DE102020208613A1 - Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug und Kühlverfahren - Google Patents

Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug und Kühlverfahren Download PDF

Info

Publication number
DE102020208613A1
DE102020208613A1 DE102020208613.3A DE102020208613A DE102020208613A1 DE 102020208613 A1 DE102020208613 A1 DE 102020208613A1 DE 102020208613 A DE102020208613 A DE 102020208613A DE 102020208613 A1 DE102020208613 A1 DE 102020208613A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
air
heat exchanger
refrigerant
interior
evaporator
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.)
Pending
Application number
DE102020208613.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Jochen Westhäuser
Jan-Christoph Albrecht
Carsten Wachsmuth
Stefan Schmitt
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.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen 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 Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Priority to DE102020208613.3A priority Critical patent/DE102020208613A1/de
Priority to CN202110776750.8A priority patent/CN113910859B/zh
Publication of DE102020208613A1 publication Critical patent/DE102020208613A1/de
Pending legal-status Critical Current

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
    • B60H1/00007Combined heating, ventilating, or cooling devices
    • B60H1/00021Air flow details of HVAC devices
    • B60H1/00035Air flow details of HVAC devices for sending an air stream of uniform temperature into the passenger compartment
    • B60H1/0005Air flow details of HVAC devices for sending an air stream of uniform temperature into the passenger compartment the air being firstly cooled and subsequently heated or vice versa
    • 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
    • B60H1/00507Details, e.g. mounting arrangements, desaeration devices
    • 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
    • B60H1/00907Controlling the flow of liquid in a heat pump system where the flow direction of the refrigerant changes and an evaporator becomes condenser
    • 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
    • B60H1/3202Cooling devices using evaporation, i.e. not including a compressor, e.g. involving fuel or water evaporation
    • 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
    • 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
    • B60H1/00507Details, e.g. mounting arrangements, desaeration devices
    • B60H2001/006Noise reduction
    • 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
    • B60H2001/00949Control 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 additional heating/cooling sources, e.g. second evaporator
    • 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
    • B60H2001/3269Cooling devices output of a control signal
    • B60H2001/327Cooling devices output of a control signal related to a compressing unit

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)

