DE102004003504B4 - Air conditioning system for a vehicle, in particular for a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Klimaanlage für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug,
mit einem Klimaverdichter, einem ersten Wärmetauscher, einem ersten und einem zweiten Expansionsorgan, einem zweiten und dritten, jeweils im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordneten Wärmetauscher, die durch Arbeitsmittelleitungen für einen Arbeitsmittelkreislauf verbunden sind,
mit wenigstens einem Schaltelement in den Arbeitsmittelleitungen, vorzugsweise an einem Klimaverdichter-Auslass, mit dem die Klimaanlage von einem Kälteanlagenbetrieb in einen Heiz-/Zuheizbetrieb und umgekehrt umschaltbar ist,
wobei im Kälteanlagenbetrieb der Arbeitsmittelkreislauf als Kälteanlagen-Kreislauf so geführt ist, dass der Reihe nach in Fließrichtung des Arbeitsmittels der Klimaverdichter, der erste Wärmetauscher als Gaskühler, das erste Expansionsorgan und der zweite Wärmetauscher als Verdampfer durchströmbar sind,
wobei im Heiz-/Zuheizbetrieb der Arbeitsmittelkreislauf als Heiz-/Zuheiz-Kreislauf so geführt ist, dass der Reihe nach in Fließrichtung des Arbeitsmittels der Klimaverdichter, das zweite Expansionsorgan und der dritte Wärmetauscher durchströmbar sind,
wobei der Verdampfer und der dritte Wärmetauscher benachbart relativ nah zueinander zusammen in einem...Air conditioning system for a vehicle, in particular for a motor vehicle,
with an air conditioning compressor, a first heat exchanger, a first and a second expansion element, a second and third heat exchanger, each arranged in the air inlet into the vehicle interior, which are connected by working fluid lines for a working fluid circuit,
with at least one switching element in the working medium lines, preferably at an air compressor outlet, with which the air conditioning system can be switched from a refrigeration system operation into a heating / auxiliary heating operation and vice versa,
wherein in the refrigeration system operation of the working medium circuit is performed as a refrigeration system circuit that in order in the flow direction of the working fluid of the air compressor, the first heat exchanger as a gas cooler, the first expansion element and the second heat exchanger can be flowed through as an evaporator,
wherein in the heating / Zuheizbetrieb the working fluid circuit is performed as a heating / Zuheiz cycle so that in order in the flow direction of the working fluid of the air compressor, the second expansion element and the third heat exchanger can be flowed through,
wherein the evaporator and the third heat exchanger adjacent relatively close together in a ...

Figure 00000001
Figure 00000001

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.

Die gattungsbildende DE 103 01 006 A1 zeigt eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug, mit einem Klimaverdichter, einem ersten Wärmetauscher, einem ersten und einem zweiten Expansionsorgan, einem zweiten und dritten, jeweils im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordneten Wärmetauscher, die durch Arbeitsmittelleitungen für einen Arbeitsmittelkreislauf verbunden sind. Zudem ist wenigstens ein Schaltelement in den Arbeitsmittelleitungen, vorzugsweise an einem Klimaverdichter-Auslass, vorgesehen, mit dem die Klimaanlage von einem Kälteanlagenbetrieb in einen Heiz-/Zuheizbetrieb und umgekehrt umschaltbar ist. Im Kälteanlagenbetrieb ist der Arbeitsmittelkreislauf als Kälteanlagen-Kreislauf so geführt, dass der Reihe nach in Fließrichtung des Arbeitsmittels der Klimaverdichter, der erste Wärmetauscher als Gaskühler, das erste Expansionsorgan der zweite Wärmetauscher als Verdampfer durchströmbar sind. Im Heiz-/Zuheizbetrieb ist der Arbeitsmittelkreislauf als Heiz-/Zuheiz-Kreislauf so geführt, dass der Reihe nach in Fließrichtung des Arbeitsmittels der Klimaverdichter, das zweite Expansionsorgan und der dritte Wärmetauscher durchströmbar sind. Der Verdampfer und der dritte Wärmetauscher sind benachbart relativ nah zueinander zusammen in einem Gehäuse eines Klimagerätes angeordnet, das an einem Innenraum-Lufteintrittsbereich im Fahrzeug angeordnet ist.The generic DE 103 01 006 A1 shows an air conditioning system for a motor vehicle, comprising an air compressor, a first heat exchanger, a first and a second expansion element, a second and third, respectively arranged in the air inlet into the vehicle interior heat exchangers which are connected by working fluid lines for a working fluid circuit. In addition, at least one switching element is provided in the working fluid lines, preferably at an air compressor outlet, with which the air conditioning system can be switched from a refrigeration system operation to a heating / auxiliary heating operation and vice versa. In refrigeration plant operation of the working fluid circuit is performed as a refrigeration system circuit, that in order in the flow direction of the working fluid of the air compressor, the first heat exchanger as a gas cooler, the first expansion element of the second heat exchanger can be flowed through as an evaporator. In the heating / Zuheizbetrieb the working fluid circuit is performed as a heating / Zuheiz cycle so that in order in the flow direction of the working fluid of the air compressor, the second expansion element and the third heat exchanger can be flowed through. The evaporator and the third heat exchanger are adjacently disposed relatively close to each other in a housing of an air conditioner disposed at an indoor air intake area in the vehicle.

