DE102016004999B3 - Vehicle air conditioning - Google Patents

Vehicle air conditioning Download PDF

Info

Publication number
DE102016004999B3
DE102016004999B3 DE102016004999.5A DE102016004999A DE102016004999B3 DE 102016004999 B3 DE102016004999 B3 DE 102016004999B3 DE 102016004999 A DE102016004999 A DE 102016004999A DE 102016004999 B3 DE102016004999 B3 DE 102016004999B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
refrigerant
heat pump
heat exchanger
heat
flow direction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102016004999.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Dirk Schroeder
Christian Rebinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Priority to DE102016004999.5A priority Critical patent/DE102016004999B3/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102016004999B3 publication Critical patent/DE102016004999B3/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • B60H1/3204Cooling devices using compression
    • B60H1/3205Control means therefor
    • B60H1/3213Control means therefor for increasing the efficiency in a vehicle heat pump
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H1/00899Controlling the flow of liquid in a heat pump system
    • B60H1/00921Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant does not change and there is an extra subcondenser, e.g. in an air duct
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32Cooling devices
    • B60H1/3204Cooling devices using compression
    • B60H1/3228Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations
    • B60H1/32281Cooling devices using compression characterised by refrigerant circuit configurations comprising a single secondary circuit, e.g. at evaporator or condenser side
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00928Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising a secondary circuit
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00814Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation
    • B60H1/00878Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices
    • B60H2001/00957Control systems or circuits characterised by their output, for controlling particular components of the heating, cooling or ventilating installation the components being temperature regulating devices comprising locations with heat exchange within the refrigerant circuit itself, e.g. cross-, counter-, or parallel heat exchange

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimaanlage (1) mit einem als Wärmepumpenkreislauf mit Heizfunktion und als Kältekreislauf mit Kühlfunktion betreibbaren Kältemittelkreislauf (2), die einen Verdampfer (3), einen Kältemittelverdichter (4), einen Kältemittelkondensator/Gaskühler (5.1), ein dem Verdampfer (3) zugeordnetes erstes Expansionsorgan (6.1), einen dem Kältemittelverdichter (4) nachgeschalteten Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) und einen thermisch mit dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) thermisch gekoppelten Heizungswärmeübertrager (7.1) zur Durchführung der Heizfunktion umfasst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zur Realisierung der Heizfunktion ein zweites Expansionsorgan (6.2) und ein in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) nachgeschaltetes Rückschlagventil (R1) als erster Wärmepumpenzweig (WPZ1) vorgesehen sind, wobei die Umkehrung der Strömungsrichtung im ersten Wärmepumpenzweig (WPZ1) durch das Rückschlagventil (R1) verhindert ist, und mittels einer Ventilanordnung (V, V1, V2, V3) der erste Wärmepumpenzweig (WPZ1) zur Bildung eines ersten Wärmepumpenkreisprozesses mit dem Kältemittelverdichter (4) und dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) unter Anordnung des zweiten Expansionsorgans (6.2) in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) stromabwärts nach dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) fluidverbunden ist, wobei mittels des ersten Wärmepumpenkreisprozesses eine Rückgewinnung der vom Kühlmittel aufgenommene Abwärme des Kältemittelverdichters (4) bewirkt ist.The invention relates to a vehicle air conditioner (1) having a refrigerant circuit (2) which can be operated as a heat pump cycle with a cooling function and which has an evaporator (3), a refrigerant compressor (4), a refrigerant condenser / gas cooler (5.1), an evaporator ( 3) associated first expansion element (6.1), a refrigerant compressor (4) downstream high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger (7) and a thermally thermally coupled to the high-pressure refrigerant refrigerant heat exchanger (7) heat exchanger (7.1) for carrying out the Includes heating function. According to the invention, a second expansion element (6.2) and a downstream in the flow direction of the refrigerant circuit (2) check valve (R1) are provided as the first heat pump branch (WPZ1) to realize the heating function, the reversal of the flow direction in the first heat pump branch (WPZ1) the check valve (R1) is prevented, and by means of a valve arrangement (V, V1, V2, V3) the first heat pump branch (WPZ1) for forming a first heat pump cycle with the refrigerant compressor (4) and the high-pressure refrigerant refrigerant heat exchanger (7) under the arrangement of the second expansion element (6.2) in the flow direction of the refrigerant circuit (2) is fluidly connected downstream of the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger (7), wherein by means of the first heat pump cycle process a recovery of the heat absorbed by the refrigerant waste heat of the refrigerant compressor (4) is effected ,

Description

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugklimaanlage mit einem als Wärmepumpenkreislauf mit Heizfunktion und als Kältekreislauf mit Kühlfunktion betreibbaren Kältemittelkreislauf. Ferner betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Fahrzeugklimaanlage.The invention relates to a vehicle air conditioning system with a heat pump cycle with a heating function and as a refrigeration cycle with cooling function operable refrigerant circuit. Furthermore, the invention relates to a vehicle with a vehicle air conditioning system according to the invention.

Es ist bekannt, dass Fahrzeuge, insbesondere auch Elektrofahrzeuge mit einer Klimaanlage ausgestattet werden, die von einem Kältebetrieb in einen Wärmebetrieb bzw. Kühl- und Heizbetrieb und umgekehrt geschaltet werden kann.It is known that vehicles, in particular also electric vehicles, are equipped with an air conditioning system which can be switched from a cold operation to a heat operation or cooling and heating operation and vice versa.

Ferner sind Fahrzeugklimaanlagen bekannt, deren Kältemittelkreislauf einen als Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildeten indirekten Kondensator aufweist, der im Wärmebetrieb über einen kondensatorseitigen Kühlmittelkreislauf als Wärmesenke verfügt und über den dort stromabwärts integrierten Heizungswärmeübertrager die Zuluft des Fahrzeuginnenraums erwärmt. Elektrifizierte Fahrzeuge benötigen neben mindestens einem Innenraumverdampfer einen separaten Kühlmittelkreislauf zur Konditionierung und Temperierung des in der Regel als Hochvoltbatterie realisierten Energiespeichers. Ein solcher Kühlmittelkreislauf kann mittels eines Wärmeübertragers mit dem Kältemittelkreislauf gekoppelt werden, wobei ein solcher Wärmeübertrager seinerseits ebenfalls als Verdampfer zum Kühlen eines Luftstromes bzw. als sogenannter Chiller zum Kühlen von Wasser ausgebildet ist. Alternativ kann die Kühlung eines Energiespeichers bzw. sonstiger Hochvoltbauteile auch über Direktverdampfung von Kältemittel im Bauteil erfolgen.Furthermore, vehicle air conditioning systems are known whose refrigerant circuit has a designed as a high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger indirect capacitor, which has a heat pump on a condenser side coolant circuit as a heat sink and heated there via the integrated downstream heating heat exchanger, the supply air of the vehicle interior. In addition to at least one interior evaporator, electrified vehicles require a separate coolant circuit for conditioning and temperature control of the energy accumulator, which is generally realized as a high-voltage battery. Such a coolant circuit can be coupled by means of a heat exchanger with the refrigerant circuit, wherein such a heat exchanger in turn is also designed as an evaporator for cooling an air flow or as a so-called chiller for cooling water. Alternatively, the cooling of an energy store or other high-voltage components can also take place via direct evaporation of refrigerant in the component.

Auch der Einsatz des Kältemittelkreislaufs einer Fahrzeugklimaanlage in einem Wärmepumpenbetrieb zum Aufheizen der Fahrgastzelle ist bekannt. In seiner Verschaltung bzw. Funktion als Wärmepumpe ist der Kältemittelkreislauf in der Lage, einen Luft- oder auch Wasserstrom bzw. Kühlmittelstrom zu erwärmen und diese Wärme direkt oder indirekt an die Zuluft der Fahrgastzelle abzugeben.Also, the use of the refrigerant circuit of a vehicle air conditioner in a heat pump operation for heating the passenger compartment is known. In its interconnection or function as a heat pump, the refrigerant circuit is able to heat an air or water flow or coolant flow and deliver this heat directly or indirectly to the supply air of the passenger compartment.

Eine Fahrzeugklimaanlage mit einem Verdampfer, einem Kältemittelverdichter, einem Kältemittelkondensator, einem dem Verdampfer zugeordneten ersten Expansionsorgan und einem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ist aus der DE 10 2010 051 976 A1 bekannt. Im Heizbetrieb wird mittels eines Heizungswärmeübertragers eine in den Fahrzeuginnenraum strömende Zuluft erwärmt, wobei dieser Heizungswärmeübertrager über einen Kühlmittelkreislauf mit einem Antriebsaggregat, bspw. einer Antriebseinheit thermisch gekoppelt ist. Im Wärmepumpenbetrieb wird das von dem Kältemittelverdichter verdichtete Kältemittel über den Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager geführt, wo ein Teil der Wärme des Kältemittels auf den Kühlmittelkreislauf zum Heizen der Fahrgastzelle übertragen wird. Diesem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ist in Strömungsrichtung des Kältemittels ein weiterer Kältemittelkondensator als Heizregister nachgeschaltet, der im Heizbetrieb unmittelbar Wärme an die in den Fahrzeuginnenraum strömende Zuluft abgibt und diese direkt beim Einströmen in das Klimagerät vorwärmt. Somit ist dieses als Vorwärmer dienende Heizregister am Lufteintritt zum Klimagerät angeordnet und in Strömungsrichtung der Zuluft dem Verdampfer noch vorgeschaltet. Dieser als Heizregister dienende weitere Kältemittelkondensator ist damit als direkter Wärmeübertrager ausgeführt und in den Zuluftstrom für die Insassenkabine eingebunden.A vehicle air conditioning system with an evaporator, a refrigerant compressor, a refrigerant condenser, a first expansion element associated with the evaporator and a refrigerant-refrigerant heat exchanger is known from US Pat DE 10 2010 051 976 A1 known. In heating operation, a supply air flowing into the vehicle interior is heated by means of a heating heat exchanger, this heating heat exchanger being thermally coupled via a coolant circuit to a drive unit, for example a drive unit. In heat pump operation, the refrigerant compressed by the refrigerant compressor is guided via the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger, where part of the heat of the refrigerant is transferred to the refrigerant circuit for heating the passenger compartment. This high-pressure refrigerant coolant heat exchanger downstream of another refrigerant condenser is connected as a heating coil in the flow direction, which emits heat directly to the air flowing into the vehicle interior supply air in heating and preheats this directly as it flows into the air conditioner. Thus, this serving as a preheater heater is arranged at the air inlet to the air conditioner and upstream of the evaporator in the flow direction of the supply air. This serving as a heater further refrigerant condenser is thus designed as a direct heat exchanger and integrated into the supply air flow for the occupant cabin.

Bekannte Wärmepumpensysteme mit Kohlendioxid (R744) als Kältemittel, wie sie bspw. in der DE 101 63 607 A1 beschrieben werden, verwenden zum Beheizen der Kabinenluft maximal zwei Wärmequellen im Fahrzeug. Jede zusätzlich eingebundene Wärmequelle gestaltet das System-Design komplexer und erfordert zusätzliche Steuer- und Regelorgane, um den ordnungsgemäßen Betrieb zu realisieren.Known heat pump systems with carbon dioxide (R744) as a refrigerant, as for example. In the DE 101 63 607 A1 be described, use for heating the cabin air maximum of two heat sources in the vehicle. Each additional heat source makes the system design more complex and requires additional control and regulation to ensure proper operation.

Insbesondere bei reinen Elektrofahrzeugen stellt sich die Frage, auf welche Weise am effektivsten und am effizientesten eine Kabinenbeheizung realisiert werden kann, wobei bei solchen reinen Elektrofahrzeugen anstelle eines mechanischen Kältemittelverdichters kältekreisseitig in der Regel elektrische Kältemittelverdichter eingesetzt werden. Werden elektrische Zuheizer auf Hoch- oder Niedervoltbasis eingesetzt, führt dies zu einem hohen Energiebedarf, welcher einen erheblichen Einfluss auf die Reichweite des Elektrofahrzeugs hat.In particular, in the case of pure electric vehicles, the question arises as to how most effective and efficient cabin heating can be realized, with such pure electric vehicles instead of a mechanical refrigerant compressor generally having refrigeration circuits fitted with electrical refrigerant compressors. If electric heaters are used on high or low voltage basis, this leads to a high energy requirement, which has a considerable influence on the range of the electric vehicle.

Die DE 10 2012 208 992 A1 schlägt einen Heiz- und Kühlkreislauf vor, der bei einem Elektrofahrzeug alle wichtigen Betriebsprogramme, wie Heizbetrieb, Kühlbetrieb, Mischbetrieb und Enteisung des Außenwärmeübertragers abdeckt. Hierzu umfasst dieser Heiz- und Kühlkreislauf einen Kältemittelverdichter, der neben einem Niederdruckeingang einen Eingang für eine Mitteldruckeinspritzung aufweist. Ferner umfasst dieser Heiz- und Kühlkreislauf mindestens ein Hochdruckexpansionsorgan, mit dem Kältemittel vom einem Hochdruckniveau auf das Mitteldruckniveau entspannt wird, wobei für den im Klimagerät des Fahrzeugs vorgesehen Verdampfer ein Mitteldruckwärmetauscher vorgesehen ist. Einem einen Ausgang für flüssiges Kältemittel aufweisenden Abscheider dieses bekannten Heiz- und Kühlkreislauf wird das von dem Mitteldruckwärmetauscher abströmende Kältemittel zugeführt, wobei über einen Gasausgang des Abscheiders gasförmiges Kältemittel zum Mitteldruckeingang des Kältemittelverdichters strömen kann. Schließlich ist in diesem bekannten Heiz- und Kühlkreislauf ein Mitteldruckexpansionsorgan geschaltet, über das von dem Ausgang für flüssiges Kältemittel des Abscheiders kommendes flüssiges Kältemittel auf ein Niederdruckniveau entspannt wird. Nach der Entspannung auf das Niederdruckniveau durchströmt das Kältemittel einen Niederdruck-Außenwärmeübertrager.The DE 10 2012 208 992 A1 proposes a heating and cooling circuit that covers all major operating programs such as heating, cooling, mixed operation and de-icing of Außenwärmeübertragers in an electric vehicle. For this purpose, this heating and cooling circuit comprises a refrigerant compressor, which has an input for a medium-pressure injection in addition to a low pressure input. Furthermore, this heating and cooling circuit comprises at least one Hochdruckexpansionsorgan, is relaxed with the refrigerant from a high pressure level to the intermediate pressure level, wherein a medium-pressure heat exchanger is provided for the evaporator provided in the air conditioner of the vehicle. An outlet for liquid refrigerant having separator of this known heating and cooling circuit is supplied to the effluent from the medium-pressure heat exchanger refrigerant, via a gas outlet of the separator gaseous refrigerant can flow to the medium pressure input of the refrigerant compressor. Finally, in this known heating and cooling circuit a Mitteldruckexpansionsorgan switched over which is released from the liquid refrigerant outlet of the separator coming liquid refrigerant to a low pressure level. After relaxation to the low pressure level, the refrigerant flows through a low-pressure external heat exchanger.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Fahrzeugklimaanlage zu schaffen, mit welcher bei Elektrofahrzeugen eine effektive und effiziente Kabinenheizung ermöglicht wird.It is an object of the invention to provide a vehicle air conditioning system with which an efficient and efficient cabin heating is made possible in electric vehicles.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Fahrzeugklimaanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 2.This object is achieved by a vehicle air conditioning system with the features of patent claim 1 and with the features of patent claim 2.

