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DE102015003546A1 - Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug - Google Patents

Klimatisierungseinrichtung für ein Fahrzeug Download PDF

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Publication number
DE102015003546A1
DE102015003546A1 DE102015003546.0A DE102015003546A DE102015003546A1 DE 102015003546 A1 DE102015003546 A1 DE 102015003546A1 DE 102015003546 A DE102015003546 A DE 102015003546A DE 102015003546 A1 DE102015003546 A1 DE 102015003546A1
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DE
Germany
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refrigerant
cooling
air conditioning
liquid
cooled
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102015003546.0A
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English (en)
Inventor
Nicolas Grall
Jan Gärtner
Florence Michel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungseinrichtung (10) zum Temperieren eines Innenraums eines Fahrzeugs, mit einem von einem Kältemittel durchströmbaren Kältemittelkreislauf (12), in welchem ein Verdichter (14) zum Verdichten des Kältemittels, ein Verdampfer (16) zum Verdampfen des Kältemittels, zwei in Reihe geschaltete Kühleinrichtungen (18, 20) zum Kühlen des Kältemittels und zwei Expansionseinrichtungen (22, 24) zum Expandieren des Kältemittels angeordnet sind, wobei eine der Kühleinrichtungen (18, 20) als flüssigkeitsgekühlte Kühleinrichtung (20) und die andere der Kühleinrichtungen (18, 20) als gasgekühlte Kühleinrichtung (18) ausgebildet ist, welche in Strömungsrichtung des Kältemittels durch den Kältemittelkreislauf (12) zwischen den als regelbare Expansionsventile (22, 24) ausgebildeten Expansionseinrichtungen (22, 24) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungseinrichtung zum Temperieren eines Innenraums eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Eine solche Klimatisierungseinrichtung zum Temperieren eines Innenraums eines Fahrzeugs ist beispielsweise der DE 201 21 533 U1 als bekannt zu entnehmen. Die Klimatisierungseinrichtung weist einen von einem Kältemittel durchströmbaren Kältemittelkreislauf auf, in welchem ein Verdichter zum Verdichten des Kältemittels angeordnet ist. Ferner umfasst die Klimatisierungseinrichtung einen in dem Kältemittelkreislauf angeordneten Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels. Außerdem sind in dem Kältemittelkreislauf zwei Kühleinrichtungen zum Kühlen des Kältemittels angeordnet, wobei die Kühleinrichtungen in Reihe geschaltet sind. Dies bedeutet, dass das den Kältemittelkreislauf durchströmende Kältemittel zunächst eine der Kühleinrichtungen und schließlich die andere der Kühleinrichtungen durchströmt. Mit anderen Worten durchströmt das Kältemittel die Kühleinrichtungen nacheinander und nicht etwa gleichzeitig beziehungsweise parallel.
  • Die Kühleinrichtungen sind beispielsweise jeweilige Kondensatoren, mittels welchen das Kühlmittel kondensiert wird. Das Kühlmittel durchströmt die Kühleinrichtungen beispielsweise in gasförmigem Zustand beziehungsweise strömt in die Kühleinrichtungen in gasförmigem Zustand ein, sodass die Kühleinrichtungen üblicherweise auch als Gaskühler bezeichnet werden. Ferner umfasst die Klimatisierungseinrichtung zwei in dem Kältemittelkreislauf angeordnete Expansionseinrichtungen zum Expandieren des Kältemittels.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Klimatisierungseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche besonders effizient betreibbar ist bei gleichzeitiger Realisierung einer besonders guten Heizleistung zum Erwärmen beziehungsweise Beheizen des Innenraums.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Klimatisierungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
  • Um eine Klimatisierungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, welche besonders effizient betreibbar ist bei gleichzeitiger Realisierung einer besonders guten Heizleistung zum Erwärmen beziehungsweise Beheizen des Innenraums, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine der Kühleinrichtungen als flüssigkeitsgekühlte Kühleinrichtung und die andere der Kühleinrichtungen als gasgekühlte Kühleinrichtung ausgebildet ist. Unter der flüssigkeitsgekühlten Kühleinrichtung ist zu verstehen, dass das Kältemittel mittels der flüssigkeitsgekühlten Kühleinrichtung durch einen Wärmeübergang von dem Kältemittel an eine Flüssigkeit gekühlt wird. Die flüssigkeitsgekühlte Kühleinrichtung ist somit beispielsweise von dem Kältemittel und einer Flüssigkeit durchströmbar oder umströmbar, wobei das Kältemittel über die flüssigkeitsgekühlte Kühleinrichtung mittels der genannten Flüssigkeit gekühlt wird. Die Flüssigkeit wird auch als Wasser oder Kühlwasser bezeichnet, sodass die flüssigkeitsgekühlte Kühleinrichtung auch als wassergekühlte Kühleinrichtung oder wassergekühlter Gaskühler bezeichnet wird.