Abstract

Um eine Klimaanlage (100) für ein Kraftfahrzeug (60) zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass in der Kreisleitung (20) die Kältemittelströmungsrichtung (C) umkehrbar ist und wechselweise der Außen-Wärmetauscher (22) sowie der Innen-Wärmetauscher (24) für das Kältemittel als Verdampfer (31) oder als Kondensator (30) betreibbar ist, wobei der Kondensator (30) in der Kältemittelströmungsrichtung (C) des Kältemittels hinter dem Verdichter (21) und vor dem Verdampfer (31) angeordnet ist. Um ein Kühlverfahren in einem solchen Klimagerät (100) zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass der zweite Innen-Wärmetauscher (24) zum Kühlen der transportierten Luft als Verdampfer (31) betrieben wird und die Luft auf unter 0° C abgekühlt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 1, sowie ein Kühlverfahren nach Anspruch 9.
  • Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
    • - ein Klimagerät, umfassend einen Lufteinlass, einen Luftauslass hin zu einem Innenraum und ein Gebläse zum Transportieren von Luft in einer vorgegebenen Luftströmungsrichtung von dem Lufteinlass zu dem Luftauslass;
    • - eine Kreisleitung, in welcher ein Kältemittel geführt ist;
    • - in der Kreisleitung einen Verdichter, mittels welchem im Betrieb ein Kältemittel verdichtet und in eine vorgegebene Kältemittelströmungsrichtung transportiert wird;
    • - in der Kreisleitung einen Außen-Wärmetauscher, mittels welchem im Betrieb ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Außenluft einer Außenumgebung ausgeführt wird; und
    • - in dem Klimagerät und in der Kreisleitung zumindest einen Innen-Wärmetauscher, mittels welchem im Betrieb die von dem Gebläse transportierte Luft Wärme an das Kältemittel abgibt und das Kältemittel verdampft.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kühlverfahren in einem solchen Klimagerät, wobei mittels des Gebläses Luft über den ersten Innen-Wärmetauscher und den zweiten Innen-Wärmetauscher geleitet wird, wobei der zweite Innen-Wärmetauscher zum Kühlen der transportierten Luft als Verdampfer betrieben wird.
  • Das Geräusch der Klimaanlage ist, vor allem bei Elektrofahrzeugen und hohen Außentemperaturen, dauerhaft wahrnehmbar. Dies ist aus Kundensicht ein Manko. Es sind verschiedene Lösungen für solche Klimaanlagen bekannt. Beispielsweise ist aus der DE 10 2010 042127 A1 ein Kältekreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs bekannt. Gemäß der Zusammenfassung umfasst der Kältemittelkreislauf (1) einen Primärkreislauf mit einem Verdichter (5), einem Wärmeübertrager (2) zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und der Umgebung, einem Sammler (8), einem ersten Expansionsorgan (6), einem Wärmeübertrager (3) zur Wärmezufuhr von der zu konditionierenden Zuluft (11) des Fahrzeuginnenraums an das Kältemittel sowie einem parallel zum Wärmeübertrager (3) geschaltet angeordneten Wärmeübertrager (4, 13). Zudem weist der Kältemittelkreislauf (1) einen Sekundärstrang auf, welcher sich ausgehend von einer zwischen dem Verdichter (5) und dem Wärmeübertrager (2) angeordneten Abzweigstelle (25) bis zu einer zwischen dem Wärmeübertrager (2) und dem Wärmeübertrager (3) angeordneten Verbindungsstelle (8) erstreckt und mit einem Wärmeübertrager (15) zur Wärmeübertragung vom Kältemittel an die zu konditionierende Zuluft (11) des Fahrzeuginnenraums sowie einem sich daran anschließenden Regelventil (16) ausgebildet ist (Bezugszeichen vergleiche beispielsweise dortige 1). Weiterhin ist beispielsweise aus der DE 10 2009 019128 A1 ein Verfahren zur Regelung einer Kraftfahrzeugklimaanlage bekannt. Gemäß dortigem Absatz [0042] ist dort in Strömungsrichtung nach dem Gebläse 6 ist ein Verdampfer 7 in dem Luftkanal 2 angeordnet zur Kühlung der Luft. Der Verdampfer 7 ist Teil einer nicht dargestellten Kälteanlage mit einem Verdichter, einem Kondensator und einer Expansionsvorrichtung. Ein Wärmetauscher 8 als Heizvorrichtung 16 ist durch nicht dargestellte Leitungen mit einem Kältemittelkreislauf eines Motors des Kraftfahrzeuges verbunden und dient zum Erwärmen der durch den Luftkanal 2 geleiteten Luft (Bezugszeichen vergleiche beispielsweise dortige 1).
