DE102020001488A1

DE102020001488A1 - Air conditioning device, in particular for a motor vehicle air conditioning system

Info

Publication number: DE102020001488A1
Application number: DE102020001488.7A
Authority: DE
Inventors: Vivek Rajendrakumar Bhandari; Wolfgang Fischer; Oliver Füger; Ariel Marasigan; Norihiko Enomoto; Stephan Kicherer; Patrick Horn
Original assignee: Denso Automotive Deutschland GmbH
Current assignee: Denso Automotive Deutschland GmbH
Priority date: 2020-03-09
Filing date: 2020-03-09
Publication date: 2021-09-09

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klimagerät (12) für eine Kraftfahrzeugklimaanlage sowie ein Verfahren zum Betreiben der Kraftfahrzeugklimaanlage. Die Kraftfahrzeugklimaanlage umfasst einen Kältemittelkreislauf zum Bereitstellen wenigstens eines Heizbetriebs und eines Kühlbetriebs, mit wenigstens einem Verdampfer (8), einem Kondensator (3) und einem Außenwärmetauscher. Das erfindungsgemäße Klimagerät (12) umfasst ein luftführendes Gehäuse (1, 2, 9), in welchem der Kondensator (3) und ein elektrischer Zuheizer (4) stromabwärts von dem Verdampfer (8) angeordnet sind, und ist gekennzeichnet durch einen Zwischenbereich (Z) zwischen dem Kondensator (3) und dem elektrischen Zuheizer (4), welcher öffenbar und verschließbar ist. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass bei einer Vereisung des Außenwärmetauschers der Zwischenbereich (Z) zwischen dem Kondensator (3) und dem elektrischen Zuheizer (4) geöffnet wird und optional die Heizleistung des elektrischen Zuheizers (4) erhöht wird.The present invention relates to an air conditioning device (12) for a motor vehicle air conditioning system and a method for operating the motor vehicle air conditioning system. The motor vehicle air conditioning system comprises a refrigerant circuit for providing at least one heating mode and one cooling mode, with at least one evaporator (8), one condenser (3) and an outside heat exchanger. The air conditioning device (12) according to the invention comprises an air-conducting housing (1, 2, 9) in which the condenser (3) and an electrical auxiliary heater (4) are arranged downstream of the evaporator (8), and is characterized by an intermediate area (Z ) between the capacitor (3) and the electrical auxiliary heater (4), which can be opened and closed. The method according to the invention provides that when the outdoor heat exchanger freezes over, the intermediate area (Z) between the condenser (3) and the electrical auxiliary heater (4) is opened and the heating output of the electrical auxiliary heater (4) is optionally increased.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klimagerät für eine Kraftfahrzeugklimaanlage umfassend einen Kältemittelkreislauf zum Bereitstellen wenigstens eines Heizbetriebs und eines Kühlbetriebs, mit wenigstens einem Verdampfer, einem Kondensator und einem Außenwärmetauscher. Gattungsgemäß ist dabei typischerweise vorgesehen, dass im luftführenden Gehäuse des Klimageräts der Kondensator zusammen mit einem elektrischen Zuheizer stromabwärts von dem Verdampfer angeordnet sind, sodass je nach Klappenstellung die aus dem Verdampfer strömende kühle, trockene Luft optional teilweise aufgeheizt und stromabwärts in einem Mischbereich auf die gewünschte Temperatur gemischt werden kann.The present invention relates to an air conditioning device for a motor vehicle air conditioning system, comprising a refrigerant circuit for providing at least one heating mode and one cooling mode, with at least one evaporator, one condenser and one external heat exchanger. According to the generic type, it is typically provided that in the air-conducting housing of the air-conditioning unit, the condenser is arranged together with an electrical auxiliary heater downstream of the evaporator, so that, depending on the flap position, the cool, dry air flowing out of the evaporator is optionally partially heated and downstream in a mixing area to the desired level Temperature can be mixed.

Im Wärmepumpenbetrieb ergibt sich dabei regelmäßig das Problem, dass bei Temperaturen um Null Grad und darunter der Außenwärmetauscher je nach Luftfeuchtigkeit vereisen kann.In heat pump operation, the problem regularly arises that the outdoor heat exchanger can freeze up at temperatures around zero degrees and below, depending on the humidity.