  • Unter der gasgekühlten Kühleinrichtung ist zu verstehen, dass das Kältemittel mittels der gasgekühlten Kühleinrichtung durch einen Wärmeübergang von dem Kältemittel an ein Gas, insbesondere Luft, gekühlt wird. Die gasgekühlte Kühleinrichtung ist beispielsweise von dem Kältemittel und dem Gas durchströmbar beziehungsweise umströmbar, sodass das Kältemittel mittels des Gases über die gasgekühlte Kühleinrichtung gekühlt wird.
  • Bei dem Gas handelt es sich beispielsweise um Luft, sodass die gasgekühlte Kühleinrichtung auch als luftgekühlte Kühleinrichtung oder luftgekühlter Gaskühler bezeichnet wird. Die Kühleinrichtungen sind beispielsweise Kondensatoren, mittels welchen das zunächst gasförmige Kältemittel, welches die Kühleinrichtungen beispielsweise im gasförmigen Zustand durchströmt beziehungsweise im gasförmigen Zustand einströmt, kondensiert wird.
  • Darüber hinaus ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die gasgekühlte Kühleinrichtung in Strömungsrichtung des Kältemittels durch den Kältemittelkreislauf zwischen den als regelbare Expansionsventile ausgebildeten Expansionseinrichtungen angeordnet ist. Mit anderen Worten sind die Expansionseinrichtungen als regelbare Expansionsventile ausgebildet, wobei ein erstes der regelbaren Expansionsventile stromauf der gasgekühlten Kühleinrichtung und das zweite regelbare Expansionsventil stromab der gasgekühlten Kühleinrichtung angeordnet ist.
  • Durch den Einsatz der in Reihe geschalteten Kühleinrichtungen kann eine besonders vorteilhafte Enthitzung, das heißt Kühlung und somit Kondensation des Kältemittels durchgeführt werden, wobei die gasgekühlte Kühleinrichtung durch die flüssigkeitsgekühlte Kühleinrichtung entlastet werden kann. Die erfindungsgemäße Klimatisierungseinrichtung kann dabei besonders vorteilhaft als Wärmepumpe beziehungsweise in einem Wärmepumpenbetrieb betrieben werden, um dadurch den Innenraum besonders effektiv und effizient zu beheizen. Hintergrund der Erfindung ist, dass es bei herkömmlichen Wärmepumpenverschaltungen zu Kältemittelversackungen kommen kann, wenn der Kältemittelkreislauf beziehungsweise die Klimatisierungseinrichtung abgeschaltet ist. Darüber hinaus ist ein Wechsel der Betriebsart der Klimatisierungseinrichtung herkömmlicherweise nur bei Stillstand der Klimatisierungseinrichtung sowie mit demselben Druck durchführbar. Außerdem hat es sich gezeigt, dass üblicherweise ein sogenannter Reheat-Betrieb nicht durchführbar ist. Unter einem solchen Reheat-Betrieb ist zu verstehen, dass die Klimatisierungseinrichtung in einem Entfeuchtungsbetrieb betrieben und insbesondere gestartet wird, in welchem der Kältemittelkreislauf auf maximale Kühlleistung eingestellt wird. Dadurch wird dem Innenraum zuzuführende Luft stark abgekühlt und getrocknet, welche im Reheat-Betrieb jedoch an wenigstens einem Heizkörper wieder geeignet erwärmt wird.
