 geschlossen, so kann der äußere erste Wärmetauscher 14 ebenfalls – aber ohne Heizleistung am inneren dritten Wärmetauscher 20 – abgetaut werden.
Ein Abtauen ist auch in dem weiter oben in Verbindung mit 2 beschriebenen Betriebsmodus "Trocknen und Kühlen" möglich – aber üblicherweise nicht sinnvoll.
8 verdeutlicht den Betriebsmodus "Abtauen und Heizen mit Heißgas im Dreiecksprozess" ohne das Ventil 56, d. h. bei geschlossenem Ventil 56. Dabei strömt das Kältemittel vom Verdichter 12 über das Ventil 52, den ersten Wärmetauscherstrang 28 des internen dritten Wärmetauschers 20 durch die Verbindungsleitung 78 zum Hochdruckstrang 24 des internen zweiten Wärmetauschers 16 und von hier zum Expansionsorgan 18 und vom Expansionsorgan 18 über das vierte Ventil 60 zum äußeren ersten Wärmetauscher 14 und von dort über das Dreiwegeventil 64 und den Niederdruckstrang 26 des zweiten Wärmetauschers 16 zum Verdichter 12 zurück. Der äußere Wärmetauscher 14 ist in diesem Betriebsmodus nicht in Betrieb, d. h. sein Lüfter 70 ist ausgeschaltet. Der Wärmetauscher 14 wird vom überhitzten Kältemittel abgetaut. Das Expansionsorgan 18 regelt die Überhitzung des Sauggases am Eintritt des Verdichters 12.
9 verdeutlicht den Betriebsmodus "Abtauen mit Heißgas im Dreiecksprozess" ohne das Ventil 56. Das Kältemittel strömt vom Verdichter 12 über das Ventil 44, den äußeren Wärmetauscher 14, der nicht im Betrieb ist, d. h. dessen Lüfter 70 ausgeschaltet ist und vom überhitzten Kältemittel abgetaut wird, zum Dreiwegeventil 64 und von dort zum Niederdruckstrang 26 des internen zweiten Wärmetauschers 16 und von dort zum Verdichter 12 zurück.
10 verdeutlicht eine modifizierte Ausbildung der Klimaanlage gemäß den 1 bis 9, d. h. eine zweite Ausführungsform der Klimaanlage im Betriebsmodus "maximales Heizen mit zweistufiger Wärmepumpe im Wärmepumpenprozess". Zu diesem Zwecke ist zur sechsten Verbindungsleitung 42 ein zweiter Verdichter 72 parallel geschaltet, wobei in der sechsten Verbindungsleitung 42 vor dem zweiten Verdichter 72 ein achtes Ventil 74 und nach dem zweiten Verdichter 72 in neuntes Ventil 76 vorgesehen ist.
Der Verdichter 72 ist ein Niederdruckverdichter, der einen niedrigeren zulässigen Betriebsdruck aber ein größeres Hubvolumen als der Verdichter 12 hat. Er wird über die Ventile 74 und 76 abgesperrt, wenn der Mitteldruck, d. h. der Saugdruck des Verdichters 12 z. B. 50 bar übersteigt. Und er wird zusammen mit den Ventilen 74 und 76 aktiviert, wenn der Niederdruck z. B. 20 Bar unterschreitet.
Die zweite Verbindungsleitung 34 ist mit der achten Verbindungsleitung 54 durch die Verbindungsleitung 78 verbunden, von der eine zwölfte Verbindungsleitung 80 abzweigt. In der zwölften Verbindungsleitung 80 ist ein zehntes Ventil 82 und ein zweites Expansionsorgan 84 sowie ein Mitteldruckteil 86 eines vierten Wärmetauschers 88 in Reihe angeordnet. Das Mitteldruckteil 86 des vierten Wärmetauschers 88 ist an den ersten Verdichter 12 angeschlossen. Der vierte Wärmetauscher 88 weist außerdem ein Hochdruckteil 90 auf, das in der zweiten Verbindungsleitung 34 nach der Einmündung der Verbindungsleitung 78 vorgesehen ist.