Aus dem Stand der Technik sind dazu vielfältige Lösungsansätze bekannt. Eine Lösung besteht darin, über den Kältemittelkreis kurzfristig die Schaltungsanordnung zu verändern und oder die Leistung des Kompressors hochzuregeln, um den Außenwärmetauscher mithilfe von heißem Kältemittelgas beim Abtauen zu unterstützen. Eine solche Lösung ist beispielsweise in der JP2000203249 A beschrieben. Bei indirekten Systemen, bei welchen der Kältemittelkreislauf einen sekundären wasserbasierten Kreislauf temperiert, besteht eine weitere Möglichkeit darin, über eine Veränderung der Verteilung des erzeugten Heißwassers kurzfristig eine Abtaufunktion bereitzustellen. Eine solche Lösung ist beispielsweise aus der DE 10 2017 100 653 A1 bekannt. Wiederum andere Lösungen sehen kurzfristiges Abschotten des Außenwärmetauschers und Veränderung der Lüfterdrehzahl des dem Außenwärmetauscher zugeordneten Lüfters vor, siehe z.B. die DE 10 2017 115190 A1 .Various approaches to a solution are known from the prior art. One solution is to change the circuit arrangement briefly via the refrigerant circuit and / or to increase the output of the compressor in order to support the outdoor heat exchanger with the aid of hot refrigerant gas during defrosting. Such a solution is for example in the JP2000203249 A described. In the case of indirect systems in which the refrigerant circuit controls the temperature of a secondary water-based circuit, there is a further possibility of providing a defrosting function for a short time by changing the distribution of the hot water generated. Such a solution is, for example, from DE 10 2017 100 653 A1 known. Still other solutions provide for short-term sealing off of the outdoor heat exchanger and changing the fan speed of the fan assigned to the outdoor heat exchanger, see, for example, FIG DE 10 2017 115 190 A1 .

Die genannten Lösungen sind nicht immer realisierbar (beispielsweise, wenn kein Sekundärkreislauf vorhanden ist), schränken das Systemdesign ein oder weisen Verbesserungspotential in Bezug auf den Wirkungsgrad auf.The solutions mentioned cannot always be implemented (for example, if there is no secondary circuit), limit the system design or show potential for improvement in terms of efficiency.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfach zu realisierenden, alternativen Lösungsansatz zum Enteisen des Außenwärmetauschers von Kraftfahrzeugklimaanlagen im Wärmepumpenbetrieb bereitzustellen.It is the object of the present invention to provide an alternative approach to defrosting the external heat exchanger of motor vehicle air conditioning systems in heat pump operation, which is easy to implement.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Klimagerät für eine Kraftfahrzeugklimaanlage mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Betrieb der Kraftfahrzeugklimaanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.According to the invention, this object is achieved by an air conditioner for a motor vehicle air conditioning system with the features of independent claim 1 and by a method for operating the motor vehicle air conditioning system with the features of claim 7. Advantageous training and further developments result from the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Klimagerät ist gekennzeichnet durch einen Zwischenbereich zwischen dem Kondensator und dem elektrischen Zuheizer, welcher öffenbar und verschließbar ist. Der Zwischenbereich ermöglicht eine Art „Leckage“ zwischen dem Kondensator und dem elektrischen Zuheizer und führt somit zu einer geringeren luftseitigen Durchströmung des Kondensators. Durch diese luftseitige wenigstens teilweise Umgehung des Kondensators lässt sich die Wärme, welche, wenn das Klimagerät wie üblich mit einem Kältemittelkreislauf kombiniert wird, durch den Kältemittelkreis im Kondensator entsteht und nun durch die reduzierte Luftdurchströmung in nur geringerem Maße abgeführt wird, für die Enteisung des ebenfalls im Kältemittelkreis befindlichen Außenwärmetauschers nutzen, ohne ein Umdrehen des Kältekreislaufes durchführen zu müssen. Das Heizen der Fahrzeugkabine kann dann optional während dieser Zeit durch den elektrischen Zuheizer (PTC-Element) kompensiert oder übernommen werden.The air conditioner according to the invention is characterized by an intermediate area between the condenser and the electrical auxiliary heater, which can be opened and closed. The intermediate area enables a kind of “leakage” between the condenser and the electrical auxiliary heater and thus leads to less air-side flow through the condenser. This at least partial bypassing of the condenser on the air side means that the heat, which, when the air conditioning unit is combined with a refrigerant circuit as usual, is generated by the refrigerant circuit in the condenser and is now only dissipated to a lesser extent by the reduced air flow, can also be used for de-icing Use the external heat exchanger located in the refrigerant circuit without having to reverse the refrigeration circuit. The heating of the vehicle cabin can then optionally be compensated or taken over during this time by the electrical auxiliary heater (PTC element).

