DE102004003501A1 - Air conditioning system for vehicle, especially motor vehicle, has at least one additional fourth heat exchanger at air inlet to interior of vehicle that is included in working medium circuit during heat pumping mode - Google Patents

Air conditioning system for vehicle, especially motor vehicle, has at least one additional fourth heat exchanger at air inlet to interior of vehicle that is included in working medium circuit during heat pumping mode Download PDF

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Abstract

The system (1) has at least one additional fourth heat exchanger (12) at the air inlet to the interior of the vehicle that is included in the working medium circuit during heat pumping mode so that the medium flows in sequence through an air conditioning compressor (4), the fourth heat exchanger as a heat pumping gas cooler, an expansion element (7) and an at least one third heat exchanger as a heat pumping evaporator (13).

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an air conditioning system for a vehicle, in particular for a Motor vehicle, according to the preamble of claim 1.

Eine allgemein bekannte Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug kann mittels einem Schaltelement zwischen einem Kälteanlagenbetrieb zum Kühlen des Fahrzeuginnenraums und einem Wärmepumpenbetrieb zum Heizen des Fahrzeuginnenraums umgeschalten werden. Ein dabei üblicher Weise eingesetzter Aufbau der Klimaanlage umfasst im Kälteanlagenbetrieb einen Klimaverdichter, einen Kälteanlagen-Gaskühler, ein erstes Expansionsorgan und einen Kälteanlagen-Verdampfer, die mit Arbeitsmittelleitungen für einen Kälteanlagen-Kreislauf verbunden sind. Zudem können ein innerer Wärmetauscher oder ein Sammelbehälter als Receiver in den Kälteanlagen-Kreislauf integriert werden. Dem gegenüber umfasst die Klimaanlage im Wärmepumpenbetrieb den Klimaverdichter, einen Wärmepumpen-Gaskühler, ein zweites Expansionsorgan und einen Wärmepumpen-Verdampfer, die ebenfalls mittels Arbeitsmittelleitungen zu einem Wärmepumpen-Kreislauf zusammengeschlossen sind. Das Schaltelement ist dabei direkt nach dem Klimaverdichter positioniert, so dass je nach Schaltstellung des Schaltelements der Kälteanlagenbetrieb oder der Wärmepumpenbetrieb eingeschaltet ist. Sowohl der Kälteanlagen-Verdampfer als auch der Wärmepumpen-Gaskühler sind im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnet, so dass damit entsprechend ein Abkühlen oder ein Aufheizen der daran in Richtung Fahrzeuginnenraum vorbeiströmenden Luft erfol gen kann. Die Klimaanlage ist dabei so aufgebaut, dass nur ein einziger Klimaverdichter für beide Betriebsarten eingesetzt ist.A well-known air conditioning for a motor vehicle can by means of a switching element between a Refrigeration plant operation for cooling the vehicle interior and a heat pump operation for heating the vehicle interior to be switched. A usual Way used construction of the air conditioner includes in refrigeration system operation an air compressor, a refrigeration gas cooler, a first expansion element and a refrigeration evaporator, the with work centers for connected to a refrigeration system circuit are. In addition, you can an internal heat exchanger or a collection container as a receiver in the refrigeration system cycle to get integrated. Compared to that the air conditioning in heat pump operation the Air compressor, a heat pump gas cooler, a second expansion device and a heat pump evaporator, which also connected by means of working fluid lines to a heat pump cycle are. The switching element is directly after the air compressor positioned so that depending on the switching position of the switching element the refrigeration plant operation or the heat pump mode is switched on is. Both the refrigeration system evaporator as well as the heat pump gas cooler are arranged in the air inlet into the vehicle interior, so that with it according to a cooling or heating the air flowing past it in the direction of the vehicle interior suc conditions can. The air conditioning is built so that only a single air compressor for both modes is used.

Bei einer gattungsgemäßen, bekannten Klimaanlage für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug ( DE 100 58 514 C2 ), ist wenigstens ein Klimaverdichter, wenigstens ein erster Wärmetauscher, ein einziges Expansionsorgan, wenigstens ein zweiter, im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordneter Wärmetauscher und wenigstens ein dritter Wärmetauscher vorgesehen, die entsprechend angeordnet und durch Arbeitsmittelleitungen für einen Arbeitsmittelkreislauf verbunden sind. Zudem ist wenigstens ein erstes und ein zweites Schaltelement in den Arbeitsmittelleitungen angeordnet, mit denen die Klimaanlage von einem Kälteanlagenbetrieb in einen Wärmepumpenbetrieb und umgekehrt umschaltbar ist. Im Kälteanlagenbetrieb ist der Arbeitsmittelkreislauf als Kälteanlagen-Kreislauf so geführt, dass der Reihe nach in Fließrichtung des Arbeitsmittels der wenigstens eine Klimaverdichter, der wenigstens eine erste Wärmetauscher als Kälteanlagen-Gaskühler, das Expansionsorgan und der wenigstens eine zweite Wärmetauscher als Kälteanlagen-Verdampfer durchströmbar sind. Dabei ist der Kälteanlagen-Kreislauf in Fließrichtung des Arbeitsmittels gesehen in einen zwischen einem druckseitigen Anschluss des Klimaverdichters und dem Expansionsorgan befindlichen Kälteanlagen-Hochdruckbereich und einen zwischen dem Expansionsorgan und einem saugseitigen Anschluss des Klimaverdichters befindlichen Kälteanlagen-Niederdruckbereich geteilt.In a generic, known air conditioning system for a vehicle, in particular for a motor vehicle ( DE 100 58 514 C2 ), at least one air compressor, at least one first heat exchanger, a single expansion element, at least a second arranged in the air inlet into the vehicle interior heat exchanger and at least a third heat exchanger is provided, which are arranged according to and connected by working fluid lines for a working fluid circuit. In addition, at least a first and a second switching element is arranged in the working fluid lines with which the air conditioner from a refrigeration system operation in a heat pump operation and vice versa is reversible. In refrigeration system operation of the working fluid circuit is performed as a refrigeration system circuit that in turn in the flow direction of the working fluid of at least one air compressor, the at least one first heat exchanger as a refrigeration gas cooler, the expansion element and the at least one second heat exchanger can be flowed through as a refrigeration evaporator. In this case, the refrigeration system cycle seen in the flow direction of the working fluid is divided into a located between a pressure-side connection of the air compressor and the expansion device refrigeration system high pressure area and located between the expansion device and a suction port of the air compressor refrigeration system low pressure area.

Konkret sind bei dieser gattungsgemäßen Klimaanlage gegenüber der eingangs beschriebenen Klimaanlage Bauteile eingespart. So ist anstelle von den beiden Expansionsorganen nur noch ein einziges Expansionsorgan eingesetzt, das bidirektional durchströmt werden kann, d. h., dass die Strömungsrichtung durch das Expansionsorgan im Kälteanlagenbetrieb gegenüber der Strömungsrichtung durch das Expansionsorgan im Wärmepumpenbetrieb umgekehrt ist. Zudem ist im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum nur ein Wärme tauscher angeordnet, der im Kälteanlagenbetrieb als Kälteanlagen-Verdampfer und im Wärmepumpenbetrieb als Wärmepumpen-Gaskühler eingesetzt ist. Da dieser eine Wärmetauscher sowohl in einen Hochdruckbereich, nämlich den Wärmepumpen-Hochdruckbereich als auch in den einen Niederdruckbereich, nämlich den Kälteanlagen-Niederdruckbereich eingebunden ist und zudem in Abhängigkeit von der eingestellten Betriebsart der Klimaanlage zwei unterschiedliche Funktionen, nämlich einerseits Verdampfung des Arbeitsmittels und andererseits Kühlung des Arbeitsmittels, erfüllen muss, ist bei der Auslegung eines solchen Wärmetauschers nur ein Kompromiss bezüglich der unterschiedlichen Anforderungen möglich.Concrete are in this generic air conditioning across from saved the air conditioning components described above. So is instead of the two expansion organs only one Expansion device used, which are flowed through bidirectionally can, d. h., that the flow direction through the expansion element in refrigeration system operation across from the flow direction through the expansion element in heat pump operation is reversed. In addition, in the air in the vehicle interior only a heat exchanger arranged in the refrigeration system operation as a refrigeration evaporator and in heat pump mode used as a heat pump gas cooler is. As this is a heat exchanger both in a high pressure area, namely the heat pump high pressure area as well as in the one low pressure area, namely the refrigeration system low pressure area is involved and also dependent from the set operating mode of the air conditioner two different ones Functions, namely on the one hand evaporation of the working fluid and on the other hand cooling of the Work equipment, fulfill must, is in the design of such a heat exchanger only a compromise in terms of the different requirements possible.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zu schaffen, bei der mit einfachen Mitteln ein funktionssicherer und optimaler Betrieb sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auch im Wärmepumpenbetrieb möglich ist.task The invention is an air conditioning system for a vehicle, in particular for a Motor vehicle to create, in the simple means a reliable and optimal operation both in refrigeration system operation and in heat pump mode possible is.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved with the features of claim 1.

Gemäß Anspruch 1 ist zusätzlich wenigstens ein vierter Wärmetauscher vorgesehen, der im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnet ist. Der wenigstens eine vierte Wärmetauscher ist im Wärmepumpenbetrieb so in den Arbeitsmittelkreislauf als Wärmepumpen-Kreislauf eingebunden, dass der Reihe nach in Fließrichtung des Arbeitsmittels der wenigstens eine Klimaverdichter, der vierte Wärmetauscher als Wärmepumpen-Gaskühler, das Expansionsorgan und der wenigstens eine dritte Wärmetauscher als Wärmepumpen-Verdampfer durchströmbar sind. Der Wärmepumpen-Kreislauf ist in Fließrichtung des Arbeitsmittels gesehen in einen zwischen den druckseitigen Anschluss des Klimaverdichters und dem Expansionsorgan befindlichen Wärmepumpen-Hochdruckbereich und einen zwischen dem Expansionsorgan und dem saugseitigen Anschluss des Klimaverdichters befindlichen Wärmepumpen-Niederdruckbereich geteilt. Zudem ist wenigstens ein schaltbares Kältean lagen-Sperrorgan vorgesehen, das so im Kälteanlagen-Niederdruckbereich des Kälteanlagen-Kreislaufs angeordnet ist, dass im Wärmepumpenbetrieb eine Durchströmung des Kälteanlagen-Verdampfers mittels dem Kälteanlagen-Sperrorgan absperrbar ist.According to claim 1, in addition at least a fourth heat exchanger is provided, which is arranged in the air inlet into the vehicle interior. The at least one fourth heat exchanger is integrated in heat pump operation in the working fluid circuit as a heat pump circuit that in turn in the flow direction of the working fluid of at least one air compressor, the fourth heat exchanger as heat pump gas cooler, the expansion element and the at least one third heat exchanger as heat pump Evaporator through are flowable. The heat pump cycle is seen in the flow direction of the working medium divided into a located between the pressure-side connection of the air compressor and the expansion element heat pump high-pressure region and located between the expansion device and the suction-side connection of the air compressor heat pump low pressure region. In addition, at least one switchable Kältean-position blocking member is provided, which is arranged in the refrigeration system low-pressure region of the refrigeration system that in the heat pump operation, a flow through the refrigeration evaporator by means of the refrigeration system shut-off valve is shut off.