  • Der Erfindung liegt gegenüber vorbekannten Klimaanlagen beziehungsweise Kühlverfahren die Aufgabe zugrunde, die Geräuschemissionen und vor allem das Lüftergeräusch zu reduzieren bei zugleich einem geringen Geräteaufwand. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beziehungsweise Anspruch 9 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Gemäß Anspruch 1 ist in der Kreisleitung die Kältemittelströmungsrichtung umkehrbar und wechselweise der Außen-Wärmetauscher sowie der Innen-Wärmetauscher für das Kältemittel als Verdampfer oder als Kondensator betreibbar, wobei der Kondensator in der Kältemittelströmungsrichtung des Kältemittels hinter dem Verdichter und vor dem Verdampfer angeordnet ist. Gemäß Anspruch 9 wird die Luft auf unter 0° C abgekühlt.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung weist eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug zumindest die folgenden Komponenten auf:
    • - ein Klimagerät, umfassend einen Lufteinlass, einen Luftauslass hin zu einem Innenraum und ein Gebläse zum Transportieren von Luft in einer vorgegebenen Luftströmungsrichtung von dem Lufteinlass zu dem Luftauslass;
    • - eine Kreisleitung, in welcher ein Kältemittel geführt ist;
    • - in der Kreisleitung einen Verdichter, mittels welchem im Betrieb ein Kältemittel verdichtet und in eine vorgegebene Kältemittelströmungsrichtung transportiert wird;
    • - in der Kreisleitung einen Außen-Wärmetauscher, mittels welchem im Betrieb ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Außenluft einer Außenumgebung ausgeführt wird; und
    • - in dem Klimagerät und in der Kreisleitung zumindest einen Innen-Wärmetauscher, mittels welchem im Betrieb die von dem Gebläse transportierte Luft Wärme an das Kältemittel abgibt und das Kältemittel verdampft.
  • Die Klimaanlage ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass in der Kreisleitung die Kältemittelströmungsrichtung umkehrbar ist und wechselweise der Außen-Wärmetauscher sowie der Innen-Wärmetauscher für das Kältemittel als Verdampfer oder als Kondensator betreibbar ist, wobei der Kondensator in der Kältemittelströmungsrichtung des Kältemittels hinter dem Verdichter und vor dem Verdampfer angeordnet ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Klimaanlage ist weiterhin ein separater erster Innen-Wärmetauscher und ein separater zweiter Innen-Wärmetauscher angeordnet, wobei für das Kältemittel der zweite Innen-Wärmetauscher als Verdampfer oder als Kondensator betreibbar ist und der erste Innen-Wärmetauscher ausschließlich als Verdampfer betreibbar ist, wobei in dem Klimagerät in Luftströmungsrichtung der zweite Innen-Wärmetauscher hinter dem ersten Innen-Wärmetauscher und in der Kreisleitung in Reihe zwischen dem Verdichter und dem ersten Innen-Wärmetauscher geschaltet ist, sodass zwischen der im Betrieb von dem Gebläse transportierten Luft und dem Kältemittel ein Wärmeaustausch ausgeführt wird. In einer vorteilhaften Ausführungsform der Klimaanlage ist der Verdichter für beide Kältemittelströmungsrichtungen betreibbar.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Klimaanlage ist in der Kreisleitung zwischen dem Außen-Wärmetauscher und dem ersten Innen-Wärmetauscher eine Drossel zwischengeschaltet.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Klimaanlage ist in der Kreisleitung zwischen dem ersten Innen-Wärmetauscher und dem zweiten Innen-Wärmetauscher eine Drossel zwischengeschaltet.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Klimaanlage ist in der Kreisleitung zwischen dem Außen-Wärmetauscher und dem ersten Innen-Wärmetauscher, sowie zwischen dem ersten Innen-Wärmetauscher und dem zweiten Innen-Wärmetauscher jeweils eine Drossel zwischengeschaltet.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Klimaanlage umfasst das Klimagerät eine Umluftklappe, mittels welcher die Zusammensetzung der von dem Gebläse transportierbaren Luft regelbar ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Klimaanlage mit der Umluftklappe umfasst die Luft entsprechend der Regelung ausschließlich Außenluft aus der Außenumgebung.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Klimaanlage mit der Umluftklappe umfasst die Luft entsprechend der Regelung ausschließlich Innenluft aus dem Innenraum.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Klimaanlage mit der Umluftklappe umfasst die Luft entsprechend der Regelung sowohl Außenluft aus der Außenumgebung als auch Innenluft aus dem Innenraum.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Klimaanlage ist in dem Klimagerät eine Mischluftklappe in Luftströmungsrichtung dem Innenluft-Wärmetauscher nachgeschaltet.