In gängigen Konfigurationen sind Kondensator und elektrischer Zuheizer mit geringer Beabstandung planparallel oder unter einem spitzen Winkel zueinander angeordnet. Der Zwischenbereich ist dann insbesondere ein flächiger Bereich oder Spalt, welcher zwischen den dem Verdampfer zugewandten Kanten des Kondensators und des elektrischen Zuheizers liegt. Der Zwischenbereich liegt damit vorteilhafterweise nahe dem Staupunkt der stromabwärts vom Verdampfer ausströmenden Luft. Der Zwischenbereich kann auf an sich beliebige Weise geöffnet und geschlossen werden, beispielsweise durch eine variable Blende, Jalousie oder eine Klappenanordnung.In common configurations, the condenser and electrical auxiliary heater are arranged plane-parallel or at an acute angle to one another with a small spacing. The intermediate area is then in particular a flat area or gap which lies between the edges of the condenser and the electrical auxiliary heater facing the evaporator. The intermediate area is thus advantageously close to the stagnation point of the air flowing out downstream of the evaporator. The intermediate area can be opened and closed in any manner, for example by means of a variable panel, louvre or a flap arrangement.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Zwischenbereich durch eine Klappenanordnung öffenbar und verschließbar. Diese kann zusätzlich derart angepasst sein, dass sie beim Öffnen des Zwischenbereichs den Strömungspfad zwischen Verdampfer und Kondensator und/oder den Strömungspfad zwischen Kondensator und elektrischem Zuheizer verengt oder verschließt. Die Klappenanordnung kann dabei optional auch Teleskop-Ausleger oder Scharnierklappen umfassen, welche beim Öffnen des Zwischenbereichs sich verlängern oder ausfahren, um den Strömungspfad am Kondensator zu beeinflussen. Diese Beeinflussung des Strömungspfades bewirkt eine weitere Blockierung des Kondensators, wodurch die dort zur Verfügung stehende Wärme noch schlechter vom Luftstrom abgeführt wird und folglich stromabwärts im Kältemittelkreis noch besser für die Enteisung des Außenwärmetauschers (Radiators) des Wärmepumpenkreislaufes nutzbar wird. Die Enteisung erfolgt damit besonders schnell.In an advantageous embodiment of the invention, the intermediate area can be opened and closed by a flap arrangement. This can additionally be adapted in such a way that, when the intermediate area is opened, it narrows or closes the flow path between the evaporator and the condenser and / or the flow path between the condenser and the electrical auxiliary heater. The flap arrangement can optionally also comprise telescopic arms or hinged flaps, which lengthen or extend when the intermediate area is opened in order to influence the flow path on the condenser. This influencing of the flow path causes a further blockage of the condenser, whereby the heat available there is dissipated even more poorly by the air flow and consequently even better for defrosting the external heat exchanger (radiator) downstream in the refrigerant circuit Heat pump cycle is usable. This means that defrosting takes place particularly quickly.

Die Öffnung des Zwischenbereichs verändert die Luftströmung stromabwärts vom Verdampfer. Um zu vermeiden, dass dies negative Eigenschaften auf die Druckverteilung im weiteren Strömungsverlauf hat, beispielsweise eine ungewollte starke Anströmung auf den elektrischen Zuheizer oder aber die Gewichtung zwischen dem Warmpfad und dem Kaltpfad, ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung im Zwischenbereich ein Strömungswiderstand angeordnet. Dieser kann so angepasst sein, dass bei Öffnung des Zwischenbereichs die Druckverhältnisse außer in der direkten Umgebung des Kondensators weitgehend konstant gehalten werden.The opening of the intermediate area changes the air flow downstream of the evaporator. In order to avoid that this has negative properties on the pressure distribution in the further course of the flow, for example an unwanted strong flow onto the electrical auxiliary heater or the weighting between the warm path and the cold path, a flow resistance is arranged in the intermediate area according to one embodiment of the invention. This can be adapted so that when the intermediate area is opened, the pressure conditions are kept largely constant except in the direct vicinity of the condenser.

Nach einer Ausbildung der Erfindung ist der Zwischenbereich durch eine Schwenkklappe verschließbar, welche in geöffnetem Zustand parallel zur Wärmetauschfläche des Kondensators ausgerichtet ist. Hierdurch wird der Kondensator in einfacher Weise blockiert, sodass weniger Luft durch diesen hindurchströmt und damit auch luftseitig weniger Wärme abgeführt wird. Der Öffnungszustand bezieht sich im Folgenden immer auf den Zwischenbereich, d.h. dass der geöffnete Zustand mit einer Offenstellung des Zwischenbereichs gleichbedeutend ist.According to one embodiment of the invention, the intermediate area can be closed by a swivel flap which, in the open state, is aligned parallel to the heat exchange surface of the condenser. As a result, the condenser is blocked in a simple manner, so that less air flows through it and thus less heat is dissipated on the air side. In the following, the open state always refers to the intermediate area, i.e. the open state is synonymous with an open position of the intermediate area.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zwischenbereich durch eine Schiebeklappe verschließbar ist, welche in geöffnetem Zustand den Strömungspfad zwischen Verdampfer und Kondensator verengt oder verschließt. Die verschiedenen Klappenanordnungen können prinzipiell auch miteinander kombiniert werden. Die Schiebeklappe kann dabei in geöffneten Zustand einen Strömungswiderstand darstellen, d.h. dass diese den Zwischenbereich nicht vollständig freigibt. Hierdurch kann die Erfindung mit möglichst wenig zusätzlichen Elementen realisiert werden.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the intermediate area can be closed by a sliding flap which, when open, narrows or closes the flow path between the evaporator and the condenser. The different flap arrangements can in principle also be combined with one another. In the open state, the sliding flap can represent a flow resistance, i.e. it does not completely clear the intermediate area. As a result, the invention can be implemented with as few additional elements as possible.