Vorteilhaft bei einer solchen Klimaanlage ist, dass durch die getrennte Ausführung des Kälteanlagen-Verdampfers und des Wärmepumpen-Gaskühlers diese beiden Bauteile den jeweiligen Anforderungen bezüglich ihrer Funktion im jeweiligen Arbeitsmittelkreislauf entsprechend ausgelegt werden können. Dadurch ist in jeder der beiden Betriebsarten ein optimaler und funktionssicherer Betrieb der Klimaanlage möglich. Mittels dem schaltbaren Kälteanlagen-Sperrorgan kann im Wärmepumpenbetrieb eine Durchströmung des Kälteanlagen-Verdampfers abgesperrt werden, so dass ein funktionssicherer Wärmepumpen-Kreislauf im Wärmepumpenbetrieb ausgebildet werden kann.Advantageous in such an air conditioner is that by the separate execution of the Refrigeration system evaporator and the heat pump gas cooler this Both components meet the respective requirements regarding their function in the respective Working fluid circuit can be designed accordingly. Thereby is in each of the two modes an optimal and reliable Operation of air conditioning possible. By means of the switchable refrigeration system blocking device can in Heat pump operation a flow of the refrigeration system evaporator be shut off, so that a functionally reliable heat pump cycle in heat pump mode can be trained.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 2 kann das wenigstens eine schaltbare Kälteanlagen-Sperrorgan direkt vor und/oder nach dem Kälteanlagen-Verdampfer angeordnet sein. Damit ist ein kompakter Aufbau der Klimaanlage insbesondere im Bereich des Kälteanlagen-Verdampfers gegeben, bei dem zudem ein funktionssicheres Absperren der Durchströmung des Kälteanlagen-Verdampfers durch das Kälteanlagen-Sperrorgan erfolgen kann. Grundsätzlich ist ein einziges Kälteanlagen-Sperrorgan ausreichend, wobei aber auch beispielsweise direkt vor und nach dem Kälteanlagen-Verdampfer ein Kälteanlagen-Sperrorgan angeordnet werden kann.According to one preferred embodiment according to Claim 2, the at least one switchable refrigeration system blocking member directly before and / or after the refrigeration system evaporator be arranged. This is a compact design of the air conditioning especially in the area of the refrigeration system evaporator, In addition, a functionally reliable shut-off of the flow through the Refrigeration system evaporator through the refrigeration system shut-off device can be done. in principle is a single chiller shut-off device sufficient, but also for example, directly before and after the refrigeration system evaporator a refrigeration system shut-off device can be arranged.

In einer Weiterbildung gemäß Anspruch 3 kann das wenigstens eine schaltbare Kälteanlagen-Sperrorgan durch ein stromlos offenes Schaltventil gebildet sein. Ist das Schaltventil offen, so ist der Kälteanlagenbetrieb möglich. Wird der Wärmepumpenbetrieb der Klimaanlage nur zu einem anfänglichen Aufheizen des Fahrzeuginnenraums beispielsweise bei einem Kaltstart des Kraftfahrzeuges eingesetzt, so wird für die relativ kurze Zeitdauer dieser Anfangsauf heizung des Fahrzeuginnenraums das Schaltventil geschlossen, wobei bei entsprechend erwärmter Brennkraftmaschine ein weiteres Heizen des Fahrzeuginnenraums beispielsweise über einen üblicher Weise verwendeten Heizungswärmetauscher, bei dem die im Kühlwasser gespeicherte Abwärme der Brennkraftmaschine zum Heizen genutzt wird, verwendet ist. Dadurch ist das Schaltventil nur für den kurzen Aufheizprozess mit Strom beaufschlagt, so dass für die restliche Zeit, in der das Schaltventil offen sein kann, keine ständige Strombeaufschlagung des Schaltventils notwendig ist.In a development according to claim 3, the at least one switchable refrigeration system shut-off device a normally open switching valve may be formed. Is the switching valve open, so is the refrigeration system operation possible. Will the heat pump operation the air conditioning only to an initial Heating the vehicle interior, for example, during a cold start used for the motor vehicle, so is for the relatively short period of time this Anfangsauf heating the vehicle interior, the switching valve closed, wherein at appropriately heated internal combustion engine a further heating of the vehicle interior, for example via a conventional Way used heater core, in which the in the cooling water stored waste heat the internal combustion engine is used for heating is used. Thereby is the switching valve only for energized the short heating process, so for the rest Time in which the switching valve can be open, no continuous current application the switching valve is necessary.

Gemäß Anspruch 4 kann die vom Wärmepumpen-Gaskühler wegführende Arbeitsmittelleitung als AL1 mit der zum Kälteanlagen-Verdampfer hinführenden Arbeitsmittelleitung als AL2 in einem ersten Strömungsverbindungsbereich zusammengeführt sein. Zudem verbindet eine einzige sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auch im Wärmepumpenbetrieb gemeinsam genutzte Arbeitsmittelleitung als AL3 den ersten Strömungsverbindungsbereich mit dem Expansionsorgan. Dadurch ist mit der AL3 eine Arbeitsmittelleitung geschaffen, die sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auch im Wärmepumpenbetrieb genutzt wird, so dass aufgrund dieser Doppelfunktion der AL3 eine vorteilhafte Leitungseinsparung bei der Klimaanlage möglich ist. Der erste Strömungsverbindungsbereich kann dabei vorzugsweise durch ein erstes T-Stück gebildet sein.According to claim 4, the leading away from the heat pump gas cooler working fluid line as AL1 with the to the refrigeration system evaporator afferent Machinery line be merged as AL2 in a first flow connection area. In addition, a single connects both in refrigeration plant operation as well in heat pump mode shared labor line as AL3 the first flow connection area with the expansion organ. This makes the AL3 a power line created in both refrigeration plant operation as well as used in heat pump operation so that due to this dual function the AL3 is an advantageous Line saving in the air conditioning is possible. The first flow connection area can preferably be formed by a first tee.

Gemäß einer Weiterbildung nach Anspruch 5 kann der Wärmepumpen-Gaskühler zusammen mit dem Kälteanlagen-Verdampfer in einem Belüftungsgehäuse als Klimagerät, das im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnet ist, angeordnet sein. Der erste Strömungsverbindungsbereich kann dabei nahe zum Klimagerät angeordnet sein. Bevorzugt ist allerdings eine Anordnung des ersten Strömungsverbindungsbereiches innerhalb des Klimagerätes, da dadurch für die Verbindung mit dem Expansionsorgan nur eine einzige Arbeitsmittelleitung, nämlich die AL3, aus dem Klimagerät heraus zum Expansionsorgan notwendig ist.According to one Development according to claim 5, the heat pump gas cooler together with the refrigeration system evaporator in a ventilation housing as Air conditioner, which is arranged in the air inlet into the vehicle interior, be arranged. The first flow connection area can be close to the air conditioner be arranged. However, an arrangement of the first is preferred Flow connection area inside the air conditioner, because of this for the connection with the expansion device only a single working medium line, namely the AL3, from the air conditioner out to the expansion organ is necessary.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach Anspruch 6 können das Expansionsorgan, das wenigstens eine schaltbare Kälteanlagen-Sperrorgan und das erste Schaltelement so angeordnet sein, dass eine Durchströmung des Wärmepumpen-Gaskühlers und des Kälteanlagen-Verdampfers im Klimagerät mittels dem Expansionsorgan, dem wenigstens einen schaltbaren Kälteanlagen-Sperrorgan und dem ersten Schaltelement absperrbar ist. Dadurch ist auf einfache Weise eine Separierung der im Klimagerät angeordneten Klimaanlagen-Komponenten möglich, so dass beispielsweise bei einer Leckage des Kälteanlagen-Verdampfers ein vollständiges Ausströmen des Arbeitsmittels über den Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum vermieden werden kann. Dazu ist wenigstens ein hinter dem Kälteanlagen-Verdampfer angeordnetes Kälteanlagen-Sperrorgan notwendig. Für eine einfache und funktionssichere Steuerung insbesondere des Expansionsorgans und des Kälteanlagen-Sperrorgan können diese jeweils elektrisch angesteuert werden. Sind das Expansionsorgan und das Kälteanlagen-Sperrorgan jeweils als stromlos geschlossenes Bauteil ausgeführt, und ist das erste Schaltelement im stromlosen Zustand in der dem Kälteanlagenbetrieb zugeordneten Schaltstellung befindlich, so kann auch im Ruhezustand des Fahrzeuges eine Separierung des Klimagerätes stattfinden.According to a further embodiment according to claim 6, the expansion element, the at least one switchable refrigeration system shut-off device and the first switching element can be arranged such that a flow through the heat pump gas cooler and the refrigeration system evaporator in the air conditioner by means of the expansion element, the at least one switchable refrigeration system Locking member and the first switching element can be shut off. As a result, a separation of the air conditioning components arranged in the air conditioner is possible in a simple manner, so that a complete outflow of the working medium via the air inlet into the vehicle interior can be avoided, for example, in the event of a leakage of the refrigeration system evaporator. For this purpose, at least one downstream of the refrigeration system evaporator arranged refrigeration shut-off device is necessary. For a simple and reliable control, in particular of the expansion device and the refrigeration system obturator, these can each be controlled electrically. If the expansion element and the refrigeration system shut-off device are each designed as a normally closed component, and if the first switching element is in the de-energized state in the switching position associated with the refrigeration plant operation, separation of the air conditioning device can take place even when the vehicle is at rest.

In einer nächsten Ausgestaltung gemäß Anspruch 7 kann das erste Schaltelement relativ nah am druckseitigen Anschluss des Klimaverdichters angeordnet sein. Dadurch ist ein funktionssicheres Umschalten zwischen den Betriebsarten Kälteanlagenbetrieb und Wärmepumpenbetrieb mittels dem ersten Schaltelement möglich, wobei das erste Schaltelement das vom Klimaverdichter kommende verdichtete Arbeitsmittel im Kälteanlagenbetrieb zum Kälteanlagen-Gaskühler leitet und im Wärmepumpenbetrieb zum Wärmepumpen-Gaskühler leitet.In one next Embodiment according to claim 7, the first switching element relatively close to the pressure-side connection be arranged of the air compressor. This is a reliable switching between the operating modes refrigeration plant operation and heat pump operation possible by means of the first switching element, wherein the first switching element Compressed working fluid coming from the air compressor in refrigeration plant operation leads to the refrigeration system gas cooler and in heat pump mode leads to the heat pump gas cooler.

Gemäß einer Weiterbildung nach Anspruch 8 kann das erste Schaltelement durch ein Umschaltventil gebildet sein. Dabei ist vorzugsweise ein 3-2- Wegeventil verwendet, mittels dem eine einfache und funktionssichere Umschaltung zwischen den Betriebsarten der Klimaanlage möglich ist.According to one Further development according to claim 8, the first switching element by a switching valve may be formed. In this case, a 3-2-way valve is preferably used, by means of a simple and reliable switching between the operating modes of the air conditioning is possible.