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Klimaanlage ist mit dem zweiten Innen-Wärmetauscher im Betrieb als Verdampfer für das Kältemittel die mittels des Gebläses transportierbare Luft auf unter 0° C abkühlbar.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Klimaanlage ist die mittels des Gebläses transportierbare Luft auf -10° C abkühlbar.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches eine Klimaanlage nach einer Ausführungsform gemäß der Beschreibung und einen Innenraum aufweist, wobei der Innenraum gegenüber einer Außenumgebung gegen einen ungeregelten Luft-Luft-Wärmeaustausch abschirmbar ist, wobei die Temperatur des Innenraums mittels der Klimaanlage regelbar ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Kühlverfahren in einem Klimagerät nach einer Ausführungsform gemäß der Beschreibung, wobei mittels des Gebläses Luft über den ersten Innen-Wärmetauscher und den zweiten Innen-Wärmetauscher geleitet wird, wobei der zweite Innen-Wärmetauscher zum Kühlen der transportierten Luft als Verdampfer betrieben wird und die Luft auf unter 0° C abgekühlt wird.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kühlverfahrens wird die Luft auf -10° C abgekühlt.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kühlverfahrens wird mittels des ersten Innen-Wärmetauschers die transportierte Luft auf über 0° C und erst mittels des zweiten Innen-Wärmetauscher auf unter 0° C abgekühlt.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Kühlverfahrens wird mittels des ersten Innen-Wärmetauschers die transportierte Luft auf 2° C abgekühlt.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Kühlverfahren für einen Innenraum eines Kraftfahrzeugs nach einer Ausführungsform gemäß der Beschreibung eingerichtet.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
    • 1 in einer schematischen Skizze ein Kraftfahrzeug mit Klimaanlage,
    • 2 in einem schematischen Schaltschema eine Klimaanlage in einem den Innenraum kühlenden Betriebszustand, und
    • 3 in einem schematischen Schaltschema eine Klimaanlage in einem den Innenraum erwärmenden Betriebszustand.
  • 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 60 mit einem Innenraum 40, welcher zu einer Außenumgebung 50 mittels der Wandungen 62 und Fensterscheiben 63 der Karosserie 61 des Kraftfahrzeugs 60 gegen einen ungeregelten Wärmeaustausch abgeschirmt ist. Zur Orientierung sei erwähnt, dass links in dem Bild das Vorderrad 64 und rechts in dem Bild das Hinterrad 65 und der Innenraum 40 in Vorwärtsfahrrichtung F zwischen dem Vorderrad 64 und dem Hinterrad 65 angeordnet sind. Die Vorwärtsfahrrichtung F weist hier darstellungsgemäß von rechts nach links. Zwischen dem Innenraum 40 und einem zu der Außenumgebung 50 offenen Fahrzeugabschnitt ist ein Klimagerät 10 einer Klimaanlage 100 angeordnet. Hier ist beispielsweise der Motorraum 66 zu der Außenumgebung 50 offen. Der Lufteinlass 11 ist sowohl zu der Außenumgebung 50 als auch zu dem Innenraum 40 offen, wobei ein Einströmen von Außenluft aus der Außenumgebung 50 und von Innenluft aus dem Innenraum 40 regelbar bis wechselweise abschaltbar ist.
  • Die Zusammensetzung der Luft in dem Klimagerät ist mittels einer Umluftklappe 15 und eine Temperatur der in den Innenraum 40 einströmenden Luft mittels einer Mischluftklappe 14 (vergleiche 2 oder 3) regelbar. Ein Luftauslass 12 ist zu dem Innenraum 40 offen und bevorzugt verschließbar. Von dem im Betrieb aktiven Gebläse 13 wird eine Luftströmungsrichtung A von dem Lufteinlass 11 hin zu dem Luftauslass 12 bewirkt. Die Kreisleitung 20 der Klimaanlage 100 verbindet Vorrichtungen zum Regeln der Temperatur des Kältemittels in der Kreisleitung 20, nämlich den Außen-Wärmetauscher 22, in einem zu der Außenumgebung 50 offenen Fahrzeugabschnitt sowie den ersten Innen-Wärmetauscher 23 und den zweiten Innen-Wärmetauscher 24, welche als separate Einheiten ausgeführt sind und in 2 oder 3 genauer beschrieben sind. Hier ist der Außen-Wärmetauscher 22 beispielsweise in dem Motorraum 66 angeordnet. Die Kältemittelströmungsrichtung C des Kältemittels in der Kreisleitung 20 ist von einem Verdichter 21 beziehungsweise von einer entsprechenden Schaltumgebung, beispielsweise umfassend ein Mehrwege-Ventil, bestimmt. Der Verdichter 21 ist derart in die Kreisleitung 20 integriert, dass die Kältemittelströmungsrichtung C umkehrbar ist. Der Verdichter 21 ist hier optional von dem Innenraum 40 abgeschirmt und offen zu der Außenumgebung 50 angeordnet. Diese Anordnung des Verdichters 21 ist wegen der inhärent erzeugten Abwärme vorteilhaft. Der Verdichter 21 ist hier beispielsweise in dem Motorraum 66 angeordnet. Das Kältemittel ist beispielsweise Propan, R1234yf, R134a oder R744.