Basierend auf der zuvor offenbarten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugklimaanlage und deren Vorteile kann mit dem erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben derselben eine Enteisung des Außenwärmetauschers durchgeführt werden. Dazu wird die Kraftfahrzeugklimaanlage in einem Heizbetrieb betrieben, bei welchem der Außenwärmetauscher im Niederdruckbereich des Kältemittelkreis arbeitet. Wenn der Beginns eines Vereisungszustandes des Außenwärmetauschers erfasst wird, wird der Zwischenbereich zwischen dem Kondensator und dem elektrischen Zuheizer geöffnet. Der Zwischenbereich kann auch ggf. nur teilweise geöffnet werden. Beim Erfassen der Beendigung des Vereisungszustandes des Außenwärmetauschers wird der Zwischenbereich zwischen dem Kondensator und dem elektrischen Zuheizer wieder geschlossen. Vorteilhafterweise kann während der Öffnungsphase des Zwischenbereichs die Heizleistung des elektrischen Zuheizers erhöht werden, sodass die luftseitig aus dem Kondensator nicht abgeführte Wärme, welche typischerweise für die Temperierung der Fahrgastkabine verwendet wird, durch diese zusätzliche Heizleistung kompensiert werden kann. Die Heizleistung des elektrischen Zuheizers kann in dem Maße erhöht werden, wie die Heizleistung des Kondensators durch die reduzierte Durchströmung erniedrigt wird. Dies kann beispielsweise durch Modellrechnungen, durch eine von den relevanten Parametern abhängige Wertetabelle und/ oder einem von Sensordaten gespeistem Regelkreis realisiert werden.Based on the previously disclosed motor vehicle air conditioning system according to the invention and its advantages, the method according to the invention for operating the same can be used to defrost the external heat exchanger. For this purpose, the motor vehicle air conditioning system is operated in a heating mode in which the external heat exchanger works in the low-pressure range of the refrigerant circuit. When the beginning of an icing condition of the outdoor heat exchanger is detected, the intermediate area between the condenser and the electric auxiliary heater is opened. The intermediate area can also be opened only partially if necessary. When the end of the icing condition of the outdoor heat exchanger is detected, the intermediate area between the condenser and the electrical auxiliary heater is closed again. Advantageously, the heating output of the electrical auxiliary heater can be increased during the opening phase of the intermediate area, so that the heat not dissipated on the air side from the condenser, which is typically used to control the temperature of the passenger cabin, can be compensated for by this additional heating output. The heating output of the electrical auxiliary heater can be increased to the extent that the heating output of the condenser is reduced by the reduced flow. This can be implemented, for example, by model calculations, by a table of values dependent on the relevant parameters and / or by a control loop fed by sensor data.

Je nach Ausgestaltung der verwendeten erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugklimaanlage kann während der Öffnungsphase der Strömungspfad zwischen Verdampfer und Kondensator und/oder der Strömungspfad zwischen Kondensator und elektrischem Zuheizer verengt oder verschlossen werden.Depending on the configuration of the motor vehicle air conditioning system according to the invention that is used, the flow path between the evaporator and condenser and / or the flow path between the condenser and the electrical auxiliary heater can be narrowed or closed during the opening phase.

Die Erfassung des Vereisungszustandes kann auf vielfältige Weise erfolgen. Aus dem Stand der Technik ist dabei unter anderem bekannt, dies mithilfe eines Temperatursensors, eines Staudrucksensors, einer Kamera, einer Berechnungseinheit und/oder einer Speichereinheit historisch gesammelter Messwerte zu erledigen. Mittels der Erfassungseinrichtung können beispielsweise auch Messwerte aus einem Sensornetzwerk, z.B. eine Temperaturdifferenz im Bereich des Außenwärmetauschers, berücksichtigt werden, aus der auf den Vereisungsgrad Rückschlüsse gezogen werden können. Insbesondere kann auf ggf. bereits vorhandene Sensoren zurückgegriffen werden, sodass keine zusätzlichen Kosten entstehen. Der Vorteil einer direkten Überwachung des Vereisungszustands liegt darin, dass einerseits genauer auf eine beginnende Vereisung reagiert werden kann. Andererseits kann durch Aufzeichnung früherer Vereisungsereignisse eine beginnende Vereisung ggf. schon sehr früh vorhersagbar und die Gegenmaßnahmen zeitlich planbar sein. Ein Vereisungszustand muss damit nicht eine komplette Vereisung des Außenwärmetauschers sein, sondern kann auch eine Teilvereisung oder gar eine gerade beginnende Vereisung sein.The state of icing can be recorded in a variety of ways. Among other things, it is known from the prior art to do this with the aid of a temperature sensor, a dynamic pressure sensor, a camera, a calculation unit and / or a storage unit of historically collected measured values. By means of the detection device, for example, measured values from a sensor network, e.g. a temperature difference in the area of the external heat exchanger, can also be taken into account, from which conclusions can be drawn about the degree of icing. In particular, any existing sensors can be used so that no additional costs arise. The advantage of direct monitoring of the icing condition is that, on the one hand, it is possible to react more precisely to the onset of icing. On the other hand, by recording previous icing events, the onset of icing can possibly be predicted very early and the countermeasures can be planned in terms of time. An icing condition does not have to be complete icing of the outdoor heat exchanger, but can also be partial icing or even just beginning icing.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und mit Bezug zu den 1 und 2 näher erläutert.