Bei dem in 10 verdeutlichten Betriebsmodus "maximales Heizen" mit zweistufiger Wärmepumpe strömt das Kältemittel vom Verdichter 12 über das Ventil 52 zum ersten Wärmetauscherstrang 28 des inneren dritten Wärmetauschers 20 und den Hochdruckteil 90 des optionalen vierten Wärmetauschers 88 zum Hochdruckstrang 24 des internen zweiten Wärmetauschers 16, von dort zum Expansionsorgan 18, vom Expansionsorgan 18 über das Ventil 60 zum äußeren ersten Wärmetauscher 14 und von diesem über das Dreiwegeventil 64 zum Niederdruckstrang 26 des optionalen internen zweiten Wärmetauschers 16 und von dort über das Dreiwegeventil 74 zum zweiten Verdichter 72. Vom zweiten Verdichter 72 wird das Kältemittel auf den Mitteldruck verdichtet und strömt über das Rückschlagventil 76 zurück zum Verdichter 12.
Ein geringer Teil des Kältemittels strömt vom Heizer, d. h. vom ersten Wärmetauscherstrang 28 des dritten Wärmetauschers 20 kommend über das zehnte Ventil 82, das zweite Expansionsorgan 84 und den Mitteldruckteil 86 des vierten Wärmetauschers 88 zurück zum Verdichter 12. Es wird gerade soviel Kältemittel im Mitteldruckteil 86 des internen vierten Wärmetauschers 88 verdampft, dass in den Verdichter 12 überhitztes Kältemittel einströmt. Dabei wird das Kältemittel im Hochdruckteilstrang 90 des internen vierten Wärmetauschers 88 abgekühlt.
Das Expansionsorgan 18 regelt die Überhitzung des Sauggases am Eintritt des zweiten Verdichters 72 und das zweite Expansionsorgan 84 regelt die Überhitzung des Sauggases am Eintritt des Verdichters 12.
11 verdeutlicht die Ausbildung der Klimaanlage gemäß 10 im Betriebsmodus "normales Heizen" mit einstufiger Wärmepumpe – ohne den Niederdruckverdichter, d. h. ohne den zweiten Verdichter 72. Dabei ist das Ventil 82 geschlossen, d. h. das zweite Expansionsorgan 84 abgesperrt. Das Dreiwegeventil 74 und das Rückschlagventil 76 sperren den Niederdruckverdichter 72 ab, der außer Betrieb ist. Diese Ventile öffnen die Niederdruckstufe nur, wenn ein bestimmter Saugdruck unterschritten wird.
12 verdeutlicht schematisch eine dritte Ausführungsform der Klimaanlage 10 mit einem Verdichter 12, einem äußeren Wärmetauscher 14, einem optionalen internen Wärmetauscher 16 mit seinem Hochdruckstrang 24 und seinem Niederdruckstrang 26, einem Expansionsorgan 18 und einem inneren Wärmetauscher 20, der in Luftströmungsrichtung geteilt ist und einen ersten Wärmetauscherstrang 28 und einen zweiten Wärmetauscherstrang 30 aufweist.
In die erste Verbindungsleitung 22 zwischen dem Verdichter 12 und dem äußeren ersten Wärmetauscher 14 ist ein Ventil 44 vorgesehen. Von der ersten Verbindungsleitung 22 zweigt zwischen dem Verdichter 12 und dem ersten Ventil 44 eine siebente Verbindungsleitung 50 ab, in der ein zweites Ventil 52 vorgesehen ist. Von der ersten Verbindungsleitung 22 zweigt zwischen dem ersten Ventil 44 und dem ersten äußeren Wärmetauscher 14 eine neunte Verbindungsleitung 58 ab, in der ein viertes Ventil 60 vorgesehen ist.
Ein Rückschlagventil 61 ist zwischen dem Ausgang des äußeren ersten Wärmetauschers 14 und dem Eingang des Hochdruckstranges 24 des internen Wärmetauschers 16 vorgesehen. Zwischen dem Ausgang des äußeren Wärmetauschers 14, dem Ausgang des zweiten Wärmetauscherstranges 30 des inneren Wärmetauschers 20 und dem Eingang des Niederdruckstranges 26 des internen Wärmetauschers 16 ist ein Dreiwegeventil 65 vorgesehen.
Die Ausbildung der Klimaanlage 10 gemäß 12 ist in den folgenden Modi betreibbar: Kühlbetrieb, Kühlen und Trocknen (Reheat), Heizen und Trocknen (Reheat), Heizen mit Wärmepumpe, Heizen mit Heißgas und Abtauen des äußeren Wärmetauschers.