Gemäß Anspruch 9 kann das zweite Schaltelement so in den Arbeitsmittelkreislauf eingebunden sein, dass im Kälteanlagenbetrieb das Arbeitsmittel vom Kälteanlagen-Gaskühler kommend durch das zweite Schaltelement zum Expansionsorgan strömbar ist und dass im Wärmepumpenbetrieb das Arbeitsmittel vom Expansionsorgan kommend durch das zweite Schaltelement zum Wärmepumpen-Verdampfer strömbar ist. Aufgrund des Einsatzes der beiden Schaltelemente ist der Betrieb der Klimaanlage mit nur einem Expansionsorgan möglich, wobei das Expansionsorgan dabei in den unterschiedlichen Betriebsarten bidirektional durchströmt ist. Grundsätzlich kann das zweite Schaltelement auch an anderer Stelle in den Arbeitsmittelkreislauf eingebunden sein, so z. B. nah zum saugseitigen Anschluss des Klimaverdichters.According to claim 9, the second switching element so in the working fluid circuit be involved in that in refrigeration system operation the working fluid coming from the refrigeration system gas cooler can be flowed through the second switching element to the expansion device and that in heat pump operation the working fluid coming from the expansion element through the second switching element to the heat pump evaporator can flow is. Due to the use of the two switching elements is the operation the air conditioning with only one expansion device possible, the expansion organ It is flowed through bidirectionally in the different modes. in principle can the second switching element also elsewhere in the working fluid circuit be involved, such. B. close to the suction-side connection of the air compressor.

Ebenso wie das erste Schaltelement kann gemäß Anspruch 10 das zweite Schaltelement durch ein Umschaltventil gebildet sein. Auch hier kann vorzugsweise ein 3-2-Wegeventil zum Einsatz kommen.As well like the first switching element according to claim 10, the second switching element be formed by a switching valve. Again, preferably a 3-2-way valve is used.

Alternativ kann das zweite Schaltelement gemäß Anspruch 11 durch wenigstens ein schaltbares Wärmepumpen-Sperrorgan gebildet sein, das so im Wärmepumpen-Niederdruckbereich angeordnet ist, dass im Kälteanlagenbetrieb eine Durchströmung des Wärmepumpen-Verdampfers mittels dem Wärmepumpen-Sperrorgan absperrbar ist. Auch hier ist ein funktionssicherer Betrieb der Klimaanlage sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auch im Wärmepumpenbetrieb möglich. Mittels dem ersten Schaltelement, das vorzugsweise am Auslass des Klimaverdichters angeordnet ist und dem schaltbaren Wärmepumpen-Sperrorgan, das im Wärmepumpen-Niederdruckbereich angeordnet ist, ist ein funktionssicheres Umschalten der Klimaanlage zwischen den beiden Betriebsarten möglich.alternative can the second switching element according to claim 11 by at least a switchable heat pump gate be formed in the heat pump low pressure area is arranged that in refrigeration system operation a flow through the Heat pump evaporator by means of the heat pump obturator can be locked. Again, a reliable operation of the Air conditioning both in refrigeration system operation as well as in heat pump operation possible. By means of the first switching element, which is preferably at the outlet of Air compressor is arranged and the switchable heat pump gate, that in the heat pump low pressure range is arranged, is a reliable switching of the air conditioning between the two operating modes possible.

In einer Weiterbildung gemäß Anspruch 12 kann das wenigstens eine schaltbare Wärmepumpen-Sperrorgan direkt vor und/oder nach dem Wärmepumpen-Verdampfer angeordnet sein. Dadurch ist ein kompakter Aufbau der Klimaanlage insbesondere im Bereich des Wärmepumpen-Verdampfers möglich.In a development according to claim 12, the at least one switchable heat pump obturator directly before and / or after the heat pump evaporator be arranged. This is a compact design of the air conditioning especially in the area of the heat pump evaporator possible.

Gemäß Anspruch 13 kann das wenigstens eine schaltbare Wärmepumpen-Sperrorgan durch ein stromlos geschlossenes Schaltventil gebildet sein. Im Wärmepumpenbetrieb wird das Schaltventil durch Strombeaufschlagung geöffnet, wobei, wie bereits oben näher erläutert, die Strombeaufschlagung im Wärmepumpenbetrieb zeitlich gesehen gegenüber dem stromlos geschlossenen Zustand des Schaltventils relativ gering ausfallen kann.According to claim 13, the at least one switchable heat pump-blocking member by a normally closed Switching valve may be formed. In heat pump mode the switching valve is opened by current application, wherein as already mentioned above explains the application of electricity in heat pump operation compared with time the normally closed state of the switching valve relatively low can fail.

In einer weiteren Ausführungsform können gemäß Anspruch 14 die vom Wärmepumpen-Verdampfer wegführende Arbeitsmittelleitung als AL4 und die vom Kälteanlagen-Verdampfer wegführende Arbeitsmittelleitung als AL5 in einem zweiten Strömungsverbindungsbereich zusammengeführt sein. Zudem kann eine einzige sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auch im Wärmepumpenbetrieb gemeinsam genutzte Arbeitsmittelleitung als AL6 den zweiten Strömungsverbindungsbereich mit dem Klimaverdichter verbinden. Dadurch ist mit der AL6 eine Arbeitsmittelleitung geschaffen, die in einer Doppelfunktion sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auch im Wärmepumpenbetrieb genutzt wird. Aufgrund der entsprechend eingesparten Arbeitsmittelleitung können sowohl das Gewicht als auch die Kosten der Klimaanlage reduziert werden. Der zweite Strömungsverbindungsbereich ist bevorzugt durch ein zweites T-Stück gebildet.In a further embodiment can according to claim 14 from the heat pump evaporator leading away Working fluid line as AL4 and the working fluid line leading away from the refrigeration system evaporator as AL5 in a second flow connection area together be. In addition, a single in both the refrigeration system operation as well in heat pump mode shared work line as AL6 the second flow connection area connect with the air compressor. This is one with the AL6 Work center created in a dual role both in refrigeration system operation as well as in heat pump operation is being used. Due to the correspondingly saved working medium line can both the weight and the cost of air conditioning reduced become. The second flow connection area is preferably formed by a second tee.

Gemäß Anspruch 15 kann im Kälteanlagen-Kreislauf ein innerer Wärmetauscher vorgesehen sein dergestalt, dass der innere Wärmetauscher in Fließrichtung des Arbeitsmittels gesehen nach dem Kälteanlagen-Gaskühler und vor dem Expansionsorgan im Kälteanlagen-Kreislauf angeordnet ist. Bevorzugt ist der innere Wärmetauscher dabei zwischen dem Kälteanlagen-Gaskühler und dem zweiten Schaltelement angeordnet. Dadurch ist der innere Wärme tauscher dem Kälteanlagen-Gaskühler nachgeschaltet, so dass das Arbeitsmittel beim Durchströmen des inneren Wärmetauschers weiter abgekühlt werden kann, was zu einem besseren Wirkungsgrad des Kälteanlagen-Kreislaufs führt.According to claim 15 can in the refrigeration system cycle an internal heat exchanger be provided such that the inner heat exchanger in the flow direction of the working fluid after the refrigeration system gas cooler and in front of the expansion element in the refrigeration system cycle is arranged. Preferably, the inner heat exchanger is between the refrigeration system gas cooler and arranged the second switching element. As a result, the internal heat exchanger downstream of the refrigeration plant gas cooler, so that the working fluid flows through the inner heat exchanger further cooled can be, resulting in a better efficiency of the refrigeration system cycle leads.

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann gemäß Anspruch 16 der innere Wärmetauscher so im Kälteanlagen-Kreislauf angeordnet sein, dass das hochtemperierte vom Kälteanlagen-Gaskühler kommende zum Expansionsorgan strömende Arbeitsmittel im Gegenstrom mit dem niedrigtemperierten vom Kälteanlagen-Verdampfer kommende zum Klimaverdichter strömende Arbeitsmittel abkühlbar ist. Durch die Ausbildung des Gegenstroms im inneren Wärmetauscher kann die Effektivität desselben verbessert werden.In an advantageous development according to claim 16, the inner heat exchanger so in the refrigeration system cycle be arranged that the high-temperature coming from the refrigeration system gas cooler flowing to the expansion organ Working fluid in countercurrent with the low-temperature of the refrigeration system evaporator Coming to the air compressor Cooled working fluid is. By the formation of the counterflow in the inner heat exchanger can the effectiveness be improved.

Gemäß Anspruch 17 kann im Kälteanlagen-Kreislauf und/oder im Wärmepumpen-Kreislauf wenigstens ein Sammelbehälter als Receiver angeordnet sein. Bevorzugt ist dabei eine Anordnung des Receivers im Kälteanlagen-Kreislauf nach dem Kälteanlagen-Verdampfer, da hier im Falle einer nicht vollständigen Verdampfung des Arbeitsmittels flüssige Bestandteile desselben in den Receiver aufgenommen werden können.According to claim 17 can in the refrigeration system cycle and / or in the heat pump cycle at least a collection container be arranged as a receiver. Preferred is an arrangement of the receiver in the refrigeration system circuit after the refrigeration system evaporator, here in case of incomplete evaporation of the working fluid liquid Components thereof can be included in the receiver.

Beispielsweise in Abhängigkeit der baulichen Auslegung der Klimaanlage kann der zweite Strömungsverbindungsbereich gemäß Anspruch 18 zwischen dem Kälteanlagen-Verdampfer und dem Receiver oder zwischen dem Receiver und dem inneren Wärmetauscher oder zwischen dem inneren Wärmetauscher und dem Klimaverdichter angeordnet sein. Bei der Anordnung des zweiten Strömungsverbindungsbereiches kann grundsätzlich eine Entscheidung dahingehend gefällt werden, wie bzw. räumlich gesehen wo die einzelnen Bauteile, zwischen denen der zweite Strömungsverbindungsbereich angeordnet werden kann, im Fahrzeug angeordnet sind. Je länger die Verbindungsleitung AL6 zwischen dem zweiten Strömungsverbindungsbereich und dem Klimaverdichter dabei ist, umso gewichts- und kostengünstiger kann die Klimaanlage ausgeführt werden.For example dependent on the structural design of the air conditioner, the second flow connection area according to claim 18 between the refrigeration system evaporator and the receiver or between the receiver and the internal heat exchanger or between the inner heat exchanger and the air compressor. In the arrangement of the second Flow connection area can basically a decision is made as to how or spatially where the individual components, between which the second flow connection area can be arranged, are arranged in the vehicle. The longer the Connecting line AL6 between the second flow connection area and the air compressor is, the more weight and less expensive the air conditioner can run become.

Für eine Regelung der Klimaanlage im Wärmepumpenbetrieb kann gemäß Anspruch 19 wenigstens eine Lufttemperatur-Sensoreinrichtung vorgesehen sein, die dem Wärmepumpen-Gaskühler zugeordnet ist. Die vom als Arbeitsmittel-Luft-Wärmetauscher ausgeführten Wärmepumpen-Gaskühler erwärmte Luft kann bezüglich der Lufttemperatur mittels der Lufttemperatur-Sensoreinrichtung ermittelt werden. Diese ermittelte Lufttemperatur ist mit einem vorgegebenen Lufttemperatur-Schwellwert vergleichbar, wobei bei einer Überschreitung des Lufttemperatur-Schwellwertes eine Regelung der Klimaanlage für eine Absenkung der Lufttemperatur erfolgt. Der Lufttemperatur-Schwellwert kann beispielsweise an den Materialkenndaten von Kunststoffbauteilen der Klimaanlage als begrenzende Größe orientiert werden. Die Regelung der Klimaanlage für eine Absenkung der Lufttemperatur kann durch eine Reduktion des Hochdrucks des Arbeitsmittels erfolgen, was direkt eine Reduktion der Lufttemperatur am Wärmepumpen-Gaskühler zur Folge hat. Grundsätzlich sollte die Lufttemperatur-Sensoreinrichtung an der heißesten Strähne des Luftstromes am Wärmepumpen-Gaskühler positioniert werden für eine optimale Lufttemperaturermittlung.For a regulation the air conditioning in heat pump mode can according to claim 19 at least one air temperature sensor device be provided associated with the heat pump gas cooler is. The heat pump gas cooler designed as working medium air heat exchanger heated air can respect the air temperature can be determined by means of the air temperature sensor device. This determined air temperature is at a predetermined air temperature threshold comparable, being exceeded the air temperature threshold regulation of the air conditioning for lowering the air temperature takes place. The air temperature threshold, for example, to the Material characteristics of plastic components of the air conditioning as limiting Size oriented become. The control of the air conditioning for lowering the air temperature can be done by reducing the high pressure of the working fluid, which directly a reduction in the air temperature at the heat pump gas cooler Episode has. in principle The air temperature sensor device should be on the hottest strand of the Air flow positioned on the heat pump gas cooler be for an optimal air temperature determination.