  • 2 zeigt in einem schematischen Schaltschema eine Klimaanlage 100 in einem den Innenraum 40 kühlenden Betriebszustand, wie sie beispielsweise in dem Kraftfahrzeug 60 nach 1 einsetzbar ist. Links in der Darstellung ist die Außenumgebung 50 und rechts in der Darstellung ist der Innenraum 40, welche hier schematisch mittels der gestrichelten Linie voneinander getrennt sind. Die Komponenten der Klimaanlage 100 sind mittels einer Kältemittel führenden Kreisleitung 20 für einen Wärmeaustausch miteinander verbunden. Der Verdichter 21 ist lediglich bevorzugt in der Außenumgebung 50 angeordnet. Der Verdichter 21, beziehungsweise dessen, bevorzugt elektrisch ansteuerbare, Schaltumgebung, bewirkt hier in 2 eine Kältemittelströmungsrichtung C entgegen dem darstellungsgemäßen Uhrzeigersinn. Der Außen-Wärmetauscher 22 ist hier entsprechend als Kondensator 30 für das Kältemittel in der Kreisleitung 20 betrieben, sodass ein gasförmig vorliegender Anteil des Kältemittels unter Abgabe von Wärme an die Außenluft der Außenumgebung 50 verflüssigt wird. Das zumindest größtenteils flüssige Kältemittel wird dann über einen ersten Leitungsabschnitt 25 weiter zu dem ersten Innen-Wärmetauscher 23 gefördert. Der erste Innen-Wärmetauscher 23 als separate Einheit ist bei dieser Ausführungsform stets und ausschließlich als Verdampfer 31 betrieben. Darin wird das Kältemittel zumindest, bevorzugt einzig, teilweise verdampft und dabei wird der von dem Gebläse 13 in erzwungener Konvektion über beziehungsweise durch den ersten Innen-Wärmetauscher 23 geleiteten Luft in dem Klimagerät 10 Wärme entzogen und somit die Lufttemperatur abgesenkt. Die erzielte Lufttemperatur beträgt mehr als 0° C [Null Grad Celsius], beispielsweise 2° C.
  • Das Kältemittel wird dann über einen zweiten Leitungsabschnitt 26 weiter zu dem zweiten Innen-Wärmetauscher 24 gefördert, wobei der zweite Innen-Wärmetauscher 24 hier entsprechend als Verdampfer 31 betrieben ist. Mittels des zweiten Leitungsabschnitts 26 sind der erste Innen-Wärmetauscher 23 und der zweite Innen-Wärmetauscher 24 bezogen auf das Kältemittel in Reihe geschaltet. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass in dem zweiten Leitungsabschnitt 26 der Kreisleitung 20 bevorzugt eine (zweite) Drossel 28 angeordnet ist. In einer alternativen Ausführungsform ist einzig der zweite Innen-Wärmetauscher 24 anstelle der hier dargestellten zwei Geräte, nämlich dem ersten Innen-Wärmetauscher 23 und dem zweiten Innen-Wärmetauscher 24, vorgesehen. Bevorzugt ist das Durchströmungsvolumen des einzigen die dargestellten separaten Einheiten der Innen-Wärmetauscher 23, 24 ersetzenden Innen-Wärmetauschers größer als das Durchströmungsvolumen des konventionellen Innen-Verdampfers. Ein konventioneller Innen-Verdampfer entspricht beispielsweise in Größe und Durchströmungsvolumen dem hier vorgesehenen ersten Innen-Wärmetauscher 23. Besonders bevorzugt ist das Durchströmungsvolumen des einzigen die dargestellten Innen-Wärmetauscher 23, 24 ersetzenden Innen-Wärmetauschers 23, 24 doppelt so groß wie das Durchströmungsvolumen oder größer als das Doppelte des Durchströmungsvolumens des konventionellen Innen-Verdampfers. Darin wird das Kühlmittel zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, verdampft. Dabei wird der von dem Gebläse 13 in erzwungener Konvektion über beziehungsweise durch den als Verdampfer 31 betriebenen zweiten Innen-Wärmetauscher 24 geleiteten Luft in dem Klimagerät 10 Wärme entzogen und somit die Lufttemperatur abgesenkt. Die erzielte Lufttemperatur beträgt weniger als 0° C [Null Grad Celsius], beispielsweise -10° C. Das Kältemittel wird dann weiter zu dem Verdichter 21 gefördert. In der Kreisleitung 20 in Kältemittelströmungsrichtung C vor dem ersten Innen-Wärmetauscher 23 in dem ersten Leitungsabschnitt 25 ist eine erste Drossel 27 zum Entspannen des Drucks in der Kreisleitung 20 vorgesehen. Ebenso ist in Kältemittelströmungsrichtung C vor dem zweiten Innen-Wärmetauscher 24 in dem zweiten Leitungsabschnitt 26 eine zweite Drossel 28 zum Entspannen des Drucks in der Kreisleitung 20 vorgesehen.
  • Weiterhin unabhängig von dem vorhergehenden Absatz ist eine Mischluftklappe 14 in dem Klimagerät 10 vorgesehen.