Im Modus „Kühlbetrieb" strömt das Kältemittel vom Verdichter 12 über das Ventil 44 zum äußeren Wärmetauscher 14 und von dort durch das Ventil 61 zum Hochdruckstrang 24 des optionalen internen Wärmetauschers 16 und von hier zum Expansionsorgan 18 und von hier weiter zum zweiten Wärmetauscherstrang 30 des inneren dritten Wärmetauschers 20 und von hier durch das Dreiwegeventil 65 zum Niederdruckstrang 26 des internen zweiten Wärmetauschers 16 wieder zurück zum Verdichter 12. Ein Abregeln ist in diesem Betriebsmodus z. B. durch zeitweiliges Öffnen des Ventiles 52 (Reheat) möglich.
Im Betriebsmodus „Kühlen und Trocknen (Reheat)" strömt das Kältemittel vom Verdichter 12 einerseits über das Ventil 44, den äußeren ersten Wärmetauscher 14 und das Ventil 61 und andererseits über das Ventil 52 und den ersten Wärmetauscherstrang 28 des inneren dritten Wärmetauschers 20 zum Hochdruckstrang 24 des optionalen inneren zweiten Wärmetauschers 16 und von hier über das Expansionsorgan 18, den zweiten Wärmetauscherstrang 30 des dritten Wärmetauschers 20, das Dreiwegeventil 65 und den Niederdruckstrang 26 des internen zweiten Wärmetauschers 16 wieder zum Verdichter 12 zurück.
Im Betriebsmodus „Heizen und Trocknen (Reheat)" strömt das Kältemittel vom Verdichter 12 über das Ventil 52, den ersten Wärmetauscherstrang 28 des inneren dritten Wärmetauschers 20 zum Hochdruckstrang 24 des optionalen internen zweiten Wärmetauschers 16 und von dort zum Expansionsorgan 18, weiter zum zweiten Wärmetauscherstrang 30 des inneren dritten Wärmetauschers 20 und von hier durch das Dreiwegeventil 65 zum Niederdruckstrang 26 des zweiten Wärmetauschers 16 und von hier wieder zurück zum Verdichter 12.
Im Betriebsmodus „Heizen mit Wärmepumpe" strömt das Kältemittel vom Verdichter 12 über das Ventil 52 zum ersten Wärmetauscherstrang 28 des inneren dritten Wärmetauschers 20, von hier zum Hochdruckstrang 24 des optionalen inneren zweiten Wärmetauschers 16, von hier zum Expansionsorgan 18, anschließend durch das Ventil 60 zum äußeren ersten Wärmetauscher 14, im Anschluss daran über das Dreiwegeventil 65 zum Niederdruckstrang 26 des Wärmetauschers 16 und von hier wieder zurück zum Verdichter 12.
Im Betriebsmodus „Heizen mit Heißgas" strömt das Kältemittel vom Verdichter 12 über das Ventil 52 zum ersten Wärmetauscherstrang 28 des inneren dritten Wärmetauschers 20 und von diesem zum Hochdruckstrang 24 des Wärmetauschers 16 und im Anschluss daran zum Expansionsorgan 18 und nach diesem über das Ventil 60 zum äußeren ersten Wärmetauscher 14. Im Anschluss daran strömt es durch das Dreiwegeventil 65 zum Niederdruckstrang 26 des optionalen internen zweiten Wärmetauschers 16 und von diesem wieder zurück zum Verdichter 12. In diesem Betriebsmodus ist der Lüfter 70 des ersten Wärmetauschers 14 außer Betrieb. Im Bedarfsfall könnte so auch der äußere erste Wärmetauscher 14 abgetaut werden.
Das Abtauen des äußeren Wärmetauschers 14 kann auch aus dem Wärmepumpenmodus nach Öffnen des Ventiles 44 und Abschalten des Lüfters 70 erfolgen.
Bei der Ausbildung der Klimaanlage 10 gemäß 12 handelt es sich um einen im Vergleich mit der Ausführungsform gemäß den 1 bis 9 vereinfachten Aufbau mit nur zwei Magnetventilen 44 und 52, einem Dreiwegeventil 65 und zwei Rückschlagventilen 60 und 61.
13 verdeutlicht noch eine andere vereinfachte Ausbildung der Klimaanlage 10 mit einem Verdichter 12, einem äußeren ersten Wärmetauscher 14, einem optionalen inneren zweiten Wärmetauscher 16, der einen Hochdruckstrang 24 und einen Niederdruckstrang 26 aufweist, einem Expansionsorgan 18 und einem inneren dritten Wärmetauscher 20, der einen ersten Wärmetauscherstrang 28 und einen zweiten Wärmetauscherstrang 30 aufweist. In der durch den Pfeil 32 angedeuteten Luftströmungsrichtung ist der Wärmetauscherstrang 30 dem Wärmetauscherstrang 28 stromaufwärts vorgeordnet.