Gemäß Anspruch 20 kann wenigstens eine Arbeitsmitteldruck-Sensoreinrichtung vorgesehen sein, die dem Kälteanlagen-Hochdruckbereich und/oder dem Wärmepumpen-Hochdruckbereich zugeordnet ist. Dabei kann der Arbeitsmitteldruck als Arbeitsdruck mittels der Arbeitsmitteldruck-Sensoreinrichtung ermittelt werden. Dieser ermittelte Arbeitsdruck ist mit einem vorgegebenen Arbeitsdruck-Schwellwert vergleichbar, wobei bei einer Überschreitung des Arbeitsdruck-Schwellwertes eine Regelung der Klimaanlage für eine Absenkung des Arbeitsdruckes erfolgt. Die Regelung der Klimaanlage kann dabei beispielsweise über ein Einwirken auf den Klimaverdichter über mindestens ein Verdichterregelventil erfolgen. Dabei kann das saugseitige und/oder das hochdruckseitige Verdichterregelventil abgeregelt werden. Um möglichst Heizleistungseinbußen zu vermeiden, wird der Hochdruck über das Verdichterregelventil so eingeregelt, dass dieser gleich dem maximalen Arbeitsdruck ist, d. h. der Druckverlauf bewegt sich entlang seiner Obergrenze und stellt in etwa eine Horizontale dar.According to claim 20 may be provided at least one working fluid pressure sensor device, the the refrigeration plant high pressure area and / or the heat pump high pressure area assigned. The working fluid pressure can be used as working pressure by means of the working medium pressure sensor device be determined. This determined working pressure is a given Working pressure threshold comparable, with an excess the working pressure threshold, a control of the air conditioning for lowering the working pressure takes place. The regulation of the air conditioner can thereby for example about an action on the air compressor via at least one compressor control valve respectively. In this case, the suction side and / or the high-pressure side Be stopped compressor control valve. To avoid as much heat loss as possible, the high pressure is over the compressor control valve adjusted so that this equal to the maximum working pressure is, d. H. the pressure curve moves along its upper limit and represents approximately a horizontal.

In einer Weiterbildung kann gemäß Anspruch 21 wenigstens eine Arbeitsmitteltemperatur-Sensoreinrichtung vorgesehen sein, die dem Kälteanlagen-Hochdruckbereich zugeordnet ist. Dabei ist die Arbeitsmitteltemperatur mittels der Arbeitsmitteltemperatur-Sensoreinrichtung ermittelbar. Diese ermittelte Arbeitsmitteltemperatur ist mit einem vorgegebenen Arbeitsmitteltemperatur-Schwellwert vergleichbar, wobei bei einer Überschreitung des Arbeitsmitteltemperatur-Schwellwertes eine Regelung der Klimaanlage für eine Absenkung der Arbeitsmitteltemperatur erfolgt. Auch hier kann die Regelung der Klimaanlage zum Absenken der Arbeitsmitteltemperatur durch eine Reduktion des Hochdrucks erfolgen.In a development may according to claim 21 at least one working fluid temperature sensor device provided be that the refrigeration system high pressure area assigned. Here, the working fluid temperature by means of Working fluid temperature sensor device can be determined. This determined Working fluid temperature is comparable to a given working fluid temperature threshold, being at an overrun the working fluid temperature threshold, a control of the air conditioning for one Lowering of the working fluid temperature takes place. Again, the Control of the air conditioning system to lower the working fluid temperature done by a reduction of the high pressure.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann nach Anspruch 22 das Arbeitsmittel CO2 sein. Mit CO2 ist ein Arbeitsmittel gewählt, das in den vorliegenden Temperatur- und Druckbereichen der Klimaanlage optimale physikalische und thermodynamische Eigenschaften aufweist. Des weiteren ist CO2 beispielsweise im Vergleich zu Fluorkohlenwasserstoffen als umweltfreundliches Arbeitsmittel einzustufen. Grundsätzlich kann jeder Stoff als Arbeitsmittel eingesetzt werden, wobei darauf zu achten ist, dass die geforderten Temperaturdifferenzen durch Kompression und Expansion des eingesetzten Arbeitsmittels erzielbar sind.According to a further embodiment, the working medium can be CO 2 according to claim 22. With CO 2 , a working medium is selected which exhibits optimum physical and thermodynamic properties in the present temperature and pressure ranges of the air conditioning system. Furthermore, CO 2, for example, classified as an environmentally friendly work equipment compared to fluorocarbons. In principle, any substance can be used as work equipment, it being important to ensure that the required temperature differences can be achieved by compression and expansion of the working fluid used.

Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.Based a drawing is an embodiment closer to the invention explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimaanlage in einer ersten Ausführungsform, 1 a schematic representation of an air conditioner according to the invention in a first embodiment,

2 _ eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimaanlage in einer zweiten Ausführungsform, 2 a schematic representation of an air conditioning system according to the invention in a second embodiment,

3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimaanlage in einer dritten Ausführungsform, und 3 a schematic representation of an air conditioner according to the invention in a third embodiment, and

4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimaanlage in einer vierten Ausführungsform. 4 a schematic representation of an air conditioner according to the invention in a fourth embodiment.

In den 1 bis 4 ist jeweils schematisch eine Klimaanlage 1 dargestellt, wobei der grundsätzliche Aufbau der Klimaanlage 1 in allen Figuren identisch ist, so dass im Folgenden der für alle Figuren gültige grundsätzliche Aufbau näher erläutert wird.In the 1 to 4 is in each case schematically an air conditioner 1 illustrated, with the basic structure of the air conditioning 1 is identical in all figures, so that below the valid for all figures basic structure is explained in more detail.

Die Klimaanlage 1 kann entweder in einem Kälteanlagenbetrieb oder in einem Wärmepumpenbetrieb betrieben werden. Ein entsprechendes Umschalten zwischen den beiden Betriebsarten kann mittels einem ersten Schaltelement 2 und einem zweiten Schaltelement 3 erfolgen. Im Kälteanlagenbetrieb wird ein gasförmig zu einem Klimaverdichter 4 kommendes Arbeitsmittel in diesem verdichtet, so dass sowohl die Temperatur als auch der Druck des Arbeitsmittels dadurch ansteigt. Vom Klimaverdichter 4 strömt das Arbeitsmittel über das erste Schaltelement 2, das in der entsprechend dem Kälteanlagenbetrieb zugeordneten Schaltstellung befindlich ist, zu einem ersten Wärmetauscher als Kälteanlagen-Gaskühler 5. Der Kälteanlagen-Gaskühler 5 kann beispielsweise mit Umgebungsluft beaufschlagt werden, so dass das durchströmende Arbeitsmittel entsprechend abgekühlt werden kann. Vom Kälteanlagen-Gaskühler 5 strömt das Arbeitsmittel weiter über einen inneren Wärmetauscher 6 zum zweiten Schaltelement 3. Nach dem zweiten Schaltelement 3, das ebenfalls in der dem Kälteanlagenbetrieb zugeordneten Schaltstellung befindlich ist, strömt das Arbeitsmittel zu einem Expansionsorgan 7, nach dem das Arbeitsmittel weitestgehend flüssig und niedertemperiert vorliegt. Im nun folgenden zweiten Wärmetauscher als Kälteanlagen-Verdampfer 8 wird das Arbeitsmittel verdampft und somit in den gasförmigen Zustand überführt. Der Kälteanlagen-Verdampfer 8 kann dabei im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnet sein, so dass der am Kälteanlagen-Verdampfer 8 auf dem Weg in den Fahrzeuginnenraum vorbeiströmenden Luft Wärme für die Verdampfung des Arbeitsmittels entzogen werden kann, so dass eine entsprechend abgekühlte Luft in den Fahrzeuginnenraum zur Kühlung desselben einströmt. Nach dem Kälteanlagen-Verdampfer 8 strömt das nun wieder weitgehend gasförmig vorliegende Arbeitsmittel über einen Sammelbehälter als Receiver 9 im Gegenstrom durch den inneren Wärmetauscher 6. Dabei werden im Receiver 9 eventuell noch vorhandene Flüssigkeitsanteile im Arbeitsmittel gesammelt, so dass nur noch gasförmiges Arbeitsmittel vorhanden ist. Beim Durchströmen des inneren Wärmetauschers 6 kann das vom Receiver 9 zum Klimaverdichter 4 strömende Arbeitsmittel Wärme vom im Gegenstrom durch den inneren Wärmetauscher 6 vom Kälteanlagen-Gaskühler 5 kommenden zum Expansionsorgan 7 strömenden Arbeitsmittel aufnehmen. Zum Schließen des Kälteanlagen-Kreislaufs strömt das Arbeitsmittel vom inneren Wärmetauscher 6 zum Klimaverdichter 4. Zwischen den einzelnen Komponenten des Kälteanlagen-Kreislaufs sind jeweils Arbeitsmittelleitungen 10 angeordnet. Die Fließrichtung des Arbeitsmittels im Kälteanlagen-Kreislauf ist jeweils mit Pfeilen 11 in den, 1 bis 4 eingezeichnet.The air conditioner 1 can be operated either in a refrigeration system or in a heat pump mode. A corresponding switching between the two operating modes can be achieved by means of a first switching element 2 and a second switching element 3 respectively. In refrigeration system operation, a gaseous becomes an air compressor 4 Coming work in this compressed, so that both the temperature and the pressure of the working fluid thereby increases. From the air compressor 4 the working fluid flows over the first switching element 2 , which is located in the switching position associated with the refrigeration system operation, to a first heat exchanger as a refrigeration system gas cooler 5 , The refrigeration system gas cooler 5 can be acted upon, for example, with ambient air, so that the working fluid flowing through can be cooled accordingly. From the refrigeration system gas cooler 5 the working fluid continues to flow via an inner heat exchanger 6 to the second switching element 3 , After the second switching element 3 , which is also located in the switching position associated with the refrigeration system operation, flows the working fluid to an expansion device 7 , according to which the working fluid is largely liquid and low temperature. In the following second heat exchanger as a refrigeration evaporator 8th the working fluid is evaporated and thus converted into the gaseous state. The refrigeration system evaporator 8th can be arranged in the air inlet into the vehicle interior, so that the at the refrigeration system evaporator 8th Heat for the evaporation of the working fluid can be withdrawn on the way into the vehicle interior air flowing through, so that a correspondingly cooled air flows into the vehicle interior for cooling the same. After the refrigeration system evaporator 8th The now largely gaseous present working fluid flows through a collection container as a receiver 9 in countercurrent through the inner heat exchanger 6 , It will be in the receiver 9 possibly still existing liquid components collected in the working fluid, so that only gaseous working fluid is present. When flowing through the inner heat exchanger 6 can that be from the receiver 9 to the air compressor 4 flowing working fluid heat from the counterflow through the inner heat exchanger 6 from the refrigeration plant gas cooler 5 coming to the expansion organ 7 take up working fluid. To close the refrigeration system circuit, the working fluid flows from the inner heat exchanger 6 to the air compressor 4 , Between the individual components of the refrigeration system circuit are each working fluid lines 10 arranged. The flow direction of the working fluid in the refrigeration system cycle is indicated by arrows 11 in the, 1 to 4 located.