Die 1 zeigt schematisch ein Klimagerät für eine Kraftfahrzeugklimaanlage nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
die 2 zeigt schematisch ein Klimagerät für eine Kraftfahrzeugklimaanlage nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

The invention will now be based on exemplary embodiments and with reference to the 1 and 2 explained in more detail.

the 1 shows schematically an air conditioner for a motor vehicle air conditioning system according to a first embodiment of the invention and
the 2 shows schematically an air conditioner for a motor vehicle air conditioning system according to a second embodiment of the invention.

In der 1 ist schematisch ein Klimagerät 12 für eine Kraftfahrzeugklimaanlage nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Klimagerät 12 besteht aus einem luftführenden Gehäuse mit mehreren Gehäusebereichen, von denen ein Verdampfergehäuse 1, ein Verteilergehäuse 2 und eine Mischkammer 9 explizit erwähnt seien. Inwiefern diese Gehäusebereiche miteinander integriert oder selber als einteilig oder mehrteilig ausgestaltet sind, ist für die Erfindung unwesentlich und kann nach beliebig bekannter Art gemäß dem Stand der Technik ausgeführt werden.In the 1 is schematically an air conditioner 12th for a motor vehicle air conditioning system according to a first embodiment of the invention. The air conditioner 12th consists of an air-conducting housing with several housing areas, one of which is an evaporator housing 1 , a distributor housing 2 and a mixing chamber 9 be explicitly mentioned. The extent to which these housing areas are integrated with one another or are themselves designed as one-part or multi-part is immaterial for the invention and can be implemented in any known manner according to the prior art.

Im Klimagerät 12 sind nach an sich bekannter Art mehrere Wärmetauscher angeordnet, um den eintretenden Luftstrom in gezielter Weise zu temperieren. Der zentrale Heizbereich mit einem inneren Kondensator 3 und einem darüber liegenden elektrischen Zuheizer 4, üblicherweise als PTC-Element ausgestaltet, liegt stromabwärts von dem Verdampfer 8, durch welcher die eintretende Luft zunächst abgekühlt und getrocknet wird.In the air conditioner 12th a plurality of heat exchangers are arranged in a manner known per se in order to control the temperature of the incoming air stream in a targeted manner. The central heating area with an internal condenser 3 and an electric auxiliary heater above it 4th , usually designed as a PTC element, is located downstream of the evaporator 8th , through which the incoming air is first cooled and dried.

Des Weiteren sind im Klimagerät 12 eine Klappenanordnung vorgesehen, mittels welcher der Luftstrom gezielt in einen Warmluftpfad durch den Heizbereich hindurch und einen Kaltluftpfad an dem Heizbereich vorbei geleitet werden kann sowie eine Verteilung der Luftströme auf verschiedene Luftauslässe vorgenommen werden kann, wie dies an sich aus dem Stand der Technik bekannt ist. Zu den Klappen gehören insbesondere eine Kaltpfadklappe 5 und eine Warmpfadklappe 7. Die Kaltpfadklappe 5 regelt, welcher Volumenstrom an Kaltluft über den Kaltluftpfad an dem Heizbereich vorbei geleitet wird. Die Warmpfadklappe 7 regelt im normalen Betrieb, welcher Volumenstrom an Warmluft durch den Heizbereich hindurchgeleitet wird. Weil im normalen Betrieb der Luftstrom zwischen beiden Pfaden aufgeteilt und in der Mischkammer 9 wieder zusammengeführt wird, sind die Kaltpfadklappe 5 und die Warmpfadklappe 7 in der Regel miteinander derart gekoppelt, dass die eine Klappe in der Weise öffnet, wie die andere schließt und umgekehrt. Auf die diversen Auslassklappen für die an sich bekannten Luftauslässe wird hier nicht weiter eingegangen.Furthermore are in the air conditioner 12th a flap arrangement is provided, by means of which the air flow can be directed into a warm air path through the heating area and a cold air path past the heating area and the air flows can be distributed to different air outlets, as is known from the prior art. The flaps include, in particular, a cold path flap 5 and a warm path flap 7th . The cold path flap 5 regulates which volume flow of cold air is directed past the heating area via the cold air path. The warm path flap 7th regulates in normal operation which volume flow of hot air is passed through the heating area. Because in normal operation the air flow is split between the two paths and in the mixing chamber 9 merged again are the cold path flaps 5 and the warm path flap 7th usually coupled to one another in such a way that one flap opens in the same way as the other closes and vice versa. The various outlet flaps for the air outlets known per se will not be discussed further here.