Eine derart ausgeführte Klimaanlage kann sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen bzw. Zuheizen des Fahrzeuginnenraums des Kraftfahrzeuges eingesetzt werden. Im Heiz-/Zuheiz-Kreislauf wird der im Kälteanlagenbetrieb als Gaskühler eingesetzte erste Wärmetauscher ebenfalls vom Arbeitsmittel durchströmt, wobei der erste Wärmetauscher hier die Funktion eines Verdampfers hat. Dadurch wird die Klimaanlage als Wärmepumpe betrieben.A so executed Air conditioning can both cool as well as used for heating or heating of the vehicle interior of the motor vehicle become. In the heating / auxiliary heating circuit, the gas cooler is used in refrigeration system operation first heat exchanger also flows through the working fluid, wherein the first heat exchanger here has the function of an evaporator. This will make the air conditioner as a heat pump operated.

Die Saugleitungen zum Klimaverdichter vom Verdampfer und vom dritten Wärmetauscher sind vor dem Klimaverdichter im Fahrzeugaufbau in einer Vereinigungsstelle zusammengeführt, wobei diese Vereinigungsstelle bei der Fahrzeugendmontage aufwendig hergestellt werden muss und dahin über einen langen Weg zwei getrennte Leitungen zu verlegen sind.The Suction pipes to the air compressor from the evaporator and the third heat exchangers are in front of the air compressor in the vehicle body in a junction point merged, this union point consuming in the vehicle final assembly must be made and there two separate over a long way Lines are to be laid.

Die DE 198 39 002 A1 und die DE 103 51 302 A1 zeigen ebenfalls jeweils eine Klimaanlage, die zwischen einem Kälteanlagenbetrieb und einem Heiz-/Zuheizbetrieb umgeschalten werden kann. In keiner dieser Schriften ist konkret ein Klimagerätegehäuse gezeigt.The DE 198 39 002 A1 and the DE 103 51 302 A1 also each show an air conditioner that can be switched between a refrigeration system operation and a heating / Zuheizbetrieb. In none of these writings concrete air conditioner housing is shown.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Klimaanlage so weiterzubilden, dass der Bauteil- und Montageaufwand reduziert ist.task The invention is to develop a generic air conditioning system so that the component and assembly costs are reduced.

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

Gemäß Anspruch 1 sind eine nach dem dritten Wärmtauscher angeordnete Arbeitsmittelleitung als Heiz-/Zuheiz-Saugleitung und eine nach dem Verdampfer angeordnete Arbeitsmittelleitung als Kälteanlagen-Saugleitung an einer innerhalb des Klimagerätegehäuses angeordneten Vereinigungsstelle zu einer einzigen Heiz-Kälte-Saugleitung zusammengeführt.According to claim 1 are one after the third heat exchanger arranged working medium line as heating / Zuheiz-suction line and a arranged after the evaporator fluid line as a refrigeration system suction line arranged on a within the air conditioner housing Unification point merged into a single heating-cooling suction line.

Mit einem derartigen Aufbau einer Klimaanlage wird erreicht, dass aufgrund der im Kälteanlagenbetrieb und im Heiz-/Zuheizbetrieb gemeinsam genutzten Heiz-Kälte-Saugleitung ab der Vereinigungsstelle nur eine einzige Saugleitung von der Vereinigungsstelle im Klimagerätegehäuse zum Klimaverdichter notwendig ist. Die Vereinigungsstelle ist innerhalb des Klimagerätegehäuses geschützt angeordnet und es muss nur eine einzige Saugleitung zwischen dem Klimagerätegehäuse und dem Klimaverdichter verlegt werden. So können bereits bei einem Zulieferer insbesondere der Verdampfer und der dritte Wärmetauscher im Klimagerätegehäuse einschließlich der Vereinigungsstelle der davon abgehenden Saugleitungen vormontiert werden. Bei der Endmontage des Klimagerätes beim Automobilhersteller muss nur noch die einzige Heiz-Kälte-Saugleitung an das Klimagerät angeschlossen werden. Dadurch ist insgesamt der Montageaufwand reduziert, da Endmontagevorgänge beim Automobilhersteller gegenüber Vormontagevorgängen beim Zulieferer kostenintensiver sind. Des weiteren wird mit nur dieser einen Heiz-Kälte-Saugleitung der im Motorraum oftmals begrenzte Bauraum weniger beansprucht. Das Klimagerät bzw. das Klimagerätegehäuse ist meist im Übergangsbereich zwischen dem Motorraum und dem Fahrzeuginnenraum des Kraftfahrzeuges und der Klimaverdichter im Motorraum angeordnet, sodass dazwischen regelmäßig eine relativ weite Entfernung besteht, die erfindungsgemäß kostengünstig mit nur einer einzigen Saugleitung überbrückt wird.With Such a construction of an air conditioner is achieved due to in the refrigeration system operation and in heating / Zuheizbetrieb shared heating-cooling suction line from the point of union, only a single suction line from the junction in the air conditioner housing to Air compressor is necessary. The association office is within the air conditioner housing protected and it only needs a single suction line between the air conditioner housing and be relocated to the air compressor. So can already at a supplier in particular the evaporator and the third heat exchanger in the air conditioner housing including the Union point of the outgoing suction lines pre-assembled become. In the final assembly of the air conditioner at the car manufacturer only the only heating-cooling suction line has to be connected to the air conditioning be connected. As a result, the overall assembly cost is reduced since final assembly operations compared with the car manufacturer Vormontagevorgängen at the supplier are more expensive. Furthermore, with only this one heating-cooling suction line the often limited space in the engine compartment space. The air conditioning or the air conditioner housing is usually in the transition area between the engine compartment and the vehicle interior of the motor vehicle and the air compressor in the engine compartment arranged so in between regularly one relatively far distance exists, the invention cost with only a single suction line is bridged.