Im Wärmepumpenbetrieb der Klimaanlage 1 strömt das im Klimaverdichter 4 verdichtete Arbeitsmittel über das erste Schaltelement 2, das nun in der dem Wärmepumpenbetrieb zugeordneten Schaltstellung befindlich ist, zu einem vierten Wärmetauscher als Wärmepumpen-Gaskühler 12. Dieser ist ebenfalls im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnet, so dass der am Wärmepumpen-Gaskühler 12 auf den Weg in den Fahrzeuginnenraum vorbeiströ mende Luftstrom Wärme vom Arbeitsmittel aufnehmen kann, so dass einerseits eine entsprechend aufgewärmte Luft in den Fahrzeuginnenraum zur Aufheizung desselben einströmt und andererseits das Arbeitsmittel im Wärmepumpen-Gaskühler 12 abgekühlt wird. Nach dem Wärmepumpen-Gaskühler 12 strömt das Arbeitsmittel zum Expansionsorgan 7, in dem das Arbeitsmittel expandiert wird. Über das zweite Schaltelement 3, das nun in der Schaltstellung des Wärmepumpenbetriebes befindlich ist, strömt das Arbeitsmittel in einen dritten Wärmetauscher als Wärmepumpen-Verdampfer 13, in dem das Arbeitsmittel durch Aufnahme von Wärme des Kühlwassers der Brennkraftmaschine des Fahrzeuges verdampft wird. Die Brennkraftmaschine mit den zugehörigen Kühlwasserleitungen ist aus Übersichtlichkeitsgründen in den Figuren weggelassen, so dass der Wärmepumpen-Verdampfer 13 nur mit einem Teilbereich einer Kühlwasserleitung 14 dargestellt ist. Das nun wieder gasförmig vorliegende Arbeitsmittel strömt zurück zum Klimaverdichter 4, so dass dadurch der Wärmepumpen-Kreislauf im Wärmepumpenbetrieb geschlossen wird. Die einzelnen Komponenten des Wärmepumpen-Kreislaufs sind mit Arbeitsmittelleitungen 15 entsprechend verbunden, wobei mit strichlierten Pfeilen 16 die Fließrichtung des Arbeitsmittels im Wärmepumpenbetrieb in den 1 bis 4 entsprechend eingezeichnet ist.In heat pump operation of the air conditioner 1 this flows in the air compressor 4 compressed working fluid via the first switching element 2 which is now located in the switching position associated with the heat pump operation, to a fourth heat exchanger as a heat pump gas cooler 12 , This is also arranged in the air inlet into the vehicle interior, so that the heat pump gas cooler 12 on the way in the vehicle interior vorbeiskö coming airflow can absorb heat from the working fluid, so that on the one hand a correspondingly heated air flows into the vehicle interior for heating the same and on the other hand, the working fluid in the heat pump gas cooler 12 is cooled. After the heat pump gas cooler 12 the working fluid flows to the expansion organ 7 , in which the work equipment is expanded. About the second switching element 3 , which is now located in the switching position of the heat pump operation, the working fluid flows into a third heat exchanger as a heat pump evaporator 13 in which the working fluid is vaporized by absorbing heat of the cooling water of the internal combustion engine of the vehicle. The internal combustion engine with the associated cooling water lines is omitted for clarity in the figures, so that the heat pump evaporator 13 only with a portion of a cooling water pipe 14 is shown. The now again gaseous working fluid flows back to the air compressor 4 , thereby closing the heat pump cycle in heat pump operation. The individual components of the heat pump cycle are with working fluid lines 15 connected accordingly, with dash lanced arrows 16 the flow direction of the working fluid in heat pump operation in the 1 to 4 is drawn accordingly.

Zudem ist in den 1 bis 4 ein zusätzlicher Heizungs-Wärmetauscher 17 eingezeichnet, mittels dem eine üblicher Weise eingesetzte Heizung des Fahrzeuginnenraums durch Nutzung der im Kühlwasser der Brennkraftmaschine gespeicherten Abwärme der Brennkraftmaschine möglich ist. So kann beispielsweise kurz nach dem Start der Brennkraftmaschine ein Heizen des Fahrzeuginnenraumes mit der Klimaanlage 1 im Wärmepumpenbetrieb erfolgen, wobei bei erwärmter Brennkraftmaschine und entsprechend erwärmten Kühlwasser die Klimaanlage 1 abgeschalten werden kann, da nun ein Heizeffekt für den Fahrzeuginnenraum mit dem Heizungs-Wärmetauscher 17 erfolgen kann. Der Wärmepumpen-Verdampfer 13 kann dabei vorteilhaft in einem sog. kleinen Kühlwasserkreislauf eingebunden sein, in dem sofort nach dem Start der Brennkraftmaschine relativ warmes Kühlwasser zur Verfügung steht, so dass eine Verdampfung des Arbeitsmittels im Wärmepumpen-Verdampfer 13 auch kurz nach dem Start der Brennkraftmaschine, insbesondere kurz nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine, sichergestellt ist.In addition, in the 1 to 4 an additional heating heat exchanger 17 plotted, by means of which a conventional manner used heating of the vehicle interior by using the stored heat in the cooling water of the engine waste heat of the internal combustion engine is possible. Thus, for example, shortly after the start of the engine, a heating of the vehicle interior with the air conditioner 1 in the heat pump mode, wherein in heated internal combustion engine and correspondingly heated cooling water, the air conditioning 1 can be switched off, as now a heating effect for the vehicle interior with the heating heat exchanger 17 can be done. The heat pump evaporator 13 can be advantageously involved in a so-called. Small cooling water circuit in which immediately after the start of the engine is relatively warm cooling water available, so that evaporation of the working fluid in the heat pump evaporator 13 also shortly after the start of the internal combustion engine, in particular shortly after a cold start of the internal combustion engine is ensured.

Der Kälteanlagen-Kreislauf ist in Fließrichtung des Arbeitsmittels gesehen in einen zwischen einen druckseitigen Anschluss 18 des Klimaverdichters 4 und dem Expansionsorgan 7 befindlichen Kälteanlagen-Hochdruckbereich und einen zwischen dem Expansionsorgan 7 und einem saugseitigen Anschluss 19 des Klimaverdichters 4 befindlichen Kälteanlagen-Niederdruckbereich geteilt. Ebenso ist der Wärmepumpen-Kreislauf in Fließrichtung des Arbeitsmittels gesehen in einen zwischen dem druckseitigen Anschluss 18 des Klimaverdichters und dem Expansionsorgan 7 befindlichen Wärmepumpen-Hochdruckbereich und einen zwischen dem Expansionsorgan 7 und dem saugseitigen Anschluss 19 des Klimaverdichters 4 befindlichen Wärmepumpen-Niederdruckbereich geteilt.The refrigeration system circuit is seen in the flow direction of the working fluid in a between a pressure-side connection 18 of the air compressor 4 and the expansion organ 7 located high pressure refrigeration plant and one between the expansion device 7 and a suction-side connection 19 of the air compressor 4 shared refrigeration system low pressure area divided. Likewise, the heat pump circuit seen in the flow direction of the working fluid in a between the pressure-side connection 18 the air compressor and the expansion device 7 located high-pressure heat pump area and one between the expansion device 7 and the suction-side connection 19 of the air compressor 4 shared heat pump low pressure area divided.

Im Kälteanlagen-Niederdruckbereich des Kälteanlagen-Kreislaufs ist ein schaltbares Kälteanlagen-Sperrorgan 20 so angeordnet, dass im Wärmepumpenbetrieb eine Durchströmung des Kälteanlagen-Verdampfers 8 mittels dem Kälteanlagen-Sperrorgan 20 abgesperrt werden kann. Durch den Einsatz der beiden Schaltelemente 2 und 3 können die beiden Betriebsarten der Klimaanlage 1 mit nur einem einzigen Expansionsorgan 7 betrieben werden, das dabei in Abhängigkeit von der eingestellten Betriebsart bidirektional durchströmt wird. Mit dem Kälteanlagen-Sperrorgan 20 ist sichergestellt, dass im Wärmepumpenbetrieb ein funktionssicheres Betreiben der Klimaanlage 1 möglich ist. Das Kälteanlagen-Sperrorgan 20 kann dabei vorteilhaft als stromlos offenes Schaltventil ausgebildet sein, das direkt vor oder nach dem Kälteanlagen-Verdampfer 8 positioniert ist. Grundsätzlich können auch zwei Kälteanlagen-Sperrorgane 20 vorgesehen sein, die beispielsweise direkt vor bzw. direkt nach dem Kälteanlagen-Verdampfer 8 angeordnet sind, so dass mittels den beiden Kälteanlagen-Sperrorganen 20 neben der Absperrung der Durchströmung des Kälteanlagen-Verdampfers 8 im Wärmepumpenbetrieb eine Segmentierung bzw. Separierung des Kälteanlagen-Verdampfers 8 in Zusammenhang mit einer Sicherheitsschaltung der Klimaanlage 1 verwirklicht werden kann. Grundsätzlich kann mit einer Absperrung des Expansionsorgans 7, des Kälteanlagen-Sperrorgans 20, das hinter dem Kälteanlagen-Verdampfer 8 angeordnet ist, und des ersten Schaltelements 2 eine Separierung des Kälteanlagen-Verdampfers 8 und des Wärmepumpen-Gaskühlers 12 erfolgen, so dass die im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordneten Klimaanlagen-Komponenten separiert werden können.In the refrigeration system low pressure range of the refrigeration system circuit is a switchable refrigeration system shut-off device 20 arranged so that in heat pump operation, a flow through the refrigeration system evaporator 8th by means of the refrigeration system shut-off device 20 can be shut off. By using the two switching elements 2 and 3 can the two modes of air conditioning 1 with only a single expansion organ 7 be operated, which is traversed bidirectional depending on the set operating mode. With the refrigeration system shut-off device 20 it is ensured that the operation of the air conditioning system is reliable in heat pump operation 1 is possible. The refrigeration system obstruction 20 can be advantageously designed as a normally open switching valve, the directly before or after the refrigeration system evaporator 8th is positioned. In principle, two refrigeration systems can also be used 20 be provided, for example, directly before or directly after the refrigeration system evaporator 8th are arranged so that by means of the two refrigeration system shut-off valves 20 in addition to the shut-off of the flow through the refrigeration system evaporator 8th in heat pump operation, a segmentation or separation of the refrigeration system evaporator 8th in connection with a safety circuit of the air conditioner 1 can be realized. Basically, with a barrier of the expansion organ 7 , the refrigeration system obstruction 20 behind the refrigeration system evaporator 8th is arranged, and the first switching element 2 a separation of the refrigeration system evaporator 8th and the heat pump gas cooler 12 take place, so that the arranged in the air inlet into the vehicle interior air conditioning components can be separated.