  • Die zuvor genannten Probleme können mittels der erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung vermieden werden, welche insbesondere besonders vorteilhaft als Wärmepumpe mit Reheat-Funktion beziehungsweise Reheat-Betrieb betrieben werden kann. Dabei kann die Klimatisierungseinrichtung mit einer nur geringen Antriebsleistung betrieben werden bei gleichzeitiger Realisierung einer besonders vorteilhaften Heizleistung. Zusätzlich kann abhängig vom Betriebspunkt die gasgekühlte Kühleinrichtung (luftgekühlter Gaskühler beziehungsweise luftgekühlter Kondensator) als Wärmequelle oder Wärmesenke je nach Druckniveau geschaltet werden. Besonders positiv ist dies beispielsweise bei einer elektrischen Fahrt des beispielsweise als Hybrid-Fahrzeug, insbesondere Plug-In-Hybrid, ausgebildeten Fahrzeugs, da die Heizung über die Wärmepumpe gespeist wird, ohne dass parasitäre Wärmeverluste über eine Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise einen Verbrennungsmotor des Fahrzeugs auftreten. Bei der erfindungsgemäßen Klimatisierungseinrichtung ist es nämlich möglich, das Druckniveau im Kältemittelkreislauf je nach Betriebsart in der gasgekühlten Kühleinrichtung auf ein Hochdruck-, Niederdruck- oder Zwischendruckniveau einzustellen.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die flüssigkeitsgekühlte Kühleinrichtung in einem von einer Flüssigkeit durchströmbaren Heizkreislauf der mittels der Flüssigkeit kühlbaren Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die flüssigkeitsgekühlte Kühleinrichtung, welche auch als wasserseitiger Gaskühler oder wasserseitiger Kondensator bezeichnet wird, in den Heizkreislauf der auch als Verbrenner bezeichneten Verbrennungskraftmaschine eingebunden.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich ferner gezeigt, wenn ein von der Flüssigkeit durchströmbarer Kühlkreislauf zum Kühlen der Verbrennungskraftmaschine und ein Ventilelement vorgesehen sind, wobei der Heizkreislauf mittels des Ventilelements vom Kühlkreislauf abtrennbar ist. Dies ist besonders vorteilhaft für ein Hybrid-Fahrzeug, insbesondere einen Plug-In-Hybrid, dessen Innenraum mittels der Klimatisierungseinrichtung besonders energieeffizient temperiert, das heißt gekühlt und/oder insbesondere beheizt werden kann. Durch den effizienten Betrieb der Klimatisierungseinrichtung kann der Energieverbrauch, insbesondere der Verbrauch an elektrischem Strom, gering gehalten werden, sodass eine besonders hohe Reichweite realisiert werden kann, über welche das Fahrzeug mit elektrischem Strom, das heißt elektrisch angetrieben werden kann.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Zeichnung zeigt in:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Klimatisierungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform für ein beispielsweise als Hybrid-Fahrzeug ausgebildetes Fahrzeug, dessen Innenraum mittels der Klimatisierungseinrichtung besonders effizient temperiert, insbesondere beheizt, werden kann;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Kühlkreislaufs und eines Heizkreislaufs einer Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs, wobei eine flüssigkeitsgekühlte Kühleinrichtung der Klimatisierungseinrichtung in den Heizkreislauf eingebunden ist; und
  • 3 eine schematische Darstellung der Klimatisierungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Klimatisierungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zum Temperieren eines Innenraums eines Fahrzeugs, welches beispielsweise als Hybrid-Fahrzeug, insbesondere Plug-In-Hybrid, ausgebildet ist. Unter dem Temperieren des Innenraums ist zu verstehen, dass der Innenraum mittels der Klimatisierungseinrichtung 10 gekühlt und/oder beheizt werden kann. Zum Beheizen des Innenraums wird die Klimatisierungseinrichtung 10 beispielsweise als Wärmepumpe, das heißt in einem Wärmepumpen-Betrieb, betrieben.