Erfindungsgemäß umfasst das Klimagerät 12 einen Zwischenbereich Z zwischen dem Kondensator 3 und dem elektrischen Zuheizer 4, welcher geöffnet und verschlossen werden kann. Dieser Zwischenbereich Z hat in etwa die Form einer breiten Spaltöffnung, welche dem Verdampfer 8 zugewandt ist und in etwa im Staupunkt der stromabwärts vom Verdampfer 8 ausströmenden Luft auf den Heizbereich liegt. Kraftfahrzeugklimaanlagen sind für den normalen Betrieb derart konzipiert, dass ein elektrischer Zuheizer 4 im Klimagerät 12 immer luftstromabwärts vom Kondensator 3 liegt und möglichst nur von diesem angeströmt wird. Daher ist der Zwischenbereich Z im normalen Betrieb auch i.d.R. geschlossen zu halten. Die vom Verdampfer 8 kommende Kaltluft strömt im Warmluftpfad an der Warmpfadklappe 7 zunächst durch den inneren Kondensator 3 und dann durch den elektrischen Zuheizer 4, welcher insbesondere beim Kaltstart für einen zusätzlichen Wärmeeintrag sorgen kann.According to the invention, the air conditioner comprises 12th an intermediate area Z between the capacitor 3 and the electric auxiliary heater 4th which can be opened and closed. This intermediate area Z has approximately the shape of a wide gap opening which the evaporator 8th is facing and approximately in the stagnation point of the downstream of the evaporator 8th escaping air lies on the heating area. Motor vehicle air conditioning systems are designed for normal operation in such a way that an electric auxiliary heater 4th in the air conditioner 12th always downstream of the condenser 3 and is only flown against by this if possible. For this reason, the intermediate area Z should generally also be kept closed during normal operation. The one from the vaporizer 8th Incoming cold air flows in the warm air path on the warm path flap 7th first through the inner capacitor 3 and then through the electric auxiliary heater 4th , which can provide additional heat input, especially during a cold start.

Erfindungsgemäß kann dieser Zwischenbereich Z aber ausnahmsweise geöffnet werden, um durch eine „Leckage“ einen Teil des Warmluftpfades am inneren Kondensator 3 vorbeizuleiten und nur durch den elektrischen Zuheizer 4 zu leiten. Damit wird eine Enteisungsfunktion für den im Kältemittelkreislauf vorhandenen Außenwärmetauscher bereitgestellt, wie dies weiter unten noch mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren erläutert wird.According to the invention, however, this intermediate area Z can exceptionally be opened in order to “leak” part of the warm air path on the inner condenser 3 to pass by and only through the electric auxiliary heater 4th to direct. This provides a de-icing function for the external heat exchanger present in the refrigerant circuit, as will be explained further below with reference to the method according to the invention.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist im Zwischenbereich Z eine Bypass-Schwenkklappe 6 vorgesehen, mittels welcher der Zwischenbereich geöffnet und geschlossen werden kann. In geöffnetem Zustand blockiert die Bypass-Schwenkklappe 6 einen Teil der (im Normalbetrieb) stromabwärtigen Wärmetauschfläche des inneren Kondensators 3, wodurch der Strömungspfad zwischen Kondensator 3 und elektrischem Zuheizer 4 verengt und damit die Durchströmung des inneren Kondensators 3 weiter behindert und die Durchströmung des elektrischen Zuheizer 4 verbessert wird.According to the embodiment according to 1 is a bypass swivel flap in the intermediate area Z. 6th provided, by means of which the intermediate area can be opened and closed. The bypass swivel flap blocks when it is open 6th part of the (in normal operation) downstream heat exchange surface of the inner condenser 3 , creating the flow path between condenser 3 and electric auxiliary heater 4th narrows and thus the flow through the inner condenser 3 further impeded and the flow through the electric auxiliary heater 4th is improved.

Um eine plötzliche Druckänderung beim Öffnen der Bypass-Schwenkklappe 6 zu vermeiden, ist optional eine Blende 10 als Strömungswiderstand vorgesehen, welche an geeigneter Stelle im Zwischenbereich Z angeordnet oder in die Bypass-Schwenkklappe 6 integriert sein kann. Die Blende 10 kann beispielsweise gitterförmig sein oder mehrere kleinere Öffnungen beinhalten, während der dem Verdampfer zugewandte Schenkel der Bypass-Schwenkklappe 6 beispielsweise nur ein Rahmen ist, welcher außerhalb der Querschnitts der Blende 10 liegt. A sudden change in pressure when the bypass swivel flap is opened 6th to avoid an aperture is optional 10 provided as a flow resistance, which is arranged at a suitable point in the intermediate area Z or in the bypass swivel flap 6th can be integrated. The aperture 10 can for example be lattice-shaped or contain several smaller openings, while the leg of the bypass pivoting flap facing the evaporator 6th for example only a frame which is outside the cross section of the diaphragm 10 lies.

Alternativ oder auch zusätzlich können weitere Klappen vorgesehen sein, um den Kondensator 3 weiter vom Luftstrom abzukoppeln (nicht dargestellt). Ferner kann auch die übliche Kopplung zwischen Warmpfadklappe 7 und Kaltpfadklappe 5 teilweise aufgehoben werden, und beispielweise ein Schließen beider Klappen gleichzeitig zu ermöglichen, wenn der Zwischenbereich Z geöffnet werden soll.As an alternative or in addition, further flaps can be provided around the condenser 3 further decouple from the air flow (not shown). Furthermore, the usual coupling between the warm path flap can also be used 7th and cold path flap 5 be partially canceled, and for example to enable both flaps to be closed at the same time when the intermediate area Z is to be opened.