Sind die vom Wärmepumpen-Gaskühler 12 wegführende Arbeitsmittelleitung als AL1 mit der zum Kälteanlagen-Verdampfer hinführenden Arbeitsmittelleitung 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 auch im Wärmepumpenbetrieb gemeinsam genutzten Arbeitsmittelleitung als AL3 der erste Strömungsverbindungsbereich 21 mit dem Expansionsorgan 7 verbunden werden. Ebenso kann die vom Wärmepumpen-Verdampfer 13 wegführende Arbeitsmittelleitung als AL4 und die vom Kälteanlagen-Verdampfer 8 wegführende Arbeitsmittelleitung als 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 Kälteanlagenbetrieb als auch im Wärmepumpenbetrieb gemeinsam genutzten Arbeitsmittelleitung als AL6 der zweite Strömungsverbindungsbereich 22 mit dem Klimaverdichter 4 verbunden. Der zweite Strömungsverbindungsbereich 22 kann dabei zwischen dem Receiver 9 und dem inneren Wärmetauscher 6 angeordnet sein, wie dies schematisch in 1 dargestellt ist. Des weiteren besteht die Möglichkeit, den zweiten Strömungsverbindungsbereich 22 zwischen dem Kälteanlagen-Verdampfer 8 und dem Receiver 9 anzuordnen, was schematisch in 2 gezeigt ist. In einer dritten Ausführungsvariante kann der zweite Strömungsver bindungsbereich 22 zwischen dem inneren Wärmetauscher 6 und dem Klimaverdichter 4 angeordnet sein, wie dies der schematischen Darstellung der Klimaanlage 1 in 3 zu entnehmen ist. Eine Auswahl unter den verschiedenen Ausführungsmöglichkeiten der Anbringung des zweiten Strömungsverbindungsbereiches 22 in der Klimaanlage 1 kann beispielsweise in Abhängigkeit von der baulichen Anordnung der Einzelteile der Klimaanlage 1 im Fahrzeug getroffen werden. Vorteilhaft ist dabei, wenn die AL6, die als gemeinsam genutzte Leitung zwischen dem zweiten Strömungsverbindungsbereich 22 und dem Klimaverdichter 4 fungiert, im Vergleich zur AL4 bzw. AL5 möglichst lange ist, da dadurch aufgrund einer eingesparten Arbeitsmittelleitung, die ansonsten parallel in Richtung Klimaverdichter 4 geführt werden müsste, Einsparungen bezüglich Gewicht und Kosten zu erwarten sind.Are those of the heat pump gas cooler 12 leading working fluid line as AL1 with the refrigeration system evaporator leading working fluid line as AL2 in a first flow connection area 21 , which is preferably designed as a first tee, merged, so can with a single both in refrigeration plant operation and in heat pump operation shared working fluid line as AL3, the first flow connection area 21 with the expansion organ 7 get connected. Likewise, the heat pump evaporator 13 leading fluid line as AL4 and the refrigeration system evaporator 8th away working fluid line as AL5 in a second flow connection area 22 , which is also preferably designed as a second tee, be merged. As a result, here as well, with a single working medium line, which is used jointly both in refrigeration system operation and in heat pump operation, as AL6, the second flow connection region 22 with the air compressor 4 connected. The second flow connection area 22 can between the receiver 9 and the inner heat exchanger 6 be arranged as shown schematically in 1 is shown. Furthermore, there is the possibility of the second flow connection area 22 between the refrigeration system evaporator 8th and the receiver 9 to arrange what is schematically in 2 is shown. In a third embodiment variant, the second Strömungsver connection area 22 between the inner heat exchanger 6 and the air compressor 4 be arranged, as is the schematic diagram of the air conditioning 1 in 3 can be seen. A selection among the various possible ways of mounting the second flow connection area 22 in the air conditioning 1 For example, depending on the structural arrangement of Items of air conditioning 1 be taken in the vehicle. It is advantageous if the AL6, as a shared line between the second flow connection area 22 and the air compressor 4 compared to the AL4 or AL5 is as long as possible, as a result of a saved working medium line, which otherwise parallel to the air compressor 4 would be required, savings in terms of weight and costs are expected.

Der Wärmepumpen-Gaskühler 12 kann zusammen mit dem Kälteanlagen-Verdampfer 8 in einem Belüftungsgehäuse als Klimagerät 23, das nur schematisch mit einer strichlierten Linie eingezeichnet ist, angeordnet sein, wobei das Klimagerät 23 im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnet ist. Ist der erste Strömungsverbindungsbereich 21 nahe zum Klimagerät 23 angeordnet, sind sowohl die AL1 als auch die AL2 relativ kurz gegenüber der AL3 ausgeführt. Ist der erste Strömungsverbindungsbereich 21, wie in den 1 bis 4 gezeigt innerhalb des Klimagerätes 23 angeordnet, so ist vorteilhaft nur die AL3 vom Expansionsorgan 7 zum bzw. ins Klimagerät 23 zu verlegen. Das Kälteanlagen-Sperrorgan 20 ist in den in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsvarianten der Klimaanlage 1 ebenfalls innerhalb des Klimagerätes 23 angeordnet, so dass dieses geschützt innerhalb des Klimagerätes 23 aufgenommen ist. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, das Kälteanlagen-Sperrorgan 20 durch ein Umschaltventil, vorzugsweise durch ein 3-2-Wegeventil, auszuführen, das entweder am ersten Strömungsverbindungsbereich 21 oder am zweiten Strömungsverbindungsbereich 22 angeordnet ist. Dadurch kann auch bei einer derartigen Ausführung des Kälteanlagen-Sperrorgans 20 eine Durchströmung des Kälteanlagen-Verdampfers 8 abgesperrt werden.The heat pump gas cooler 12 can work together with the refrigeration system evaporator 8th in a ventilation housing as an air conditioner 23 , which is shown only schematically with a dashed line, be arranged, wherein the air conditioner 23 is arranged in the air inlet into the vehicle interior. Is the first flow connection area 21 close to the air conditioner 23 arranged, both the AL1 and the AL2 are relatively short compared to the AL3 executed. Is the first flow connection area 21 as in the 1 to 4 shown inside the air conditioner 23 arranged, so is advantageous only the AL3 of the expansion organ 7 to or into the air conditioner 23 relocate. The refrigeration system obstruction 20 is in the in the 1 to 4 illustrated embodiments of the air conditioning 1 also within the air conditioner 23 arranged so that this protected within the air conditioner 23 is included. In principle, there is also the possibility of the refrigeration system blocking member 20 by a switching valve, preferably by a 3-way valve, either at the first flow connection area 21 or at the second flow connection area 22 is arranged. As a result, even with such an embodiment of the refrigeration system blocking member 20 a flow through the refrigeration system evaporator 8th be shut off.

Das erste Schaltelement 2 ist relativ nah am druckseitigen Anschluss 18 des Klimaverdichters 4 angeordnet, so dass das erste Schaltelement 2 das vom Klimaverdichter 4 kommende verdichtete Arbeitsmittel im Kälteanlagenbetrieb zum Kälteanlagen-Gaskühler 5 und im Wärmepumpenbetrieb zum Wärmepumpen-Gaskühler 12 leitet. Bevorzugt ist dabei das erste Schaltelement 2 als Umschaltventil, vorzugsweise als 3-2-Wegeventil ausgeführt, wobei grundsätzlich jede Art von Schaltelement mit dem eine o. a. Leitung des Arbeitsmittels in den beiden Betriebsarten möglich ist, eingesetzt werden kann. Das zweite Schaltelement 3 ist, wie in den 1 bis 3 ersichtlich ist, ebenfalls durch ein Umschaltventil, vorzugsweise durch ein 3-2-Wegeventil gebildet. Alternativ zum Umschaltventil kann das zweite Schaltelement 3 durch ein schaltbares Wärmepumpen-Sperrorgan 24 gebildet sein, das so im Wärmepumpen-Niederdruckbereich angeordnet ist, dass im Kälteanlagenbetrieb eine Durchströmung des Wärmepumpen-Verdampfers 13 mittels dem Wärmepumpen-Sperrorgan 24 abgesperrt werden kann. In 4 ist schematisch eine Ausführungsform der Klimaanlage 1 mit dem Wärmepumpen-Sperrorgan 24 dargestellt. Die Anordnung des Wärmepumpen-Sperrorgans 24 ist dabei vorteilhaft direkt vor oder nach dem Wärmepumpen-Verdampfer 13. Dabei kann das Wärmepumpen-Sperrorgan 24 durch ein stromlos geschlossenes Schaltventil gebildet sein, so dass nur im Wärmepumpenbetrieb, in dem das Wärmepumpen-Sperrorgan offen sein muss, mit Strom beaufschlagt wird. Die Anordnung des zweiten Strömungsverbindungsbereiches 22 zwischen dem Receiver 9 und dem inneren Wärmetauscher 6 ist in Zusammenhang mit der Ausführung mit dem Wärmepumpen-Sperrorgan 24 nur beispielhaft in 4 dargestellt, wobei auch die anderen in den 2 und 3 dargestellten Anordnungsmöglichkeiten des zweiten Strömungsverbindungsbereiches 22 in Verbindung mit dem Wärmepumpen-Sperrorgan 24 möglich sind.The first switching element 2 is relatively close to the pressure-side connection 18 of the air compressor 4 arranged so that the first switching element 2 that from the air compressor 4 Coming compressed working fluid in cooling system operation to the refrigeration plant gas cooler 5 and in heat pump operation to the heat pump gas cooler 12 passes. Preference is given to the first switching element 2 As a switching valve, preferably designed as a 3-2-way valve, with basically any type of switching element with the above line of the working fluid in the two modes is possible, can be used. The second switching element 3 is like in the 1 to 3 can be seen, also formed by a switching valve, preferably by a 3-2-way valve. As an alternative to the switching valve, the second switching element 3 through a switchable heat pump gate 24 be formed, which is arranged in the heat pump low pressure region, that in the refrigeration system operation, a flow through the heat pump evaporator 13 by means of the heat pump obturator 24 can be shut off. In 4 is schematically an embodiment of the air conditioner 1 with the heat pump gate 24 shown. The arrangement of the heat pump obturator 24 is advantageous directly before or after the heat pump evaporator 13 , In this case, the heat pump blocking member 24 be formed by a normally closed switching valve, so that only in heat pump mode in which the heat pump-blocking device must be open, is energized. The arrangement of the second flow connection area 22 between the receiver 9 and the inner heat exchanger 6 is related to the version with the heat pump damper 24 only exemplarily in 4 represented, whereby also the others in the 2 and 3 shown arrangement options of the second flow connection area 22 in conjunction with the heat pump obturator 24 possible are.