Eine Fahrzeugklimaanlage mit einem als Wärmepumpenkreislauf mit Heizfunktion und als Kältekreislauf mit Kühlfunktion betreibbaren Kältemittelkreislauf umfasst gemäß der erstgenannten Lösung:

  • – einen Verdampfer, einen Kältemittelverdichter, einen Kältemittelkondensator/Gaskühler, ein dem Verdampfer zugeordnetes erstes Expansionsorgan,
  • – einen dem Kältemittelverdichter nachgeschalteten Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager, und
  • – einen thermisch mit dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager thermisch gekoppelten Heizungswärmeübertrager zur Durchführung der Heizfunktion, wobei – zur Realisierung der Heizfunktion ein zweites Expansionsorgan und ein in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs nachgeschaltetes Rückschlagventil als erster Wärmepumpenzweig vorgesehen sind, wobei die Umkehrung der Strömungsrichtung im ersten Wärmepumpenzweig durch das Rückschlagventil verhindert ist,
  • – mittels einer Ventilanordnung der erste Wärmepumpenzweig zur Bildung eines ersten Wärmepumpenkreisprozesses mit dem Kältemittelverdichter und dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager unter Anordnung des zweiten Expansionsorgans in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs stromabwärts nach dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager fluidverbunden ist, wobei mittels des ersten Wärmepumpenkreisprozesses eine Rückgewinnung der vom Kühlmittel aufgenommenen Abwärme des Kältemittelverdichters bewirkt ist, und
  • – die Ventilanordnung dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs nachgeschaltet ist, wobei mittels der Ventilanordnung das Kältemittel im Kältebetrieb über den Kältemittelkondensator/Gaskühler und zur Realisierung der Heizfunktion mittels des Wärmepumpenkreisprozesses über den ersten Wärmepumpenzweig geführt ist.
A vehicle air conditioning system with a refrigerant circuit which can be operated as a heat pump cycle with a heating function and as a refrigeration cycle with a cooling function comprises according to the first-mentioned solution:
  • An evaporator, a refrigerant compressor, a refrigerant condenser / gas cooler, a first expansion element associated with the evaporator,
  • - A refrigerant compressor downstream high-pressure refrigerant refrigerant heat exchanger, and
  • - A thermally coupled to the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger heat exchanger for performing the heating function, - are provided for the realization of the heating function, a second expansion element and downstream in the flow direction of the refrigerant circuit check valve as the first heat pump branch, the reversal of the flow direction in the first Heat pump branch is prevented by the check valve,
  • - By means of a valve arrangement of the first heat pump branch for forming a first heat pump cycle with the refrigerant compressor and the high-pressure refrigerant refrigerant heat exchanger under arrangement of the second expansion element in the flow direction of the refrigerant circuit downstream of the high-pressure refrigerant refrigerant heat exchanger fluidly connected, wherein by means of the first Heat pump cycle process, a recovery of the refrigerant absorbed waste heat of the refrigerant compressor is effected, and
  • - The valve assembly is connected downstream of the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger in the flow direction of the refrigerant circuit, wherein by means of the valve arrangement, the refrigerant is performed in the cooling mode via the refrigerant condenser / gas cooler and to realize the heating function by means of the heat pump cycle over the first heat pump branch.

Mit dieser erfindungsgemäßen Fahrzeugklimaanlage wird auch der Kältemittelverdichter als Wärmequelle verwendet, indem dessen Abwärme, insbesondere im Fall eines bei Elektrofahrzeugen eingesetzten elektrischen Kaltemittelverdichters auf den thermisch mit dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager gekoppelten Heizungswärmeübertrager übertragen wird, der in direktem Austausch mit der Luft des Fahrzeuginnenraums, bspw. eines Elektrofahrzeugs steht. Für eine solche Fahrzeugklimaanlage ist nur ein geringer Bedarf an Bauteilen erforderlich. Mit dem Rückschlagventil wird verhindert, dass im Klimaanlagenbetrieb (AC-Modus) Kältemittel in den ersten Wärmepumpenzweig einströmen kann. Der Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager arbeitet dabei als Hochdruck-Wärmeübertrager und wird auch als indirekter Kondensator oder Gaskühler bezeichnet.With this vehicle air conditioning system according to the invention, the refrigerant compressor is also used as a heat source by the waste heat, in particular in the case of a used in electric vehicles electric refrigerant compressor is transmitted to the thermally coupled with the high-pressure refrigerant refrigerant heat exchanger heat exchanger, which in direct exchange with the air Vehicle interior, for example. An electric vehicle is. For such a vehicle air conditioning system only a small demand for components is required. The check valve prevents refrigerant from entering the first heat pump branch in air conditioning mode (AC mode). The refrigerant-refrigerant heat exchanger operates as a high-pressure heat exchanger and is also referred to as an indirect condenser or gas cooler.

Die Ventilanordnung ist dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs nachgeschaltet, wobei mittels der Ventilanordnung das Kältemittel im Kältebetrieb über den Kältemittelkondensator/Gaskühler und zur Realisierung der Heizfunktion mittels des ersten Wärmepumpenkreisprozesses über den ersten Wärmepumpenzweig geführt ist.The valve arrangement is connected downstream of the high-pressure refrigerant-coolant heat exchanger in the flow direction of the refrigerant circuit, wherein the refrigerant is conducted by the valve arrangement in the cooling mode via the refrigerant condenser / gas cooler and to realize the heating function by means of the first heat pump cycle over the first heat pump branch.

Eine Fahrzeugklimaanlage mit einem als Wärmepumpenkreislauf mit Heizfunktion und als Kältekreislauf mit Kühlfunktion betreibbaren Kältemittelkreislauf umfasst gemäß der zweitgenannten Lösung:

  • – einen Verdampfer, einen Kältemittelverdichter, einen Kältemittelkondensator/Gaskühler, ein dem Verdampfer zugeordnetes erstes Expansionsorgan,
  • – einen dem Kältemittelverdichter nachgeschalteten Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager, und
  • – einen thermisch mit dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager thermisch gekoppelten Heizungswärmeübertrager zur Durchführung der Heizfunktion, wobei – zur Realisierung der Heizfunktion ein zweites Expansionsorgan und ein in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs nachgeschaltetes Rückschlagventil als erster Wärmepumpenzweig vorgesehen sind, wobei die Umkehrung der Strömungsrichtung im ersten Wärmepumpenzweig durch das Rückschlagventil verhindert ist,
  • – mittels einer Ventilanordnung der erste Wärmepumpenzweig zur Bildung eines ersten Wärmepumpenkreisprozesses mit dem Kältemittelverdichter und dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager unter Anordnung des zweiten Expansionsorgans in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs stromabwärts nach dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager fluidverbunden ist, wobei mittels des ersten Wärmepumpenkreisprozesses eine Rückgewinnung der vom Kühlmittel aufgenommenen Abwärme des Kältemittelverdichters bewirkt ist, und
  • – die Ventilanordnung dem Kältemittelverdichter in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs nachgeschaltet ist, wobei mittels der Ventilanordnung das Kältemittel im Kältebetrieb über den Kältemittelkondensator/Gaskühler und zur Realisierung der Heizfunktion mittels des ersten Wärmepumpenkreisprozesses über den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager und anschließend den ersten Wärmepumpenzweig geführt ist. Bei dieser Ausführung wird der Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager nur im Heizbetrieb von Kältemittel durchströmt, jedoch nicht während eines Kühlbetriebes der Fahrzeugklimaanlage.
A vehicle air conditioning system with a refrigerant circuit which can be operated as a heat pump cycle with a heating function and as a refrigeration cycle with a cooling function comprises, according to the second-mentioned solution:
  • An evaporator, a refrigerant compressor, a refrigerant condenser / gas cooler, a first expansion element associated with the evaporator,
  • - A refrigerant compressor downstream high-pressure refrigerant refrigerant heat exchanger, and
  • - A thermally coupled to the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger heat exchanger for performing the heating function, - are provided for the realization of the heating function, a second expansion element and downstream in the flow direction of the refrigerant circuit check valve as the first heat pump branch, the reversal of the flow direction in the first Heat pump branch is prevented by the check valve,
  • By means of a valve arrangement, the first heat pump branch to form a first heat pump circuit process with the refrigerant compressor and the high-pressure Refrigerant-refrigerant heat exchanger is fluidly connected under arrangement of the second expansion member in the flow direction of the refrigerant circuit downstream of the high-pressure refrigerant refrigerant heat exchanger, wherein by means of the first heat pump cycle process, a recovery of the refrigerant absorbed waste heat of the refrigerant compressor is effected, and
  • - The valve assembly is connected downstream of the refrigerant compressor in the flow direction of the refrigerant circuit, wherein by means of the valve arrangement, the refrigerant in the refrigeration operation via the refrigerant condenser / gas cooler and to realize the heating function by means of the first heat pump cycle via the refrigerant-refrigerant heat exchanger and then the first heat pump branch is performed. In this embodiment, the refrigerant-refrigerant heat exchanger is flowed through only in the heating mode of refrigerant, but not during a cooling operation of the vehicle air conditioner.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs ein Heizregister stromabwärts nach dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager angeordnet ist. Damit ist eine 2-stufige Abkühlung des Kältemittels zunächst auf gleichem Druckniveau, nämlich auf Hochdruckniveau realisiert, wobei dieses Heizregister als direkter Wärmeübertrager in einem Klimagerät der Fahrzeugklimaanlage angeordnet ist. Dieses Heizregister wie auch der Heizungswärmeübertrager können in einer kompakten Anordnung in dem Klimagerät verbaut werden, wobei in dieser Situation das Heizregister luftseitig im Klimagerät zwischen dem Verdampfer und dem Heizungswärmeübertrager positioniert ist. Um diesen Platz bereitzustellen wird der Heizungswärmeübertrager in Richtung des Luftstroms versetzt und damit der Bauraum zur Unterbringung des Heizregisters verfügbar gemacht.A further embodiment of the invention provides that in the flow direction of the refrigerant circuit, a heating coil is arranged downstream of the refrigerant-refrigerant heat exchanger. Thus, a 2-stage cooling of the refrigerant is first realized at the same pressure level, namely at high pressure level, this heater is arranged as a direct heat exchanger in an air conditioner of the vehicle air conditioning. This heater as well as the heating heat exchanger can be installed in a compact arrangement in the air conditioner, in which situation the heater is positioned on the air side in the air conditioner between the evaporator and the heater core. In order to provide this space, the heating heat exchanger is offset in the direction of the air flow and thus made available the space for accommodating the heating register.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich dann, wenn das Heizregister in den ersten Wärmepumpenkreislauf eingebunden wird. Hierzu ist vorgesehen, dass das Heizregister in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs stromaufwärts mit dem zweiten Expansionsorgan des ersten Wärmepumpenzweiges verbunden ist. Damit wird von dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager stromabwärts gesehen erst das Heizregister, anschließend das zweite Expansionsorgan und schließlich das Rückschlagventil des ersten Wärmepumpenzweiges vom Kältemittel durchströmt.A particularly advantageous development of the invention results when the heating coil is integrated into the first heat pump cycle. For this purpose, it is provided that the heating coil is connected in the flow direction of the refrigerant circuit upstream with the second expansion element of the first heat pump branch. As a result, the coolant is flowed through by the refrigerant-coolant heat exchanger downstream, first the heating register, then the second expansion element and finally the check valve of the first heat pump branch.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs der erste Wärmepumpenzweig stromaufwärts vor einem inneren Wärmeübertrager angeordnet, welcher mit dem Kältemittelverdichter fluidverbunden ist. Ferner ist vorzugsweise in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs der erste Wärmepumpenzweig stromaufwärts vor einem Kältemittelsammler angeordnet, welcher dem inneren Wärmeübertrager vorgeschaltet ist. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das System stets bei Bedarf aktiv mit Kältemittel aus dem Kältemittelsammler versorgt wird und im anderen Fall Kältemittel in diesen einlagern kann.According to a further embodiment of the invention, the first heat pump branch upstream of an inner heat exchanger is arranged in the flow direction of the refrigerant circuit, which is fluidly connected to the refrigerant compressor. Further, preferably in the flow direction of the refrigerant circuit, the first heat pump branch upstream of a refrigerant collector arranged upstream of the inner heat exchanger. In this way, it is ensured that the system is always actively supplied with refrigerant from the refrigerant collector when needed and in the other case can store refrigerant in it.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass

  • – zur Realisierung der Heizfunktion ein zweiter Wärmepumpenzweig mittels des Kältemittelkondensators/Gaskühlers, einem in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs stromaufwärts vor dem Kältemittelkondensator/Gaskühler angeordneten dritten Expansionsorgan und einem in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs stromaufwärts vor dem dritten Expansionsorgan angeordneten Rückschlagventil vorgesehen ist, wobei die Umkehrung der Strömungsrichtung im zweiten Wärmepumpenzweig durch das Rückschlagventil verhindert ist, und
  • – mittels einer Ventilanordnung der zweite Wärmepumpenzweig zur Bildung eines zweiten Wärmepumpenkreisprozesses einerseits in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs dem ersten Wärmepumpenzweig oder dem Rückschlagventil des ersten Wärmepumpenzweiges vorgeschaltet ist und andererseits mit dem Kältemittelverdichter und dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager unter Anordnung des Rückschlagventils in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs stromabwärts nach dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager fluidverbunden ist, wobei mittels des zweiten Wärmepumpenkreisprozesses eine Rückgewinnung der vom Kältemittel mittels des Kältemittelkondensators/Gaskühlers aufgenommene Umgebungswärme bewirkt ist.
A particularly advantageous embodiment of the invention provides that
  • - Provided for the realization of the heating function, a second heat pump branch by means of the refrigerant condenser / gas cooler, upstream of the refrigerant condenser / gas cooler arranged in the flow direction of the refrigerant circuit third expansion element and upstream in the flow direction of the refrigerant circuit upstream of the third expansion valve check valve, wherein the inversion of the flow direction in second heat pump branch is prevented by the check valve, and
  • - By means of a valve arrangement of the second heat pump branch to form a second heat pump cycle on the one hand in the flow direction of the refrigerant circuit the first heat pump branch or the check valve of the first heat pump branch upstream and on the other hand with the refrigerant compressor and the refrigerant-refrigerant heat exchanger with arrangement of the check valve in the flow direction of the refrigerant circuit downstream the refrigerant-refrigerant heat exchanger fluidly connected, wherein by means of the second heat pump cycle process, a recovery of the refrigerant absorbed by means of the refrigerant condenser / gas cooler ambient heat is effected.

Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird mittels des Kältemittelkondensators/Gaskühlers Wärme aus der Umgebung des Fahrzeugs als weitere Wärmequelle aufgenommen und zur Beheizung des Zuluftstroms des Fahrzeuginnenraums eingesetzt. Dabei kann nicht nur die Wärme aus der Umgebungsluft, sondern auch aus der Motorraumumluft verwendet werden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn zwischen dem Rückschlagventil des zweiten Wärmepumpenzweiges und dem dritten Expansionsorgan der innere Wärmeübertrager angeordnet ist. Mit dem Rückschlagventil wird im AC-Modus ein Befüllen, u. a. des Heizregisters und ein Umverlagern des Kältemittels in diesen unterbunden. Vorzugsweise ist bei dieser Ausgestaltung der Erfindung zwischen dem Rückschlagventil des zweiten Wärmepumpenzweiges und dem dritten Expansionsorgan der innere Wärmeübertrager angebunden.In this embodiment of the invention, heat from the surroundings of the vehicle is received as a further heat source by means of the refrigerant condenser / gas cooler and used for heating the supply air flow of the vehicle interior. In this case, not only the heat from the ambient air, but also from the engine room circulating air can be used. It is particularly advantageous if the inner heat exchanger is arranged between the check valve of the second heat pump branch and the third expansion element. With the check valve is in AC mode filling, u. a. the heating register and a relocating the refrigerant in this prevented. Preferably, in this embodiment of the invention, the inner heat exchanger is connected between the check valve of the second heat pump branch and the third expansion element.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass

  • – zur Realisierung der Heizfunktion ein viertes Expansionsorgan und ein in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs nachgeschalteter Niederdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager, dem sogenannten Chiller, als dritter Wärmepumpenzweig vorgesehen sind, und
  • – mittels einer Ventilanordnung der dritte Wärmepumpenzweig zur Bildung eines dritten Wärmepumpenkreisprozesses mit dem Kältemittelverdichter und dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager, dem sogenannten indirekten Kältemittelkondensator oder Gaskühler unter Anordnung des vierten Expansionsorgans in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs stromabwärts nach dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager fluidverbunden ist, wobei mittels des dritten Wärmepumpenkreisprozesses eine Rückgewinnung der vom Kühlmittel mittels des Niederdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers aufgenommenen Abwärme von elektrischen Komponenten bewirkt ist.
Another particularly advantageous embodiment of the invention provides that
  • - For the realization of the heating function, a fourth expansion element and downstream in the flow direction of the refrigerant circuit low-pressure refrigerant refrigerant heat exchanger, the so-called chiller, are provided as the third heat pump branch, and
  • By means of a valve arrangement, the third heat pump branch to form a third heat pump cycle with the refrigerant compressor and the high-pressure refrigerant refrigerant heat exchanger, the so-called indirect refrigerant condenser or gas cooler with arrangement of the fourth expansion element in the flow direction of the refrigerant circuit downstream of the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger is fluid-connected, wherein by means of the third heat pump cycle process, a recovery of the heat absorbed by the refrigerant by means of the low-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger waste heat of electrical components is effected.

Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird mittels des auf Niederdruck-Niveau arbeitenden Niederdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers, dem sogenannten Chiller, die Abwärme von elektrischen Komponenten des Fahrzeugs als weitere Wärmequelle des Fahrzeugs aufgenommen und zur Beheizung des Fahrzeuginnenraums eingesetzt.In this embodiment of the invention, by means of operating at low pressure level low-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger, the so-called chiller, the waste heat from electrical components of the vehicle recorded as a further heat source of the vehicle and used to heat the vehicle interior.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn dem auf Hochdruck-Niveau arbeitenden Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ein fünftes Expansionsorgan nachgeschaltet ist. Damit kann das dem fünften Expansionsorgan nachgeschaltete Heizregister als Niederdruckkomponente mit reduzierten Festigkeitsansprüchen ausgeführt werden.According to a further embodiment of the invention, it is advantageous if the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger operating at high pressure level is followed by a fifth expansion element. Thus, the fifth expansion element downstream heater can be performed as a low-pressure component with reduced strength requirements.

Schließlich sind nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager und das Heizregister funktional in einem Bauteil vereinigt. Damit wird über direkte Gaskühlung oder Kondensation die im Kältemittel gebundene Wärme auf den Kabinenzuluftstrom übertragen, wobei das Heizregister eine zunehmende Blocktiefe aufweist und der Heizungswärmeübertrager dagegen mit einer reduzierten Blocktiefe ausgeführt werden kann.Finally, according to a further advantageous embodiment of the invention, the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger and the heating coil are functionally combined in one component. Thus, the heat bound in the refrigerant is transferred to the cabin air flow via direct gas cooling or condensation, wherein the heater has an increasing block depth and the heater core, however, can be performed with a reduced block depth.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugklimaanlage kann in allen Arten von Fahrzeugen eingesetzt werden. Als Kältemittel für diese erfindungsgemäße Fahrzeugklimaanlage können nicht nur R744, sondern auch alle anderen Kältemittel verwendet werden.The vehicle air conditioning system according to the invention can be used in all types of vehicles. As a refrigerant for this vehicle air conditioner according to the invention not only R744, but also all other refrigerants can be used.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:The invention will now be described in detail by means of embodiments with reference to the accompanying figures. Show it:

1 ein Schaltbild einer Fahrzeugklimaanlage mit einer ersten, zweiten und dritten Wärmepumpenfunktion gemäß der Erfindung, 1 1 is a circuit diagram of a vehicle air conditioning system having first, second and third heat pump functions according to the invention;

2 ein Schaltbild der Fahrzeugklimaanlage nach 1 in einer alternativen Ausführung, 2 a circuit diagram of the vehicle air conditioning after 1 in an alternative embodiment,

3 ein Schaltbild der Fahrzeugklimaanlage nach 1 in einer weiteren alternativen Ausführung, 3 a circuit diagram of the vehicle air conditioning after 1 in a further alternative embodiment,

4 ein Schaltbild einer weiteren Fahrzeugklimaanlage mit einer ersten, zweiten und dritten Wärmepumpenfunktion gemäß der Erfindung, 4 3 is a circuit diagram of another vehicle air conditioning system having first, second and third heat pump functions according to the invention;

5 ein Schaltbild der Fahrzeugklimaanlage nach 4 in einer alternativen Ausführung, 5 a circuit diagram of the vehicle air conditioning after 4 in an alternative embodiment,

6 ein Schaltbild der Fahrzeugklimaanlage nach 4 in einer weiteren alternativen Ausführung. 6 a circuit diagram of the vehicle air conditioning after 4 in a further alternative embodiment.

Die in den 1 bis 6 dargestellten erfindungsgemäßen Fahrzeugklimaanlagen 1 weisen Kältemittelkreisläufe 2 auf, die in ihrer Grundstruktur übereinstimmen. Zunächst wird diese Grundstruktur der Kältemittelkreisläufe 2 für diese 1 bis 6 erläutert und anschließend werden die Ausführungsbeispiele gemäß den einzelnen Figuren mit ihren Unterschieden beschrieben.The in the 1 to 6 illustrated vehicle air conditioning systems according to the invention 1 have refrigerant circuits 2 which agree in their basic structure. First, this basic structure of the refrigerant circuits 2 for this 1 to 6 explained and then the embodiments are described according to the individual figures with their differences.

Der Einfachheit halber wird in den 1 bis 6 bei der Anlagendarstellung auf die Darstellung und Einbringung weiterer für den Fachmann bekannter funktional erforderlicher Bauteile, wie Absaugleitungen aus Totvolumina, also von in Abhängigkeit der jeweils gewählten Anlagenverschaltung resultierenden inaktiven Systemabschnitten verzichtet. Das gleiche gilt in Bezug auf die Positionierung von Rückschlagventilen am Austritt eines Gaskühlers bzw. eines Heizregisters oder eines Kondensators zur Vermeidung von Kältemittelrückströmung in den jeweils inaktiven Sektor des Systems, soweit sie nicht für die Erklärung der Funktionsweise der Fahrzeugklimaanlage 1 erforderlich sind.For the sake of simplicity, in the 1 to 6 in the system presentation on the presentation and introduction of other known to the skilled person functionally required components, such as suction lines dead volumes, that is dispensed depending on the respective selected system interconnection inactive system sections. The same applies to the positioning of check valves at the outlet of a gas cooler or a heater or a capacitor to prevent refrigerant backflow into the respective inactive sector of the system, unless it is for the explanation of the operation of the vehicle air conditioner 1 required are.

Jeder Kältemittelkreislauf 2 gemäß den 1 bis 6 besteht aus einem Verdampfer 3, einem Kältemittelverdichter 4, einem Kältemittelkondensator bzw. Gaskühler 5.1, einem Heizregister 5.2 als weiteren Kältemittelkondensator bzw. Gaskühler, einem als Expansionsventil ausgebildeten ersten Expansionsorgan 6.1, welches dem Verdampfer 3 vorgeschaltet ist, einem inneren Wärmeübertrager 8 und einem Kältemittelsammler 9, wobei als Kältemittel Kohlendioxid (R744) verwendet wird.Every refrigerant circuit 2 according to the 1 to 6 consists of an evaporator 3 , a refrigerant compressor 4 , a refrigerant condenser or gas cooler 5.1 , a heating register 5.2 as a further refrigerant condenser or gas cooler, designed as an expansion valve first expansion element 6.1 which is the evaporator 3 upstream, an internal heat exchanger 8th and a refrigerant collector 9 using as refrigerant carbon dioxide (R744).

In Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs 2 ist dem Kältemittelverdichter 4 stromabwärts ein auf Hochdruck-Niveau arbeitender Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 nachgeschaltet, der über einen Heizungskreislauf 11 thermisch mit einem als Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager ausgebildeten Heizungswärmeübertrager 7.1 mit Wasser als Kühlmittel thermisch gekoppelt ist. Mit einer Wasserpumpe 12 wird das Fluid im Heizungskreislauf 11 umgewälzt.In the flow direction of the refrigerant circuit 2 is the refrigerant compressor 4 downstream of a high pressure refrigerant high pressure refrigerant heat exchanger 7 downstream, via a heating circuit 11 thermally with a designed as a coolant-air heat exchanger heater heat exchanger 7.1 is thermally coupled with water as a coolant. With a water pump 12 the fluid is in the heating circuit 11 circulated.

Der Verdampfer 3, der Heizungswärmeübertrager 7.1 und das Heizregister 5.2 sind gemäß den 1 bis 6 gemeinsam in einem Klimagerät 1.1 der Fahrzeugklimaanlage 1 untergebracht.The evaporator 3 , the heater heat exchanger 7.1 and the heating register 5.2 are in accordance with the 1 to 6 together in an air conditioner 1.1 the vehicle air conditioner 1 accommodated.

Im Wärmepumpenbetrieb des Kältemittelkreislaufs 2 wird bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 6 mittels des auf Hochdruck-Niveau arbeitenden Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers 7 das Kältemittel abgekühlt und die damit auf das Wasser als Kühlmittel übertragene Wärme dem Heizungswärmeübertrager 7.1 zugeführt, mit welchem die dem Fahrzeuginnenraum zugeführte Luft direkt erwärmt wird.In heat pump operation of the refrigerant circuit 2 is in the embodiments according to the 1 to 6 by means of the high-pressure high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 the refrigerant cooled and thus transferred to the water as coolant heat the heater core 7.1 supplied, with which the vehicle interior supplied air is heated directly.

Eine weitere Kältemittelkühlung erfolgt bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 1 bis 5 mittels des dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 in Strömungsrichtung des Kältemittels nachgeschalteten Heizregisters 5.2 innerhalb des Klimagerätes 1.1. Damit erfolgt die Abkühlung des Kältemittelstroms 2-stufig, wobei die zu konditionierende Luft in den Fahrzeuginnenraum zum einen mittels des Heizungskreislaufes 11 indirekt und mittels des Heizregisters 5.2 direkt erwärmt wird. Ähnlich verhält es sich bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 6, nur dass hier auf einen separaten Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 verzichtet und dessen Funktion in ein einzelnes und größer dimensioniertes Heizregister 5.3 überführt wird. Das Kältemittel strömt folglich vom Kältemittelverdichter 4 direkt zu einem Heizregister 5.3. Der Heizungswärmeübertrager 7.2 kann mit geringerer Baugröße (Blocktiefe) ausgeführt werden.A further refrigerant cooling takes place in the embodiments according to the 1 to 5 by means of the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 in the flow direction of the refrigerant downstream heater 5.2 inside the air conditioner 1.1 , Thus, the cooling of the refrigerant flow is carried out in two stages, wherein the air to be conditioned in the vehicle interior on the one hand by means of the heating circuit 11 indirectly and by means of the heating register 5.2 is heated directly. The situation is similar in the exemplary embodiment 6 except that here on a separate high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 dispensed with and its function in a single and larger sized heater 5.3 is transferred. The refrigerant thus flows from the refrigerant compressor 4 directly to a heating register 5.3 , The heating heat exchanger 7.2 can be done with a smaller size (block depth).

Zur Durchführung des Wärmepumpenbetriebes werden mehrere Wärmequellen im Fahrzeug eingesetzt.To carry out the heat pump operation several heat sources are used in the vehicle.

Ein erster Wärmepumpenkreisprozess verwendet als Wärmequelle den Kältemittelverdichter 4, dessen Abwärme in Form der Antriebsleistung des Kältemittelverdichters zur Erwärmung der dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luft eingesetzt wird. Eine solche Abwärme entsteht insbesondere bei elektrischen Kältemittelverdichtern, die in reinen Elektrofahrzeugen eingesetzt werden.A first heat pump cycle process uses the refrigerant compressor as a heat source 4 whose waste heat is used in the form of the drive power of the refrigerant compressor for heating the air supplied to the vehicle interior. Such waste heat is generated in particular in electric refrigerant compressors, which are used in pure electric vehicles.