  • Die Klimatisierungseinrichtung 10 weist einen von einem Kältemittel durchströmbaren Kältemittelkreislauf 12 auf, in welchem ein Verdichter 14 zum Verdichten des Kältemittels angeordnet ist. In Strömungsrichtung des Kältemittels durch den Kältemittelkreislauf 12 ist stromauf des Verdichters 14, welcher auch als Kältemittelverdichter (KV) bezeichnet wird, ein Verdampfer 16 in dem Kältemittelkreislauf 12 angeordnet. Mittels des Verdampfers 16 wird das Kältemittel verdampft.
  • Die Klimatisierungseinrichtung 10 umfasst ferner eine erste Kühleinrichtung 18 und eine zweite Kühleinrichtung 20, welche in dem Kältemittelkreislauf 12 angeordnet und in Reihe geschaltet sind. Dabei ist die Kühleinrichtung 18 stromab des Verdampfers 16 angeordnet, wobei die Kühleinrichtung 18 stromab der Kühleinrichtung 20 und stromauf des Verdampfers 16 angeordnet ist. Die Kühleinrichtungen 18 und 20 dienen zum Kühlen und Kondensieren des Kältemittels, sodass die Kühleinrichtungen 18 und 20 auch als Kondensatoren oder Gaskühler bezeichnet werden.
  • Ferner umfasst die Klimatisierungseinrichtung 10 eine erste Expansionseinrichtung in Form eines regelbaren Expansionsventils 22 und eine zweite Expansionseinrichtung in Form eines regelbaren Expansionsventils 24, wobei die regelbaren Expansionsventile 22 und 24 zum Expandieren beziehungsweise Entspannen des Kältemittels dienen. Auch die Expansionsventile 22 und 24 sind in Reihe geschaltet, wobei das Expansionsventil 24 stromauf des Verdampfers 16 und stromab der Kühleinrichtung 18 und das Expansionsventil 24 stromab des Expansionsventils 22 und stromauf der Kühleinrichtung 18 und stromab der Kühleinrichtung 20 angeordnet ist.
  • Um nun einen besonders effizienten Betrieb der Klimatisierungseinrichtung 10 zu realisieren bei gleichzeitiger Realisierung einer hinreichenden Heizleistung ist die Kühleinrichtung 18 als luftgekühlte Kühleinrichtung, das heißt als luftgekühlter Gaskühler beziehungsweise Kondensator ausgebildet und bezogen auf die Strömungsrichtung des Kältemittels durch den Kältemittelkreislauf 12 zwischen den Expansionsventilen 22 und 24 angeordnet. Ferner ist die Kühleinrichtung 20 als wassergekühlte Kühleinrichtung, das heißt als wassergekühlter Gaskühler beziehungsweise Kondensator ausgebildet. Aus 1 ist erkennbar, dass die Kühleinrichtung stromauf des Expansionsventils 22 und stromab des Verdichters 14 angeordnet ist.
  • Die Kühleinrichtung 18 ist von dem Kältemittel und einem Gas in Form von Luft durchströmbar, sodass das Kältemittel über die Kühleinrichtung 18 mittels der Luft gekühlt wird. Die Kühleinrichtung 20 ist von dem Kältemittel und einer Flüssigkeit in Form von Wasser beziehungsweise Kühlwasser durchströmbar, sodass das Kältemittel über die Kühleinrichtung 20 mittels des Kühlwassers beziehungsweise der Flüssigkeit gekühlt wird. Durch einen Richtungspfeil 26 ist veranschaulicht, dass die Flüssigkeit (Wasser) zum Kühlen des Kältemittels über die Kühleinrichtung 20 der Kühleinrichtung 20 zugeführt wird, wobei durch einen Richtungspfeil 28 veranschaulicht ist, dass die Flüssigkeit zum Kühlen des Kältemittels von der Kühleinrichtung 20 abgeführt wird. Wie oben bereits angedeutet, ist das Fahrzeug beispielsweise als Hybrid-Fahrzeug, insbesondere Plug-In-Hybrid, ausgebildet und umfasst einen Antriebsstrang mit wenigstens einer Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben des Fahrzeugs, wobei der Antriebsstrang auch wenigstens eine elektrische Maschine zum Antreiben des Fahrzeugs umfasst. Die elektrische Maschine wird auch als Traktionsmaschine bezeichnet. Der Antriebsstrang umfasst ferner wenigstens eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom, wobei die Speichereinrichtung beispielsweise eine Batterie und die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb, das heißt als Elektromotor zum Antreiben des Fahrzeugs betreibbar ist. Zum Betreiben der elektrischen Maschine in dem Motorbetrieb wird die elektrische Maschine beispielsweise mit in der Batterie gespeichertem elektrischen Strom versorgt.