In einer nächsten Ausführungsform gemäß Anspruch 2 kann zudem wenigstens ein Heizungs-Wärmetauscher im Klimagerät angeordnet sein. Dadurch kann die von der Brennkraftmaschine des Fahrzeuges produzierte Abwärme über das Kühlwasser der Brennkraftmaschine im Heizungs-Wärmetauscher an die Luft, die in Richtung Fahrzeuginnenraum durch das Klimagerät strömt, abgegeben werden für ein Aufheizen bzw. Heizen des Fahrzeuginnenraums. Somit sind alle im Innenraum-Lufteintrittsbereich notwendigen Komponenten für diese beispielhaft ausgeführte Klimaanlage mit separater Heizung im Klimagerät angeordnet, so dass je nach Einstellung durch den Fahrzeuginsassen die durch das Klimagerät zum Fahrzeuginnenraum strömende Luft mittels dem Verdampfer gekühlt, mittels des dritten Wärmetauschers oder mittels des Heizungs-Wärmetauschers erwärmt werden kann, wobei eine Erwärmung mittels dem dritten Wärmetauscher auch bei noch nicht warmer Brennkraftmaschine möglich ist. In einem beispielhaften Betriebsszenario der Klimaanlage mit separater Heizung wird somit bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine ein Zuheizen, mit der Klimaanlage im Heiz-/Zuheizbetrieb über den dritten Wärmetauscher erfolgen und bei erwärmter Brennkraftmaschine ein Heizeffekt über den Heizungs-Wärmetauscher unter Ausnutzung der Abwärme der Brennkraftmaschine erfolgen. Dabei kann die Klimaanlage vorteilhaft wieder abgeschalten werden.In a next embodiment according to claim 2, moreover, at least one heating heat exchanger can be arranged in the air conditioner. As a result, the waste heat produced by the internal combustion engine of the vehicle via the cooling water of the internal combustion engine in Hei tion heat exchanger to the air, which flows in the direction of the vehicle interior through the air conditioner, are issued for heating or heating of the vehicle interior. Thus, all necessary in the interior air inlet area components for this exemplified running air conditioning with separate heating in the air conditioner are arranged so that cooled depending on the setting by the vehicle occupant air flowing through the air conditioner to the vehicle interior by means of the evaporator, by means of the third heat exchanger or by means of the heating Heat exchanger can be heated, wherein heating by means of the third heat exchanger is possible even with not yet warm internal combustion engine. In an exemplary operating scenario of the air conditioner with separate heating is thus in a cold start of the engine to heat, done with the air conditioning in the heating / Zuheizbetrieb on the third heat exchanger and heated internal combustion engine, a heating effect on the heating heat exchanger taking advantage of the waste heat of the engine , The air conditioning can be switched off advantageous again.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann nach Anspruch 3 die Vereinigungsstelle durch ein T-Stück oder ein Umschaltventil oder ein Rückschlagventil gebildet sein. Grundsätzlich ist bei der Ausführung bzw. Auslegung der Vereinigungsstelle darauf zu achten, dass sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auch im Heiz-/Zuheizbetrieb jeweils ein störungsfreier Arbeitsmittelkreislauf erfolgen kann.According to one Further embodiment according to claim 3, the junction point through a tee or a switching valve or a check valve may be formed. in principle is in the execution or interpretation of the Association Office, ensure that both in refrigeration system operation as well as in the heating / Zuheizbetrieb each a trouble-free working fluid circuit can be done.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach Anspruch 4 kann im Kälteanlagen-Kreislauf wenigstens ein Gegenstrom-Wärmetauscher vorgesehen sein. Der Gegenstrom-Wärmetauscher kann dabei in Fließrichtung des Arbeitsmittels gesehen nach dem ersten Wärmetauscher und vor dem ersten Expansionsorgan im Kälteanlagen-Kreislauf angeordnet sein. Dadurch ist der Gegenstrom-Wärmetauscher dem ersten Wärmetauscher, der im Kälteanlagen-Kreislauf als Gaskühler eingesetzt ist, nachgeschaltet, so dass das Arbeitsmittel beim Durchströmen des Gegenstrom-Wärmetauschers weiter abgekühlt werden kann, was zu einem besseren Wirkungsgrad des Kälteanlagen-Kreislaufs führt. Der Gegenstrom-Wärmetauscher ist dabei so im Kälteanlagen-Kreislauf angeordnet sein, dass das hochtemperierte vom ersten Wärmetauscher kommende zum ersten Expansionsorgan strömende Arbeits mittel im Gegenstrom mit dem niedrigtemperierten vom Verdampfer kommende zum Klimaverdichter strömende Arbeitsmittel abkühlbar ist. Durch die Ausbildung des Gegenstroms im Gegenstrom-Wärmetauscher kann die Effektivität desselben verbessert werden.According to one Another embodiment according to Claim 4 may in the refrigeration system circuit at least one countercurrent heat exchanger be provided. The countercurrent heat exchanger can in the flow direction of the working fluid after the first heat exchanger and before the first Expansion element in the refrigeration system cycle be arranged. Thereby, the counterflow heat exchanger is the first heat exchanger, in the refrigeration system cycle as a gas cooler is used, downstream, so that the working fluid when flowing through the Counterflow heat exchanger further cooled can be, resulting in a better efficiency of the refrigeration system cycle leads. The countercurrent heat exchanger is doing so in the refrigeration system cycle be arranged that the high-temperature of the first heat exchanger Coming to the first expansion organ flowing working medium in countercurrent with the low-temperature coming from the evaporator to the air compressor flowing work equipment be cooled is. By forming the counterflow in the countercurrent heat exchanger can the effectiveness be improved.