In der 2 ist schematisch ein Klimagerät 12 für eine Kraftfahrzeugklimaanlage nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der einzige Wesentliche Unterschied zur 1 besteht darin, dass die Bypass-Schwenkklappe 6 durch eine Schiebeklappe 11, eine sogenannte „Slider-Door“, ersetzt wurde.In the 2 is schematically an air conditioner 12th for a motor vehicle air conditioning system according to a second embodiment of the invention. The only major difference to the 1 is that the bypass swivel flap 6th through a sliding flap 11 , a so-called "slider door", has been replaced.

Die Schiebeklappe 11 kann beispielsweise derart ausgestaltet werden, dass sie in geöffnetem Zustand den Warmluftpfad zwischen Verdampfer 8 und Kondensator 3 ganz verschließt. Auf diese Weise kann sie in eine erste „obere“ Position gebracht werden, bei welcher der Zwischenbereich Z komplett abgedeckt und damit geschlossen ist. In einer zweiten „unteren“ Position wird der Zwischenbereich Z freigegeben, wobei die Schiebeklappe 11 dann den Warmluftpfad zwischen Verdampfer 8 und Kondensator 3 verschließt.The sliding flap 11 can, for example, be designed in such a way that, in the open state, the warm air path between the evaporator 8th and capacitor 3 completely closed. In this way, it can be brought into a first “upper” position in which the intermediate area Z is completely covered and thus closed. In a second “lower” position, the intermediate area Z is released, with the sliding flap 11 then the warm air path between the evaporator 8th and capacitor 3 locks.

Ferner kann die Schiebeklappe 11 derart ausgestaltet werden, dass sie im unteren Bereich undurchlässig ist und im oberen Bereich Öffnungen aufweist oder gitterförmig ist. Auf diese Weise kann sie in eine erste „obere“ Position gebracht werden, bei welcher die Öffnungen an einer Schulter am Staupunkt elektrischen Zuheizers abgestützt sind (nicht dargestellt), wobei die Schiebeklappe den Zwischenbereich Z verschließt. In einer zweiten „unteren“ Position liegen diese Öffnungen dann im Zwischenbereich Z und stellen zugleich einen Strömungswiderstand dar und können ggf. eine separate Blende 10 überflüssig machen. Der untere Teil der Schiebeklappe verschließt dann den Warmluftpfad zwischen Verdampfer 8 und Kondensator 3.Furthermore, the sliding flap 11 be designed in such a way that it is impermeable in the lower area and has openings or is lattice-shaped in the upper area. In this way, it can be brought into a first “upper” position in which the openings are supported on a shoulder at the stagnation point of the electrical auxiliary heater (not shown), the sliding flap closing the intermediate area Z. In a second “lower” position, these openings are then in the intermediate area Z and at the same time represent a flow resistance and can possibly be a separate screen 10 make superfluous. The lower part of the sliding flap then closes the warm air path between the evaporator 8th and capacitor 3 .

Eingesetzt in einer Kraftfahrzeugklimaanlage ermöglicht ein zuvor beschriebenes Klimagerät 12 eine Enteisungsfunktion eines Außenwärmetauschers. Die Kraftfahrzeugklimaanlage weist dazu einen Kältemittelkreislauf auf, welchem die im Klimagerät 12 angeordneten Verdampfer 8 und Kondensator 3 zugeordnet sind. Beim Betrieb der Kraftfahrzeugklimaanlage in einem Heizbetrieb wird der Außenwärmetauscher (typischerweise in der Frontpartie des Kraftfahrzeugs angeordnet und auch als Radiator bezeichnet, nicht dargestellt) im Niederdruckbereich des Kältemittelkreis als zusätzlicher Verdampfer konfiguriert (nicht zu verwechseln mit dem Verdampfer 8 im Klimagerät). Bei Temperaturen um null Grad oder darunter besteht regelmäßig die Gefahr, dass die Luftfeuchtigkeit in dieser Betriebsart sich am Außenwärmetauscher niederschlägt und festfriert.When used in a motor vehicle air-conditioning system, an air-conditioning device described above makes it possible 12th a de-icing function of an outdoor heat exchanger. For this purpose, the motor vehicle air-conditioning system has a refrigerant circuit, which the in the air-conditioning unit 12th arranged evaporator 8th and capacitor 3 assigned. When the motor vehicle air conditioning system is operated in a heating mode, the external heat exchanger (typically arranged in the front section of the motor vehicle and also referred to as a radiator, not shown) is configured as an additional evaporator in the low-pressure area of the refrigerant circuit (not to be confused with the evaporator 8th in the air conditioner). At temperatures around zero degrees or below there is regularly the risk that the humidity in this operating mode will condense on the outdoor heat exchanger and freeze.