  • In 2 ist die dort mit 30 bezeichnete Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs erkennbar, wobei die Verbrennungskraftmaschine 30 beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungsmaschine ausgebildet ist. Wie aus 2 erkennbar ist, ist die wassergekühlte Kühleinrichtung 20 in einem von der genannten Flüssigkeit (Wasser) durchströmbaren Heizkreislauf 32 angeordnet. Dabei ist die Verbrennungskraftmaschine 30 in dem Heizkreislauf 32 angeordnet und demzufolge von der genannten Flüssigkeit durchströmbar. Die Verbrennungskraftmaschine 30 wird dabei infolge eines Wärmeübergangs von der Verbrennungskraftmaschine 30 an die die Verbrennungskraftmaschine 30 durchströmende Flüssigkeit gekühlt, wobei die Flüssigkeit erwärmt wird. In dem Heizkreislauf 32 ist ferner ein Wärmetauscher 34 angeordnet, welcher auch als Heizungswärmetauscher bezeichnet wird. Der Heizungswärmetauscher ist von der Flüssigkeit durchströmbar. Ferner ist der Wärmetauscher 34 von dem Innenraum zuzuführender Luft umströmbar beziehungsweise durchströmbar. Hierdurch ist es möglich, die den Heizungswärmetauscher umströmende Luft infolge eines Wärmeübergangs von der Flüssigkeit über den Heizungswärmetauscher an die den Heizungswärmetauscher umströmende Luft zu erwärmen, sodass beispielsweise dem Innenraum die erwärmte Luft zugeführt werden kann. Dies ist möglich, da die Flüssigkeit infolge des beschriebenen Wärmeübergangs von der Verbrennungskraftmaschine 30 an die Flüssigkeit erwärmt wird.
  • Darüber hinaus ist ein von der Flüssigkeit durchströmbarer Kühlkreislauf 36 zum Kühlen der Verbrennungskraftmaschine 30 vorgesehen. In dem Kühlkreislauf 36 ist ein Wärmetauscher in Form eines Kühlers 38 angeordnet, welcher von der Flüssigkeit durchströmbar ist. Der Kühler 38 ist ferner von Luft, beispielsweise Fahrtwind, umströmbar beziehungsweise durchströmbar, sodass die den Kühler 38 durchströmende Flüssigkeit infolge eines Wärmeübergangs von der Flüssigkeit über den Kühler 38 an die den Kühler 38 umströmende Luft gekühlt werden kann.
  • Dem Kühler 38 ist eine Umgehungseinrichtung 40 zugeordnet, welche auch als Bypass bezeichnet wird. Die Umgehungseinrichtung 40 umfasst eine Umgehungsleitung 42, welche von zumindest einem Teil der Flüssigkeit durchströmbar ist. Ferner umfasst die Umgehungseinrichtung 40 ein Ventil in Form eines Thermostaten 44, mittels welchem eine jeweilige, die Umgehungsleitung 42 und den Kühler 38 durchströmende Menge der Flüssigkeit einstellbar ist. Die die Umgehungsleitung 42 durchströmende Kühlflüssigkeit durchströmt nicht den Kühler 38 und wird somit nicht mittels des Kühlers 38 gekühlt. Durch den Heizkreislauf 32 und den Kühlkreislauf 36 ist beispielsweise ein Gesamtkreislauf gebildet, wobei der Heizkreislauf 32 einen ersten Teilkreislauf und der Kühlkreislauf 36 einen zweiten Teilkreislauf des gesamten Kreislaufs darstellt.