  • Bei der gezeigten Klimaanlage 100 ist der luftseitig als zweites angeordnete Wärmeübertrager, nämlich der zweite Innen-Wärmetauscher 24, in dem Klimagerät 10 sowohl zum Heizen, als auch zum Kühlen verwendbar. Hierbei dient der als Verdampfer 31 betriebene zweite Innen-Wärmetauscher 24 primär dazu, Lufttemperaturen in dem Klimagerät 10 im in 2 gezeigten Kühlfall von unterhalb von 0° C zu erreichen. Dargestellt ist dies mit einem direkt mit Kältemittel, bevorzugt einem Kältemittel, durchströmten zweite Innen-Wärmetauscher 24 im Klimagerät 10. Bei einem indirekten System, in welchem die unmittelbare Wärmeabgabe an Wasser und im Anschluss an die Innenluft erfolgt, ist das Konzept identisch umzusetzen.
  • Der zweite Innen-Wärmetauscher 24 muss für den Betrieb als Verdampfer 31 zum Erzielen einer Lufttemperatur von unter 0° C die Konstruktionsmerkmale eines Innenraumverdampfers aufweisen. Grund hierfür ist die luftseitige Wasserabscheidung bei einer Reifbildung beziehungsweise Kondensatbildung an dem zweiten Innen-Wärmetauscher 24 im Betrieb als Kältemittel-Verdampfer 31. Ferner sollte der zweite Innen-Wärmetauscher 24 für den Betrieb als Verdampfer 31 auch vergleichsweise groß ausgeführt sein, um bei einer Reifbildung möglichst lange störungsfrei betrieben werden zu können.
  • 3 zeigt die baulich gleiche Klimaanlage 100 gemäß 2 in einem schematischen Schaltschema in einem den Innenraum 40 erwärmenden Betriebszustand. Zunächst sei darauf hingewiesen, dass die Kältemittelströmungsrichtung C nun darstellungsgemäß im Uhrzeigersinn verläuft. Der Verdichter 21 ist hier rein schematisch umgekehrt wirkend eingezeichnet. Gleichwohl ist eine (nicht dargestellte) Schaltumgebung, beispielsweise ein Mehrwege-Ventil, für die im Vergleich zu 2 umgekehrte Kältemittelströmungsrichtung C beschaltet. Der zweite Innen-Wärmetauscher 24 ist nun als Kondensator 30 für das Kältemittel in der Kreisleitung 20 betrieben und der Außen-Wärmetauscher 22 als Verdampfer 31 für das Kältemittel in der Kreisleitung 20 betrieben. Die erste Drossel 27 und die zweite Drossel 28 sind entsprechend umgekehrt zum Erhöhen beziehungsweise zum Verringern des Drucks in der Kreisleitung 20 betrieben. Diese Drosseln sind in einer Ausführungsform rein passive Bauteile, welche eine Druckentspannung bewirken. In einer anderen Ausführungsform ist zumindest eine der Drosseln 27, 28 ein thermostatisches oder bevorzugt ein elektrisch angesteuertes Expansionsventil. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass in dem Betriebszustand gemäß 2 die von dem Gebläse 13 in dem Klimagerät 10 bewegte Luft, sowie meist auch die Außenluft, zu warm ist, und zwar oberhalb von einer erwünschten Temperatur im Innenraum 40, beispielsweise 17° C bis 25° C, und in dem Betriebszustand gemäß 3 die von dem Gebläse 13 in dem Klimagerät 10 bewegte Luft, sowie meist auch die Außenluft, zu kalt ist, und zwar unterhalb von einer erwünschten Temperatur im Innenraum 40, beispielsweise 10° C bis 15° C.
  • Bezugszeichenliste
  • 100
    Klimaanlage
    10
    Klimagerät
    11
    Lufteinlass
    12
    Luftauslass
    13
    Gebläse
    14
    Mischluftklappe
    15
    Umluftklappe
    20
    Kreisleitung
    21
    Verdichter
    22
    Außen-Wärmetauscher
    23
    erster Innen-Wärmetauscher
    24
    zweiter Innen-Wärmetauscher
    25
    erster Leitungsabschnitt
    26
    zweiter Leitungsabschnitt
    27
    erste Drossel
    28
    zweite Drossel
    30
    Kondensator
    31
    Verdampfer
    40
    Innenraum
    50
    Außenumgebung
    60
    Kraftfahrzeug
    61
    Karosserie
    62
    Wandung
    63
    Fensterscheibe
    64
    Vorderrad
    65
    Hinterrad
    66
    Motorraum
    C
    Kältemittelströmungsrichtung
    A
    Luftströmungsrichtung
    F
    Vorwärtsfahrrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010042127 A1 [0004]
    • DE 102009019128 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Klimaanlage (100) für ein Kraftfahrzeug (60), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: - ein Klimagerät (10), umfassend einen Lufteinlass (11), einen Luftauslass (12) hin zu einem Innenraum (40) und ein Gebläse (13) zum Transportieren von Luft in einer vorgegebenen Luftströmungsrichtung (A) von dem Lufteinlass (11) zu dem Luftauslass (12); - eine Kreisleitung (20), in welcher ein Kältemittel geführt ist; - in der Kreisleitung (20) einen Verdichter (21), mittels welchem im Betrieb ein Kältemittel verdichtet und in eine vorgegebene Kältemittelströmungsrichtung (C) transportiert wird; - in der Kreisleitung (20) einen Außen-Wärmetauscher (22), mittels welchem im