In einer nächsten Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 kann wenigstens ein schaltbares Sperrorgan, vorzugsweise ein schaltbares Absperrventil, vorgesehen sein, das so in den Kälteanlagen-Kreislauf und/oder in den Heiz-/Zuheiz-Kreislauf integriert ist, dass mittels dem schaltbaren Sperrorgan eine Segmentierung der Klimaanlage möglich ist. Eine derartige Segmentierung der Klimaanlage bzw. eine Separierung einzelner Klimaanlage-Komponenten kann beispielsweise im Rahmen eines Sicherheitskonzeptes für die Klimaanlage erforderlich sein. Dadurch ist beispielsweise bei einer Leckage der Klimaanlage ein vollständiges Auslaufen bzw. Ausströmen des Arbeitsmittels aus derselben verhindert.In one next Embodiment according to claim 5 may be at least one switchable locking member, preferably a switchable Shut-off valve, be provided, so in the refrigeration system circuit and / or integrated into the heating / Zuheiz cycle that by means of the switchable Blocker a segmentation of the air conditioning is possible. Such a segmentation the air conditioner or a separation of individual air conditioning components can For example, as part of a safety concept for the air conditioning to be required. As a result, for example, in the event of a leak the air conditioning a complete Leakage or outflow of the Working means prevented from the same.

In einer Weiterbildung gemäß Anspruch 6 kann ein erstes Sperrorgan in der Arbeitsmittelleitung zwischen dem ersten Expansionsorgan und dem Verdampfer vorgesehen sein. Ein zweites Sperrorgan kann in der Arbeitsmittelleitung zwischen dem zweiten Expansionsorgan und dem dritten Wärmetauscher vorgesehen sein. Ein drittes Sperrorgan kann in der Heiz-Kälte-Saugleitung vorgesehen sein. Sind alle drei Sperrorgane relativ nah zu den jeweiligen Einlässen bzw. Auslässen des Verdampfers bzw. des dritten Wärmetauschers angeordnet, so kann eine Segmentierung bzw. Separierung der im Klimagerätegehäuse angeordneten Bauteile, nämlich des Verdampfers und des dritten Wärmetauschers, einfach vorgenommen werden. Demgegenüber wäre beim Stand der Technik mit einer separaten Kälteanlagen-Saugleitung und einer separaten Heiz-/Zuheiz-Saugleitung ein viertes Sperrorgan notwendig, was zu einer entsprechenden Erhöhung an Gewicht und Kosten führen würde. Grundsätzlich kann auch das Expansionsorgan so ausgeführt sein, dass es die Funktion des ersten Sperrorgans mit übernehmen kann, so dass neben dem ohnehin vorhandenen Expansionsorgan nur noch zwei weitere Sperrorgane notwendig sind.In a development according to claim 6, a first obturator in the fluid line between be provided to the first expansion element and the evaporator. One second blocking member may be in the working medium line between the second Expansionsorgan and the third heat exchanger to be provided. A third locking member may be provided in the heating-cooling suction line. Are all three blocking elements relatively close to the respective inlets or outlets arranged the evaporator and the third heat exchanger, so can be a segmentation or separation arranged in the air conditioner housing Components, namely the evaporator and the third heat exchanger, made easy become. In contrast, would be at State of the art with a separate refrigeration system suction line and a separate heating / Zuheiz-suction line a fourth obturator necessary, resulting in a corresponding increase Weight and cost lead would. in principle Also, the expansion organ can be designed so that it has the function of the first blocking organ can take over, so that in addition to the already existing expansion organ only two further blocking elements are necessary.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann gemäß Anspruch 7 das Arbeitsmittel CO2 sein. Mit CO2 ist ein Arbeitsmittel gewählt, das in den vorliegenden Temperatur- und Druckbereichen der Klimaanlage optimale physikalische und thermodynamische Eigenschaft aufweist. Insbesondere im Zusammenhang mit dem als Heiz-/Zuheizbetrieb ausgeführten Dreiecksprozess ist ein Einsatz von CO2 als Arbeitsmittel vorteilhaft. Des weiteren ist CO2 beispielsweise im Vergleich zu Fluorkohlenwasserstoff 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.In a preferred embodiment, the working medium can be CO 2 according to claim 7. 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. In particular in connection with the triangulation process carried out as a heating / auxiliary heating operation, it is advantageous to use CO 2 as the working medium. Furthermore, CO 2, for example, classified as an environmentally friendly work equipment compared to fluorocarbon. 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.

In der einzigen Figur ist eine Klimaanlage 1 dargestellt, die folgenden grundsätzlichen Aufbau aufweist:
Die Klimaanlage 1 kann entweder in einem Kälteanlagenbetrieb oder in einem Heiz-/Zuheizbetrieb betrieben werden. Ein entsprechendes Umschalten kann mit einem Schaltelement 2 erfolgen. Im Kälteanlagenbetrieb wird ein gasförmig zu einem Klimaverdichter 3 kommendes Arbeitsmittel in diesem verdichtet, so dass sowohl die Temperatur als auch der Druck des Arbeitsmittels dadurch ansteigt. Vom Klimaverdichter 3 strömt das Arbeitsmittel über das Schaltelement 2, das in der entsprechend dem Kälteanlagenbetrieb zugeordneten Schaltstellung befindlich ist, zu einem ersten Wärmetauscher 4, der als Gaskühler eingesetzt ist. Der erste Wärmetauscher 4 ist beispielsweise mit Umgebungsluft beaufschlagbar, so dass das durchströmende Arbeitsmittel entsprechend abgekühlt werden kann. Vom ersten Wärmetauscher 4 strömt das Arbeitsmittel weiter über einen Gegenstrom-Wärmetauscher 5 zu einem ersten Expansionsorgan 6. Nach dem Expansionsorgan 6 liegt das Arbeitsmittel mit Niederdruck vor, so dass im folgenden zweiten Wärmetauscher 7, der als Verdampfer eingesetzt ist, eine Verdampfung des Arbeitsmittels erfolgt. Der zweite Wärmetauscher 7 ist dabei im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnet, so dass der am zweiten Wärmetauscher 7 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 zweiten Wärmetauscher 7 strömt das nun wieder weitgehend gasförmig vorliegende Arbeitsmittel über einen Sammelbehälter 8 im Gegenstrom durch den Gegenstrom-Wärmetauscher 5. Dabei werden im Sammelbehälter 8 eventuell noch vorhandene Flüssigkeitsanteile im Arbeitsmittel verdampft, so dass nur noch gasförmiges Arbeitsmittel vorhanden ist. Beim Durchströmen des Gegenstrom-Wärmetauschers 5 kann das vom Sammelbehälter 8 zum Klimaverdichter 3 strömende Arbeitsmittel von den vom ersten Wärmetauscher 4 kommenden zum ersten Expansionsorgan 6 strömenden Arbeitsmittel Wärme im Gegenstrom aufnehmen. Zum Schließen des Kälteanlagen-Kreislaufs strömt das Arbeitsmittel vom Gegenstrom-Wärmetauscher 5 zum Klimaverdichter 3. Zwischen den einzelnen Komponenten des Kälteanlagen-Kreislaufs sind jeweils Arbeitsmittelleitungen 9 angeordnet. Die Fließrichtung des Arbeitsmittels im Kälteanlagen-Kreislauf ist jeweils mit Pfeilen 10 in 1 eingezeichnet.In the only figure is an air conditioner 1 illustrated, the following basic structure has:
The air conditioner 1 can be operated either in a refrigeration system operation or in a heating / auxiliary heating mode. A corresponding switching can with a switching element 2 respectively. In refrigeration system operation, a gaseous becomes an air compressor 3 Coming work in this compressed, so that both the temperature and the pressure of the working fluid thereby increases. From the air compressor 3 the working fluid flows over the switching element 2 which is located in the switching position associated with the refrigeration plant operation, to a first heat exchanger 4 , which is used as a gas cooler. The first heat exchanger 4 For example, can be acted upon by ambient air, so that the working fluid flowing through can be cooled accordingly. From the first heat exchanger 4 the working fluid continues to flow via a countercurrent heat exchanger 5 to a first expansion organ 6 , After the expansion organ 6 the working fluid is at low pressure, so that in the following second heat exchanger 7 , which is used as an evaporator, an evaporation of the working fluid takes place. The second heat exchanger 7 is arranged in the air inlet into the vehicle interior, so that the second heat exchanger 7 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 second heat exchanger 7 The now largely gaseous present working fluid flows through a collecting container 8th in countercurrent through the countercurrent heat exchanger 5 , This will be in the sump 8th possibly still existing liquid components in the working fluid evaporates, so that only gaseous working fluid is present. When flowing through the countercurrent heat exchanger 5 can that from the sump 8th to the air compressor 3 flowing working fluid from the first heat exchanger 4 coming to the first expansion organ 6 flowing working fluid absorb heat in countercurrent. To close the refrigeration system circuit, the working fluid flows from the counterflow heat exchanger 5 to the air compressor 3 , Between the individual components of the refrigeration system circuit are each working fluid lines 9 arranged. The flow direction of the working fluid in the refrigeration system cycle is indicated by arrows 10 in 1 located.

Im Heiz-/Zuheizbetrieb der Klimaanlage 1 strömt das im Klimaverdichter 3 verdichtete Arbeitsmittel über das Schaltelement 2 zu einem zweiten Expansionsorgan 11. Das nach dem Expansionsorgan 11 expandiert vorliegende Arbeitsmittel strömt weiter zu einem dritten Wärmetauscher 12, der im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnet ist. Vom dritten Wärmetauscher 12 strömt das Arbeitsmittel wieder zurück zum Klimaverdichter 3, so dass damit der Heiz-/Zuheiz-Kreislauf geschlossen ist. Ein derartiger Heiz-/Zuheiz-Kreislauf ist als sog. Dreiecksprozess bekannt, bei dem das Arbeitmittel in jedem Abschnitt des Kreislaufs gasförmig vorliegt. Am dritten Wärmetauscher 12 gibt das Arbeitsmittel Wärme an die in Richtung Fahrzeuginnenraum strömende Luft ab, so dass damit ein Heizen bzw. Zuheizen des Fahrzeuginnenraums stattfinden kann. Grundsätzlich kann anstelle des dritten Wärmetauschers 12, der hier als Arbeitsmittel-Luft-Wärmetauscher ausgeführt ist, auch ein Arbeitsmittel-Wasser-Wärmetauscher eingesetzt sein, so dass entsprechend das Wasser in diesem Wärmetauscher erwärmt wird, wobei auch diese wassergebundene Wärme dann für eine Aufheizung des Fahrzeuginnenraums beispielsweise in einem weiteren Wärmetauscher genutzt werden kann. Die einzelnen Komponenten des Heiz-/Zuheiz-Kreislaufs sind mittels Arbeitsmittelleitungen 14 entsprechend verbunden, wobei mit strichlierten Pfeilen 15 die Fließrichtung des Arbeitsmittels im Heiz-/Zuheizbetrieb in 1 entsprechend eingezeichnet ist.In the heating / auxiliary heating mode of the air conditioning 1 this flows in the air compressor 3 compressed working fluid via the switching element 2 to a second expansion organ 11 , That after the expansion organ 11 expanding existing working fluid continues to flow to a third heat exchanger 12 , which is arranged in the air inlet into the vehicle interior. From the third heat exchanger 12 the working fluid flows back to the air compressor 3 so that the heating / Zuheiz cycle is closed. Such a heating / Zuheiz cycle is known as a so-called. Triangular process, in which the working fluid is present in each section of the circuit in gaseous form. At the third heat exchanger 12 gives the working fluid heat to the air flowing in the direction of the vehicle interior, so that it can take place heating or heating of the vehicle interior. Basically, instead of the third heat exchanger 12 , which is designed here as a working medium-air heat exchanger, also be used a working medium-water heat exchanger, so that according to the water is heated in this heat exchanger, which also uses this water-bound heat for heating the vehicle interior, for example in a further heat exchanger can be. The individual components of the heating / Zuheiz cycle are by means of medium lines 14 connected accordingly, with dashed arrows 15 the flow direction of the working fluid in heating / Zuheizbetrieb in 1 is drawn accordingly.

Zudem ist in 1 ein zusätzlicher Wasser-Luft-Wärmetauscher als Heizungs-Wärmetauscher 13 eingezeichnet, mittels dem eine üblicherweise eingesetzte Heizung des Fahrzeuginnenraums durch Nutzung der im Kühlwasser der Brennkraftmaschine gespeicherten Abwärme der Brennkraftmaschine genutzt wird. So kann beispielsweise kurz nach dem Start der Brennkraftmaschine aufgrund des zu diesem Zeitpunkt noch kalten Kühlwassers ein Heizen des Fahrzeuginnenraums mit der Klimaanlage 1 im Heiz-/Zuheizbetrieb erfolgen, wobei bei erwärmter Brennkraftmaschine und erwärmtem Kühlwasser die Klimaanlage 1 abgeschalten werden kann, da ein Heizeffekt für den Fahrzeuginnenraum mit dem Wasser-Luft-Wärmetauscher 13 erfolgt.Moreover, in 1 an additional water-air heat exchanger as a heating heat exchanger 13 plotted, by means of which a commonly used heating of the vehicle interior is used by using the stored heat in the cooling water of the engine waste heat of the internal combustion engine. Thus, for example, shortly after the start of the internal combustion engine, due to the still cold cooling water at this time, a heating of the vehicle interior with the air conditioning 1 take place in the heating / Zuheizbetrieb, wherein in heated internal combustion engine and heated cooling water, the air conditioning 1 can be switched off, as a heating effect for the vehicle interior with the water-air heat exchanger 13 he follows.

Der Verdampfer 7 und der dritte Wärmetauscher 12 sind dabei relativ nah zueinander benachbart im Fahrzeug angeordnet und innerhalb eines Belüftungsgehäuses eines Klimagerätes 16', das schematisch strichliert in 1 eingezeichnet ist, zusammen aufgenommen. Zudem ist der Heizungs- Wärmetauscher 13 ebenfalls im Klimagerätegehäuse 16' mit aufgenommen. Das Klimagerätegehäuse 16' ist im montierten Zustand im Innenraum-Lufteintrittsbereich 16 angeordnet, d. h., dass in den Fahrzeuginnenraum strömende Luft durch das Klimagerätegehäuse bzw. das Klimagerät 16' geführt ist und in Abhängigkeit der eingestellten Betriebsart der Klimaanlage 1 entweder abgekühlt oder aufgewärmt werden kann. Die vom Verdampfer 7 und vom dritten Wärmetauscher 12 in Richtung Klimaverdichter 3 abgehenden Arbeitsmittelleitungen sind an einer Vereinigungsstelle 17, die ebenfalls innerhalb des Klimagerätegehäuse 16' angeordnet ist, zusammengeführt. Die Vereinigungsstelle 17 kann dabei als einfaches T-Stück ausgeführt sein, wobei aber auch eine Ausführung als Umschaltventil oder als Rückschlagventil denkbar ist. Von der Vereinigungsstelle 17 führt nur eine einzige Heiz-Kälte-Saugleitung 18 zum Klimaverdichter 3, der im montierten Zustand relativ weit entfernt vom Innenraum-Lufteintrittsbereich 16 und somit vom Klimagerätegehäuse 16' angeordnet ist. Die Heiz-Kälte-Saugleitung 18, die in 1 mit einer dickeren Linie gekennzeichnet ist, kann sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auch im Heiz-/Zuheizbetrieb als gemeinsame Saugleitung genutzt werden. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Heiz-Kälte-Saugleitung 18 über den Sammelbehälter 8 und den Gegenstrom-Wärmetauscher 5 zum Klimaverdichter 3 geführt.The evaporator 7 and the third heat exchanger 12 are arranged relatively close to each other adjacent to the vehicle and within a ventilation housing of an air conditioner 16 ' , which is schematically dashed in 1 plotted, taken together. In addition, the heating heat exchanger 13 also in the air conditioner housing 16 ' recorded with. The air conditioner housing 16 ' is in the mounted state in the interior air inlet area 16 arranged, that is, that in the vehicle interior flowing air through the air conditioner housing or the air conditioner 16 ' is guided and depending on the set operating mode of the air conditioner 1 either cooled or warmed up. The from the evaporator 7 and from the third heat exchanger 12 towards the air compressor 3 outgoing work centers are at a union office 17 which also within the Klimage councils housing 16 ' is arranged, merged. The Association Office 17 can be designed as a simple T-piece, but also an embodiment as a changeover valve or as a check valve is conceivable. From the association office 17 leads only a single heating-cooling suction line 18 to the air compressor 3 in the mounted state, relatively far away from the interior air inlet area 16 and thus of the air conditioner housing 16 ' is arranged. The heating-cooling suction line 18 , in the 1 is marked with a thicker line, can be used both in the refrigeration plant operation as well as in the heating / Zuheizbetrieb as a common suction line. In the embodiment shown here, the heating-cooling suction line 18 over the collection container 8th and the countercurrent heat exchanger 5 to the air compressor 3 guided.

Des weiteren ist die Klimaanlage mit drei Sperrorganen 19, 20 und 21 ausgestattet, wobei ein erstes Sperrorgan 19 in der Arbeitsmittelleitung zwischen dem ersten Expansionsorgan 6 und dem zweiten Wärmetauscher 7 vorgesehen ist, ein zweites Sperrorgan 20 in der Arbeitsmittelleitung zwischen dem zweiten Expansionsorgan 11 und dem dritten Wärmetauscher 12 vorgesehen ist und ein drittes Sperrorgan 21 in der Heiz-Kälte-Saugleitung 18 vorgesehen ist. Mit den Sperrorganen 19, 20 und 21 kann eine Segmentierung der Klimaanlage 1 bzw. eine Separierung der im Klimagerät 16' positionierten Wärmetauscher 7 und 12 im Rahmen eines Sicherheitskonzeptes der Klimaanlage 1 durchgeführt werden. Aufgrund der Ausführung der Klimaanlage 1 mit der gemeinsam genutzten Heiz-Kälte-Saugleitung 18 kann gegenüber dem gattungsgemäßen Stand der Technik, bei dem sowohl eine Kälteanlagen-Saugleitung als auch eine Heiz-/Zuheiz-Saugleitung jeweils mit einem separaten Sperrorgan abgesperrt werden müssten, ein Sperrorgan eingespart werden, wodurch sowohl die Kosten als auch das Gewicht der Klimaanlage 1 gesenkt werden können. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Expansionsorgan 6 vollständig verschließbar ist, so dass das Expansionsorgan im Falle einer Segmentierung bzw. Separierung das Expansionsorgan 6 die Funktion des Sperrorgans 19 erfüllt und dadurch das Sperrorgan 19 entfallen kann.Furthermore, the air conditioning with three locking elements 19 . 20 and 21 equipped, with a first locking device 19 in the working medium line between the first expansion organ 6 and the second heat exchanger 7 is provided, a second locking member 20 in the working medium line between the second expansion organ 11 and the third heat exchanger 12 is provided and a third locking device 21 in the heating-cooling suction line 18 is provided. With the locking organs 19 . 20 and 21 can be a segmentation of the air conditioning 1 or a separation of the air conditioner 16 ' positioned heat exchanger 7 and 12 in the context of a safety concept of air conditioning 1 be performed. Due to the design of the air conditioning 1 with the shared heating-cooling suction line 18 can be compared to the generic state of the art, in which both a refrigeration system suction line and a heating / Zuheiz suction line would have to be shut off each with a separate locking member, a locking device can be saved, thereby reducing both the cost and the weight of the air conditioner 1 can be lowered. In principle, it is also conceivable that the expansion organ 6 is completely closable, so that the expansion organ in the case of segmentation or separation, the expansion organ 6 the function of the blocking organ 19 met and thereby the locking member 19 can be omitted.

Insgesamt ist bei dieser Ausführung der Klimaanlage 1 eine der beiden Saugleitungen (Kälteanlagen-Saugleitung oder Heiz-/Zuheiz-Saugleitung) eingespart, so dass dadurch sowohl Kosten als auch Gewicht der Klimaanlage 1 gesenkt werden können. Durch die gemeinsame Nutzung der Heiz-Kälte-Saugleitung 18 ist die Funktion und Wirkungsweise der Klimaanlage 1 in keiner Weise verändert bzw. eingeschränkt. Grundsätzlich ist eine einzige Heiz-Kälte-Saugleitung 18 auch bei einem anderen Aufbau der Klimaanlage 1 denkbar. So könnte beispielsweise der Heiz-/Zuheizbetrieb mit einem dritten Wärmetauscher 12, der als Arbeitsmittel-Wasser-Wärmetauscher ausgeführt ist, betrieben werden.Overall, in this embodiment, the air conditioning 1 one of the two suction lines (refrigeration plant suction line or heating / Zuheiz-suction line) saved, thereby thereby both costs and weight of the air conditioning 1 can be lowered. By sharing the heating-cooling suction line 18 is the function and operation of the air conditioner 1 in no way changed or restricted. Basically, a single heating-cooling suction line 18 even with another construction of the air conditioning 1 conceivable. Thus, for example, the heating / Zuheizbetrieb with a third heat exchanger 12 , which is designed as a working medium-water heat exchanger operated.

Claims (7)

Klimaanlage für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Klimaverdichter, einem ersten Wärmetauscher, einem ersten und einem zweiten Expansionsorgan, einem zweiten und dritten, jeweils im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordneten Wärmetauscher, die durch Arbeitsmittelleitungen für einen Arbeitsmittelkreislauf verbunden sind, mit wenigstens einem Schaltelement in den Arbeitsmittelleitungen, vorzugsweise an einem Klimaverdichter-Auslass, mit dem die Klimaanlage von einem Kälteanlagenbetrieb in einen Heiz-/Zuheizbetrieb und umgekehrt umschaltbar ist, wobei im Kälteanlagenbetrieb der Arbeitsmittelkreislauf als Kälteanlagen-Kreislauf so geführt ist, dass der Reihe nach in Fließrichtung des Arbeitsmittels der Klimaverdichter, der erste Wärmetauscher als Gaskühler, das erste Expansionsorgan und der zweite Wärmetauscher als Verdampfer durchströmbar sind, wobei im Heiz-/Zuheizbetrieb der Arbeitsmittelkreislauf als Heiz-/Zuheiz-Kreislauf so geführt ist, dass der Reihe nach in Fließrichtung des Arbeitsmittels der Klimaverdichter, das zweite Expansionsorgan und der dritte Wärmetauscher durchströmbar sind, wobei der Verdampfer und der dritte Wärmetauscher benachbart relativ nah zueinander zusammen in einem Gehäuse eines Klimagerätes angeordnet sind, das an einem Innenraum-Lufteintrittsbereich im Fahrzeug angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine nach dem dritten Wärmetauscher angeordnete Arbeitsmittelleitung als Heiz-/Zuheiz-Saugleitung und eine nach dem Verdampfer angeordnete Arbeitsmittelleitung als Kälteanlagen-Saugleitung an einer innerhalb des Klimagerätegehäuses (16') angeordneten Vereinigungsstelle (17) zu einer einzigen Heiz-Kälte-Saugleitung (18) zusammengeführt sind.Air conditioning system for a vehicle, in particular for a motor vehicle, with an air compressor, a first heat exchanger, a first and a second expansion element, a second and third, each arranged in the air inlet into the vehicle interior heat exchanger, which are connected by working fluid lines for a working fluid circuit, with at least a switching element in the working fluid lines, preferably at an air compressor outlet, with the air conditioner of a refrigeration plant in a heating / Zuheizbetrieb and vice versa is reversible, wherein in refrigeration plant operation of the working fluid circuit is performed as a refrigeration circuit that in turn in the flow direction the working medium of the air compressor, the first heat exchanger as a gas cooler, the first expansion element and the second heat exchanger can be flowed through as an evaporator, wherein in the heating / Zuheizbetrieb the working fluid circuit is performed as a heating / Zuheiz cycle, in that flow in the direction of flow of the working medium of the air compressor, the second expansion element and the third heat exchanger are sequentially flowed through, wherein the evaporator and the third heat exchanger are arranged adjacent to each other relatively close together in a housing of an air conditioner disposed on an interior air inlet region in the vehicle characterized in that arranged after the third heat exchanger working fluid line as heating / Zuheiz-suction line and arranged after the evaporator working fluid line as a refrigeration system suction line at one within the air conditioner housing ( 16 ' ) ( 17 ) to a single heating-cooling suction line ( 18 ) are brought together. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zudem wenigstens ein Heizungs-Wärmetauscher (13) im Klimagerätgehäuse (16') angeordnet ist.Air conditioning system according to claim 1, characterized in that in addition at least one heating heat exchanger ( 13 ) in the air conditioner housing ( 16 ' ) is arranged. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vereinigungsstelle (17) durch ein T-Stück oder ein Umschaltventil oder ein Rückschlagventil gebildet ist.Air conditioning system according to claim 1 or 2, characterized in that the junction ( 17 ) is formed by a tee or a switching valve or a check valve. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Kälteanlagen-Kreislauf wenigstens ein Gegenstrom-Wärmetauscher (5) in Fließrichtung des Arbeitsmittels gesehen nach dem ersten Wärmetauscher (4) und vor dem ersten Expansionsorgan (6) im Kälteanlagen-Kreislauf angeordnet ist.Air conditioning system according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the refrigeration system circuit at least one counterflow heat exchanger ( 5 ) seen in the flow direction of the working fluid after the first heat exchanger ( 4 ) and before the first expansion organ ( 6 ) is arranged in the refrigeration system circuit. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein schaltbares Sperrorgan (19, 20, 21) vorzugs weise ein schaltbares Absperrventil, vorgesehen ist, das so in den Kälteanlagen-Kreislauf und/oder in den Heiz-/Zuheiz-Kreislauf integriert ist, dass mittels dem schaltbaren Sperrorgan (19, 20, 21) eine Segmentierung der Klimaanlage möglich ist.Air conditioning system according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one switchable locking member ( 19 . 20 . 21 ) preference, a switchable shut-off valve, is provided, which is integrated into the refrigeration system circuit and / or in the heating / Zuheiz cycle that by means of the switchable blocking member ( 19 . 20 . 21 ) a segmentation of the air conditioning is possible. Klimaanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Sperrorgan (19) in der Arbeitsmittelleitung zwischen dem ersten Expansionsorgan (6) und dem Verdampfer (7) vorgesehen ist, dass ein zweites Sperrorgan (20) in der Arbeitsmittelleitung zwischen dem zweiten Expansionsorgan (11) und dem dritten Wärmetauscher (12) vorgesehen ist, und dass ein drittes Sperrorgan (21) in der Heiz-Kälte-Saugleitung (18) vorgesehen ist.Air conditioning system according to claim 5, characterized in that a first obturator ( 19 ) in the management center between the first expansion organ ( 6 ) and the evaporator ( 7 ) is provided that a second locking member ( 20 ) in the working medium line between the second expansion organ ( 11 ) and the third heat exchanger ( 12 ) is provided, and that a third locking member ( 21 ) in the heating-cooling suction line ( 18 ) is provided. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmittel CO2 ist.Air conditioning system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the working medium is CO 2 .
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