  • Im Heizkreislauf 32 ist eine Pumpe 46 angeordnet, mittels welcher die Flüssigkeit durch den Heizkreislauf 32 gefördert werden kann. Der Wärmetauscher 34 und die Kühleinrichtung 20 sind in Reihe geschaltet, wobei die Kühleinrichtung 20 stromab des Wärmetauschers 34 angeordnet ist. Der Kühleinrichtung 20 und dem Wärmetauscher 34 ist eine weitere Umgehungseinrichtung 48 mit einer weiteren Umgehungsleitung 50 und einem Ventilelement 52 zugeordnet.
  • Über die Umgehungsleitung 50 sind die Kühleinrichtung 20 und der Wärmetauscher 34 von zumindest einem Teil der Flüssigkeit umgehbar. Dies bedeutet, dass die die Umgebungsleitung 50 durchströmende Flüssigkeit nicht die Kühleinrichtung 20 und den Wärmetauscher 34 durchströmt. Das Ventilelement 52 ist vorliegend als Drei-/Zwei-Wege-Ventil ausgebildet und dient beispielsweise dazu, eine jeweilige, die Umgehungsleitung 50 und die Kühleinrichtung 20 durchströmende Menge der Flüssigkeit einzustellen. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Heizkreislauf 32 mittels des Ventilelements 52 von dem Kühlkreislauf 36 abtrennbar ist. Das Ventilelement 52 ist somit ein wasserseitiges Ventil, mittels welchem der Heizkreislauf 32 vom Kühlkreislauf 36 abtrennbar ist.
  • 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Klimatisierungseinrichtung 10. Bei der zweiten Ausführungsform ist eine Ventileinrichtung in Form eines Absperrventils 54 vorgesehen, welches zwischen dem Expansionsventil 24 und dem Verdampfer 16, das heißt stromab des Expansionsventils 24 und stromauf des Verdampfers 16 angeordnet ist und beispielsweise dazu dient, eine Stelle zwischen dem Expansionsventil 24 und dem Verdampfer 16 fluidisch zu versperren. Ferner ist ein Strömungspfad in Form eines Batteriekreislaufs vorgesehen, welcher an einer zwischen dem Expansionsventil 24 und der Kühleinrichtung 18 angeordneten ersten Stelle S1 und an einer zwischen dem Verdampfer 16 und dem Verdichter 14 angeordneten zweiten Stelle S2 fluidisch mit dem eigentlichen Kältemittelkreislauf 12 verbunden ist. Wird das Absperrventil 54 beispielsweise geschlossen, so kann das Kältemittel in den Strömungspfad 56 einströmen, in welchem eine weitere Kühleinrichtung in Form eines Chillers 58 und ein dem Chiller 58 zugeordnetes Expansionsventil 60 zum Expandieren des Kältemittels angeordnet sind. Ist das Absperrventil 54 geschlossen, so übernimmt das Expansionsventil 60 die Funktion des Expansionsventils 24.
  • Der Chiller 58 ist beispielsweise in einem sogenannten Batteriekreislauf angeordnet, mittels welchem die Batterie gekühlt wird. In 3 ist insbesondere der Wärmepumpen-Betrieb mit luftseitiger Wärmeaufnahme am luftgekühlten Kondensator (Kühleinrichtung 18) erkennbar. In 3 ist mit gestrichelten Linien ein Bereich 62 veranschaulicht, in welchem das Kältemittel auf einem Hochdruckniveau liegt.
  • Bei tiefen Außentemperaturen von weniger als 0 Grad Celsius, bei denen keine Lufttrocknung wegen der Gefahr der Verdampfervereisung mehr möglich ist und somit keine Wärmequelle mehr für die Wärmepumpe zur Verfügung steht, wird das Absperrventil 54 beziehungsweise ein Expansionsventil des Verdampfers 16 komplett geschlossen, sodass das komplette Kältemittel beziehungsweise der komplette Kältemittelmassenstrom über beziehungsweise durch den Strömungspfad 56 und somit den Chiller 58 des Batteriekreislaufs strömt.