Erfindungsgemäß wird dann, wenn ein Vereisungszustandes des Außenwärmetauschers erkannt wurde, der Zwischenbereichs Z zwischen dem Kondensator 3 und dem elektrischen Zuheizer 4 mittels der vorhandenen Klappen 6 oder 11 geöffnet. Die teilweise Umgehung des Kondensators 3 bewirkt nun eine geringere luftseitige Durchströmung, sodass die Wärme im Kondensator 3 nun in nur geringerem Maße abgeführt wird. Diese Wärme verbleibt somit im Kältemittelkreis und bewirkt ein leicht erhöhtes Temperaturniveau, welches für die Enteisung des Außenwärmetauschers genutzt werden kann, ohne ein Umdrehen des Kältekreislaufes durchführen zu müssen. Optional kann das Heizen der Fahrzeugkabine während dieser Zeit durch den elektrischen Zuheizer 4 übernommen oder kompensiert werden. Wird ein Ende des Vereisungszustandes des Außenwärmetauschers erfasst, kann die Klappe 6 bzw. 11 wieder den Zwischenbereich Z schließen. Die Heizfunktion wird dann wieder vornehmlich von dem Kondensator übernommen.According to the invention, when an icing condition of the outdoor heat exchanger has been detected, the intermediate area Z between the condenser is 3 and the electric auxiliary heater 4th by means of the existing flaps 6th or 11 opened. The partial bypassing of the capacitor 3 now causes a lower air-side flow, so that the heat in the condenser 3 is now discharged only to a lesser extent. This heat thus remains in the refrigerant circuit and causes a slightly higher temperature level, which can be used to defrost the external heat exchanger without having to reverse the refrigeration circuit. Optionally, the vehicle cabin can be heated by the electric auxiliary heater during this time 4th be taken over or compensated. If the end of the icing condition of the outdoor heat exchanger is detected, the flap can 6th respectively. 11 close the intermediate area Z again. The heating function is then primarily taken over by the condenser.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: VerdampfergehäuseEvaporator housing
22: VerteilergehäuseDistributor housing
33: innerer Kondensatorinner capacitor
44th: elektrischer Zuheizer (PTC)electric auxiliary heater (PTC)
55: KaltpfadklappeCold path flap
66th: Bypass-SchwenkklappeBypass swivel flap
77th: WarmpfadklappeWarm path flap
88th: VerdampferEvaporator
99: MischkammerMixing chamber
1010: Blendecover
1111: SchiebeklappeSliding flap
1212th: KlimagerätAir conditioner

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

JP 2000203249 A [0003]
DE 102017100653 A1 [0003]
DE 102017115190 A1 [0003]

Claims

Air conditioning device (12) for motor vehicle air conditioning, comprising - an air-conducting housing (1, 2, 9) in which a condenser (3) and an electrical auxiliary heater (4) are arranged downstream of an evaporator (8), characterized by an intermediate area (Z ) between the capacitor (3) and the electrical auxiliary heater (4), which can be opened and closed.

Air conditioner (12) Claim 1 , characterized in that the intermediate area (Z) can be opened and closed by a flap arrangement (6; 11) which is adapted in such a way that, when the intermediate area (Z) is opened, the flow path between the evaporator (8) and condenser (3) and / or the flow path between the condenser (3) and the electrical auxiliary heater (4) is narrowed or closed.

Air conditioner (12) according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that a flow resistance (10) is arranged in the intermediate region (Z).

Air conditioner (12) according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the intermediate area (Z) can be closed by a swivel flap (6) which, when open, is aligned parallel to the heat exchange surface of the condenser (3).

Air conditioning device (12) according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate area (Z) can be closed by a sliding flap (11) which, when open, narrows or closes the flow path between the evaporator (8) and condenser (3).

Motor vehicle air conditioning system, comprising - an air conditioning device (12) according to one of the Claims 1 until 5 and - a refrigerant circuit for providing at least one heating mode and one cooling mode, with the evaporator (8) and condenser (3) arranged in the air conditioning device (12), and an external heat exchanger.

Method for operating a motor vehicle air conditioning system according to Claim 6 , comprising the following steps: - operation of the motor vehicle air conditioning system in a heating mode, in which the outdoor heat exchanger works in the low pressure range of the refrigerant circuit, - detection of the start of an icing condition of the outdoor heat exchanger, - opening of the intermediate area (Z) between the condenser (3) and the electrical auxiliary heater ( 4), - Detecting the termination of the icing condition of the outdoor heat exchanger and - Closing the intermediate area (Z) between the condenser (3) and the electrical auxiliary heater (4).

Method for operating a motor vehicle air conditioning system according to Claim 7 , the heating power of the electrical auxiliary heater (4) being increased during the opening phase of the intermediate area (Z).

Method for operating a motor vehicle air conditioning system according to Claim 7 or 8th , characterized in that during the opening phase the flow path between the evaporator (8) and condenser (3) and / or the flow path between condenser (3) and electrical auxiliary heater (4) is narrowed or closed.

Method for operating a motor vehicle air conditioning system according to one of the Claims 7 until 9 , characterized in that the heating output of the electrical auxiliary heater (4) is increased to the extent that the heating output of the capacitor (3) is lowered by the reduced flow.