Betrieb ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Außenluft einer Außenumgebung (50) ausgeführt wird; und - in dem Klimagerät (10) und in der Kreisleitung (20) zumindest einen Innen-Wärmetauscher (23,24), mittels welchem im Betrieb die von dem Gebläse (13) transportierte Luft Wärme an das Kältemittel abgibt und das Kältemittel verdampft, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kreisleitung (20) die Kältemittelströmungsrichtung (C) umkehrbar ist und wechselweise der Außen-Wärmetauscher (22) sowie der Innen-Wärmetauscher (24) für das Kältemittel als Verdampfer (31) oder als Kondensator (30) betreibbar ist, wobei der Kondensator (30) in der Kältemittelströmungsrichtung (C) des Kältemittels hinter dem Verdichter (21) und vor dem Verdampfer (31) angeordnet ist.
  2. Klimaanlage (100) nach Anspruch 1, wobei weiterhin ein separater erster Innen-Wärmetauscher (23) und ein separater zweiter Innen-Wärmetauscher (24) angeordnet ist, wobei für das Kältemittel der zweite Innen-Wärmetauscher (24) als Verdampfer (31) oder als Kondensator (30) betreibbar ist und der erste Innen-Wärmetauscher (23) ausschließlich als Verdampfer (31) betreibbar ist, wobei in dem Klimagerät (10) in Luftströmungsrichtung (A) der zweite Innen-Wärmetauscher (24) hinter dem ersten Innen-Wärmetauscher (23) und in der Kreisleitung (20) in Reihe zwischen dem Verdichter (21) und dem ersten Innen-Wärmetauscher (23) geschaltet ist, sodass zwischen der im Betrieb von dem Gebläse (13) transportierten Luft und dem Kältemittel ein Wärmeaustausch ausgeführt wird.
  3. Klimaanlage (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Verdichter (21) für beide Kältemittelströmungsrichtungen (C) betreibbar ist.
  4. Klimaanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Kreisleitung (20) zwischen dem Außen-Wärmetauscher (22) und dem ersten Innen-Wärmetauscher (23) und/oder zwischen dem ersten Innen-Wärmetauscher (23) und dem zweiten Innen-Wärmetauscher (24) eine Drossel (27,28) zwischengeschaltet ist.
  5. Klimaanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Klimagerät (10) eine Umluftklappe (15) umfasst, mittels welcher die Zusammensetzung der von dem Gebläse (13) transportierbaren Luft regelbar ist, wobei die Luft entsprechend der Regelung Außenluft aus der Außenumgebung (50) und/oder Innenluft aus dem Innenraum (40) umfasst.
  6. Klimaanlage (100) nach Anspruch 5, wobei in dem Klimagerät (10) eine Mischluftklappe (14) in Luftströmungsrichtung (A) dem Innenluft-Wärmetauscher (24) nachgeschaltet ist.
  7. Klimaanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mit dem zweiten Innen-Wärmetauscher (24) im Betrieb als Verdampfer (31) die mittels des Gebläses (13) transportierbare Luft auf unter 0° C, bevorzugt auf -10° C, abkühlbar ist.
  8. Kraftfahrzeug (60), aufweisend eine Klimaanlage (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einen Innenraum (40), wobei der Innenraum (40) gegenüber einer Außenumgebung (50) gegen einen ungeregelten Luft-Luft-Wärmeaustausch abschirmbar ist, wobei die Temperatur des Innenraums (40) mittels der Klimaanlage (100) regelbar ist.
  9. Kühlverfahren in einer Klimaanlage (100) nach Anspruch 7, bevorzugt für einen Innenraum (40) eines Kraftfahrzeugs (60) nach Anspruch 8, wobei mittels des Gebläses (13) Luft über den ersten Innen-Wärmetauscher (23) und den zweiten Innen-Wärmetauscher (24) geleitet wird, wobei der zweite Innen-Wärmetauscher (24) zum Kühlen der transportierten Luft als Verdampfer (31) betrieben wird und die Luft auf unter 0° C, bevorzugt auf -10° C, abgekühlt wird.
  10. Kühlverfahren nach Anspruch 9, wobei mittels des ersten Innen-Wärmetauschers (23) die transportierte Luft auf über 0° C, bevorzugt auf 2° C, und erst mittels des zweiten Innen-Wärmetauscher (24) auf unter 0° C abgekühlt wird.
DE102020208613.3A 2020-07-09 2020-07-09 Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug und Kühlverfahren Pending DE102020208613A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020208613.3A DE102020208613A1 (de) 2020-07-09 2020-07-09 Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug und Kühlverfahren
CN202110776750.8A CN113910859B (zh) 2020-07-09 2021-07-09 用于机动车的空调设备和冷却方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020208613.3A DE102020208613A1 (de) 2020-07-09 2020-07-09 Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug und Kühlverfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020208613A1 true DE102020208613A1 (de) 2022-01-13