Hierzu weist der Kältemittelkreislauf 2 gemäß den 1 bis 6 einen ersten Wärmepumpenzweig WPZ1 auf, der aus einem in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufes 2 angeordneten, als Expansionsventil ausgebildeten zweiten Expansionsorgan 6.2 und einem diesem stromabwärts nachgeschalteten Rückschlagventil R1 besteht. Dieses Rückschlagventil R1 verhindert eine Strömungsumkehr von dem Rückschlagventil R1 zurück in das zweite Expansionsorgan 6.2, um das Einströmen von Kältemittel in das Heizregister 5.2 im AC-Modus zu vermeiden. Dieser erste Wärmepumpenzweig WPZ1 bildet zusammen mit der Reihenschaltung aus Kältemittelverdichter 4 und dem diesen nachgeschalteten Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 den ersten Wärmepumpenkreisprozess, bei welchem in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs 2 das zweite Expansionsventil 6.2 stromabwärts dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 mittels einer Ventilanordnung V nachgeschaltet ist. Im Detail wird dieser erste Wärmepumpenkreisprozess im Zusammenhang mit der Beschreibung der jeweiligen 1 bis 4 beschrieben.For this purpose, the refrigerant circuit 2 according to the 1 to 6 a first heat pump branch WPZ1, which consists of a in the flow direction of the refrigerant circuit 2 arranged, designed as an expansion valve second expansion element 6.2 and a downstream of this downstream check valve R1. This check valve R1 prevents a flow reversal from the check valve R1 back into the second expansion element 6.2 to prevent the inflow of refrigerant into the heating coil 5.2 to avoid in AC mode. This first heat pump branch WPZ1 forms together with the series circuit of refrigerant compressor 4 and this downstream high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 the first heat pump cycle in which in the flow direction of the refrigerant circuit 2 the second expansion valve 6.2 downstream of the high pressure refrigerant refrigerant heat exchanger 7 is connected downstream by means of a valve arrangement V. In detail, this first heat pump cycle process will be described in conjunction with the description of the respective ones 1 to 4 described.

Ein zweiter Wärmepumpenkreisprozess verwendet als Wärmequelle die Umgebungsluft des Fahrzeugs, deren Wärme zur Erwärmung der dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luft eingesetzt wird.A second heat pump cycle uses as a heat source the ambient air of the vehicle, the heat of which is used to heat the air supplied to the vehicle interior.

Hierzu weist der Kältemittelkreislauf 2 gemäß den 1 bis 6 einen zweiten Wärmepumpenzweig WPZ2 auf, der von dem Kältemittelkondensator/Gaskühler 5.1, einem in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs 2 stromaufwärts vor dem Kältemittelkondensator/Gaskühler 5.1 angeordneten, als Expansionsventil ausgebildeten dritten Expansionsorgan 6.3 und einem in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs 2 stromaufwärts vor dem dritten Expansionsorgan 6.3 angeordneten Rückschlagventil R2 gebildet wird, wobei die Umkehrung der Strömungsrichtung des Kältemittels aus dem Kältemittelkondensator/Gaskühler 5.1 zurück in das Heizregister 5.2 bzw. 5.3 durch das Rückschlagventil R2 verhindert ist. Dieser zweite Wärmepumpenzweig WPZ2 bildet zusammen mit der Reihenschaltung aus Kältemittelverdichter 4 und dem diesen nachgeschalteten Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 den zweiten Wärmepumpenkreisprozess, bei welchem der zweite Wärmepumpenzweig WPZ2 mittels einer Ventilanordnung V einerseits in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs 2 dem ersten Wärmepumpenzweig WPZ1 (vgl. 1 bis 3) oder dem Rückschlagventil R1 des ersten Wärmepumpenzweiges WPZ1 (vgl. 4 bis 6) vorgeschaltet ist und andererseits mit dem Kältemittelverdichter 4 und dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 unter Anordnung des Rückschlagventils R2 in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs 2 stromabwärts nach dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 fluidverbunden ist. Im Detail wird dieser zweite Wärmepumpenkreisprozess im Zusammenhang mit der Beschreibung der jeweiligen 1 bis 6 beschrieben.For this purpose, the refrigerant circuit 2 according to the 1 to 6 a second heat pump branch WPZ2 from the refrigerant condenser / gas cooler 5.1 , one in the flow direction of the refrigerant circuit 2 upstream of the refrigerant condenser / gas cooler 5.1 arranged, designed as an expansion valve third expansion element 6.3 and one in the flow direction of the refrigerant circuit 2 upstream of the third expansion element 6.3 arranged check valve R2 is formed, wherein the reversal of the flow direction of the refrigerant from the refrigerant condenser / gas cooler 5.1 back to the heater 5.2 respectively. 5.3 is prevented by the check valve R2. This second heat pump branch WPZ2 forms together with the series circuit of refrigerant compressor 4 and this downstream high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 the second heat pump cycle, in which the second heat pump branch WPZ2 by means of a valve arrangement V on the one hand in the flow direction of the refrigerant circuit 2 the first heat pump branch WPZ1 (see. 1 to 3 ) or the check valve R1 of the first heat pump branch WPZ1 (cf. 4 to 6 ) upstream and on the other hand with the refrigerant compressor 4 and the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 under the arrangement of the check valve R2 in the flow direction of the refrigerant circuit 2 downstream of the high pressure refrigerant refrigerant heat exchanger 7 fluidly connected. In detail, this second heat pump cycle process will be described in conjunction with the description of the respective ones 1 to 6 described.

Ein dritter Wärmepumpenkreisprozess verwendet als Wärmequelle die Abwärme elektrischer Komponenten, wie bspw. Hochvoltbatterien, Elektromotoren oder Leistungselektroniken.A third heat pump cycle process uses as heat source the waste heat of electrical components, such as high voltage batteries, electric motors or power electronics.

Hierzu weist der Kältemittelkreislauf 2 gemäß den 1 bis 6 einen dritten Wärmepumpenzweig WPZ3 auf, der aus einem als Expansionsventil ausgebildeten vierten Expansionsorgan 6.4 und einem in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufes 2 nachgeschalteten, auf Niederdruck-Niveau arbeitenden Niederdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 10, im folgenden Chiller genannt, besteht. Dieser dritte Wärmepumpenzweig WPZ3 bildet zusammen mit der Reihenschaltung aus Kältemittelverdichter 4 und dem diesen nachgeschalteten Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 den dritten Wärmepumpenkreisprozess, bei welchem das vierte Expansionsorgan 6.4 in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs 2 stromabwärts nach dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 mittels einer Ventilanordnung V nachgeschaltet ist. Im Detail wird dieser dritte Wärmepumpenkreisprozess im Zusammenhang mit der Beschreibung der jeweiligen 1 bis 6 beschrieben.For this purpose, the refrigerant circuit 2 according to the 1 to 6 a third heat pump branch WPZ3, which consists of a designed as an expansion valve fourth expansion element 6.4 and one in the flow direction of the refrigerant circuit 2 downstream, working at low pressure level low-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 10 , called chiller in the following, consists. This third heat pump branch WPZ3 together with the series circuit of refrigerant compressor 4 and this downstream high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 the third heat pump cycle, in which the fourth expansion element 6.4 in the flow direction of the refrigerant circuit 2 downstream of the high pressure refrigerant refrigerant heat exchanger 7 is connected downstream by means of a valve arrangement V. In detail, this third heat pump cycle process will be described in conjunction with the description of the respective ones 1 to 6 described.

Dieser Chiller 10 bildet gemäß den 1 bis 6 zusammen mit einer Wärmequelle 13 einen Kühlmittelkreislauf 14 und dient dazu, die von der Wärmequelle 13 auf das Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufes 14 aufgenommene Wärme auf den Kältemittelkreislauf 2, also auf das Kältemittel zu übertragen, wobei in dieser Funktion der Chiller 10 zusammen mit dem vierten Expansionsorgan 6.4 als Verdampfer arbeitet. Mit dieser Wärme wird dann, wie oben bereits erwähnt, zum einen mittels des Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers 7 die dem Fahrzeuginnenraum zugeführte Luft indirekt sowie mittels des Heizregisters 5.2 direkt erwärmt.This chiller 10 forms according to the 1 to 6 together with a heat source 13 a coolant circuit 14 and serves to remove that from the heat source 13 on the coolant of the coolant circuit 14 absorbed heat to the refrigerant circuit 2 , so to transfer to the refrigerant, in this capacity the chiller 10 together with the fourth expansion organ 6.4 works as an evaporator. With this heat is then, as already mentioned above, on the one hand by means of the high-pressure refrigerant-coolant heat exchanger 7 the air supplied to the vehicle interior indirectly and by means of the heating register 5.2 heated directly.

Als alternative Möglichkeit zur Realisierung des ersten Wärmepumpenkreisprozesses bietet es sich an, das dem Chiller 10 zugeordnete vierte Expansionsorgan 6.4 anstelle des zweiten Expansionsorgans 6.2 des ersten Wärmepumpenzweiges WPZ1 zu verwenden. Hierzu wird das wasserseitige Durchströmen des Chillers 10 gestoppt, d. h. das Kühlmittel bleibt „stehend” im Chiller 10, so dass kein Wärmeübergang am Chiller 10 stattfinden kann. In dieser Betriebsweise wird das Kältemittel über den Kältemittelverdichter 4, den Hochdruck-Kältemittel-Wärmeübertrager 7, das Heizregister 5.2 und den inneren Wärmeübertrager 8 mittels des vierten Expansionsorgans 6.4 in den Chiller 10 entspannt und strömt anschließend über das Rückschlagventil R3, den Kältemittelsammler 9 und den inneren Wärmeübertrager 8 zurück zum Kältemittelverdichter 4.As an alternative possibility for the realization of the first heat pump circuit process, it makes sense that the chiller 10 associated fourth expansion organ 6.4 instead of the second expansion organ 6.2 of the first heat pump branch WPZ1. For this purpose, the water-side flow through the chiller 10 stopped, ie the coolant remains "standing" in the chiller 10 , so no heat transfer at the chiller 10 can take place. In this mode of operation, the refrigerant passes through the refrigerant compressor 4 , the high pressure refrigerant heat exchanger 7 , the heating register 5.2 and the internal heat exchanger 8th by means of the fourth expansion organ 6.4 in the chiller 10 relaxes and then flows through the check valve R3, the refrigerant collector 9 and the internal heat exchanger 8th back to the refrigerant compressor 4 ,

Des Weiteren sind gemäß den 1 bis 6 sowohl dem Verdampfer 3 als auch dem Chiller 10 jeweils ein Rückschlagventil R3 und R4 stromabwärts nachgeschaltet, so dass eine Strömungsumkehr des Kältemittels über diese Rückschlagventile R3 und R4 zurück in den Verdampfer 3 bzw. den Chiller 10, insbesondere für den Fall deren nicht aktiven funktionalen Einbindung in die jeweils eingestellte Betriebsweise des Kältemittelkreislaufs 2, verhindert wird. Die Rückschlagventile R3 und R4 sowie das Rückschlagventil R1 des ersten Wärmepumpenzweiges WPZ1 bilden zusammen mit dem Kältemittelsammler 9 einen Knotenpunkt, über den das Kältemittel aus den Rückschlagventilen R1, R3 und R4 in den Kältemittelsammler 9 strömt.Furthermore, according to the 1 to 6 both the evaporator 3 as well as the chiller 10 each downstream of a check valve R3 and R4 downstream, so that a flow reversal of the refrigerant via these check valves R3 and R4 back into the evaporator 3 or the chiller 10 , Especially in the case of their non-active functional integration into the respective set operating mode of the refrigerant circuit 2 , is prevented. The check valves R3 and R4 and the check valve R1 of the first heat pump branch WPZ1 form together with the refrigerant collector 9 a node through which the refrigerant from the check valves R1, R3 and R4 in the refrigerant collector 9 flows.

Eine weitere Gemeinsamkeit der Fahrzeugklimaanlage 1 gemäß den 1 bis 6 besteht darin, dass die beiden Expansionsorgane 6.1 und 6.4, also das erste Expansionsorgan 6.1 und das vierte Expansionsorgan 6.4 stromabwärts über die ihnen jeweils zugeordneten Verdampfer 3 bzw. Chiller 10 mit der Eintrittsseite des Kältemittelsammlers 9 fluidverbunden sind.Another commonality of the vehicle air conditioning 1 according to the 1 to 6 is that the two expansion organs 6.1 and 6.4 So the first expansion organ 6.1 and the fourth expansion organ 6.4 downstream via their associated evaporator 3 or chiller 10 with the inlet side of the refrigerant collector 9 fluidly connected.

Gemäß den 1, 2 und 3 kann der Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 mittels der Ventilanordnung V stromabwärts entweder mit dem Gaskühler 5.1, dem ersten Wärmepumpenzweig WPZ1 oder dem Heizregister 5.2 fluidverbunden werden, wobei die direkte Verschaltung des Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers 7 mit dem Kondensator bzw. Gaskühler 5.1 nur im AC-Modus erfolgt. Hierzu kann der Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 entweder über ein erstes Absperrventil V1 mit dem ersten Wärmepumpenzweig WPZ1 oder über ein zweites Absperrventil V2 mit dem Heizregister 5.2 fluidverbunden werden. Mittels eines dritten Absperrventils V3, welches das erste Absperrventil V1 mit dem Gaskühler 5.1 verbindet, kann der Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 stromabwärts mit dem Gaskühler 5.1 fluidverbunden werden, wobei in diesem Fall das zweite Expansionsorgan 6.2 des ersten Wärmepumpenzweiges WPZ1 mit einer Absperrfunktion ausgestattet ist, so dass der Wärmepumpenzweig WPZ1 im Fall des Kühlbetriebes der Fahrzeugklimaanlage 1 geschlossen ist.According to the 1 . 2 and 3 can be the high-pressure refrigerant coolant heat exchanger 7 by means of the valve assembly V downstream either with the gas cooler 5.1 , the first heat pump branch WPZ1 or the heating coil 5.2 be fluidly connected, wherein the direct interconnection of the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 with the condenser or gas cooler 5.1 only in AC mode. For this purpose, the high-pressure refrigerant coolant heat exchanger 7 either via a first shut-off valve V1 with the first heat pump branch WPZ1 or via a second shut-off valve V2 with the heating register 5.2 be fluidly connected. By means of a third shut-off valve V3, which the first shut-off valve V1 with the gas cooler 5.1 connects, the high pressure refrigerant coolant heat exchanger 7 downstream with the gas cooler 5.1 be fluidly connected, in which case the second expansion organ 6.2 of the first heat pump branch WPZ1 is provided with a shut-off function, so that the heat pump branch WPZ1 in the case of the cooling operation of the vehicle air conditioner 1 closed is.

Nach 1 kann der Heizbetrieb mittels des ersten Wärmepumpenkreisprozesses unter Verwendung des ersten Wärmepumpenzweiges WPZ1, mittels des zweiten Wärmepumpenkreisprozesses unter Verwendung des zweiten Wärmepumpenzweiges WPZ2 oder mittels des dritten Wärmepumpenkreisprozesses unter Verwendung des dritten Wärmepumpenzweiges WPZ3 durchgeführt werden, wobei der erste und dritte sowie der zweite und dritte Wärmepumpenkreisprozess gleichzeitig ablaufen können.To 1 the heating operation by means of the first heat pump cycle process using the first heat pump branch WPZ1, by means of the second heat pump cycle process using the second heat pump branch WPZ2 or by the third heat pump cycle process using the third heat pump branch WPZ3, wherein the first and third, and the second and third heat pump cycle process can be concurrent.

Zur Durchführung des ersten Wärmepumpenkreisprozesses wird das erste Absperrventil V1 geöffnet, während das zweite Absperrventil V2 und das dritte Absperrventil V3 der Ventilanordnung V gesperrt sind, so dass das Kältemittel in Strömungsrichtung S des Kältemittelkreislaufs 2 aus dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 in den ersten Wärmepumpenzweig WPZ1 strömt, wobei mittels des zweiten Expansionsorgans 6.2 das Kältemittel auf Niederdruckniveau entspannt wird. Über das Rückschlagventil R1 strömt das Kältemittel durch den Kältemittelsammler 9 und den inneren Wärmeübertrager 8 wieder zurück zum Kältemittelverdichter 4. Der innere Wärmeübertrager 8 ist jedoch in diesem Heizbetrieb mittels des ersten Wärmepumpenkreisprozesses nicht aktiv.To carry out the first heat pump cycle process, the first shut-off valve V1 is opened, while the second shut-off valve V2 and the third shut-off valve V3 of the valve arrangement V are blocked, so that the refrigerant in the flow direction S of the refrigerant circuit 2 from the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 flows into the first heat pump branch WPZ1, wherein by means of the second expansion element 6.2 the refrigerant is released at low pressure level. Via the check valve R1, the refrigerant flows through the refrigerant collector 9 and the internal heat exchanger 8th back to the refrigerant compressor 4 , The internal heat exchanger 8th However, in this heating mode by means of the first heat pump cycle process is not active.

Zur Umsetzung des zweiten Wärmepumpenkreisprozesses wird das erste Absperrventil V1 geschlossen und das zweite Absperrventil V2 geöffnet, wodurch das Kühlmittel über das Heizregister 5.2 in den zweiten Wärmepumpenzweig WPZ2 strömen und anschließend über das geöffnete dritte Absperrventil V3 in den ersten Wärmepumpenzweig WPZ1 und schließlich wieder zurück über den Kältemittelsammler 9 und den inneren Wärmeübertrager 8 in den Kältemittelverdichter 4 strömen kann. Auch bei diesem Heizbetrieb mittels des zweiten Wärmepumpenkreisprozesses ist der innere Wärmeübertrager 8 nicht aktiv. Es ist darauf zu achten, dass das Expansionsorgan 6.3 bei maximaler Öffnung mit seiner Strömungsquerschnittsfläche nahe an den Querschnitt der Klimaleitungen stromaufwärts zum zweiten Expansionsorgan 6.2 reichen muss, um Strömungsverluste nahezu ausschließen zu können. Auch ist es für den zweiten Wärmepumpenzweig WPZ2 von Vorteil, wenn die Leitungsquerschnitte auf das Maß der niederdruckseitigen Klimaleitungen ausgelegt werden, um besagte Druckverluste weitestgehend zu eliminieren.To implement the second heat pump cycle process, the first shut-off valve V1 is closed and the second shut-off valve V2 is opened, whereby the coolant via the heating 5.2 into the second heat pump branch WPZ2 and then via the opened third shut-off valve V3 into the first heat pump branch WPZ1 and finally back again via the refrigerant collector 9 and the internal heat exchanger 8th in the refrigerant compressor 4 can flow. Also in this heating operation by means of the second heat pump cycle process is the internal heat exchanger 8th not active. It is important to ensure that the expansion organ 6.3 at maximum opening with its flow cross-sectional area close to the cross-section of the air conditioning lines upstream of the second expansion element 6.2 must be enough to almost exclude flow losses. It is also advantageous for the second heat pump branch WPZ2 if the line cross-sections are designed to the extent of the low-pressure-side air conditioning lines in order to largely eliminate said pressure losses.

Während des Heizprozesses mittels des zweiten Wärmepumpenkreisprozesses wird das Kältemittel mittels des dritten Expansionsorgans 6.3 auf Niederdruck entspannt, daher ist der Leitungsstrang aus dem Gaskühler 5.1, dem dritten Absperrventil V3, dem zweiten Expansionsorgan 6.2 und dem Rückschlagventil R1 zu entdrosseln, d. h. möglichst auf ein Durchmessermaß der Niederdruck-Leitungen anzuheben, um Strömungsverluste gering zu halten.During the heating process by means of the second heat pump cycle process, the refrigerant by means of the third expansion element 6.3 relaxed to low pressure, therefore, the wiring harness is out of the gas cooler 5.1 , the third shut-off valve V3, the second expansion element 6.2 and to dethrottle the check valve R1, that is possible to raise to a diameter of the low-pressure lines, to keep flow losses low.

Idealerweise ist das Absperrventil V3 bidirektional durchströmbar und die Querschnittsfläche bis auf das Maß der angesprochenen Niederdruckleitung anzuheben bzw. entsprechend auszulegen.Ideally, the shut-off valve V3 can be bidirectionally flowed through and the cross-sectional area can be raised or dimensioned to the extent of the low-pressure line mentioned.

Nach 1 ist nach dem Rückschlagventil R2 des zweiten Wärmepumpenzweiges WPZ2 in Strömungsrichtung S des Kältemittelkreislaufs 2 eine Abzweigung zur Hochdruckseite des inneren Wärmeübertragers 8 vorgesehen, wodurch der zweite Wärmepumpenzweig WPZ2 mit den beiden Expansionsorganen 6.1 und 6.4 fluidverbunden wird. Während des Heizbetriebes mittels des zweiten Wärmepumpenkreisprozesses wird jedoch verhindert, dass das Kältemittel nach dem Rückschlagventil R2 über den inneren Wärmeübertrager 8 in den Verdampfer 3 und den Chiller 10 strömen kann, da die beiden Expansionsorgane 6.1 und 6.4 mit einer Absperrfunktion ausgestattet sind. Daher werden diese beiden Expansionsorgane 6.1 und 6.4 während des Heizbetriebes mit dem zweiten Wärmepumpenkreisprozess gesperrt.To 1 is after the check valve R2 of the second heat pump branch WPZ2 in the flow direction S of the refrigerant circuit 2 a branch to the high pressure side of the inner heat exchanger 8th provided, making the second heat pump branch WPZ2 with the two expansion organs 6.1 and 6.4 fluidly connected. During the heating operation by means of the second heat pump cycle process, however, the refrigerant is prevented after the check valve R2 via the internal heat exchanger 8th in the evaporator 3 and the chiller 10 can flow as the two expansion organs 6.1 and 6.4 equipped with a shut-off function. Therefore, these two expansion organs 6.1 and 6.4 locked during the heating operation with the second heat pump cycle process.

Zur Durchführung des dritten Wärmepumpenkreisprozesses mittels des dritten Wärmepumpenzweiges WPZ3 wird das erste Absperrventil V1 geschlossen und das zweite Absperrventil V2 geöffnet, wodurch das Kältemittel über das Heizregister 5.2, das Rückschlagventil R2 des zweiten Wärmepumpenzweiges WPZ2 und den inneren Wärmeübertrager 8 in den Chiller 10 mittels des vierten Expansionsorgans 6.4 entspannt wird, wobei gleichzeitig das erste und dritte Expansionsorgan 6.1 und 6.3 gesperrt werden, da beide Expansionsorgane 6.1 und 6.3 jeweils mit einer Absperrfunktion ausgestattet sind. Damit wird verhindert, dass sowohl Kältemittel mittels des ersten Expansionsorgans 6.1 in den Verdampfer 3 als auch Kältemittel mittels des dritten Expansionsorgans 6.3 in den Gaskühler 5.1 entspannt bzw. umverlagert wird.For carrying out the third heat pump cycle process by means of the third heat pump branch WPZ3, the first shut-off valve V1 is closed and the second shut-off valve V2 is opened, whereby the refrigerant via the heating 5.2 , the check valve R2 of the second heat pump branch WPZ2 and the internal heat exchanger 8th in the chiller 10 by means of the fourth expansion organ 6.4 is relaxed, at the same time the first and third expansion organ 6.1 and 6.3 be locked because both expansion organs 6.1 and 6.3 each equipped with a shut-off function. This prevents both refrigerant by means of the first expansion element 6.1 in the evaporator 3 as well as refrigerant by means of the third expansion element 6.3 in the gas cooler 5.1 relaxed or relocated.

Zur Durchführung eines Kühlbetriebes der Fahrzeugklimaanlage 1 werden das zweite Absperrventil V2 und das zweite Expansionsorgan 6.2 geschlossen, während das erste Absperrventil V1 und das dritte Absperrventil V3 geöffnet werden, wodurch das Kältemittel aus dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 über den Gaskühler 5.1 und den inneren Wärmeübertrager 8 mittels des ersten Expansionsorgans 6.1 in den Verdampfer 3 entspannt wird. Hierzu ist das dritte Expansionsorgan 6.3 bidirektional ausgebildet, so dass es in Strömungsrichtung S des Kältemittelkreislaufs 2 im Kühlbetrieb vollständig geöffnet ist und idealerweise eine Querschnittsfläche entsprechend der Klimaleitungsdurchmesser stromauf- oder abwärts des dritten Expansionsorgans 6.3. aufweist. In diesem Kühlbetrieb verhindert das Rückschlagventil R2 des zweiten Wärmepumpenzweiges WPZ2, dass das Kältemittel über das Rückschlagventil R2 in Richtung des Heizregisters 5.2 strömen kann.To carry out a cooling operation of the vehicle air conditioner 1 become the second shut-off valve V2 and the second expansion element 6.2 closed while the first shut-off valve V1 and the third shut-off valve V3 are opened, whereby the refrigerant from the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 over the gas cooler 5.1 and the internal heat exchanger 8th by means of the first expansion organ 6.1 in the evaporator 3 is relaxed. This is the third expansion organ 6.3 formed bidirectionally, so that it in the flow direction S of the refrigerant circuit 2 is fully open in the cooling mode and ideally a cross-sectional area corresponding to the air conditioning diameter upstream or downstream of the third expansion element 6.3 , having. In this cooling operation, the check valve R2 of the second heat pump branch WPZ2 prevents the refrigerant from overflowing the check valve R2 in the direction of the heater 5.2 can flow.

Nach 1 wird das Heizregister 5.2 auf Hochdruck-Niveau betrieben. Wird das Absperrventil V2 durch ein fünftes Expansionsorgan 6.5 ersetzt, wie dies bei der Fahrzeugklimaanlage 1 nach 2 vorgesehen ist, wird das Heizregister 5.2 auf Mitteldruck betrieben. Damit kann dieses Heizregister 5.2 mit reduzierten Festigkeitsansprüchen ausgeführt werden. Die druckseitigen Betriebsgrenzen für das Heizregister 5.2. werden in diesem Fall über die Spezifikation einer Niederdruckkomponente hinsichtlich des maximalen zulässigen Betriebsdrucks und des daraus resultierenden Berstdrucks vorgegeben.To 1 becomes the heating register 5.2 operated at high pressure level. If the shut-off valve V2 by a fifth expansion element 6.5 replaced, as in the vehicle air conditioning 1 to 2 is provided, the heating register 5.2 operated at medium pressure. This allows this heater 5.2 be carried out with reduced strength requirements. The pressure-side operating limits for the heating coil 5.2 , are specified in this case on the specification of a low pressure component in terms of the maximum allowable operating pressure and the resulting bursting pressure.

Die Fahrzeugklimaanlage 1 nach 2 unterscheidet sich von derjenigen nach 1 dadurch, dass das Rückschlagventil R2 des zweiten Wärmepumpenzweiges WPZ2 nicht direkt mit dem dritten Expansionsorgan 6.3 fluidverbunden ist, sondern mit einem Knotenpunkt, der die beiden Expansionsorgane 6.1 und 6.4 mit dem inneren Wärmeübertrager 8 fluidverbindet. Hierdurch strömt im Heizbetrieb mittels des zweiten Wärmepumpenkreisprozesses das Kältemittel über das Rückschlagventil R2 zunächst in den inneren Wärmeübertrager 8 und wird erst anschließend mittels des dritten Expansionsorgans 6.3 in den Gaskühler 5.1 entspannt. Wie oben bereits bemerkt, ist das zweite Absperrventil V2 als fünftes Expansionsorgan 6.5 mit einer Absperrfunktion ausgebildet.The vehicle air conditioner 1 to 2 differs from the one after 1 in that the check valve R2 of the second heat pump branch WPZ2 does not communicate directly with the third expansion element 6.3 fluidly connected, but with a node, the two expansion organs 6.1 and 6.4 with the internal heat exchanger 8th fluidly. As a result, in the heating mode by means of the second heat pump cycle process, the refrigerant initially flows via the check valve R2 into the internal heat exchanger 8th and only then by means of the third expansion organ 6.3 in the gas cooler 5.1 relaxed. As already noted above, the second shut-off valve V2 is the fifth expansion element 6.5 formed with a shut-off function.

Bei dem Kältemittelkreislauf 2 gemäß 1 ist der innere Wärmeübertrager 8 für den dritten Wärmepumpenzweig WPZ3 aktiv in die Prozessverschaltung eingebunden und durchströmt, während bei dem Kältemittelkreislauf 2 gemäß 2 hingegen der zweite Wärmepumpenzweig WPZ2 aktiv ist. Aufgrund der geänderten Leitungsführung gestaltet sich für den Kältemittelkreislauf 2 gemäß 2 die Packagesituation vorteilhaft für das Gesamtsystem.In the refrigerant circuit 2 according to 1 is the internal heat exchanger 8th for the third heat pump branch WPZ3 actively integrated into the process connection and flows through, while in the refrigerant circuit 2 according to 2 whereas the second heat pump branch WPZ2 is active. Due to the changed wiring designed for the refrigerant circuit 2 according to 2 the package situation advantageous for the whole system.

Bei der Fahrzeugklimaanlage 1 nach 3 ist der zweite Wärmepumpenzweig WPZ2 im Unterschied zu 1 derart mit dem inneren Wärmeübertrager 8 verbunden, dass im Heizbetrieb mit dem zweiten Wärmepumpenkreisprozess mittels des zweiten Wärmepumpenzweiges WPZ2 der innere Wärmeübertrager 8 aktiv ist. So ist das Rückschlagventil R2 des zweiten Wärmepumpenzweiges WPZ2 stromabwärts direkt mit dem inneren Wärmeübertrager 8 fluidverbunden, so dass erst der Ausgang des inneren Wärmeübertragers 8, mit dem auch die beiden Expansionsorgane 6.1 und 6.4 verbunden sind, mit dem dritten Expansionsorgan 6.3 des zweiten Wärmepumpenzweiges WPZ2 eine Fluidverbindung herstellt. Damit wird im Heizbetrieb mittels des zweiten Wärmepumpenkreisprozesses das Kältemittel aus dem Heizregister 5.2 über das Rückschlagventil R2, dem inneren Wärmeübertrager 8 und anschließend mittels des dritten Expansionsorgans 6.3 in den Gaskühler 5.1 entspannt. Damit wird der innere Wärmeübertrager 8 im Gegenstromverfahren durchströmt. Der innere Wärmeübertrager 8 ist folglich sowohl für den zweite Wärmepumpenzweig WPZ2 als auch für den dritten Wärmepumpenzweig WPZ3 aktiv in die Prozessführung mit eingebunden.In the vehicle air conditioner 1 to 3 is the second heat pump branch WPZ2 unlike 1 such with the internal heat exchanger 8th connected, that in the heating operation with the second heat pump cycle process by means of the second heat pump branch WPZ2 of the internal heat exchanger 8th is active. Thus, the check valve R2 of the second heat pump branch WPZ2 is directly downstream with the inner heat exchanger 8th fluidly connected, so that only the output of the internal heat exchanger 8th , with which also the two expansion organs 6.1 and 6.4 connected with the third expansion organ 6.3 the second heat pump branch WPZ2 establishes a fluid connection. Thus, in the heating mode by means of the second heat pump cycle process, the refrigerant from the heater 5.2 via the check valve R2, the internal heat exchanger 8th and then by means of the third expansion organ 6.3 in the gas cooler 5.1 relaxed. This is the inner heat exchanger 8th flows through in countercurrent process. The internal heat exchanger 8th is therefore actively involved in the process control both for the second heat pump branch WPZ2 and for the third heat pump branch WPZ3.

Die Fluidverbindung zwischen dem Rückschlagventil R2 und dem inneren Wärmeübertrager 8 ist über ein Rückschlagventil R5 direkt mit dem Gaskühler 5.1 verbunden, mit welchem im Kältebetrieb der Fahrzeugklimaanlage 1 das Kältemittel aus dem Gaskühler 5.1 über dieses Rückschlagventil R5, den inneren Wärmeübertrager 8 mittels des ersten Expansionsorgan 6.1 in den Verdampfer 3 entspannt werden kann. In diesem Kühlbetrieb ist das dritte Expansionsorgan 6.3 mittels seiner Absperrfunktion gesperrt. Auch im Heizbetrieb mit dem dritten Wärmepumpenkreisprozess mittels des dritten Wärmepumpenzweiges WPZ3 ist dieses dritte Expansionsorgan 6.3 gesperrt.The fluid connection between the check valve R2 and the internal heat exchanger 8th is via a check valve R5 directly to the gas cooler 5.1 connected, with which in the cold operation of the vehicle air conditioning 1 the refrigerant from the gas cooler 5.1 via this check valve R5, the internal heat exchanger 8th by means of the first expansion organ 6.1 in the evaporator 3 can be relaxed. In this cooling mode, the third expansion organ 6.3 locked by means of its shut-off function. Also in heating operation with the third heat pump cycle process by means of the third heat pump branch WPZ3 is this third expansion organ 6.3 blocked.

Das Rückschlagventil R5 ist so angeordnet, dass im Heizbetrieb mittels des ersten oder dritten Wärmepumpenkreisprozesses Kältemittel aus dem Rückschlagventil R2 des zweiten Wärmepumpenzweiges WPZ2 nicht direkt in den Gaskühler 5.1 strömen kann.The check valve R5 is arranged so that in the heating operation by means of the first or third heat pump cycle process refrigerant from the check valve R2 of the second heat pump branch WPZ2 not directly into the gas cooler 5.1 can flow.

Die Fahrzeugklimaanlage 1 gemäß den 4 bis 6 unterscheidet sich von derjenigen gemäß den 1 bis 3 dadurch, dass der Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 nur im Heizbetrieb von Kühlmittel durchströmt wird. Hierzu ist die Ventilanordnung V nicht stromabwärts nach dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 angeordnet, sondern direkt nach dem Kältemittelverdichter 4, also in Strömungsrichtung S des Kältemittelkreislaufs 2 vor dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7.The vehicle air conditioner 1 according to the 4 to 6 differs from the one according to the 1 to 3 in that the high pressure refrigerant coolant heat exchanger 7 Coolant flows through only in heating mode. For this purpose, the valve assembly V is not downstream of the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 but directly after the refrigerant compressor 4 , ie in the flow direction S of the refrigerant circuit 2 before the refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 ,

So verbindet das erste Absperrventil V1 den Kältemittelverdichter 4 über das dem ersten Absperrventil V1 nachgeschaltete dritte Absperrventil V3 mit dem Gaskühler 5.1, während das zweite Absperrventil V2 den Kältemittelverdichter 4 mit dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 fluidverbindet.Thus, the first shut-off valve V1 connects the refrigerant compressor 4 via the first shut-off valve V1 downstream third shut-off valve V3 with the gas cooler 5.1 while the second shut-off valve V2 the refrigerant compressor 4 with the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 fluidly.

Der erste Wärmepumpenzweig WPZ1 verbindet fluidmäßig den Ausgang des Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers 7 mit dem Kältemittelsammler 9, wobei die Fluidverbindung zwischen dem zweiten Expansionsorgan 6.2 des ersten Wärmepumpenzweiges WPZ1 und dem zugehörigen Rückschlagventil R1 über ein weiteres Absperrventil V4 mit der Fluidverbindung zwischen dem ersten Absperrventil V1 und dem dritten Absperrventil V3 fluidverbunden ist.The first heat pump branch WPZ1 fluidly connects the outlet of the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 with the refrigerant collector 9 , wherein the fluid connection between the second expansion element 6.2 of the first heat pump branch WPZ1 and the associated check valve R1 via a further shut-off valve V4 with the fluid connection between the first Shut-off valve V1 and the third shut-off valve V3 is fluidly connected.

Dieser Zweig aus dem Absperrventil V4 und dem nachfolgenden Rückschlagventil R1 des ersten Wärmepumpenzweiges WPZ1 ist für den zweiten Wärmepumpenkreisprozess mittels des zweiten Wärmepumpenzweiges WPZ2 erforderlich. Zur Durchführung dieses zweiten Wärmepumpenkreisprozesses ist das erste Absperrventil V1 geschlossen und das zweite Absperrventil V2 geöffnet, so dass das Kältemittel aus dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 über das Heizregister 5.2 und das Rückschlagventil R2 mittels des dritten Expansionsorgans 6.3 in den Gaskühler 5.1 entspannt wird, aus dem es anschließend über das geöffnete dritte Absperrventil V3, das geöffnete Absperrventil V4, das Rückschlagventil R1, den Kältemittelsammler 9 und den inneren Wärmeübertrager 8 zum Kältemittelverdichter 4 zurückgeführt wird.This branch from the shut-off valve V4 and the subsequent check valve R1 of the first heat pump branch WPZ1 is required for the second heat pump cycle process by means of the second heat pump branch WPZ2. To carry out this second heat pump cycle process, the first shut-off valve V1 is closed and the second shut-off valve V2 is opened, so that the refrigerant from the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 over the heating register 5.2 and the check valve R2 by means of the third expansion element 6.3 in the gas cooler 5.1 is relaxed, from which it then via the open third shut-off valve V3, the open shut-off valve V4, the check valve R1, the refrigerant collector 9 and the internal heat exchanger 8th to the refrigerant compressor 4 is returned.

Zur Durchführung des ersten Wärmepumpenkreisprozesses mittels des ersten Wärmepumpenzweiges WPZ1 muss dieses Absperrventil V4 geschlossen sein, so dass das Kältemittel aus dem Kältemittelverdichter 4 über das geöffnete Absperrventil V2 (bei geschlossenem Absperrventil V1) und den Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 in den ersten Wärmepumpenzweig WPZ1 strömen kann und über das zweite Expansionsorgan 6.2, den Kältemittelsammler 9 und den inneren Wärmeübertrager 8 zum Kältemittelverdichter 4 zurückgeführt wird. Hierzu wird die Fluidverbindung des Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers 7 bzw. des ersten Wärmepumpenzweiges WPZ1 zum Heizregister 5.2 mittels eines fünften Expansionsorgans 6.5, welches mit einer Absperrfunktion ausgestattet ist, gesperrt. Damit wird das nachgeschaltete Heizregister 5.2 auf Mitteldruck-Niveau betrieben und kann damit mit reduzierten Festigkeitsansprüchen ausgeführt werden. Dieses Expansionsorgan 6.5 kann auch als Absperrventil V5 ausgeführt sein.To carry out the first heat pump cycle process by means of the first heat pump branch WPZ1, this shut-off valve V4 must be closed, so that the refrigerant from the refrigerant compressor 4 via the open shut-off valve V2 (with shut-off valve V1 closed) and the high-pressure refrigerant-coolant heat exchanger 7 into the first heat pump branch WPZ1 and via the second expansion element 6.2 , the refrigerant collector 9 and the internal heat exchanger 8th to the refrigerant compressor 4 is returned. For this purpose, the fluid connection of the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 or the first heat pump branch WPZ1 to the heater 5.2 by means of a fifth expansion organ 6.5 , which is equipped with a shut-off function, locked. This will be the downstream heating coil 5.2 operated at medium pressure level and can thus be performed with reduced strength requirements. This expansion organ 6.5 can also be designed as a shut-off valve V5.

Der Heizbetrieb mittels des zweiten Wärmepumpenkreisprozesses entspricht demjenigen der Fahrzeugklimaanlage nach 1. Hierzu ist bei geschlossenem ersten Absperrventil V1 das zweite Absperrventil V2 geöffnet und das zweite Expansionsorgan 6.2 des ersten Wärmepumpenzweiges WPZ1 geschlossen, so dass Kühlmittel aus dem Kältemittelverdichter 4 über den Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7, das Heizregister 5.2, das Rückschlagventil R2 bei geschlossenen Expansionsorganen 6.1 und 6.4 mittels des dritten Expansionsorgans 6.3 in den Gaskühler 5.1 entspannt wird. Anschließend strömt das Kältemittel über die Absperrventile V3 und V4, das Rückschlagventil R1, den Kältemittelsammler 9 und den inneren Wärmeübertrager 8 zurück zum Kältemittelverdichter 4.The heating operation by means of the second heat pump cycle process corresponds to that of the vehicle air conditioning system 1 , For this purpose, when the first shut-off valve V1 is closed, the second shut-off valve V2 is opened and the second expansion element 6.2 the first heat pump branch WPZ1 closed so that refrigerant from the refrigerant compressor 4 via the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 , the heating register 5.2 , the check valve R2 with closed expansion organs 6.1 and 6.4 by means of the third expansion organ 6.3 in the gas cooler 5.1 is relaxed. Subsequently, the refrigerant flows via the shut-off valves V3 and V4, the check valve R1, the refrigerant collector 9 and the internal heat exchanger 8th back to the refrigerant compressor 4 ,

Die Durchführung des dritten Wärmepumpenkreisprozesses erfolgt wie bei der Fahrzeugklimaanlage nach 1. Hierzu ist bei geschlossenem ersten Absperrventil V1 das zweite Absperrventil V2 geöffnet und das zweite Expansionsorgan 6.2 des ersten Wärmepumpenzweiges WPZ1 geschlossen, so dass Kühlmittel aus dem Kältemittelverdichter 4 über den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7, das Heizregister 5.2, das Rückschlagventil R2, den inneren Wärmeübertrager 8 mittels des vierten Expansionsorgans 6.4 in den Chiller 10 entspannt wird. Das dritte Expansionsorgan 6.3 des zweiten Wärmepumpenzweiges WPZ2 ist in diesem Heizbetrieb gesperrt.The implementation of the third heat pump cycle process is carried out as in the vehicle air conditioning 1 , For this purpose, when the first shut-off valve V1 is closed, the second shut-off valve V2 is opened and the second expansion element 6.2 the first heat pump branch WPZ1 closed so that refrigerant from the refrigerant compressor 4 via the refrigerant-coolant heat exchanger 7 , the heating register 5.2 , the check valve R2, the internal heat exchanger 8th by means of the fourth expansion organ 6.4 in the chiller 10 is relaxed. The third expansion organ 6.3 of the second heat pump branch WPZ2 is locked in this heating mode.

Im Heizbetrieb mittels des zweiten und dritten Wärmepumpenkreisprozesses wird bei Verwendung eines Absperrventils V5 anstelle eines fünften Expansionsorgans 6.5 das Heizregister auf einem Hochdruck-Niveau betrieben, ansonsten auf einem Mitteldruck-Niveau, so dass das nachgeschaltete Heizregister 5.2 mit reduzierten Festigkeitsansprüchen ausgeführt werden kann.In the heating operation by means of the second and third heat pump cycle process is when using a shut-off valve V5 instead of a fifth expansion element 6.5 operated the heating register at a high pressure level, otherwise at a medium-pressure level, so that the downstream heating coil 5.2 can be performed with reduced strength requirements.

Zur Durchführung eines Kühlbetriebes der Fahrzeugklimaanlage 1 gemäß 4 werden das zweite Absperrventil V2 und das vierte Absperrventil V4 geschlossen, während das erste Absperrventil V1 und das dritte Absperrventil V3 geöffnet werden, wodurch das Kältemittel aus dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 über den Gaskühler 5.1 und den inneren Wärmeübertrager 8 mittels des ersten Expansionsorgans 6.1 in den Verdampfer 3 entspannt wird. Hierzu ist das dritte Expansionsorgan 6.3 bidirektional ausgebildet, so dass es in Strömungsrichtung S des Kältemittelkreislaufs 2 im Kühlbetrieb geöffnet ist. In diesem Kühlbetrieb verhindert das Rückschlagventil R2 des zweiten Wärmepumpenzweiges WPZ2, dass das Kühlmittel über das Rückschlagventil R2 in Richtung des Heizregisters 5.2 strömen kann.To carry out a cooling operation of the vehicle air conditioner 1 according to 4 For example, the second shut-off valve V2 and the fourth shut-off valve V4 are closed while the first shut-off valve V1 and the third shut-off valve V3 are opened, whereby the refrigerant from the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 over the gas cooler 5.1 and the internal heat exchanger 8th by means of the first expansion organ 6.1 in the evaporator 3 is relaxed. This is the third expansion organ 6.3 formed bidirectionally, so that it in the flow direction S of the refrigerant circuit 2 is opened in cooling mode. In this cooling operation, the check valve R2 of the second heat pump branch WPZ2 prevents the coolant via the check valve R2 in the direction of the heating register 5.2 can flow.

Die 5 zeigt eine Fahrzeugklimaanlage 1, bei welcher im Unterschied zu derjenigen nach 4 der erste Wärmepumpenzweig WPZ1 in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs 2 nicht dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 direkt nachgeschaltet ist, sondern erst nach dem Heizregister 5.2 abzweigt. Zur Durchführung des ersten Wärmepumpenkreisprozesses ist ein zusätzlich dem Heizregister 5.2 nachgeschaltetes Absperrventil V6 gesperrt, so dass in Strömungsrichtung S des Kältemittelkreislaufes 2 das Hochdruck-Kältemittel aus dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 über das Heizregister 5.2 in den ersten Wärmepumpenzweig WPZ1 strömt, in welchem das Kältemittel mittels des zweiten Expansionsventils 6.2 auf Niederdruck-Niveau entspannt und über das Rückschlagventil R1, über den Kältemittelsammler 9 und den inneren Wärmeübertrager 8 zum Kältemittelverdichter 4 zurückgeführt wird. In dem Kältemittelkreislauf 2 gemäß 5 ist zwischen dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 und dem Heizregister 5.2 ein fünftes Expansionsorgan 6.5 geschaltet, wodurch dieses Heizregister 5.2 auf Mitteldruck-Niveau betrieben wird und daher mit reduzierten Festigkeitsansprüchen ausgeführt werden kann. Dieses fünfte Expansionsorgan 6.5 kann entfallen, mit der Folge des Betriebs des Heizregisters 5.2 auf Hochdruck-Niveau.The 5 shows a vehicle air conditioning 1 in which, unlike that after 4 the first heat pump branch WPZ1 in the flow direction of the refrigerant circuit 2 not the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 is directly downstream, but only after the heater 5.2 branches. To carry out the first heat pump cycle process is an addition to the heater 5.2 downstream shut-off valve V6 locked, so that in the flow direction S of the refrigerant circuit 2 the high-pressure refrigerant from the refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 over the heating register 5.2 flows into the first heat pump branch WPZ1, in which the refrigerant by means of the second expansion valve 6.2 Relaxed at low pressure level and via the check valve R1, via the refrigerant collector 9 and the internal heat exchanger 8th to the refrigerant compressor 4 is returned. In the refrigerant circuit 2 according to 5 is between the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 and the heating register 5.2 a fifth expansion organ 6.5 switched, causing this heater 5.2 operated at medium pressure level and therefore can be performed with reduced strength requirements. This fifth expansion organ 6.5 can be omitted, with the result of the operation of the heating register 5.2 at high pressure level.

Der Heizbetrieb mittels des zweiten und dritten Wärmepumpenkreisprozesses entspricht demjenigen der Fahrzeugklimaanlage 1 gemäß 4.The heating operation by means of the second and third heat pump cycle process corresponds to that of the vehicle air conditioner 1 according to 4 ,

Die Fahrzeugklimaanlage 1 nach 6 unterscheidet sich von derjenigen nach 5 dadurch, dass der Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 und das Heizregister 5.2 in dem Klimagerät 1.1 zu einem einzigen direktkondensierenden und Kältemittel kühlenden und ggf. kondensierenden Bauteil 5.3 zusammengefasst sind, so dass idealerweise über direkte Gaskühlung/Kondensation die im Kältemittel gebundene Wärme an den Kabinenzuluftstrom übertragen werden kann. Dieses Bauteil 5.3 weist eine zunehmende Blocktiefe auf, während der Heizungswärmeübertrager 7.2 mit einer reduzierten Blocktiefe ausgeführt werden kann.The vehicle air conditioner 1 to 6 differs from the one after 5 in that the high pressure refrigerant coolant heat exchanger 7 and the heating register 5.2 in the air conditioner 1.1 to a single directly condensing and refrigerant cooling and possibly condensing component 5.3 are summarized, so that ideally via direct gas cooling / condensation, the bound heat in the refrigerant can be transferred to the cabin air flow. This component 5.3 has an increasing block depth during the heating heat exchanger 7.2 can be executed with a reduced block depth.

Zur Durchführung des zweiten oder des dritten Wärmepumpenkreislauf-Prozesses ist das erste Absperrventil V1 geschlossen, während das zweite Absperrventil V2 geöffnet ist. Dieses Absperrventil V2 kann auch durch ein fünftes Expansionsorgan 6.5 ersetzt werden, wodurch das zusammengefasste Bauteil 5.3 nicht auf einem Hochdruck-Niveau, sondern auf einem Mitteldruck-Niveau betrieben wird und daher mit reduzierten Festigkeitsansprüchen ausgeführt werden kann.To carry out the second or the third heat pump cycle process, the first shut-off valve V1 is closed while the second shut-off valve V2 is open. This shut-off valve V2 can also be replaced by a fifth expansion element 6.5 replaced, resulting in the combined component 5.3 is not operated at a high pressure level, but at a medium-pressure level and can therefore be carried out with reduced strength requirements.

Falls das dem Bauteil 5.3 nachgeschaltete Absperrventil V6 bidirektional sperrend ist, kann das Rückschlagventil R2 des zweiten Wärmepumpenzweiges WPZ2 entfallen.If that is the component 5.3 downstream shut-off valve V6 bidirectional blocking, the check valve R2 of the second heat pump branch WPZ2 can be omitted.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugklimaanlage 1 ist gemäß den 1 bis 6 mit geringem Bauteilaufwand in einem einfachen Systemdesign realisiert, bei welchem die Absperrventile bidirektional durchströmbar und bidirektional dicht ausgeführt sind.The vehicle air conditioning system according to the invention 1 is in accordance with the 1 to 6 realized with low component costs in a simple system design, in which the shut-off valves are bidirectionally flowed through and bi-directionally sealed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
FahrzeugklimaanlageVehicle air conditioning
1.11.1
Klimagerät der Fahrzeugklimaanlage 1 Air conditioner of the vehicle air conditioner 1
22
Kältemittelkreislauf der Fahrzeugklimaanlage 1 Refrigerant circuit of the vehicle air conditioner 1
33
Verdampfer des Kältemittelkreislaufes 2 Evaporator of the refrigerant circuit 2
44
Kältemittelverdichter des Kältemittelkreislaufes 2 Refrigerant compressor of the refrigerant circuit 2
5.15.1
Kältemittelkondensator, GaskühlerRefrigerant condenser, gas cooler
5.25.2
Heizregisterheater
5.35.3
Heizregister, Bauteil aus Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 7 und Heizregister 5.2 Heating register, component of high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 7 and heating register 5.2
6.16.1
erstes Expansionsorgan, Expansionsventilfirst expansion organ, expansion valve
6.26.2
zweites Expansionsorgan, Expansionsventilsecond expansion organ, expansion valve
6.36.3
drittes Expansionsorgan, Expansionsventilthird expansion organ, expansion valve
6.46.4
viertes Expansionsorgan, Expansionsventilfourth expansion element, expansion valve
6.56.5
fünftes Expansionsorgan, Expansionsventilfifth expansion organ, expansion valve
7'7 '
Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (indirekter Kondensator/Gaskühler)High-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger (indirect condenser / gas cooler)
7.17.1
HeizungswärmeübertragerHeating heat exchanger
7.27.2
HeizungswärmeübertragerHeating heat exchanger
88th
innerer Wärmeübertragerinternal heat exchanger
99
Kältemittelsammler oder AkkumulatorRefrigerant collector or accumulator
1010
Niederdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager, ChillerLow-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger, chiller
1111
HeizungskreislaufHeating circuit
1212
Wasserpumpewater pump
1313
Wärmequelle des Kühlmittelkreislaufs 14 Heat source of the coolant circuit 14
1414
Kühlmittelkreislauf des Niederdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers 10 Coolant circuit of the low-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger 10
R1R1
Rückschlagventil des ersten Wärmepumpenzweiges WPZ1Check valve of the first heat pump branch WPZ1
R2R2
Rückschlagventil des zweiten Wärmepumpenzweiges WPZ2Check valve of the second heat pump branch WPZ2
R3R3
Rückschlagventil des dritten Wärmepumpenzweiges WPZ3Check valve of third heat pump branch WPZ3
R4R4
Rückschlagventilcheck valve
R5R5
Rückschlagventilcheck valve
SS
Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs 2 Flow direction of the refrigerant circuit 2
VV
Ventilanordnungvalve assembly
V1V1
Absperrventilshut-off valve
V2V2
Absperrventilshut-off valve
V3V3
Absperrventilshut-off valve
V4V4
Absperrventilshut-off valve
V5V5
Absperrventilshut-off valve
V6V6
Absperrventilshut-off valve
WPZ1WPZ1
erster Wärmepumpenzweigfirst heat pump branch
WPZ2WPZ2
zweiter Wärmepumpenzweigsecond heat pump branch
WPZ3WPZ3
dritter Wärmepumpenzweigthird heat pump branch

Claims (12)

Fahrzeugklimaanlage (1) mit einem als Wärmepumpenkreislauf mit Heizfunktion und als Kältekreislauf mit Kühlfunktion betreibbaren Kältemittelkreislauf (2), umfassend: – einen Verdampfer (3), einen Kältemittelverdichter (4), einen Kältemittelkondensator/Gaskühler (5.1), ein dem Verdampfer (3) zugeordnetes erstes Expansionsorgan (6.1), – einen dem Kältemittelverdichter (4) nachgeschalteten Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) und – einen mit dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) thermisch gekoppelten Heizungswärmeübertrager (7.1) zur Durchführung der Heizfunktion, wobei – zur Realisierung der Heizfunktion ein zweites Expansionsorgan (6.2) und ein in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) nachgeschaltetes Rückschlagventil (R1) als erster Wärmepumpenzweig (WPZ1) vorgesehen sind, wobei die Umkehrung der Strömungsrichtung im ersten Wärmepumpenzweig (WPZ1) durch das Rückschlagventil (R1) verhindert ist, – mittels einer Ventilanordnung (V, V1, V2, V3) der erste Wärmepumpenzweig (WPZ1) zur Bildung eines ersten Wärmepumpenkreisprozesses mit dem Kältemittelverdichter (4) und dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) unter Anordnung des zweiten Expansionsorgans (6.2) in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) stromabwärts nach dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) fluidverbunden ist, wobei mittels des ersten Wärmepumpenkreisprozesses eine Rückgewinnung der vom Kühlmittel aufgenommenen Abwärme des Kältemittelverdichters (4) bewirkt ist, und – die Ventilanordnung (V, V1, V2) dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) nachgeschaltet ist, wobei mittels der Ventilanordnung (V, V1, V2) das Kältemittel im Kältebetrieb über den Kältemittelkondensator/Gaskühler (5.1) und zur Realisierung der Heizfunktion mittels des Wärmepumpenkreisprozesses über den ersten Wärmepumpenzweig (WPZ1) geführt ist.Vehicle air conditioning system ( 1 ) with a heat pump circuit with a heating function and as a refrigeration cycle with cooling function operable refrigerant circuit ( 2 ), comprising: - an evaporator ( 3 ), a refrigerant compressor ( 4 ), a refrigerant condenser / gas cooler ( 5.1 ), an evaporator ( 3 ) associated first expansion organ ( 6.1 ), - a refrigerant compressor ( 4 ) downstream high-pressure refrigerant coolant heat exchangers ( 7 ) and - one with the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 7 ) thermally coupled heating heat exchanger ( 7.1 ) for carrying out the heating function, wherein - for the realization of the heating function, a second expansion element ( 6.2 ) and in the flow direction of the refrigerant circuit ( 2 ) downstream check valve (R1) as the first heat pump branch (WPZ1) are provided, wherein the reversal of the flow direction in the first heat pump branch (WPZ1) is prevented by the check valve (R1), - by means of a valve arrangement (V, V1, V2, V3) of the first Heat pump branch (WPZ1) to form a first heat pump circuit process with the refrigerant compressor ( 4 ) and the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 7 ) under the arrangement of the second expansion element ( 6.2 ) in the flow direction of the refrigerant circuit ( 2 ) downstream of the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 7 ) is fluidly connected, wherein by means of the first heat pump cycle process, a recovery of the heat absorbed by the refrigerant waste heat of the refrigerant compressor ( 4 ), and - the valve arrangement (V, V1, V2) the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 7 ) in the flow direction of the refrigerant circuit ( 2 ), wherein by means of the valve arrangement (V, V1, V2), the refrigerant in the cooling mode via the refrigerant condenser / gas cooler ( 5.1 ) and to realize the heating function by means of the heat pump cycle process via the first heat pump branch (WPZ1) is performed. Fahrzeugklimaanlage (1) mit einem als Wärmepumpenkreislauf mit Heizfunktion und als Kältekreislauf mit Kühlfunktion betreibbaren Kältemittelkreislauf (2), umfassend: – einen Verdampfer (3), einen Kältemittelverdichter (4), einen Kältemittelkondensator/Gaskühler (5.1), ein dem Verdampfer (3) zugeordnetes erstes Expansionsorgan (6.1), – einen dem Kältemittelverdichter (4) nachgeschalteten Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) und – einen mit dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) thermisch gekoppelten Heizungswärmeübertrager (7.1) zur Durchführung der Heizfunktion wobei – zur Realisierung der Heizfunktion ein zweites Expansionsorgan (6.2) und ein in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) nachgeschaltetes Rückschlagventil (R1) als erster Wärmepumpenzweig (WPZ1) vorgesehen sind, wobei die Umkehrung der Strömungsrichtung im ersten Wärmepumpenzweig (WPZ1) durch das Rückschlagventil (R1) verhindert ist, – mittels einer Ventilanordnung (V, V1, V2, V3) der erste Wärmepumpenzweig (WPZ1) zur Bildung eines ersten Wärmepumpenkreisprozesses mit dem Kältemittelverdichter (4) und dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) unter Anordnung des zweiten Expansionsorgans (6.2) in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) stromabwärts nach dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) fluidverbunden ist, wobei mittels des ersten Wärmepumpenkreisprozesses eine Rückgewinnung der vom Kühlmittel aufgenommenen Abwärme des Kältemittelverdichters (4) bewirkt ist, und – die Ventilanordnung (V, V1, V2, V3) dem Kältemittelverdichter (4) in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) nachgeschaltet ist, wobei mittels der Ventilanordnung (V, V1, V2, V3) das Kältemittel im Kältebetrieb über den Kältemittelkondensator/Gaskühler (5.1) und zur Realisierung der Heizfunktion mittels des ersten Wärmepumpenkreisprozesses über den Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) und anschließend den ersten Wärmepumpenzweig geführt ist.Vehicle air conditioning system ( 1 ) with a heat pump circuit with a heating function and as a refrigeration cycle with cooling function operable refrigerant circuit ( 2 ), comprising: - an evaporator ( 3 ), a refrigerant compressor ( 4 ), a refrigerant condenser / gas cooler ( 5.1 ), an evaporator ( 3 ) associated first expansion organ ( 6.1 ), - a refrigerant compressor ( 4 ) downstream high-pressure refrigerant coolant heat exchangers ( 7 ) and - one with the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 7 ) thermally coupled heating heat exchanger ( 7.1 ) for carrying out the heating function, wherein - to realize the heating function, a second expansion element ( 6.2 ) and in the flow direction of the refrigerant circuit ( 2 ) downstream check valve (R1) as the first heat pump branch (WPZ1) are provided, wherein the reversal of the flow direction in the first heat pump branch (WPZ1) is prevented by the check valve (R1), - by means of a valve arrangement (V, V1, V2, V3) of the first Heat pump branch (WPZ1) to form a first heat pump circuit process with the refrigerant compressor ( 4 ) and the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 7 ) under the arrangement of the second expansion element ( 6.2 ) in the flow direction of the refrigerant circuit ( 2 ) downstream of the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 7 ) is fluidly connected, wherein by means of the first heat pump cycle process, a recovery of the heat absorbed by the refrigerant waste heat of the refrigerant compressor ( 4 ), and - the valve arrangement (V, V1, V2, V3) the refrigerant compressor ( 4 ) in the flow direction of the refrigerant circuit ( 2 ), wherein by means of the valve arrangement (V, V1, V2, V3), the refrigerant in the cooling mode via the refrigerant condenser / gas cooler ( 5.1 ) and for the realization of the heating function by means of the first heat pump cycle process via the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 7 ) and then the first heat pump branch is performed. Fahrzeugklimaanlage (1) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) ein Heizregister (5.2) stromabwärts nach dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) angeordnet ist.Vehicle air conditioning system ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein in the flow direction of the refrigerant circuit ( 2 ) a heating register ( 5.2 ) downstream of the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 7 ) is arranged. Fahrzeugklimaanlage (1) nach Anspruch 2 und 3, bei welcher das Heizregister (5.2) in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) stromaufwärts mit dem zweiten Expansionsorgan (6.2) des ersten Wärmepumpenzweiges verbunden ist.Vehicle air conditioning system ( 1 ) according to claims 2 and 3, wherein the heating register ( 5.2 ) in the flow direction of the refrigerant circuit ( 2 ) upstream with the second expansion element ( 6.2 ) of the first heat pump branch is connected. Fahrzeugklimaanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) der erste Wärmepumpenzweig (WPZ1) stromaufwärts vor einem inneren Wärmeübertrager (8) angeordnet ist, welcher mit dem Kältemittelverdichter (4) fluidverbunden ist.Vehicle air conditioning system ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which in the flow direction of the refrigerant circuit ( 2 ) the first heat pump branch (WPZ1) upstream of an internal heat exchanger ( 8th ), which is connected to the refrigerant compressor ( 4 ) is fluidly connected. Fahrzeugklimaanlage (1) nach Anspruch 5, bei welcher in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) der erste Wärmepumpenzweig (WPZ1) stromaufwärts vor einem Kältemittelsammler (9) angeordnet ist, welcher dem inneren Wärmeübertrager (8) vorgeschaltet ist.Vehicle air conditioning system ( 1 ) according to claim 5, wherein in the flow direction of the refrigerant circuit ( 2 ) the first heat pump branch (WPZ1) upstream of a refrigerant collector ( 9 ) is arranged, which the internal heat exchanger ( 8th ) is connected upstream. Fahrzeugklimaanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher – zur Realisierung der Heizfunktion ein zweiter Wärmepumpenzweig (WPZ2) mittels des Kältemittelkondensators/Gaskühlers (5.1), einem in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) stromaufwärts vor dem Kältemittelkondensator/Gaskühler (5.1) angeordneten dritten Expansionsorgan (6.3) und einem in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) stromaufwärts vor dem dritten Expansionsorgan (6.3) angeordneten Rückschlagventil (R2) vorgesehen ist, wobei die Umkehrung der Strömungsrichtung im zweiten Wärmepumpenzweig (WPZ2) durch das Rückschlagventil (R2) verhindert ist, und – mittels der Ventilanordnung (V, V1, V2, V3) der zweite Wärmepumpenzweig (WPZ2) zur Bildung eines zweiten Wärmepumpenkreisprozesses einerseits in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) dem ersten Wärmepumpenzweig (WPZ1) oder dem Rückschlagventil (R1) des ersten Wärmepumpenzweiges (WPZ1) vorgeschaltet ist und andererseits mit dem Kältemittelverdichter (4) und dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) unter Anordnung des Rückschlagventils (R2) in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) stromabwärts nach dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) fluidverbunden ist, wobei mittels des zweiten Wärmepumpenkreisprozesses eine Rückgewinnung der vom Kältemittel mittels des Kältemittelkondensators/Gaskühlers (5.1) aufgenommene Umgebungswärme bewirkt ist.Vehicle air conditioning system ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which - for the realization of the heating function, a second heat pump branch (WPZ2) by means of the refrigerant condenser / gas cooler ( 5.1 ), one in the flow direction of the refrigerant circuit ( 2 ) upstream of the refrigerant condenser / gas cooler ( 5.1 ) arranged third expansion element ( 6.3 ) and in the flow direction of the refrigerant circuit ( 2 ) upstream of the third expansion element ( 6.3 ) arranged check valve (R2) is provided, wherein the reversal of the flow direction in the second heat pump branch (WPZ2) by the check valve (R2) is prevented, and - by means of the valve arrangement (V, V1, V2, V3), the second heat pump branch (WPZ2) to form a second heat pump cycle process on the one hand in Flow direction of the refrigerant circuit ( 2 ) is connected upstream of the first heat pump branch (WPZ1) or the check valve (R1) of the first heat pump branch (WPZ1) and on the other hand with the refrigerant compressor ( 4 ) and the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 7 ) with arrangement of the check valve (R2) in the flow direction of the refrigerant circuit ( 2 ) downstream of the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 7 ) is fluidly connected, wherein by means of the second heat pump cycle process, a recovery of the refrigerant by means of the refrigerant condenser / gas cooler ( 5.1 ) absorbed ambient heat is effected. Fahrzeugklimaanlage (1) nach Anspruch 7, bei welcher zwischen dem Rückschlagventil (R2) des zweiten Wärmepumpenzweiges (WPZ2) und dem dritten Expansionsorgan (6.3) der innere Wärmeübertrager (8) angebunden ist.Vehicle air conditioning system ( 1 ) according to claim 7, wherein between the check valve (R2) of the second heat pump branch (WPZ2) and the third expansion element ( 6.3 ) the internal heat exchanger ( 8th ) is attached. Fahrzeugklimaanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher – zur Realisierung der Heizfunktion ein viertes Expansionsorgan (6.4) und ein in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) nachgeschalteter Niederdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (10) als dritter Wärmepumpenzweig (WPZ3) vorgesehen sind, und – mittels einer Ventilanordnung (V, V1, V2, V3) der dritte Wärmepumpenzweig (WPZ3) zur Bildung eines dritten Wärmepumpenkreisprozesses mit dem Kältemittelverdichter (4) und dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) unter Anordnung des vierten Expansionsorgans (6.4) in Strömungsrichtung des Kältemittelkreislaufs (2) stromabwärts nach dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) fluidverbunden ist, wobei mittels des dritten Wärmepumpenkreisprozesses (WPZ3) eine Rückgewinnung der vom Kühlmittel mittels des Niederdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers (10) aufgenommenen Abwärme von elektrischen Komponenten bewirkt ist.Vehicle air conditioning system ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which - for the realization of the heating function, a fourth expansion element ( 6.4 ) and in the flow direction of the refrigerant circuit ( 2 ) downstream low-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 10 ) are provided as the third heat pump branch (WPZ3), and - by means of a valve arrangement (V, V1, V2, V3) of the third heat pump branch (WPZ3) to form a third heat pump cycle with the refrigerant compressor ( 4 ) and the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 7 ) under the arrangement of the fourth expansion element ( 6.4 ) in the flow direction of the refrigerant circuit ( 2 ) downstream of the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 7 ) is fluidly connected, wherein by means of the third heat pump cycle process (WPZ3) a recovery of the coolant by means of the low-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 10 ) absorbed waste heat is caused by electrical components. Fahrzeugklimaanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher dem Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) ein fünftes Expansionsorgan (6.5) nachgeschaltet ist.Vehicle air conditioning system ( 1 ) according to one of the preceding claims, in which the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 7 ) a fifth expansion organ ( 6.5 ) is connected downstream. Fahrzeugklimaanlage (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 10, bei welcher der Hochdruck-Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (7) und das Heizregister (5.2) funktional in einem Bauteil (5.3) vereinigt sind.Vehicle air conditioning system ( 1 ) according to one of claims 3 to 10, in which the high-pressure refrigerant-refrigerant heat exchanger ( 7 ) and the heating register ( 5.2 ) functionally in a component ( 5.3 ) are united. Fahrzeug mit einer Fahrzeugklimaanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vehicle with a vehicle air conditioning system ( 1 ) according to any one of the preceding claims.
DE102016004999.5A 2016-04-25 2016-04-25 Vehicle air conditioning Active DE102016004999B3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016004999.5A DE102016004999B3 (en) 2016-04-25 2016-04-25 Vehicle air conditioning

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016004999.5A DE102016004999B3 (en) 2016-04-25 2016-04-25 Vehicle air conditioning

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016004999B3 true DE102016004999B3 (en) 2017-08-17

Family

ID=59410053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016004999.5A Active DE102016004999B3 (en) 2016-04-25 2016-04-25 Vehicle air conditioning

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016004999B3 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110497769A (en) * 2019-09-23 2019-11-26 中国科学院理化技术研究所 Automobile heat pump system and its control method
FR3082456A1 (en) * 2018-06-18 2019-12-20 Valeo Systemes Thermiques HEAT TREATMENT SYSTEM FOR VEHICLE
EP3800076A4 (en) * 2019-06-17 2021-10-20 Hangzhou Sanhua Research Institute Co., Ltd. Thermal management system
DE102020117701A1 (en) 2020-07-06 2022-01-13 Audi Aktiengesellschaft Refrigeration system with a heat pump function based on an expandable base system and motor vehicle with such a refrigeration system
US11413930B2 (en) * 2018-06-18 2022-08-16 Valeo Systemes Thermiques Heat treatment system for a vehicle

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10163607A1 (en) * 2001-12-21 2003-07-10 Daimler Chrysler Ag Combined air conditioning and heating system for passenger cabin of vehicle working with heat pump
DE102010051976A1 (en) * 2010-11-19 2012-06-06 Audi Ag Air conditioner for motor vehicle, has heat exchanger that is thermally connected with drive unit, particularly combustion engine, by coolant circuit, and two condensers are provided, where one of condenser has another downstream condenser
DE102012208992A1 (en) * 2012-05-29 2013-12-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Heating/cooling circuit for hybrid vehicle and electric car, has medium pressure heat exchanger through which air is made to flow, where refrigerant arrives at compressor low pressure input at low pressure level by low pressure exchanger

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10163607A1 (en) * 2001-12-21 2003-07-10 Daimler Chrysler Ag Combined air conditioning and heating system for passenger cabin of vehicle working with heat pump
DE102010051976A1 (en) * 2010-11-19 2012-06-06 Audi Ag Air conditioner for motor vehicle, has heat exchanger that is thermally connected with drive unit, particularly combustion engine, by coolant circuit, and two condensers are provided, where one of condenser has another downstream condenser
DE102012208992A1 (en) * 2012-05-29 2013-12-05 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Heating/cooling circuit for hybrid vehicle and electric car, has medium pressure heat exchanger through which air is made to flow, where refrigerant arrives at compressor low pressure input at low pressure level by low pressure exchanger

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3082456A1 (en) * 2018-06-18 2019-12-20 Valeo Systemes Thermiques HEAT TREATMENT SYSTEM FOR VEHICLE
WO2019243726A1 (en) * 2018-06-18 2019-12-26 Valeo Systemes Thermiques Vehicle heat treatment system
CN112313098A (en) * 2018-06-18 2021-02-02 法雷奥热系统公司 Vehicle heat treatment system
US11413930B2 (en) * 2018-06-18 2022-08-16 Valeo Systemes Thermiques Heat treatment system for a vehicle
US11472261B2 (en) 2018-06-18 2022-10-18 Valeo Systemes Thermiques Vehicle heat treatment system
EP3800076A4 (en) * 2019-06-17 2021-10-20 Hangzhou Sanhua Research Institute Co., Ltd. Thermal management system
US11760162B2 (en) 2019-06-17 2023-09-19 Hangzhou Sanhua Research Institute Co., Ltd. Thermal management system
CN110497769A (en) * 2019-09-23 2019-11-26 中国科学院理化技术研究所 Automobile heat pump system and its control method
DE102020117701A1 (en) 2020-07-06 2022-01-13 Audi Aktiengesellschaft Refrigeration system with a heat pump function based on an expandable base system and motor vehicle with such a refrigeration system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102011118162C5 (en) Combined refrigeration system and heat pump and method for operating the system with function-dependent refrigerant transfer within the refrigerant circuit
DE102016004999B3 (en) Vehicle air conditioning
EP3697635B1 (en) Method for operating a coolant circuit and vehicle air-conditioning system
DE102014113526A1 (en) Air conditioning system for a motor vehicle
DE102009060860A1 (en) Air conditioning system for a vehicle and method for tempering
DE102015015125A1 (en) Vehicle air conditioning
DE102013206630A1 (en) Cooling and heating system for an electric or hybrid vehicle and method for operating such a cooling and heating system
DE102015110571A1 (en) Vehicle air conditioning system and method for controlling the vehicle air conditioning system for temperature control of a vehicle battery
EP3595919B1 (en) Cooling system of a vehicle, comprising a coolant circuit which can be operated as a cooling circuit for an ac operation and as a heat pump circuit for a heating operation
DE102017216778B4 (en) Refrigeration system for a vehicle with a refrigerant circuit
DE102020117471B4 (en) Heat pump arrangement with indirect battery heating for battery-operated motor vehicles and method for operating a heat pump arrangement
DE102015002166A1 (en) Vehicle air conditioning with reheat operation
DE102011109506A1 (en) Refrigerant circulation
DE102019200846B4 (en) Refrigeration system for a vehicle with a refrigerant circuit that can be operated for refrigeration system operation and heat pump operation
DE102019203292B4 (en) Method for operating a refrigeration system for a vehicle with a refrigerant circuit having a heat pump function
DE102018201945A1 (en) Method for operating a refrigerant circuit and vehicle refrigeration system
DE102018221280A1 (en) Refrigeration system of a vehicle with a refrigerant circuit that can be operated for AC operation and for heating operation
WO2019214927A1 (en) Cooling system for a vehicle having a refrigerant circuit comprising a heat pump function
DE102016000316A1 (en) Vehicle air conditioning
EP1394482B1 (en) Heat pump system
DE102017213973A1 (en) Method for operating a refrigeration system of a vehicle having a refrigerant circuit having a cooling and heating function
WO2021018501A1 (en) Thermal management system for a motor vehicle, method for the thermal management of a motor vehicle, and motor vehicle having a thermal management system
DE102020117701A1 (en) Refrigeration system with a heat pump function based on an expandable base system and motor vehicle with such a refrigeration system
EP2078654A2 (en) Redundant air conditioning system for locomotives
DE102019121519A1 (en) Efficiency-optimized cooling circuit for electric vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final