  • Dieser ist entweder nicht von Kühlwasser durchströmt, so dass kein Wärmeaustausch stattfindet. Der Kältemittelkreislauf 12 kann als sogenannter Dreiecksprozess zur Zuheizung fungieren. Der Hochdruck wird im Expansionsventil 24 beziehungsweise 26 vor dem Kondensator auf Niederdruck entspannt auf ein Niveau, so dass keine zusätzliche Wärme am Kondensator abgeführt wird.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass die Batterie bereits in beim Laden an der Steckdose so temperiert ist, dass Wärme über das Kühlmedium auf niedrigerem Temperaturniveau am Chiller 58 auf den Kältemittelkreislauf 12 übertragen werden kann und die Batterie über Ihre thermische Speicherfähigkeit als Wärmequelle für die Wärmepumpe fungieren kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 20121533 U1 [0002]

Claims (8)

  1. Klimatisierungseinrichtung (10) zum Temperieren eines Innenraums eines Fahrzeugs, mit einem von einem Kältemittel durchströmbaren Kältemittelkreislauf (12), in welchem ein Verdichter (14) zum Verdichten des Kältemittels, ein Verdampfer (16) zum Verdampfen des Kältemittels, zwei in Reihe geschaltete Kühleinrichtungen (18, 20) zum Kühlen des Kältemittels und zwei Expansionseinrichtungen (22, 24) zum Expandieren des Kältemittels angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Kühleinrichtungen (18, 20) als flüssigkeitsgekühlte Kühleinrichtung (20) und die andere der Kühleinrichtungen (18, 20) als gasgekühlte Kühleinrichtung (18) ausgebildet ist, welche in Strömungsrichtung des Kältemittels durch den Kältemittelkreislauf (12) zwischen den als regelbare Expansionsventile (22, 24) ausgebildeten Expansionseinrichtungen (22, 24) angeordnet ist.
  2. Klimatisierungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigkeitsgekühlte Kühleinrichtung (20) stromauf der gasgekühlten Kühleinrichtung (18) angeordnet ist.
  3. Klimatisierungseinrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigkeitsgekühlte Kühleinrichtung (20) stromauf des stromauf der gasgekühlten Kühleinrichtung (18) angeordneten regelbaren Expansionsventils (22) angeordnet ist.
  4. Klimatisierungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigkeitsgekühlte Kühleinrichtung (20) in einem von einer Flüssigkeit durchströmbaren Heizkreislauf (32) einer mittels der Flüssigkeit kühlbaren Verbrennungskraftmaschine (30) des Fahrzeugs angeordnet ist.
  5. Klimatisierungseinrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Flüssigkeit durchströmbarer Kühlkreislauf (36) zum Kühlen der Verbrennungskraftmaschine und der Flüssigkeit und ein Ventilelement (52) vorgesehen sind, mittels welchem der Heizkreislauf (32) vom Kühlkreislauf (36) abtrennbar ist.
  6. Klimatisierungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein von dem Kältemittel durchströmbarer und an einer stromauf des Vedampfers (16) angeordneten Stelle (S2) mit dem Kältemittelkreislauf (12) fluidisch verbunder Strömungspfad (56) vorgesehen ist, in welchem eine in einem Batteriekreislauf zum Kühlen einer Batterie des Fahrzeugs angeordnete weitere Kühleinrichtung (58) angeordnet ist.
  7. Klimatisierungseinrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventileinrichtung (54) vorgesehen ist, wobei die Klimatisierungseinrichtung (10) dazu ausgebildet ist, bei Außentemperaturen von weniger als 0 Grad Celsius die Ventileinrichtung (54) zu schließen und dadurch zu bewirken, dass das gesamte Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf (12) den Strömungspfad (56) mit der weiteren Kühleinrichtung (58) durchströmt.
  8. Fahrzeug mit einer Klimatisierungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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