Family

ID=79020095

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020208613.3A Pending DE102020208613A1 (de) 2020-07-09 2020-07-09 Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug und Kühlverfahren

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN113910859B (de)
DE (1) DE102020208613A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07195935A (ja) 1994-01-10 1995-08-01 Nippondenso Co Ltd 車両用空気調和装置
DE102009019128A1 (de) 2009-04-29 2010-11-04 Behr Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Regelung einer Kraftfahrzeugklimaanlage
DE102010042127A1 (de) 2010-10-07 2012-04-12 Audi Ag Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges
DE102015213012A1 (de) 2015-07-10 2017-01-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Klimatisierungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zu deren Betrieb
JP2018176936A (ja) 2017-04-10 2018-11-15 一般財団法人電力中央研究所 電動車両

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012013250A1 (de) * 2012-07-04 2014-01-09 Audi Ag Klimagerät für ein Kraftfahrzeug
DE102013003507A1 (de) * 2013-03-04 2014-09-04 Volkswagen Aktiengesellschaft Klimaanlage für ein Fahrzeug sowie Verfahren zum Klimatisieren eines Fahrzeugs
DE102015215955A1 (de) * 2015-08-20 2017-03-09 Volkswagen Aktiengesellschaft Klimatisierungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zu deren Betrieb
DE102015118221A1 (de) * 2015-10-26 2017-04-27 Hanon Systems Kältemittelkreislauf für eine Fahrzeugklimaanlage mit Wärmepumpenfunktion
DE102016203045A1 (de) * 2016-02-26 2017-08-31 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Temperiereinrichtung zum Temperieren eines Innenraums eines Fahrzeugs sowie Verfahren zum Betreiben einer solchen Temperiereinrichtung
DE102018118118A1 (de) * 2017-08-23 2019-02-28 Hanon Systems Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben des Klimatisierungssystems
DE102018215024B4 (de) * 2018-09-04 2021-01-07 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug sowie Kälteanlage

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07195935A (ja) 1994-01-10 1995-08-01 Nippondenso Co Ltd 車両用空気調和装置
DE102009019128A1 (de) 2009-04-29 2010-11-04 Behr Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Regelung einer Kraftfahrzeugklimaanlage
DE102010042127A1 (de) 2010-10-07 2012-04-12 Audi Ag Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges
DE102015213012A1 (de) 2015-07-10 2017-01-12 Volkswagen Aktiengesellschaft Klimatisierungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zu deren Betrieb
JP2018176936A (ja) 2017-04-10 2018-11-15 一般財団法人電力中央研究所 電動車両

Also Published As

Publication number Publication date
CN113910859A (zh) 2022-01-11
CN113910859B (zh) 2024-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102006026359B4 (de) Klimaanlage für Fahrzeuge
DE102012108886B4 (de) Wärmeübertrageranordnung und Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeuges
EP3444542B1 (de) Kreislaufsystem für ein fahrzeug und verfahren dazu
DE102014104969B4 (de) Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug
DE102012111672B4 (de) Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage mit Wärmepumpen- und Nachheizfunktionalität
DE102018118118A1 (de) Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben des Klimatisierungssystems
DE102014203895B4 (de) Kälteanlage
DE102013110965A1 (de) Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug
DE102012222594B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs als Wärmepumpe sowie als Wärmepumpe betreibbarer Kältemittelkreislauf
DE1251493B (de)
DE102019203292B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem eine Wärmepumpenfunktion aufweisenden Kältemittelkreislauf
DE102015112030A1 (de) Modulares Klimatisierungssystem eines Kraftfahrzeugs
DE112021003804T5 (de) Dampfeinspritzmodul und wärmepumpensystem mit diesem modul
EP1462281B1 (de) Klimaanlage mit mehreren Verdampfern für ein Kraftfahrzeug
DE102010023178A1 (de) Klimaanlage
DE102015118221A1 (de) Kältemittelkreislauf für eine Fahrzeugklimaanlage mit Wärmepumpenfunktion
DE202011110325U1 (de) Luftentfeuchtungseinheit
DE102020208613A1 (de) Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug und Kühlverfahren
DE102018100814A1 (de) Schleife für die Zirkulation eines Kühlfluids zur Aufbereitung der Luft aus dem Fahrgastraum eines Fahrzeugs
DE102017212479A1 (de) Kälteanlage eines Fahrzeugs mit einem Kältemittelkreislauf
DE102020005831A1 (de) Klimatisierungseinrichtung für einen Kraftwagen
DE102020106626A1 (de) Kältemittelkreislauf für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben eines solchen Kältemittelkreislaufs
DE19851907B4 (de) Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug
DE102019115416A1 (de) Heiz- und Klimaanlage mit Nutzung von Abluft
DE102023200185A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Klimatisieren eines Fahrgastraums eines Kraftfahrzeuges

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication