DE102022004894B3 - Temperiereinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen, sowie Kraftwagen - Google Patents

Temperiereinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen, sowie Kraftwagen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Temperiereinrichtung (10) für einen Kraftwagen, mit einem von einem Kältemittel durchströmbaren Kältemittelkreislauf (12), in welchem wenigstens ein Kältemittelverdichter (14) zum Verdichten des Kältemittels, wenigstens ein Verdampfer (16) zum Verdampfen des Kältemittels und ein von Luft umströmbarer Kühl-Wärmetauscher (18) zum Kühlen des Kältemittels angeordnet sind. In dem Kältemittelkreislauf (12) ist stromab des dritten Wärmetauschers (28) und stromauf des Kältemittelverdichters (14) ein Sammler (44) angeordnet, in welchem eine Gasphase des Kältemittels und eine Flüssigphase des Kältemittels gleichzeitig aufnehmbar sind. Der Sammler (44) ist von dem Kältemittel auf dessen Weg von dem Verdampfer (16) zu dem Kältemittelverdichter (14) umgehbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Temperiereinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einer solchen Temperiereinrichtung.
  • Der JP 3486851 B2 ist eine Temperiereinrichtung für einen Kraftwagen als bekannt zu entnehmen. Außerdem offenbart die DE 10 2020 111 505 A1 eine Wärmepumpenanordnung für batteriebetriebene Kraftfahrzeuge. Des Weiteren offenbart die JP 2006 - 321 389 A eine Fahrzeugabwärmenutzungseinrichtung. Ferner ist aus der DE 10 2017 216 778 A1 eine Kälteanlage für ein Fahrzeug bekannt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Temperiereinrichtung für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen, sowie einen Kraftwagen mit einer solchen Temperiereinrichtung zu schaffen, so dass ein besonders effizienter Betrieb der Temperiereinrichtung und somit des Kraftwagens realisiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Temperiereinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch einen Kraftwagen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Temperiereinrichtung für einen auch als Kraftfahrzeug oder Fahrzeug bezeichneten und vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. Dies bedeutet, dass der Kraftwagen, dessen auch als Fahrgastraum oder Fahrgastzelle bezeichneter Innenraum durch einen beispielsweise als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau des Kraftwagens gebildet oder begrenzt ist, in seinem vollständig hergestellten Zustand die Temperiereinrichtung aufweist, mittels welcher beispielsweise der Innenraum temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt werden kann. Die Temperiereinrichtung weist einen von einem Kältemittel durchströmbaren Kältemittelkreislauf auf, welcher auch als Kältemittelkreis, Kältekreis oder Kältekreislauf bezeichnet wird. Beispielsweise ist der Kältemittelkreislauf Bestandteil einer Klimatisierungseinrichtung, welche beispielsweise auch als Klimaanlage bezeichnet wird. Insbesondere kann mittels der Klimatisierungseinrichtung der Innenraum temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt werden. Außerdem kann beispielsweise mittels der Klimatisierungseinrichtung der Innenraum, insbesondere dem Innenraum zuzuführende Luft, entfeuchtet werden. In dem Kältemittelkreislauf ist wenigstens ein Kältemittelverdichter angeordnet, mittels welchem das Kältemittel verdichtet werden kann oder verdichtet wird. Insbesondere kann der Kältemittelverdichter das Kältemittel durch den Kältemittelkreislauf hindurchfördern und, insbesondere dabei, verdichten. Ganz insbesondere ist der Kältemittelverdichter ein elektrisch betreibbarer Kältemittelverdichter, das heißt ein elektrischer Kältemittelverdichter. In dem Kältemittelkreislauf ist wenigstens ein Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels angeordnet, wobei der Verdampfer auch als erster Verdampfer bezeichnet wird. Der erste Verdampfer ist ein erster Wärmetauscher, welcher von dem Kältemittel durchströmbar und von Luft umströmbar ist. Die, insbesondere gesamte, Luft stammt, insbesondere in einem Frischluftbetrieb der Temperiereinrichtung, beispielsweise aus einer Umgebung des Kraftwagens insgesamt und wird daher auch als Umgebungsluft bezeichnet. Insbesondere in einem Umluftbetrieb der Temperiereinrichtung kann die, insbesondere gesamte Luft, aus dem auch als Kabine bezeichneten Innenraum stammen. In einem Mischbetrieb kann die Luft teilweise aus der Kabine und teilweise aus der Kabine stammen. Beispielsweise kann die den ersten Verdampfer umströmende Luft dem Innenraum zugeführt, das heißt in den Innenraum eingeleitet werden. Wenn zuvor und im Folgenden die Rede von dem Verdampfer ist, so ist darunter, falls nichts anderes angegeben ist, der erste Verdampfer zu verstehen. Über den ersten Verdampfer kann Wärme zwischen dem den ersten Verdampfer durchströmenden Kältemittel und der den ersten Verdampfer umströmenden Luft ausgetauscht werden, insbesondere derart, dass über den ersten Verdampfer Wärme von der den ersten Verdampfer umströmenden Luft an das Kältemittel übertragen wird oder übertragbar ist, welches mittels des ersten Verdampfers beziehungsweise in dem ersten Verdampfer verdampft wird. Dadurch wird das Kältemittel erwärmt, und die den Verdampfer umströmende Luft wird gekühlt. Unterschreitet die Temperatur der Luft dabei den Taupunkt, so kondensiert Feuchtigkeit, die in der Luft enthalten ist, aus. Die absolute Feuchte der aus dem Verdampfer austretenden Luft ist dadurch geringer als die der eintretenden Luft. Die Luft wurde somit entfeuchtet. Die absolute Feuchtigkeit ist die Menge oder Masse des Wassers beziehungsweise der Feuchte bezogen auf die Masse oder Menge der trockenen beziehungsweise entfeuchteten Luft. Wird die mittels des ersten Verdampfers gekühlte Luft beispielsweise dem Innenraum zugeführt, das heißt in den Innenraum eingeleitet, so kann hierdurch der Innenraum gekühlt werden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass in einem auch als Kältebetrieb bezeichneten Kühlbetrieb der Temperiereinrichtung das Kältemittel durch den ersten Verdampfer hindurchströmt und mittels des ersten Verdampfers verdampft wird, so dass in dem Kältebetrieb die in dem Kältebetrieb den ersten Verdampfer umströmende Luft gekühlt wird. Beispielsweise wird in dem Kältebetrieb (Kühlbetrieb) die den ersten Verdampfer umströmende und mittels des ersten Verdampfers gekühlte Luft insbesondere als Innenraum- oder Kabinenzuluft dem Innenraum zugeführt, das heißt in den Innenraum eingeleitet, wodurch der Innenraum gekühlt werden kann.
  • In dem Kältemittelkreislauf ist außerdem ein von Luft umströmbarer Kühl-Wärmetauscher zum Kühlen des Kältemittels angeordnet. Die, insbesondere gesamte, den Kühl-Wärmetauscher, beispielsweise in dem Kühlbetrieb und/oder in dem Frischluftbetrieb, umströmende Luft stammt beispielsweise aus der Umgebung des Kraftwagens und ist somit Umgebungsluft. Insbesondere in dem Umluftbetrieb der Temperiereinrichtung kann die, insbesondere gesamte, Luft, die den Kühl-Wärmetauscher umströmt, aus dem auch als Kabine bezeichneten Innenraum stammen. In dem Mischbetrieb kann die Luft, die den Kühl-Wärmetauscher umströmt, teilweise aus der Kabine und teilweise aus der Kabine stammen. Beispielsweise in dem Kühlbetrieb und/oder wenigstens einem weiteren Betrieb der Temperiereinrichtung strömt das Kältemittel durch den Kühl-Wärmetauscher und wird mittels des Kühl-Wärmetauschers, das heißt über den Kühl-Wärmetauscher mittels der den Kühl-Wärmetauscher umströmenden Luft gekühlt. Insbesondere dann, wenn als das Kältemittel Kohlendioxid verwendet wird, ist der Kühl-Wärmetauscher beispielsweise ein Gaskühler oder der Kühl-Wärmetauscher wird auch als Gaskühler oder Heizgaskühler bezeichnet, mittels welchem das Kältemittel zumindest in dem weiteren Betrieb und/oder in dem Kühlbetrieb gekühlt wird. Ferner ist es denkbar, dass der Kühl-Wärmetauscher als ein Kondensator ausgebildet ist oder ein Kondensator ist oder zumindest in dem weiteren Betrieb und/oder in dem Kühlbetrieb Kondensator betreibbar ist oder betrieben wird, wobei mittels des Kondensators das Kältemittel zu kühlen und dadurch zu kondensieren ist, insbesondere gekühlt und dadurch kondensiert wird. Der Kühl-Wärmetauscher ist ein zusätzlich zu dem ersten Verdampfer vorgesehener, zweiter Wärmetauscher, so dass der erste einfach auch als erster Wärmetauscher und der Kühl-Wärmetauscher als zweiter Wärmetauscher bezeichnet wird. Insbesondere kann es sich bei dem weiteren um einen Heizbetrieb und/oder Wärmepumpenbetrieb handeln. Insbesondere wird die in dem weiteren Betrieb den Kühl-Wärmetauscher umströmende Luft erwärmt und beispielsweise in den Innenraum eingeleitet, wodurch der Innenraum beheizt wird. Dabei ist es denkbar, dass in dem weiteren Betrieb das Kältemittel mittels des ersten Verdampfers und/oder mittels einer weiteren Verdampfers in dem Kältemittelkreiskauf verdampft wird.
  • Beispielsweise ist die Temperiereinrichtung in dem Wärmepumpenbetrieb und somit als Wärmepumpe und/oder in dem Heizbetrieb betreibbar. Insbesondere kann es sich bei dem Wärmepumpenbetrieb beziehungsweise bei dem Heizbetrieb um den zuvor genannten, weiteren Betrieb handeln. In dem Wärmepumpenbetrieb beziehungsweise in dem Heizbetrieb strömt das Kältemittel beispielsweise durch den Kühl-Wärmetauscher, wobei denkbar ist, dass in dem Wärmepumpenbetrieb beziehungsweise in dem Heizbetrieb das Kältemittel nicht durch den ersten Verdampfer hindurchströmt, mithin den ersten Verdampfer umgeht. Dann wird beispielsweise in dem Wärmepumpenbetrieb beziehungsweise in dem Heizbetrieb das Kältemittel mittels des weiteren Verdampfers verdampft. Insbesondere ist es in dem Wärmepumpenbetrieb beziehungsweise in dem Heizbetrieb vorgesehen, dass in dem Wärmepumpenbetrieb beziehungsweise in dem Heizbetrieb mittels des Kühl-Wärmetauschers das Kältemittel gekühlt wird, derart, dass Wärme von den dem Kühl-Wärmetauscher durchströmenden Kältemittel an die den Kühl-Wärmetauscher in dem Wärmepumpenbetrieb umströmende Luft übergeht, wodurch das Kältemittel gekühlt und die den Kühl-Wärmetauscher umströmende Luft erwärmt wird. Beispielsweise wird in dem Wärmepumpenbetrieb beziehungsweise in dem Heizbetrieb die den Kühl-Wärmetauscher umströmende und erwärmte Luft dem Innenraum zugeführt, das heißt in den Innenraum eingeleitet, wodurch der Innenraum erwärmt, das heißt beheizt werden kann. Dadurch kann der Innenraum besonders effizient beheizt werden.
  • Der Kraftwagen weist beispielsweise in seinem vollständig hergestellten Zustand wenigstens eine elektrische Maschine auf, mittels welcher der Kraftwagen, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Ferner ist es denkbar, dass der Kraftwagen in seinem vollständig hergestellten Zustand einen elektrischen Energiespeicher aufweist, in oder mittels welchem elektrische Energie, insbesondere elektrochemisch, zu speichern oder gespeichert ist. Beispielsweise kann die elektrische Maschine mit der in dem Energiespeicher gespeicherten, elektrischen Energie versorgt werden, wodurch die elektrische Maschine in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar ist. Mittels des Elektromotors kann der Kraftwagen beispielsweise, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine und/oder der elektrische Energiespeicher eine Hochvolt-Komponente, deren elektrische Spannung, insbesondere elektrische Betriebs- und Nennspannung, vorzugsweise größer als 50 Volt, insbesondere größer als 60 Volt, ist und ganz vorzugsweise mehrere Hundert Volt beträgt. Insbesondere ist beispielsweise der elektrische Energiespeicher als Batterie, insbesondere als Sekundärbatterie, ausgebildet. Wie im Folgenden noch genau erläutert wird, kann beispielsweise insbesondere in dem Wärmepumpenbetrieb beziehungsweise in dem Heizbetrieb von dem Energiespeicher und/oder von der elektrischen Maschine bereitgestellte Wärme, insbesondere Abwärme, genutzt werden, um das Kältemittel zu erwärmen, wobei dann das mittels der Wärme der elektrischen Maschine und/oder elektrischen Energiespeichers erwärmte Kältemittel insbesondere über den Kühl-Wärmetauscher in dem Wärmepumpenbetrieb beziehungsweise in dem Heizbetrieb genutzt werden kann, um auf die beschriebene Weise die den Kühl-Wärmetauscher in dem Wärmepumpenbetrieb beziehungsweise in dem Heizbetrieb umströmende Luft zu erwärmen, die dann in dem Wärmepumpenbetrieb beziehungsweise in dem Heizbetrieb dem Innenraum zugeführt, das heißt in den Innenraum eingeleitet wird. Hierdurch kann der Innenraum besonders effizient, insbesondere besonders energieeffizient, erwärmt werden.