In der ersten Verbindungsleitung 22 zwischen dem Verdichter 12 und dem ersten Wärmetauscher 14 ist eine erstes Ventil 44 vorgesehen. Vom ersten Leitungsabschnitt 46 der ersten Verbindungsleitung 22 zwischen dem Verdichter 12 und dem ersten Ventil 44 zweigt eine siebte Verbindungsleitung 50 ab, in der ein zweites Ventil 52 vorgesehen ist. Die siebte Verbindungsleitung 50 ist an den ersten Wärmetauscherstrang 28 angeschlossen. Der Ausgang des ersten Wärmetauscherstranges 28 ist mittels einer Verbindungsleitung 78 mit dem Hochdruckstrang 24 des zweiten Wärmetauschers 16 verbunden. In der Verbindungsleitung 78 ist ein Rückschlagventil 63 vorgesehen.
Vom zweiten Leitungsabschnitt 48 der ersten Verbindungsleitung 22 zwischen dem ersten Ventil 44 und dem ersten Wärmetauscher 14 zweigt eine neunte Verbindungsleitung 58 ab, in der ein viertes Ventil 60 vorgesehen ist. Bei dem Ventil 60 handelt es sich um ein Rückschlagventil.
Ein Rückschlagventil 61 ist zwischen dem Ausgang des ersten Wärmetauschers 14 und dem Hochdruckstrang 24 des zweiten Wärmetauschers 16 vor Einmündung der Verbindungsleitung 78 vorgesehen. Ein fünftes Ventil 62, das bei dieser Ausführungsform der Klimaanlage 10 von einem Rückschlagventil gebildet ist, ist in der vierten Verbindungsleitung 38 vorgesehen, welche das Expansionsorgan 18 mit dem zweiten Wärmetauscherstrang 30 des dritten Wärmetauschers 20 verbindet.
Der Ausgang des zweiten Wärmetauscherstranges 30 des dritten Wärmetauschers 20 ist mit dem Niederdruckstrang 26 des zweiten Wärmetauschers 16 über ein Dreiwegeventil 65 verbunden, das außerdem auch mit dem Ausgang des ersten Wärmetauschers 14 über die Verbindungsleitung 66 strömungstechnisch verbunden ist. Zwischen dem Eingang des ersten Wärmetauscherstranges 28 und dem Eingang des zweiten Wärmetauscherstranges 30 des dritten Wärmetauschers 20 ist ein Ventil 67 vorgesehen. Ein weiteres Ventil 69 ist zwischen dem Ausgang des ersten Wärmetauscherstranges 28 und dem Ausgang des zweiten Wärmetauscherstranges 30 des dritten Wärmetauschers 20 vorgesehen.
Die Klimaanlage 10 gemäß 13 kann in den folgenden Modi betrieben werden: „maximales Kühlen", „normales Kühlen", „Kühlen und Trocknen (Reheat)", „Heizen und Trocknen (Reheat)", „maximales Heizen mit Wärmepumpe", „normales Heizen mit Wärmepumpe", „maximales Heizen mit Heißgas", „normales Heizen mit Heißgas" und „Heizen mit Heißgas (Abtauen)".
Im Betriebsmodus „maximales Kühlen" strömt das Kältemittel vom Verdichter 12 über das Ventil 44, den äußeren ersten Wärmetauscher 14, das Rückschlagventil 61, den Hochdruckstrang 24 des zweiten Wärmetauschers 16, das Expansionsorgan 18, das Rückschlagventil 62, einerseits über den zweiten Wärmetauscherstrang 30 des inneren dritten Wärmetauschers 20 und andererseits über das Ventil 67, den ersten Wärmetauscherstrang 28 des inneren dritten Wärmetauschers 20 und das Ventil 69 zum Dreiwegeventil 65 und von hier zum Niederdruckstrang 26 des zweiten Wärmetauschers 16 und von hier zurück zum Verdichter 12.
Im Betriebsmodus „normales Kühlen" strömt das Kältemittel vom Verdichter 12 über das erste Ventil 44 zum äußeren ersten Wärmetauscher 14, von hier durch das Rückschlagventil 61 zum Hochdruckstrang 24 des zweiten Wärmetauschers 16 und von hier zum Expansionsorgan 18 und weiter zum Rückschlagventil 62 in den zweiten Wärmetauscherstrang 30 des inneren dritten Wärmetauschers 20 und anschließend über das Ventil 65 zum Niederdruckstrang 26 des zweiten Wärmetauschers 16 und von hier wieder zurück zum Verdichter 12.
Ein Abregeln ist in diesem Betriebsmodus beispielsweise durch zeitweiliges Öffnen des in der siebten Verbindungsleitung 50 vorgesehenen zweiten Ventiles 52 (Reheat) möglich.
Im Betriebsmodus „Kühlen und Trocknen (Reheat)" strömt das Kältemittel vom Verdichter 12 einerseits über das Ventil 44, den äußeren ersten Wärmetauscher 14, das Rückschlagventil 61 und andererseits über das zweite Ventil 52, den ersten Wärmetauscherstrang 28 des inneren dritten Wärmetauschers 20 und das Rückschlagventil 63 zum Hochdruckstrang 24 des optionalen inneren zweiten Wärmetauschers 16 und weiter über das Expansionsorgan 18, das Rückschlagventil 62, den zweiten Wärmetauscherstrang 30 des inneren dritten Wärmetauschers 20, das Dreiwegeventil 65 und den Niederdruckstrang 26 des zweiten Wärmetauschers 16 wieder zurück zum Verdichter 12.
Im Betriebsmodus „Heizen und Trocknen (Reheat)" strömt das Kältemittel vom Verdichter 12 über das zweite Ventil 52, den ersten Wärmetauscherstrang 28 des inneren dritten Wärmetauschers 20, das Rückschlagventil 63, den Hochdruckstrang 24 des optionalen internen zweiten Wärmetauschers 16, das Expansionsorgan 18, das Rückschlagventil 62, den zweiten Wärmetauscherstrang 30 des inneren dritten Wärmetauschers 20, das Dreiwegeventil 65 und den Niederdruckstrang 26 des zweiten Wärmetauschers 16 wieder zurück zum Verdichter 12.
Im Betriebsmodus „maximales Heizen mit Wärmepumpe" strömt das Kältemittel vom Verdichter 12 über das zweite Ventil 52 einerseits über den ersten Wärmetauscherstrang 28 des inneren dritten Wärmetauschers 20 und andererseits über das Ventil 67, den zweiten Wärmetauscherstrang 30 des dritten Wärmetauschers 20 und das Ventil 69 zum Rückschlagventil 63 und weiter über den Hochdruckstrang 24 des optionalen internen zweiten Wärmetauschers 16, das Expansionsorgan 18, das Rückschlagventil 60, den äußeren ersten Wärmetauscher 14, das Dreiwegeventil 65 und den Niederdruckstrang 26 des zweiten Wärmetauschers 16 wieder zurück zum Verdichter 12.
Im Betriebsmodus „normales Heizen mit Wärmepumpe" strömt das Kältemittel vom Verdichter 12 über das Ventil 52, den ersten Wärmetauscherstrang 28 des inneren dritten Wärmetauschers 20, das Rückschlagventil 62, den Hochdruckstrang 24 des optionalen internen zweiten Wärmetauschers 16, das Expansionsorgan 18, das Rückschlagventil 60, den äußeren ersten Wärmetauscher 14, das Dreiwegeventil 65 und den Niederdruckstrang 26 des zweiten Wärmetauschers 16 wieder zurück zum Verdichter 12.
Im Betriebsmodus „maximales Heizen mit Heißgas" strömt das Kältemittel vom Verdichter 12 über das zweite Ventil 52 einerseits über den ersten Wärmetauscherstrang 28 des inneren dritten Wärmetauschers 20 und das Ventil 69 und andererseits über das Ventil 67 und den zweiten Wärmetauscherstrang 30 des dritten Wärmetauschers 20 zum Dreiwegeventil 65 und weiter über den Niederdruckstrang 26 des optionalen internen zweiten Wärmetauschers 16 wieder zurück zum Verdichter 12.
Im Betriebsmodus „normales Heizen mit Heißgas" strömt das Kältemittel vom Verdichter 12 über das Ventil 52, den ersten Wärmetauscherstrang 28 des inneren dritten Wärmetauschers 20, das Ventil 69, das Dreiwegeventil 65 und den Niederdruckstrang 26 des optionalen internen zweiten Wärmetauschers 16 wieder zurück zum Verdichter 12.