Des weiteren ist in der Klimaanlage 1 eine dem Wärmepumpen-Gaskühler 12 zugeordnete Lufttemperatur-Sensoreinrichtung 25 vorgesehen. Dabei wird mit tels der Lufttemperatur-Sensoreinrichtung die Lufttemperatur der vom als Arbeitsmittel-Luft-Wärmetauscher ausgeführten Wärmepumpen-Gaskühler 12 ermittelt. Diese ermittelte Lufttemperatur kann mit einem vorgegebenen Lufttemperatur-Schwellwert verglichen werden, wobei bei einer Überschreitung des Lufttemperatur-Schwellwertes eine Regelung der Klimaanlage 1 für eine Absenkung der Lufttemperatur erfolgt. Dabei können Materialkenndaten beispielsweise von Kunststoffbauteilen der Klimaanlage als begrenzende Größe für den Lufttemperatur-Schwellwert verwendet werden. Durch eine Reduktion des Hochdruckes im Wärmepumpen-Hochdruckbereich kann beispielsweise eine Absenkung der Heißgastemperatur des Arbeitsmittels herbeigeführt werden, was wiederum mit einer Reduktion der mit der Lufttemperatur-Sensoreinrichtung 25 gemessenen Lufttemperatur am Wärmepumpen-Gaskühler 12 gleichzusetzen ist. Eine Positionierung der Lufttemperatur-Sensoreinrichtung 25 in der heißesten Strähne des Luftstromes am Wärmepumpen-Gaskühler 12 ist für eine exakte Überwachung des Lufttemperatur-Schwellwertes vorteilhaft.Furthermore, in the air conditioning 1 a heat pump gas cooler 12 associated air temperature sensor device 25 intended. In this case, with means of the air temperature sensor device, the air temperature of the running as a working medium-air heat exchanger heat pump gas cooler 12 determined. This determined air temperature can be compared with a predetermined air temperature threshold, wherein when exceeding the air temperature threshold, a control of the air conditioning 1 for lowering the air temperature. In this case, material characteristics of, for example, plastic components of the air conditioning system can be used as a limiting variable for the air temperature threshold. By reducing the high pressure in the heat pump high-pressure range, for example, a reduction of the hot gas temperature of the working fluid can be brought about, which in turn results in a reduction of the with the air temperature sensor device 25 measured air temperature at the heat pump gas cooler 12 equate to. A positioning of the air temperature sensor device 25 in the hottest strand of the airflow at the heat pump gas cooler 12 is advantageous for precise monitoring of the air temperature threshold.

Zudem kann eine Arbeitsmitteldruck-Sensoreinrichtung 26 vorgesehen sein, die dem Kälteanlagen-Hochdruckbereich und/oder dem Wärmepumpen-Hochdruckbereich zugeordnet ist. Mittels der Arbeitsmitteldruck-Sensoreinrichtung 26 kann der Arbeitsmitteldruck als Arbeitsdruck der Klimaanlage 1 ermittelt werden, wobei dieser ermittelte Arbeitsdruck mit einem vorgegebenen Arbeitsdruck-Schwellwert vergleichbar ist, wobei bei einer Überschreitung des Arbeitsdruck-Schwellwertes eine Regelung der Klimaanlage 1 für eine Absenkung des Arbeitsdruckes erfolgt. Wird der Arbeitsdruck-Schwellwert erreicht, kann über ein Einwirken auf den Klimaverdichter 4 beispielsweise über ein Verdichterregelventil der Betriebsprozess der Klimaanlage 1 abgeregelt werden. Wird die Arbeitsmitteldruck-Sensoreinrichtung 26 um eine Arbeitsmitteltemperatur-Sensoreinrichtung 27 ergänzt, so kann zusätzlich die Arbeitsmitteltemperatur mit der Arbeitsmitteltemperatur-Sensoreinrichtung 27 ermittelt und überwacht werden. Auch hier kann ein vorgegebener Arbeits mitteltemperatur-Schwellwert mit der ermittelten Arbeitsmitteltemperatur verglichen werden, wobei bei einer Überschreitung des Arbeitsmitteltemperatur-Schwellwertes eine Regelung der Klimaanlage 1 für eine Absenkung der Arbeitsmitteltemperatur erfolgen kann. Auch hier kann ebenfalls mit einer Reduktion des Arbeitsdruckes, der funktional mit der Arbeitsmitteltemperatur zusammenhängt, die Arbeitsmitteltemperatur abgeregelt bzw. gesenkt werden.In addition, a working fluid pressure sensor device 26 be provided, which is associated with the refrigeration system high pressure area and / or the heat pump high pressure area. By means of the working medium pressure sensor device 26 can the fluid pressure as working pressure of the air conditioning 1 be determined, said determined working pressure is comparable to a predetermined working pressure threshold, wherein when exceeding the working pressure threshold, a control of the air conditioning 1 for a reduction of the working pressure. If the working pressure threshold is reached, can have an impact on the air compressor 4 for example, via a compressor control valve of the operating process of the air conditioner 1 be regulated. When the working fluid pressure sensor device 26 becomes a working fluid temperature sensor device 27 supplemented, so can additionally the working fluid temperature with the working fluid temperature sensor device 27 be determined and monitored. Again, a given working medium temperature threshold value can be compared with the determined working fluid temperature, wherein when exceeding the working fluid temperature threshold, a control of the air conditioning 1 can be done for a reduction in the working fluid temperature. Again, with a reduction of the working pressure, which is functionally related to the working fluid temperature, the working fluid temperature can also be reduced or reduced.

Claims (22)