  • Um nun einen besonders effizienten, insbesondere energieeffizienten, Betrieb der Temperiereinrichtung und somit des Kraftwagens insgesamt realisieren zu können, weist die Temperiereinrichtung erfindungsgemäß einen von einem insbesondere von dem Kältemittel unterschiedlichen, beispielsweise flüssigen Temperiermittel durchströmbaren Temperierkreislauf auf, welcher beispielsweise, insbesondere vollständig, von dem Kältemittelkreislauf fluidisch getrennt ist. In dem Temperierkreislauf ist wenigstens ein elektrisches oder elektronisches Bauelement angeordnet, welches mittels des Temperiermittels zu temperieren, das heißt zu kühlen und/oder zu erwärmen ist.
  • Beispielsweise kann die Temperiereinrichtung optional, das heißt gegebenenfalls und somit nicht notwendigerweise aber vorteilhafterweise eine Umgehungsleitung aufweisen, welche an einer ersten Verbindungsstelle und an einer zweiten Verbindungsstelle fluidisch mit dem Kältemittelkreislauf verbunden ist. Beispielsweise zumindest bezogen auf den Kühlbetrieb und/oder den weiteren Betrieb, mithin beispielsweise den Wärmepumpenbetrieb und/oder den Heizbetrieb, ist die erste Verbindungsstelle in Strömungsrichtung des den Kältemittelkreislauf durchströmenden Kältemittels stromauf des Kühl-Wärmetauschers und stromab des Kältemittelverdichters angeordnet. Beispielsweise zumindest bezogen auf den Kühlbetrieb und/oder den weiteren Betrieb ist die zweite Verbindungsstelle in Strömungsrichtung des durch den Kältemittelkreislauf hindurchströmenden Kältemittels stromab des Kühl-Wärmetauschers und stromauf des Kältemittelverdichters angeordnet, so dass mittels der Umgehungsleitung zumindest ein Teil des Kältemittels an der ersten Verbindungsstelle aus dem Kältemittelkreislauf abzweigbar und unter Umgehung des Kühl-Wärmetauschers, das heißt ohne dass das die Umgehungsleitung durchströmende Kältemittel den Kühl-Wärmetauscher durchströmt, zu der zweiten Verbindungsstelle zu leiten und an der zweiten Verbindungsstelle in den Kältemittelkreislauf einleitbar ist. Mit anderen Worten kann mittels der Umgehungsleitung an der ersten Verbindungsstelle zumindest ein Teil des den Kältemittelkreislauf durchströmenden Kältemittels aus dem Kältemittelkreislauf abgezweigt und in die Umgehungsleitung eingeleitet werden.
  • Das aus dem Kältemittelkreislauf abgezweigte und in die Umgehungsleitung eingeleitete Kältemittel kann die Umgehungsleitung durchströmen und wird mittels der Umgehungsleitung zu der zweiten Verbindungsstelle geführt und an der zweiten Verbindungsstelle wieder in den Kältemittelkreislauf eingeleitet, wobei das die Umgehungsleitung durchströmende Kältemittel den Kühl-Wärmetauscher umgeht, mithin nicht durch den Kühl-Wärmetauscher hindurchströmt. Es ist denkbar, dass beispielsweise in dem Wärmepumpenbetrieb und/oder in dem Heizbetrieb eine gegenüber Null größere, erste Teilströmung des Kältemittels durch den Kühl-Wärmetauscher und eine gegenüber Null größere, zweite Teilströmung des Kältemittels durch die Umgehungsleitung hindurchströmt, sodass die zweite Teilströmung des Kühlwärmetauscher umgeht, mithin nicht durch den Kühlwärmetauscher hindurchströmt. Beispielsweise ist es denkbar, dass in dem Kühlbetrieb das, insbesondere gesamte, Kältemittel durch die Umgehungsleitung hindurchströmt und somit den Kühl-Wärmetauscher umgeht. Die Möglichkeit, dass das Kältemittel über die Umgehungsleitung den Kühl-Wärmetauscher umgehen kann, ist insbesondere in dem Kühlbetrieb vorteilhaft. Hier soll das heiße Kältemittel nicht durch den Kühl-Kärmetauscher strömen, um beispielsweise die insbesondere dem Innenraum zuzuführende und/oder abzukühlende, insbesondere mittels des ersten Verdampfer abzukühlende, Luft nicht unnötig zu erwärmen. Weiterhin können Druckverluste des strömenden Kältemittels vorteilhaft gering gehalten werden. Druckverluste des Kältemittels in der auch als Bypassleitung bezeichneten Umgehungsleitung sind geringer als Druckverluste des Kältemittels durch den Kühl-Wärmetaucher, wodurch ein besonders effizienter Betrieb realisiert werden kann.
  • Beispielsweise ist die Umgehungsleitung einem auch als Umgehungsventil bezeichnetes Ventilelement zugeordnet, welches auch als erstes Ventilelement bezeichnet wird. Mittels des Umgehungsventils ist beispielsweise eine die Umgehungsleitung durchströmende Menge des Kältemittels einstellbar. Insbesondere können mittels des Ventilelements die zuvor genannten Teilströme des Kältemittels eingestellt, das heißt variiert werden. Beispielsweise kann das Umgehungsventil die Umgehungsleitung fluidisch versperren, so dass beispielsweise das, insbesondere gesamte, Kältemittel aus dem Kältemittelverdichter durch den Kühl-Wärmetauscher hindurchströmt. Mit anderen Worten, ist durch das Umgehungsventil die Umgehungsleitung fluidisch versperrt, so kann das Kältemittel nicht durch die Umgehungsleitung hindurchströmen, sondern dann strömt beispielsweise das, insbesondere gesamte, Kältemittel durch den Kühl-Wärmetauscher. Ferner ist es beispielsweise denkbar, dass mittels des Umgehungsventils der Kühl-Wärmetauscher fluidisch versperrbar ist, so dass dann beispielsweise das, insbesondere gesamte, Kältemittel aus dem Kältemittelverdichter die Umgehungsleitung durchströmt und somit den Kühl-Wärmetauscher umgeht. Mit anderen Worten strömt beispielsweise dann, wenn mittels des Umgehungsventils der Kühl-Wärmetauscher fluidisch versperrt ist, nicht durch den Kühl-Wärmetauscher, sondern das, insbesondere gesamte, Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf strömt dann beispielsweise durch die Umgehungsleitung. Somit ist es denkbar, dass mittels des Umgehungsventils eine den Kühl-Wärmetauscher durchströmende Menge des Kältemittels einstellbar ist. Insbesondere kann beispielsweise mittels des Umgehungsventils eine den Kühl-Wärmetauscher durchströmende, erste Menge des Kältemittels und eine die Umgehungsleitung durchströmende, zweite Menge des Kältemittels eingestellt werden. Beispielsweise kann das Umgehungsventil die erste Menge und/oder die zweite Menge auf Null einstellen. Ist die erste Menge auf Null eingestellt, so ist der Kühl-Wärmetauscher mittels des Umgehungsventils versperrt. Ist die zweite Menge auf Null eingestellt, so ist mittels des Umgehungsventils die Umgehungsleitung fluidisch versperrt. Insbesondere ist es denkbar, dass das Umgehungsventil die erste Menge auf wenigstens einen von Null unterschiedlichen Wert einstellen kann. Insbesondere ist es denkbar, dass das Umgehungsventil mehrere, voneinander von Null unterschiedliche Werte der ersten Menge einstellen kann. Insbesondere ist es denkbar, dass das Umgehungsventil wenigstens einen von Null unterschiedlichen Wert der zweiten Menge einstellen kann. Insbesondere ist es denkbar, dass das Umgehungsventil mehrere, voneinander und von Null unterschiedliche Werte der zweiten Menge einstellen kann. Dadurch kann eine jeweilige, bedarfsgerechte Strömung des Kältemittels durch den Kühl-Wärmetauscher und durch die Umgehungsleitung eingestellt werden, so dass ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist.
  • Beispielsweise ist oder umfasst das Bauelement die zuvor genannte, elektrische Maschine. Alternativ oder zusätzlich ist oder umfasst beispielsweise das Bauelement den Energiespeicher. Beispielsweise ist das Bauelement von dem Temperiermittel durchströmbar. Das Bauelement kann beispielsweise mittels des Temperiermittels derart temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt werden, dass ein Wärmeaustausch zwischen dem Bauelement und dem Temperiermittel erfolgt. Weist beispielsweise das Temperiermittel eine höhere Temperatur als das Bauelement auf, so kann beispielsweise Wärme von dem Temperiermittel an oder auf das Bauelement übergehen, so dass dann das Temperiermittel als Heizmedium zum Erwärmen beziehungsweise Beheizen des Bauelements ausgebildet ist, genutzt wird oder fungiert. Weist beispielsweise das Temperiermittel eine geringere Temperatur als das Bauelement auf, so kann beispielsweise Wärme von dem Bauelement an oder auf das Temperiermittel übergehen, wodurch das Bauelement gekühlt wird. Somit ist beispielsweise das Temperiermittel ein Kühlmittel beziehungsweise das Temperiermittel fungiert als Kühlmittel oder wird als Kühlmittel genutzt. Ganz vorzugsweise ist das Temperiermittel eine Flüssigkeit. Insbesondere ist denkbar, dass das Temperiermittel zumindest Wasser, zumindest überwiegend Wasser, umfasst, so dass das Temperatur beispielsweise auch als Kühlwasser bezeichnet wird oder als Kühlwasser genutzt werden kann. Das Temperiermittel kann beispielsweise eine Mischung aus Wasser und Frostschutzmittel sein, wobei beispielsweise das Wasser einen Volumenanteil von 50 Volumenprozent (Volumen-%) und das Frostschutzmittel einen Volumenanteil von 50 Volumenprozent an dem Temperiermittel hat. Ferner ist es denkbar, dass das Bauelement eine Leistungselektronik ist oder umfasst, über welche beispielsweise die elektrische Maschine mit der in dem Energiespeicher gespeicherten, elektrischen Energie versorgbar ist.
  • Dabei weist die Temperiereinrichtung einen sowohl in dem Kältemittelkreislauf als auch in dem Temperierkreislauf angeordneten, von dem Kältemittel und von dem Temperiermittel durchströmbaren und zusätzlich zu dem ersten Verdampfer und zusätzlich zu dem Kühl-Wärmetauscher vorgesehenen, dritten Wärmetauscher auf, welcher auch als Chiller bezeichnet wird. Über den Chiller kann Wärme zwischen dem Kältemittel und dem Temperiermittel ausgetauscht werden. Insbesondere kann beispielsweise über den Chiller Wärme von dem Temperiermittel an das Kältemittel übergehen, wodurch das Temperiermittel gekühlt und das Kältemittel erwärmt wird. Insbesondere in dem Wärmepumpenbetrieb und/oder in dem Heizbetrieb kann das über den Chiller erwärmte Kältemittel genutzt werden, um mittels des über den Chiller erwärmten Kältemittels über den Kühl-Wärmetauscher die den Kühl-Wärmetauscher umströmende Luft zu erwärmen, die dann dem Innenraum zugeführt, mithin in den Innenraum eingeleitet wird. Somit kann Wärme, insbesondere Abwärme, des Bauelements genutzt werden, um den Innenraum zu beheizen. Dies erfolgt insbesondere derart, dass Wärme von dem Bauelement an das Temperiermittel und von dem Temperiermittel über den Chiller an das Kältemittel übergehen kann, wodurch das Kältemittel erwärmt wird. Die an das Kältemittel übergegangene Wärme kann über den Kühl-Wärmetauscher, insbesondere in dem Wärmepumpenbetrieb und/oder in dem Heizbetrieb, an die den Kühl-Wärmetauscher umströmende Luft übergehen, wodurch die den Kühl-Wärmetauscher umströmende Luft erwärmt wird. Die über den Kühl-Wärmetauscher erwärmte Luft wird dann dem Innenraum zugeführt, wodurch der Innenraum effizient beheizt werden kann. Es ist somit denkbar, insbesondere in dem Wärmepumpenbetrieb und/oder in dem Heizbetrieb, das Kältemittel mittels des Chillers, das heißt über den Chiller mittels des Temperiermittels zu erwärmen, so dass in dem Wärmepumpenbetrieb und/oder in dem Heizbetrieb das Kältemittel durch den Chiller hindurchströmt.
  • In dem Kältemittelkreislauf ist stromab des dritten Wärmetauschers und stromauf des Kältemittelverdichters ein Sammler angeordnet, in welchem eine Gasphase des Kältemittels und eine Flüssigphase des Kältemittels gleichzeitig aufnehmbar sind. Insbesondere ist der Sammler eine lokale Volumenvergrößerung des Kältemittelkreislaufs. Insbesondere wird der Sammler genutzt, um Volumenschwankungen des Kältemittels, insbesondere der Gasphase, auszugleichen.
  • Dabei weist der Kältemittelkreislauf ein fluidisch mit dem Sammler und fluidisch mit dem Kältemittelverdichter verbundenes, erstes Leitungselement auf, mittels welchem das Kältemittel von dem Sammler zu dem Kältemittelverdichter führbar ist. Der Kältemittelkreislauf weist dabei auch ein fluidisch mit dem ersten Verdampfer verbundenes, zweites Leitungselement auf, welches an einer stromab des Sammlers und stromauf des Kältemittelverdichters angeordneten Umgehungsstelle, welche auch als erste Umgehungsstelle oder dritte Verbindungsstelle bezeichnet wird, fluidisch mit dem ersten Leitungselement verbunden ist, so dass mittels des zweiten Leitungselements das das zweite Leitungselement durchströmende Kältemittel aus dem ersten Verdampfer Wärmetauscher unter Umgehung des Sammlers, das heißt ohne dass das das zweite Leitungselement durchströmende Kältemittel durch den Sammler hindurchströmt, zu der dritten Verbindungsstelle zu führen und an der dritten Verbindungsstelle in das erste Leitungselement einleitbar ist. Dies bedeutet, dass das das zweite Leitungselement durchströmende Kältemittel den Sammler umgeht, mithin nicht durch den Sammler hindurchströmt, wodurch ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist der der Sammler ist von dem Kältemittel auf dessen Weg von dem ersten Verdampfer zu dem Kältemittelverdichter umgehbar, und zwar über das zweite Leitungselement, sodass das von dem ersten Verdampfer zu dem Kältemittelverdichter strömende Kältemittel das zweite Leitungselement durchströmt und somit den Sammler umgeht, mithin nicht durch den Sammler hindurchströmt. Insbesondere ist es denkbar, dass in dem weiteren Betrieb und/oder ganz insbesondere in dem Kühlbetrieb das von dem ersten Verdampfer zu dem Kältemittelverdichter strömende Kältemittel das zweite Leitungselement durchströmt und somit den Sammler umgeht, wodurch ein besonders effizienter Betrieb realisiert werden kann.
  • Bei der Erfindung ist der dritte Wärmetauscher in einem von dem den dritten Wärmetauscher durchströmenden Kältemittel durchströmbaren, dritten Leitungselement des Kältemittelkreislaufs angeordnet.
  • Dabei ist es vorgesehen, dass das dritte Leitungselement an einer zweiten Umgehungsstelle, welche auch als vierten Verbindungsstelle bezeichnet wird, fluidisch mit dem zweiten Leitungselement verbunden ist, so dass das den dritten Wärmetauscher und das dritte Leitungselement durchströmende Kältemittel unter Umgehung des Sammlers an der vierten Verbindungsstelle in das zweite Leitungselement und daraufhin mittels des zweiten Leitungselements unter Umgehung des Sammlers an der dritten Verbindungsstelle in das erste Leitungselement einleitbar ist. Dies bedeutet, dass das das dritte Leitungselement und somit den Chiller (dritter Wärmetauscher) durchströmende Kältemittel auf seinem Weg zum Kältemittelverdichter den Sammler über das zweite Leitungselement umgeht, mithin nicht durch den Sammler hindurchströmt, wodurch ein besonders effizienter Betrieb realisiert werden kann.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Kältemittelkreislauf ein zusätzlich zu dem ersten Verdampfer, zusätzlich zu dem Kühl-Wärmetauscher und zusätzlich zu dem dritten Wärmetauscher vorgesehener und von Luft aus der Umgebung des Kraftwagens umströmbarer Umgebungsluftwärmetauscher angeordnet. Der Umgebungsluftwärmetauscher ist ein vierter Wärmetauscher oder wird auch als vierter Wärmetauscher bezeichnet. Es ist denkbar, dass das Kältemittel beispielsweise in dem weiteren Betrieb, insbesondere in dem Wärmepumpenbetrieb und/oder in dem Heizbetrieb und/oder in einem Entfeuchtungsbetrieb, durch den Umgebungsluft-Wärmetauscher hindurchströmt, wobei beispielsweise das Kältemittel mittels des Umgebungsluft-Wärmetauschers erwärmt wird, insbesondere dadurch, dass Wärme über den Umgebungsluft-Wärmetauscher von der den Umgebungsluft-Wärmetauscher umströmenden und auch als Umgebungsluft bezeichneten Luft an das den Umgebungsluft-Wärmetauscher durchströmende Kältemittel übergeht. Dies ist besonders vorteilhaft in dem Wärmepumpenbetrieb, welcher beispielsweise der genannte, weitere Betrieb ist. Insbesondere ist es dankbar, dass in dem weiteren Betrieb, insbesondere in dem Wärmepumpenbetrieb und/oder im Entfeuchtungsbetrieb, ist der Umgebungswärmetauscher parallel zum Chiller betreibbar ist oder betrieben wird, sodass ein gegenüber Null größerer, erster Teilstrom des Kältemittels durch den Chiller und, insbesondere gleichzeitig, ein gegenüber Null größerer, zweiter Teilstrom des Kältemittels durch den Umgebungsluftwärmetauscher hindurchströmt. Dann sind der Umgebungsluftwärmetauscher und der Chiller parallel zueinander geschaltet. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass im Kühlbetrieb der Umgebungswärmetauscher als Kondensator beziehungsweise Kühler, insbesondere Gaskühler, arbeitet oder fungiert, sodass das Kältemittel mittels des Umgebungsluftwärmetauschers gekühlt, insbesondere kondensiert, wird. Insbesondere ist es im Kühlbetrieb denkbar, dass in dem Kühlbetrieb das Kältemittel des Kühl-Wärmetauscher über die Umgehungsleitung umgeht.
  • Insgesamt ist erkennbar, dass der Chiller (dritter Wärmetauscher) und der Umgebungswärmetauscher parallel zueinander und damit besonders effizient betrieben werden können, insbesondere im Unterschied zu einer seriellen Verschaltung des Chillers und des Umgebungsluftwärmetauschers.
    Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise in dem Wärmepumpenbetrieb und/oder in dem Heizbetrieb das Kältemittel durch den Umgebungsluft-Wärmetauscher hindurchströmen, so dass beispielsweise alternativ oder zusätzlich in dem Wärmepumpenbetrieb das Kältemittel mittels des Umgebungsluft-Wärmetauschers, das heißt über den Umgebungsluft-Wärmetauscher mittels der den Umgebungsluft-Wärmetauscher umströmenden Luft erwärmt werden kann. Hierbei kann beispielsweise Wärme von der den Umgebungsluft-Wärmetauscher umströmenden Luft über den Umgebungsluft-Wärmetauscher an das den Umgebungsluft-Wärmetauscher durchströmende Kältemittel übergehen. Das in dem Wärmepumpenbetrieb mittels des Umgebungsluft-Wärmetauschers und/oder des Chillers erwärmte Kältemittel kann dann seine Wärme über den Kühl-Wärmetauscher an die den Kühl-Wärmetauscher umströmende Luft abgeben, die dann dem Innenraum zugeführt, mithin in den Innenraum eingeleitet wird, wodurch der Innenraum besonders effizient, insbesondere energieeffizient, erwärmt oder beheizt werden kann. Somit kann ein besonders effizienter, insbesondere energieeffizienter, Betrieb der Temperiereinrichtung und somit des Kraftwagens insgesamt dargestellt werden.
  • Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die zweite Verbindungsstelle stromab des Kühl-Wärmetauschers und stromauf des Umgebungsluftwärmetauschers angeordnet ist, wodurch ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist.
  • Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Kältemittelkreislauf ein zusätzlich zu dem ersten Verdampfer, zusätzlich zu dem Kühl-Wärmetauscher und zusätzlich zu dem dritten Wärmetauscher und vorzugsweise auch zusätzlich zu dem Umgebungsluftwärmetauscher vorgesehener, zweiter Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels angeordnet ist. Der zweite Verdampfer ist ein fünfter Wärmetauscher, mittels welchem, insbesondere in dem zuvor genannten Kühlbetrieb, das Kältemittel verdampft werden kann oder verdampft wird. Somit ist es denkbar, dass beispielsweise in dem Kühlbetrieb das Kältemittel durch den zweiten Verdampfer hindurchströmt und mittels des zweiten Verdampfers verdampft wird. Insbesondere ist es denkbar, dass, insbesondere im Kühlbetrieb, das Kältemittel sowohl durch den ersten Verdampfer als auch durch den zweiten Verdampfer hindurchströmt, so dass beispielsweise eine erste Teilströmung des Kältemittels durch den ersten Verdampfer und eine zweite Teilströmung des Kältemittels durch den zweiten Verdampfer hindurchströmt. Hierbei wird beispielsweise die erste Teilströmung mittels des ersten Verdampfers und die zweite Teilströmung mittels des zweiten Verdampfers verdampft. Hierdurch kann ein effizienter Betrieb realisiert werden. Insbesondere ist es denkbar, dass der erste Verdampfer und der zweite Verdampfer in Fahrzeuglängsrichtung des Kraftwagens voneinander beabstandet sind, insbesondere derart, dass einer der Verdampfer, insbesondere der erste Verdampfer, in einem Frontbereich, das heißt an der Front des Kraftwagens angeordnet ist, wobei beispielsweise der andere Verdampfer, insbesondere der zweite Verdampfer, in einem Heckbereich und somit beispielsweise am Heck des Kraftwagens angeordnet sein kann.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn zumindest in dem Kühlbetrieb der Temperiereinrichtung der zweite Verdampfer parallel zu dem ersten Verdampfer geschaltet ist. Dies bedeutet insbesondere, dass zumindest in dem Kühlbetrieb das Kältemittel sowohl den ersten Verdampfer als auch den zweiten Verdampfer durchstömt, derart, dass der erste Verdampfer und der zweite Verdampfer strömungstechnisch parallel zueinander angeordnet, das heißt parallel zueinander geschaltet sind. Dadurch kann eine besonders hohe Kühlleistung zum Kühlen des Innenraums dargestellt werden. Außerdem ist so im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen eine Effizienzsteigerung darstellbar. Insbesondere ist es denkbar, dass der Umgebungsluftwärmetauscher in dem weiteren Betrieb, insbesondere in dem Wärmepumpenbetrieb, parallel zu dem ersten Verdampfer und parallel zu dem zweiten Verdampfer geschaltet ist, wodurch ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist.
  • Beispielsweise ist der zweite Verdampfer zumindest in dem Heizbetrieb der Temperiereinrichtung in Serie zu dem Kühl-Wärmetauscher geschaltet und parallel zu dem Umgebungsluftwärmetauscher und/oder dem dritten Wärmetauscher geschaltet oder schaltbar.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Kältemittelkreislauf ein zusätzlich zu dem ersten Verdampfer, zusätzlich zu dem Kühl-Wärmetauscher und zusätzlich zu dem dritten Wärmetauscher sowie vorzugsweise zusätzlich zu dem Umgebungsluftwärmetauscher und vorzugsweise zusätzlich zu dem zweiten Verdampfer vorgesehener, innerer Wärmetauscher angeordnet ist, welcher auch als sechster Wärmetauscher bezeichnet wird beziehungsweise ein sechster Wärmetauscher ist. Der innere Wärmetauscher (IWT) ist sowohl von dem Kältemittel auf dessen Weg von dem Kältemittelverdichter und/oder von dem Kühl-Wärmetauscher und/oder von dem Umgebungsluftwärmetauscher zu dem ersten Verdampfer als auch von dem Kältemittel auf dessen Weg von dem ersten Verdampfer zu dem Kältemittelverdichter durchströmbar, wodurch über den inneren Wärmetauscher Wärme zwischen dem von dem Kältemittelverdichter zu dem ersten Verdampfer strömenden Kältemittel und dem von dem ersten Verdampfer zu dem Kältemittelverdichter strömenden Kältemittel austauschbar ist. Insbesondere in dem Kühlbetrieb strömt das weg von dem Kältemittelverdichter und hin zu dem ersten Verdampfer strömende Kältemittel durch den IWT, wobei beispielsweise das weg von dem Kältemittelverdichter und hin zu dem ersten Verdampfer den Kühl-Wärmetauscher umgeht und den Umgebungsluftwärmetauscher durchströmt, sodass das das weg von dem Kältemittelverdichter und hin zu dem ersten Verdampfer strömende Kältemittel auf seinem Weg von dem Kältemittelverdichter zu dem ersten Verdampfer den Umgebungsluftwärmetauscher und daraufhin den IWT durchströmt. Das weg von ersten Verdampfer und hin zu dem Kältemittelverdichter strömende Kältemittel strömt auf seinem Weg von dem ersten Verdampfer zu dem Kältemittelverdichter durch den IWT hindurch.
  • Mit anderen Worten, beispielsweise in dem Kühlbetrieb strömt das Kältemittel auf seinem Weg von dem Kältemittelverdichter zu dem ersten Verdampfer durch eine erste Leitung, und beispielsweise strömt das Kältemittel in dem Kühlbetrieb auf seinem Weg von dem ersten Verdampfer zu dem Kältemittelverdichter durch eine zweite Leitung. Dabei ist der innere Wärmetauscher in der ersten Leitung und in der zweiten Leitung angeordnet, so dass der innere Wärmetauscher von dem die erste Leitung durchströmenden Kältemittel und von dem die zweite Leitung durchströmenden Kältemittel durchströmbar ist. Über den inneren Wärmetauscher kann dabei ein Wärmeaustausch zwischen dem die ersten Leitung durchströmenden Kältemittel und dem die zweite Leitung durchströmenden Kältemittel erfolgen, so dass ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist.
  • Insbesondere ermöglicht es die Umgehungsleitung, dass beispielsweise in dem Kühlbetrieb das Kältemittel den Kühl-Wärmetauscher in dem Kühlbetrieb umgeht. Dadurch können übermäßige Druckverluste vermieden werden, und ein übermäßiger Wärmeeintrag in die Luft, die mittels des ersten Verdampfers und/oder mittels des zweiten Verdampfers gekühlt wird und in den Innenraum eingeleitet wird, kann vermieden werden, so dass im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen eine Effizienzsteigerung darstellbar ist. Der innere Wärmetauscher kann im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen für eine Steigerung der Effizienz in Hochlastpunkten sorgen. Außerdem ermöglicht die Erfindung eine vorteilhafte Kühlung, insbesondere Unterkühlung, an Eintritten von beispielsweise als Expansionsventile ausgebildeten Expansionsorganen sowie die Realisierung eines vorteilhaften Kältemittelmanagements. Beispielsweise ist ein erstes der Expansionsorgane dem ersten Verdampfer zugeordnet, insbesondere derart, dass das erste Expansionsorgan zumindest bezogen auf den Kühlbetrieb in Strömungsrichtung des in dem Kühlbetrieb den Kältemittelkreislauf durchströmenden Kältemittels stromauf des ersten Verdampfers und stromab des Umgebungsluftwärmetauschers, insbesondere stromab des inneren Wärmetauschers, angeordnet ist. Das zweite Expansionsorgan ist beispielsweise dem zweiten Verdampfer zugeordnet, insbesondere derart, dass das zweite Expansionsorgan zumindest bezogen auf den Kühlbetrieb in Strömungsrichtung des in dem Kühlbetrieb den Kältemittelkreislauf durchströmenden Kältemittels stromauf des zweiten Verdampfers und stromab des Umgebungsluftwärmetauschers, insbesondere stromab des inneren Wärmetauschers, angeordnet ist.
  • Eine zweite Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Kältemittelkreislauf stromauf des Umgebungsluft-Wärmetauschers und, insbesondere zumindest bezogen auf den Wärmepumpenbetrieb, stromab des Kältemittelverdichters und/oder des Kühl-Wärmetauschers ein auch als Ventileinrichtung bezeichnetes Ventilelement angeordnet ist. Die Ventileinrichtung ist zwischen einem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand umschaltbar. In dem ersten Schaltzustand arbeitet die Ventileinrichtung als Expansionsventil, mittels welchem das Kältemittel gezielt zu expandieren ist oder expandiert wird, welches, insbesondere daraufhin, in dem Umgebungsluft-Wärmetauscher, das heißt mittels des Umgebungsluft-Wärmetauschers zu verdampfen ist beziehungsweise verdampft wird. Somit ist es denkbar, dass der Umgebungsluft-Wärmetauscher beispielsweise in dem Wärmepumpenbetrieb, in welchem das Kältemittel durch den Umgebungsluft-Wärmetauscher hindurchströmt, sowie insbesondere in dem ersten Schaltzustand als ein dritter Verdampfer fungiert, arbeitet, ausgebildet ist oder genutzt wird, wobei das Kältemittel mittels der Ventileinrichtung in dem ersten Schaltzustand expandiert, das heißt entspannt, insbesondere daraufhin, mittels des Umgebungsluft-Wärmetauschers verdampft wird. Dadurch wird über den Umgebungsluft-Wärmetauscher das Kältemittel erwärmt, insbesondere dadurch, dass über den Umgebungsluft-Wärmetauscher Wärme von der den Umgebungsluft-Wärmetauscher umströmenden Luft an das den Umgebungsluft-Wärmetauscher durchströmende Kältemittel übergeht. Die an das Kältemittel über den Umgebungsluft-Wärmetauscher übergegangene Wärme kann beispielsweise genutzt werden, um, insbesondere über den Kühl-Wärmetauscher, die dem Innenraum zuzuführende Luft, die den Kühl-Wärmetauscher umströmt, zu erwärmen. In dem zweiten Schaltzustand der Ventileinrichtung unterbleibt ein durch die Ventileinrichtung gezielt bewegtes Expandieren des Kältemittels, so dass beispielsweise dann, wenn das Kältemittel durch die Ventileinrichtung und durch den Umgebungsluft-Wärmetauscher hindurchströmt, während sich die Ventileinrichtung im zweiten Schaltzustand befindet, das Kältemittel mittels der Ventileinrichtung nicht expandiert wird. Insbesondere ist es denkbar, dass in dem Kühlbetrieb und in dem zweiten Schaltzustand der Umgebungsluftwärmetauscher als ein Kühler zum Kühlen des Kältemittels, insbesondere als ein Kondensator zu Kondensieren des Kältemittels, betreibbar ist, arbeitet oder fungiert. Insbesondere ist in dem zweiten Schaltzustand eine Vollöffnung der Ventileinrichtung eingestellt, so dass beispielsweise das Kältemittel zumindest im Wesentlichen druckverlustfrei durch die Ventileinrichtung hindurchströmt. Es ist denkbar, dass in dem auch als Kühlfall bezeichneten Kühlbetrieb das Kältemittel durch den Umgebungsluft-Wärmetauscher und insbesondere auch durch die Ventileinrichtung hindurchströmt, wobei sich dann vorzugsweise die Ventileinrichtung in dem zweiten Schaltzustand befindet. Beispielsweise kann in dem Kühlbetrieb mittels des Umgebungsluft-Wärmetauschers das den Umgebungsluft-Wärmetauscher durchströmende Kältemittel gekühlt werden, wodurch ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist.
  • Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Temperiereinrichtung in dem Wärmepumpenbetrieb und somit als Wärmepumpe betreibbar ist. In dem Wärmepumpenbetrieb ist dem Kältemittel unter Erwärmen des Kältemittels Wärme aus dem Temperiermittel über den dritten Wärmetauscher (Chiller) zuführbar. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass in dem Wärmepumpenbetrieb dem Kältemittel Wärme aus dem Temperiermittel über den Chiller zugeführt wird, wodurch das Kältemittel erwärmt wird. Insbesondere wird hierdurch das Temperiermittel gekühlt, so dass beispielsweise mittels des gekühlten Temperiermittels das Bauelement gekühlt werden kann. In dem Wärmepumpenbetrieb ist der den Kühl-Wärmetauscher umströmenden und dem Innenraum des Kraftwagens zuzuführenden Luft unter Kühlen des Kältemittels und unter Erwärmen der Luft Wärme aus dem erwärmten Kältemittel über den Kühl-Wärmetauscher zuführbar. Mit anderen Worten ist vorgesehen, dass in dem Wärmepumpenbetrieb der Luft, die den Kühl-Wärmetauscher umströmt und dem Innenraum des Kraftwagens zugeführt wird, mithin in den Innenraum eingeleitet wird, Wärme aus dem erwärmten Kältemittel über den Kühl-Wärmetauscher zugeführt wird, wodurch das Kältemittel gekühlt und die den Kühl-Wärmetauscher umströmende Luft, die dem Innenraum zugeführt wird, erwärmt wird. Dadurch kann Wärme von dem Bauelement genutzt werden, um die Luft, die in den Innenraum eingeleitet wird und somit den Innenraum zu erwärmen. Dadurch ist ein besonders effizienter, insbesondere energieeffizienter, Betrieb darstellbar.