Im Betriebsmodus „Heizen mit Heißgas (Abtauen)" strömt das Kältemittel vom Verdichter 12 über das Ventil 52, den ersten Wärmetauscherstrang 28 des inneren dritten Wärmetauschers 20, das Rückschlagventil 63, den Hochdruckstrang 24 des optionalen internen zweiten Wärmetauschers 16, das Expansionsorgan 18, das Rückschlagventil 60, den äußeren ersten Wärmetauscher 14, das Dreiwegeventil 65 und den Niedruckstrang 26 des zweiten Wärmetauschers 16 wieder zurück zum Verdichter 12. In diesem Betriebsmodus muss der Lüfter 70 des äußeren ersten Wärmetauschers 14 außer Betrieb sein. Eventuell könnte damit auch der äußere erste Wärmetauscher 14 abgetaut werden. Ein Abtauen des äußeren ersten Wärmetauschers 14 kann auch aus dem Wärmepumpenmodus durch Öffnen des ersten Ventiles 44 und Abschalten des für den ersten Wärmetauscher 14 vorgesehenen Lüfters 70 erfolgen.
Bei der erfindungsgemäßen Klimaanlage 10 dient der erste Wärmetauscherstrang 28 des dritten Wärmetauschers 20 vorwiegend als Heizer und der zweite Wärmetauscherstrang 30 vorwiegend als Verdampfer.

10: Klimaanlage
12: Verdichter (von 10)
14: 1. Wärmetauscher (von 10)
16: 2. Wärmetauscher (von 10)
18: Expansionsorgan (von 10)
20: 3. Wärmetauscher (von 10)
22: 1. Verbindungsleitung (zwischen 12 und 14)
24: Hochdruckstrang (von 16)
26: Niederdruckstrang (von 16)
28: 1. Wärmetauscherstrang (von 20)
30: 2. Wärmetauscherstrang (von 20)
32: Luftströmungsrichtung/Pfeil (bei 20)
34: 2. Verbindungsleitung (zwischen 14 und 24)
36: 3. Verbindungsleitung (zwischen 24 und 18)
38: 4. Verbindungsleitung (zwischen 18 und 30)
40: 5. Verbindungsleitung (zwischen 30 und 26)
42: 6. Verbindungsleitung (zwischen 26 und 12)
44: 1. Ventil (in 22)
46: 1. Leitungsabschnitt (von 22)
48: 2. Leitungsabschnitt (von 22)
50: 7. Verbindungsleitung (zwischen 46 und 28)
52: 2. Ventil (in 50)
54: 8. Verbindungsleitung (zwischen 28 und 42)
56: 3. Ventil (in 54)
58: 9. Verbindungsleitung (zwischen 48 und 38)
60: 4. Ventil (in 58)
61: Rückschlagventil (zwischen 14 und 24)
62: 5. Ventil (in 38)
63: Rückschlagventil (zwischen 28 und 24)
64: 6. Ventil (in 34)
65: Dreiwegeventil (zwischen 14, 30 und 26)
66: 10. Verbindungsleitung (zwischen 64 und 40)
67: Ventil (zwischen 50 und 38)
68: 7. Ventil (in 58)
69: Ventil (zwischen 78 und 65)
70: Lüfter (von 14)
72: 2. Verdichter (von 10)
74: 8. Ventil (in 42 vor 72)
76: 9. Ventil (nach 72)
78: Verbindungsleitung (zwischen 34 und 54)
80: 12. Verbindungsleitung (zwischen 78 und 42)
82: 10. Ventil (in 80)
84: 2. Expansionsorgan (in 80)
86: Mitteldruckteil (von 88)
88: 4. Wärmetauscher (von 10)
90: Hochdruckteil (von 88)

Claims

Klimaanlage für ein Fahrzeug, die zum Kühlen, Trocknen und/oder Heizen der Zuluft für den Innenraum des Fahrzeugs vorgesehen ist, mit einem Verdichter (12), einem mit dem Verdichter (12) mittels einer ersten Verbindungsleitung (22) verbundenen äußeren ersten Wärmetauscher (14), einem mit dem ersten Wärmetauscher (14) mittels einer zweiten Verbindungsleitung (34) verbundenen Hochdruckstrang (24) eines internen zweiten Wärmetauschers (16), einem mit dem Hochdruckstrang (24) des zweiten Wärmetauschers (16) mittels einer dritten Verbindungsleitung (36) verbundenen Expansionsorgan (18), und einem in Luftströmungsrichtung (32) geteilten dritten Wärmetauscher (20) mit einem ersten und einem zweiten Wärmetauscherstrang (28 und 30), wobei das Expansionsorgan (18) mit dem zweiten Wärmetauscherstrang (30) des dritten Wärmetauschers (20) mittels einer vierten Verbindungsleitung (38) und der zweite Wärmetauscherstrang (30) des dritten Wärmetauschers (20) mit dem Niederdruckstrang (26) des zweiten Wärmetauschers (16) mittels einer fünften Verbindungsleitung (40) und der Niederdruckstrang (26) mittels einer sechsten Verbindungsleitung (42) mit dem Verdichter (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Verbindungsleitung (22) ein erstes Ventil (44) vorgesehen ist, wobei von dem Leitungsabschnitt (46) zwischen den Verdichter (12) und dem ersten Ventil (44) eine siebente Verbindungsleitung (50) abzweigt, in der ein zweites Ventil (52) vorgesehen ist, und die mit dem ersten Wärmetauscherstrang (28) des dritten Wärmetauschers (20) verbunden ist, dass der erste Wärmetauscherstrang (28) mittels einer Verbindungsleitung (78) mit dem Hochdruckstrang (24) des internen zweiten Wärmetauscher (14) verbunden ist, und dass von dem Leitungsabschnitt (48) zwischen dem ersten Ventil (44) und dem ersten Wärmetauscher (14) eine neunte Verbindungsleitung (58) abzweigt, die ein viertes Ventil (60) aufweist, und die an die vierte Verbindungsleitung (38) zwischen dem Expansionsorgan (18) und dem zweiten Wärmetauscherstrang (30) des dritten Wärmetauschers (20) angeschlossen ist, und dass der Ausgang des äußeren ersten Wärmetauschers (14) und der Eingang des Niederdruckstrangs (26) des internen zweiten Wärmetauschers (16) mit einer zehnten Verbindungsleitung (66) verbunden ist, die ein Ventil (64; 65) enthält.
Klimaanlage für ein Fahrzeug, die zum Kühlen, Trocknen und/oder Heizen der Zuluft für den Innenraum des Fahrzeugs vorgesehen ist, mit einem Verdichter (12), einem mit dem Verdichter (12) mittels einer ersten Verbindungsleitung (22) verbundenen äußeren ersten Wärmetauscher (14), einem mit dem ersten Wärmetauscher (14) mittels einer zweiten Verbindungsleitung (34) und einer dritten Verbindungsleitung (36) verbundenen Expansionsorgan (18), und einem in Luftströmungsrichtung (32) geteilten dritten Wärmetauscher (20) mit einem ersten und einem zweiten Wärmetauscherstrang (28, 30), wobei das Expansionsorgan (18) mit dem zweiten Wärmetauscherstrang (30) des dritten Wärmetauschers (20) mittels einer vierten Verbindungsleitung (38) und der zweite Wärmetauscherstrang (30) des dritten Wärmetauschers (20) mittels einer fünften Verbindungsleitung (40) und mittels einer sechsten Verbindungsleitung (42) mit dem Verdichter (12) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Verbindungsleitung (22) ein erstes Ventil (44) vorgesehen ist, wobei von dem Leitungsabschnitt (46) zwischen den Verdichter (12) und dem ersten Ventil (44) eine siebente Verbindungsleitung (50) abzweigt, in der ein zweites Ventil (52) vorgesehen ist, und die mit dem ersten Wärmetauscherstrang (28) des dritten Wärmetauschers (20) verbunden ist, dass der erste Wärmetauscherstrang (28) mittels einer Verbindungsleitung (78) mit dem Expansionsorgan (18) verbunden ist, und dass von dem Leitungsabschnitt (48) zwischen dem ersten Ventil (44) und dem ersten Wärmetauscher (14) eine neunte Verbindungsleitung (58) abzweigt, die ein viertes Ventil (60) aufweist, und die an die vierte Verbindungsleitung (38) zwischen dem Expansionsorgan (18) und dem zweiten Wärmetauscherstrang (30) des dritten Wärmetauschers (20) angeschlossen ist, und dass der Ausgang des äusseren ersten Wärmetauschers (14) und der Eingang des Verdichters (12) mit einer zehnten Verbindungsleitung (66) verbunden ist, die ein Ventil (64, 65) enthält.
Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (44) ein Magnetventil ist.
Klimaanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventil (52) ein Magnetventil ist.
Klimaanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vierte Ventil (60) ein Rückschlagventil ist.
Klimaanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der neunten Verbindungsleitung (58) zusätzlich zum vierten Ventil (60) ein siebentes Ventil (68) vorgesehen ist.
Klimaanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen und Schließen des ersten Ventils (44) gepulst regelbar ist.
Klimaanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen und Schließen des zweiten Ventils (52) gepulst regelbar ist.
Klimaanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscherstrang (28) des dritten Wärmetauschers (40) mittels einer achten Verbindungsleitung (54) an ein drittes Ventil (56) angeschlossen ist.
Klimaanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Ventil (56) ein Magnetventil ist.
Klimaanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen und Schließen des dritten Ventils (56) gepulst regelbar ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Ventil (56) mit der sechsten Verbindungsleitung (42) verbunden ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Ventil (56) mit dem Niederdruckstrang (26) des internen zweiten Wärmetauschers (20) verbunden ist.
Klimaanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Verbindungsleitung (34) nach dem ersten Wärmetauscher (14) ein sechstes Ventil (64) vorgesehen ist, das mittels einer zehnten Verbindungsleitung (66) an die fünfte Verbindungsleitung (40) angeschlossen ist, und dass in der vierten Verbindungsleitung (38) ein fünftes Ventil (62) vorgesehen ist.
Klimaanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das sechste Ventil (64) ein Dreiwegeventil ist.
Klimaanlage nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das fünfte Ventil (62) ein Magnetventil ist.
Klimaanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der fünften Verbindungsleitung (40) zwischen dem Ausgang des inneren dritten Wärmetauschers (20) und dem Eingang des Niederdruckstrangs (26) des internen zweiten Wärmetauschers (16) ein Ventil (65) vorgesehen ist, das mittels der zehnten Verbindungsleitung (66) an den Ausgang des äußeren ersten Wärmetauschers (14) angeschlossen ist, und dass in der zweiten Verbindungsleitung (34) zwischen dem Abzweig der zehnten Verbindungsleitung (66) und der Einmündung der den ersten Wärmetauscher-Strang (28) mit dem Hochdruckstrang (24) des internen zweiten Wärmetauschers (14) verbindenden Verbindungsleitung (78) ein Ventil (61) vorgesehen ist.
Klimaanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das in der fünften Verbindungsleitung (40) zwischen dem Ausgang des inneren dritten Wärmetauschers (20) und dem Eingang des Niederdruckstrangs (26) des internen zweiten Wärmetauschers (16) angeordnete Ventil (65) ein Dreiwegeventil ist.
Klimaanlage nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das in der zweiten Verbindungsleitung (34) zwischen dem Abzweig der zehnten Verbindungsleitung (66) und der Einmündung der Verbindungsleitung (78) angeordnete Ventil (61) ein Rückschlagventil ist.
Klimaanlage nach Anspruch 6 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen und Schließen des siebenten Ventils (68) gepulst regelbar ist.
Klimaanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur sechsten Verbindungsleitung (42) ein zweiter Verdichter (72) parallel geschaltet ist, wobei in der sechsten Verbindungsleitung (42) vor dem zweiten Verdichter (72) ein achtes Ventil (74) und nach dem zweiten Verdichter (72) ein neuntes Ventil (76) vorgesehen ist.
Klimaanlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass von der den ersten Wärmetauscherstrang (28) mit dem Hochdruckstrang (24) des internen zweiten Wärmetauschers (14) verbindenden Verbindungsleitung (78) eine zwölfte Verbindungsleitung (80) abzweigt, in der ein zehntes Ventil (82), ein zweites Expansionsorgan (84) und ein Mitteldruckteil (86) eines vierten Wärmetauschers (88) in Reihe angeordnet sind, wobei das Mitteldruckteil (86) des vierten Wärmetauschers (88) an den ersten Verdichter (12) angeschlossen ist, und das Hochdruckteil (90) des vierten Wärmetauschers (88) in der zweiten Verbindungsleitung (34) vorgesehen ist.
Klimaanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Wärmetauscherstrang (28 und 30) durch zwei Zusatzventile (67, 69) miteinander parallel geschaltet sind.
Klimaanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der den ersten Wärmetauscherstrang (28) mit dem Hochdruckstrang (24) des internen zweiten Wärmetauschers (14) verbindenden Verbindungsleitung (78) ein Rückschlagventil (63) vorgesehen ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass CO₂ als Kältemittel verwendet wird.
Verwendung der Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum normalen Kühlen, zum Trocknen und Kühlen, zum Trocknen und Heizen, zum normalen Heizen, zum maximalen Heizen, zum reduzierten Heizen und/oder zum Abtauen und Heizen im Innenraum eines Fahrzeugs.