Klimaanlage für eine Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Klimaverdichter, wenigstens einem ersten Wärmetauscher, einem einzigen Expansionsorgan, wenigstens einem zweiten, im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordneten Wärmetauscher und wenigstens einem dritten Wärmetauscher, die entsprechend angeordnet und durch Arbeitsmittelleitungen für einen Arbeitsmittelkreislauf verbunden sind, mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Schaltelement in den Arbeitsmittelleitungen, mit denen die Klimaanlage von einem Kälteanlagenbetrieb in einen Wärmepumpenbetrieb und umgekehrt umschaltbar ist, wobei im Kälteanlagenbetrieb der Arbeitsmittelkreislauf als Kälteanlagen-Kreislauf so geführt ist, dass der Reihe nach in Fließrichtung des Arbeitsmittels der wenigstens eine Klimaverdichter, der wenigstens eine erste Wärmetauscher als Kälteanlagen-Gaskühler, das Expansionsorgan und der wenigstens eine zweite Wärmetauscher als Kälteanlagen-Verdampfer durchströmbar sind, wobei der Kälteanlagen-Kreislauf in Fließrichtung des Arbeitsmittels gesehen in einen zwischen einem druckseitigen Anschluss des Klimaverdichters und dem Expansionsorgan befindlichen Kälteanlagen-Hochdruckbereich und einen zwischen dem Expansionsorgan und einem saugseitigen Anschluss des Klimaverdichters befindlichen Kälteanlagen-Niederdruckbereich geteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich wenigstens ein vierter Wärmetauscher (12) vorgesehen ist, der im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnet ist, dass der wenigstens eine vierte Wärmetauscher (12) im Wärmepumpenbetrieb so in den Arbeitsmittelkreislauf als Wärmepumpen-Kreislauf eingebunden ist, dass der Reihe nach in Fließrichtung des Arbeitsmittels der wenigstens eine Klimaverdichter (4), der vierte Wärmetauscher als Wärmepumpen-Gaskühler (12), das Expansionsorgan (7) und der wenigstens eine dritte Wärmetauscher als Wärmepumpen-Verdampfer (13) durchströmbar sind, wobei der Wärmepumpen-Kreislauf in Fließrichtung des Arbeitsmittels gesehen in einen zwischen dem druckseitigen Anschluss (18) des Klimaverdichters (4) und dem Expansionsorgan (7) befindlichen Wärmepumpen-Hochdruckbereich und einen zwischen dem Expansionsorgan (7) und dem saugseitigen Anschluss (19) des Klimaverdichters (4) befindlichen Wärmepumpen-Niederdruckbereich geteilt ist, und dass wenigstens ein schaltbares Kälteanlagen-Sperrorgan (20) vorgesehen ist, das so im Kälteanlagen-Niederdruckbereich des Kälteanlagen-Kreislaufs angeordnet ist, dass im Wärmepumpenbetrieb eine Durchströmung des Kälteanlagen-Verdampfers (8) mittels dem Kälteanlagen-Sperrorgan (20) absperrbar ist.Air conditioning system for a vehicle, in particular for a motor vehicle with at least one air compressor, at least a first heat exchanger, a single expansion element, at least a second arranged in the air inlet into the vehicle interior heat exchanger and at least a third heat exchanger, which are arranged according to and connected by working fluid lines for a working fluid circuit are, with at least a first and a second switching element in the working fluid lines with which the air conditioner of a refrigeration plant in a heat pump operation and vice versa reversible, wherein in refrigeration plant operation of the working fluid circuit is performed as a refrigeration circuit that in turn in the flow direction of the working fluid the at least one air compressor, the at least one first heat exchanger as a refrigeration system gas cooler, the expansion element and the at least one second heat exchanger as a refrigeration evaporator d urchströmbar, wherein the refrigeration system circuit seen in the flow direction of the working fluid is divided into a located between a pressure side connection of the air compressor and the expansion device refrigeration high pressure area and located between the expansion device and a suction port of the air compressor refrigeration system low pressure area, characterized in that additionally at least a fourth heat exchanger ( 12 ) is provided, which is arranged in the air inlet into the vehicle interior, that the at least one fourth heat exchanger ( 12 ) is integrated in the working fluid circuit in the heat pump operation as a heat pump circuit that in turn in the flow direction of the working fluid of the at least one air compressor ( 4 ), the fourth heat exchanger as a heat pump gas cooler ( 12 ), the organ of expansion ( 7 ) and the at least one third heat exchanger as a heat pump evaporator ( 13 ) are flowed through, wherein the heat pump circuit seen in the flow direction of the working fluid in a between the pressure-side connection ( 18 ) of the air compressor ( 4 ) and the expansion organ ( 7 ) located high-pressure pump and one between the expansion ( 7 ) and the suction-side connection ( 19 ) of the air compressor ( 4 ) is divided, and that at least one switchable refrigeration system shut-off device ( 20 ) is provided, which is arranged in the refrigeration plant low-pressure region of the refrigeration system circuit that in heat pump operation, a flow through the refrigeration system evaporator ( 8th ) by means of the refrigeration system shut-off device ( 20 ) can be shut off. 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.Air conditioning system according to claim 1, characterized in that the at least one switchable refrigeration system shut-off device ( 20 ) directly before and / or after the refrigeration system evaporator ( 8th ) is arranged. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine schaltbare Kälteanlagen-Sperrorgan (20) durch ein stromlos offenes Schaltventil gebildet ist.Air conditioning system according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one switchable refrigeration system shut-off device ( 20 ) is formed by a normally open switching valve. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Wärmepumpen-Gaskühler (12) wegführende Arbeitsmittelleitung als AL1 mit der zum Kälteanlagen-Verdampfer (8) hinführenden Arbeitsmittelleitung als AL2 in einem ersten Strömungsverbindungsbereich (21), vorzugsweise einem ersten T-Stück, zusammengeführt ist, und dass eine einzige sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auch im Wärmepumpenbetrieb gemeinsam genutzte Arbeitsmittelleitung als AL3 den ersten Strömungsverbindungsbereich (21) mit dem Expansionsorgan (7) verbindet.Air conditioning system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heat pump from the gas cooler ( 12 ) leading working fluid line as AL1 with the refrigeration system evaporator ( 8th ) working fluid line as AL2 in a first flow connection area ( 21 ), preferably a first tee, and that a single working fluid line shared as both in refrigeration plant operation and in heat pump operation is designated AL3, the first flow connection region (FIG. 21 ) with the expansion organ ( 7 ) connects. Klimaanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmepumpen-Gaskühler (12) zusammen mit dem Kälteanlagen-Verdampfer (8) in einem Belüftungsgehäuse als Klimagerät (23), das im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnet ist, angeordnet ist, und dass der erste Strömungsverbindungsbereich (21) nah zum Klimagerät (23), vorzugsweise innerhalb des Klimageräts (23), angeordnet ist.Air conditioning system according to claim 4, characterized in that the heat pump gas cooler ( 12 ) together with the refrigeration system evaporator ( 8th ) in a ventilation housing as an air conditioner ( 23 ), which is arranged in the air inlet into the vehicle interior, is arranged, and that the first flow connection area ( 21 ) close to the air conditioner ( 23 ), preferably within the air conditioner ( 23 ) is arranged. Klimaanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionsorgan (7), das wenigstens eine schaltbare Kälteanlagen-Sperrorgan (20) und das erste Schaltelement (2) so angeordnet sind, dass eine Durchströmung des Wärmepumpen-Gaskühlers (12) und des Kälteanlagen-Verdampfers (8) im Klimagerät (23) mittels dem Expansionsorgan (7), dem wenigstens einen schaltbaren Kälteanlagen-Sperrorgan (20) und dem ersten Schaltelement (2) absperrbar ist.Air conditioning system according to claim 5, characterized in that the expansion element ( 7 ), the at least one switchable refrigeration system blocking member ( 20 ) and the first switching element ( 2 ) so angeord net are that a flow through the heat pump gas cooler ( 12 ) and the refrigeration system evaporator ( 8th ) in the air conditioner ( 23 ) by means of the expansion organ ( 7 ), the at least one switchable refrigeration system shut-off device ( 20 ) and the first switching element ( 2 ) can be shut off. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (2) relativ nah am druckseitigen Anschluss (18) des Klimaverdichters (4) angeordnet ist dergestalt, dass das erste Schaltelement (2) das vom Klimaverdichter (4) kommende verdichtete Arbeitsmittel im Kälteanlagenbetrieb zum Kälteanlagen-Gaskühler (5) leitet und im Wärmepumpenbetrieb zum Wärmepumpen-Gaskühler (12) leitet.Air conditioning system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the first switching element ( 2 ) relatively close to the pressure-side connection ( 18 ) of the air compressor ( 4 ) is arranged such that the first switching element ( 2 ) from the air compressor ( 4 ) coming compressed working fluid in refrigeration system operation to the refrigeration system gas cooler ( 5 ) and in heat pump mode to the heat pump gas cooler ( 12 ). 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.Air conditioning system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the first switching element ( 2 ) is formed by a switching valve, preferably by a 3-2-way valve. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (3) so in den Arbeitsmittelkreislauf eingebunden ist, dass im Kälteanlagenbetrieb das Arbeitsmittel vom Kälteanlagen-Gaskühler (12) kommend durch das zweite Schaltelement (3) zum Expansionsorgan (7) strömbar ist und dass im Wärmepumpenbetrieb das Arbeitsmittel vom Expansionsorgan (7) kommend durch das zweite Schaltelement (3) zum Wärmepumpen-Verdampfer (13) strömbar ist.Air conditioning system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the second switching element ( 3 ) is integrated into the working fluid circuit such that in refrigeration system operation the working fluid from the refrigeration system gas cooler ( 12 ) coming through the second switching element ( 3 ) to the expansion organ ( 7 ) is flowable and that in heat pump operation, the working fluid from the expansion ( 7 ) coming through the second switching element ( 3 ) to the heat pump evaporator ( 13 ) is flowable. Klimaanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (3) durch ein Umschaltventil, vorzugsweise durch ein 3-2-Wegeventil, gebildet ist.Air conditioning system according to claim 9, characterized in that the second switching element ( 3 ) is formed by a switching valve, preferably by a 3-2-way valve. Klimaanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement durch wenigstens ein schaltbares Wärmepumpen-Sperrorgan (24) gebildet ist, das so im Wärmepumpen-Niederdruckbereich angeordnet ist, dass im Kälteanlagenbetrieb eine Durchströmung des Wärmepumpen-Verdampfers (13) mittels dem Wärmepumpen-Sperrorgan (24) absperrbar ist.Air conditioning system according to claim 9, characterized in that the second switching element by at least one switchable heat pump-blocking member ( 24 ) is formed, which is arranged in the heat pump low-pressure region, that in the refrigeration system operation, a flow through the heat pump evaporator ( 13 ) by means of the heat pump obturator ( 24 ) can be shut off. 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.Air conditioning system according to claim 11, characterized in that the at least one switchable heat pump blocking member ( 24 ) directly in front of and / or after the heat pump evaporator ( 13 ) is arranged. Klimaanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine schaltbare Wärmepumpen-Sperrorgan (24) durch ein stromlos geschlossenes Schaltventil gebildet ist.Air conditioning system according to claim 11 or 12, characterized in that the at least one switchable heat pump blocking member ( 24 ) is formed by a normally closed switching valve. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Wärmepumpen-Verdampfer (13) wegführende Arbeitsmittelleitung als AL4 und die vom Kälteanlagen-Verdampfer (8) wegführende Arbeitsmittelleitung als AL5 in einem zweiten Strömungsverbindungsbereich (22), vorzugsweise einem zweiten T-Stück, zusammengeführt sind, und dass eine einzige sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auch im Wärmepumpenbetrieb gemeinsam genutzte Arbeitsmittelleitung als AL6 dem zweiten Strömungsverbindungsbereich (22) mit dem Klimaverdichter (4) verbindet.Air conditioning system according to one of claims 1 to 13, characterized in that the heat pump evaporator ( 13 ) working fluid line as AL4 and the refrigeration system evaporator ( 8th ) working fluid line as AL5 in a second flow connection area ( 22 ), preferably a second tee, and that a single working fluid line AL6 shared in both refrigeration plant operation and heat pump operation is connected to the second flow connection area (FIG. 22 ) with the air compressor ( 4 ) connects. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Kälteanlagen-Kreislauf ein innerer Wärmetauscher (6) vorgesehen ist dergestalt, dass der innere Wärmetauscher (6) in Fließrichtung des Arbeitsmittels gesehen nach dem Kälteanlagen-Gaskühler (5) und vor dem Expansionsorgan (7), vorzugsweise vor dem zweiten Schaltelement (3), im Kälteanlagen-Kreislauf angeordnet ist.Air conditioning system according to one of claims 1 to 14, characterized in that in the refrigeration system circuit an internal heat exchanger ( 6 ) is provided such that the inner heat exchanger ( 6 ) in the direction of flow of the working fluid after the refrigeration system gas cooler ( 5 ) and in front of the expansion organ ( 7 ), preferably in front of the second switching element ( 3 ), is arranged in the refrigeration system circuit. Klimaanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Wärmetauscher (6) so im Kälteanlagen-Kreislauf angeordnet ist, dass das hochtemperierte vom Kälteanlagen-Gaskühler kommende zum Expansionsorgan (7) strömende Arbeitsmittel im Gegenstrom mit dem niedrigtemperierten vom Kälteanlagen-Verdampfer (8) kommende zum Klimaverdichter (4) strömende Arbeitsmittel abkühlbar ist.Air conditioning system according to claim 15, characterized in that the internal heat exchanger ( 6 ) is arranged in the refrigeration system circuit that the high-temperature coming from the refrigeration system gas cooler to the expansion ( 7 ) working fluid in countercurrent with the low-temperature of the refrigeration system evaporator ( 8th ) coming to the air compressor ( 4 ) flowing working fluid can be cooled. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass im Kälteanlagen-Kreislauf und/oder im Wärmepumpen-Kreislauf wenigstens ein Sammelbehälter als Receiver (9) angeordnet ist.Air conditioning system according to one of claims 1 to 16, characterized in that in the refrigeration system circuit and / or in the heat pump circuit at least one collecting container as a receiver ( 9 ) is arranged. 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) und dem Klimaverdichter (4) angeordnet ist.Air conditioning system according to one of claims 14 to 17, characterized in that the second flow connection area ( 22 ) between the refrigeration system evaporator ( 8th ) and the receiver ( 9 ) or between the receiver ( 9 ) and the inner heat exchanger ( 6 ) or between the inner heat exchanger ( 6 ) and the air compressor ( 4 ) is arranged. Klimaanlage insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 18, 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) erwärmte Luft bezüglich der Lufttemperatur mittels der Lufttemperatur-Sensoreinrichtung (25) ermittelbar ist, und dass die ermittelte Lufttemperatur mit einem vorgegebenen Lufttemperatur-Schwellwert vergleichbar ist, wobei bei einer Überschreitung des Lufttemperatur-Schwellwertes eine Regelung der Klimaanlage (1) für eine Absenkung der Lufttemperatur erfolgt.Air conditioner in particular according to one of claims 1 to 18, characterized in that at least one air temperature sensor device ( 25 ) provided to the heat pump gas cooler ( 12 ) is assigned in such a way that the designed as a working medium-air heat exchanger heat pump gas cooler ( 12 ) heated air with respect to the air temperature by means of the air temperature sensor device ( 25 ) Can be determined, and that the determined air temperature is comparable to a predetermined air temperature threshold, wherein when exceeding the air temperature tur-threshold regulation of the air conditioning ( 1 ) for lowering the air temperature. Klimaanlage insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Arbeitsmitteldruck-Sensoreinrichtung (26) vorgesehen ist, die dem Kälteanlagen-Hochdruckbereich und/oder dem Wärmepumpen-Hochdruckbereich zugeordnet ist dergestalt, dass der Arbeitsmitteldruck als Arbeitsdruck mittels der Arbeitsmitteldruck-Sensoreinrichtung (26) ermittelbar ist, und dass der ermittelte Arbeitsdruck mit einem vorgegebenen Arbeitsdruck-Schwellwert vergleichbar ist, wobei bei einer Überschreitung des Arbeitsdruck-Schwellwertes eine Regelung der Klimaanlage (1) für eine Absenkung des Arbeitsdruckes erfolgt.Air conditioner, in particular according to one of Claims 1 to 19, characterized in that at least one working-medium pressure sensor device ( 26 ) is provided, which is assigned to the refrigeration plant high-pressure area and / or the heat pump high-pressure area in such a way that the working medium pressure as the working pressure by means of the working-medium pressure sensor device ( 26 ) can be determined, and that the determined working pressure is comparable with a predetermined working pressure threshold, wherein when the working pressure threshold value is exceeded, a control of the air conditioning system ( 1 ) for a reduction of the working pressure. Klimaanlage nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Arbeitsmitteltemperatur-Sensoreinrichtung (27) vorgesehen ist, die dem Kälteanlagen-Hochdruckbereich zugeordnet ist dergestalt, dass die Arbeitsmitteltemperatur mittels der Arbeitsmitteltemperatur-Sensoreinrichtung (27) ermittelbar ist, und dass die ermittelte Arbeitsmitteltemperatur mit einem vorgegebenen Arbeitsmitteltemperatur-Schwellwert vergleichbar ist, wobei bei einer Überschreitung des Arbeitsmitteltemperatur-Schwellwertes eine Regelung der Klimaanlage (1) für eine Absenkung der Arbeitsmitteltemperatur erfolgt.Air conditioning system according to claim 20, characterized in that at least one working fluid temperature sensor device ( 27 ) is provided, which is assigned to the refrigeration plant high-pressure region such that the working fluid temperature by means of the working-medium temperature sensor device ( 27 ) can be determined, and that the determined working fluid temperature is comparable to a predetermined working fluid temperature threshold, wherein when exceeding the working fluid temperature threshold, a control of the air conditioning ( 1 ) takes place for a reduction of the working fluid temperature. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmittel CO2 ist.Air conditioning system according to one of claims 1 to 21, characterized in that the working medium is CO 2 .
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