  • Zur Realisierung eines besonders effizienten Betriebs hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn in dem Kältemittelkreislauf stromab des Kühl-Wärmetauschers und stromauf der zweiten Verbindungsstelle ein Rückschlagventil angeordnet ist, welches eine von dem Kühl-Wärmetauscher und hin zu der zweiten Verbindungsstelle verlaufende Strömung des Kältemittels zulässt und eine entgegengesetzte, weg von der zweiten Verbindungsstelle und hin zu dem Kühl-Wärmetauscher verlaufende Strömung des Kältemittels, insbesondere selbsttätig, unterbindet. Dadurch kann eine vorteilhafte Führung des Kältemittels auf besonders einfache, gewichts- und kostengünstige und somit effiziente Weise gewährleistet werden.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft einen vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten und auch als Fahrzeug oder Kraftfahrzeug bezeichneten Kraftwagen, welcher eine Temperiereinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
  • Offenbart ist auch ein Verfahren zum Betreiben einer Temperiereinrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Zeichnung zeigt in:
    • 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Temperiereinrichtung für einen Kraftwagen;
    • 2 eine schematische Darstellung der Temperiereinrichtung gemäß 1 in einem Wärmepumpenbetrieb;
    • 3 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Temperiereinrichtung;
    • 4 eine schematische Darstellung eines Sammlers der Temperiereinrichtung; und
    • 5 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform der Temperiereinrichtung.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform einer Temperiereinrichtung 10 für einen auch als Fahrzeug oder Kraftfahrzeug bezeichneten und vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen, dessen auch als Fahrgastraum oder Fahrgastzelle bezeichneter Innenraum durch einen insbesondere als selbsttragende Karosserie ausgebildeten Aufbau des Kraftwagens gebildet oder begrenzt ist. Mittels der Temperiereinrichtung 10 kann der Innenraum temperiert, das heißt gekühlt und/oder erwärmt werden. Hierfür ist die Temperiereinrichtung 10 in einem Kühlbetrieb und in wenigstens einem weiteren Betrieb betreibbar. Die Temperiereinrichtung 10 weist einen von einem Kältemittel durchströmbaren Kältemittelkreislauf 12 auf, in welchem ein Kältemittelverdichter 14 zum Verdichten des Kältemittels, ein erster Verdampfer 16 als erster Wärmetauscher zum Verdampfen des Kältemittels und ein von Luft umströmbarer Kühl-Wärmetauscher 18 als zweiter Wärmetauscher zum Kühlen des Kältemittels angeordnet sind. Der Kühl-Wärmetauscher 18 ist als ein Kondensator betreibbar, mittels welchem das Kältemittel gekühlt und dadurch kondensiert werden kann.
  • Um nun einen besonders effizienten Betrieb realisieren zu können, weist die Temperiereinrichtung 10 eine Umgehungsleitung 20 auf, welche an einer ersten Verbindungsstelle V1 und an einer zweiten Verbindungsstelle V2 fluidisch mit dem Kältemittelkreislauf 12 verbunden ist. Zumindest bezogen auf den Kühlbetrieb ist die erste Verbindungsstelle V1 stromab des Kältemittelverdichters und stromauf des Kühl-Wärmetauschers angeordnet, und zumindest bezogen auf den Kühlbetrieb ist die zweite Verbindungsstelle V2 stromab der ersten Verbindungsstelle V1, stromab des Kühl-Wärmetauschers 18 und stromauf des Kältemittelverdichters 14 angeordnet. Somit kann mittels der Umgehungsleitung 20 zumindest ein Teil des Kältemittels, insbesondere das gesamte Kältemittel, an der ersten Verbindungsstelle V1 aus dem Kältemittelkreislauf 12 abgezweigt und in die Umgehungsleitung 20 eingeleitet werden, das abgezweigte und in die Umgehungsleitung 20 eingeleitete Kältemittel wird mittels der Umgehungsleitung 20 von der Verbindungsstelle V1 zu der zweiten Verbindungsstelle V2 geleitet und an der zweiten Verbindungsstelle V2 in den Kältemittelkreislauf 12 eingeleitet. Das die Umgehungsleitung 20 durchströmende Kältemittel umgeht den Kondensator (Kühl-Wärmetauscher 18). Mit anderen Worten strömt das den Kältemittelkreislauf 12 beispielsweise in dem Kühlbetrieb durchströmende Kältemittel auf seinem Weg durch den Kältemittelkreislauf 12 durch den Kältemittelverdichter 14 und durch die Umgehungsleitung 20, wobei das Kältemittel von der Verbindungsstelle V1 zu der Verbindungsstelle V2 strömt und dabei den Kühl-Wärmetauscher 18 umgeht, mithin nicht durch den Kühl-Wärmetauscher 18 hindurchströmt. Dies bedeutet, dass das die Umgehungsleitung 20 durchströmende Kältemittel in dem Kühlbetrieb nicht durch den Kondensator (Kühl-Wärmetauscher 18) hindurchströmt.
  • Die Temperiereinrichtung 10 weist auch einen elektrischen Heizer 22 auf. Der elektrische Heizer 22 ist ein elektrisch betreibbares Heizelement, mittels welchem unter Nutzung von elektrischer Energie, die dem elektrischen Heizer 22 zugeführt wird beziehungsweise mit der der elektrischen Heizer 22 versorgt wird, die auch als Kondensatorluft bezeichnete, den Kondensator umströmende Luft erwärmbar, das heißt beheizbar ist. Die den Kondensator umströmende Luft stammt beispielsweise, insbesondere komplett, aus einer Umgebung des Kraftwagens und wird daher auch als Umgebungsluft bezeichnet. Ferner kann die den Kondensator umströmende Luft, insbesondere komplett, aus dem Innenraum stammen, insbesondere in einem Umluftbetrieb. Ferner ist es denkbar, dass, insbesondere in einem Mischbetrieb, ein erster Teil der den Kondensator umströmenden Luft aus der Umgebung und ein zweiter Teil der den Kondensator umströmenden Luft aus dem Innenraum stammt.
  • Die Temperiereinrichtung 10 weist einen von einem Temperiermittel durchströmbaren Temperierkreislauf 32 auf, in welchem wenigstens ein elektrisches oder elektronisches Bauelement 34 angeordnet ist, welches mittels des Temperiermittels zu temperieren ist. Die Temperiereinrichtung 10 weist auch einen sowohl in dem Kältemittelkreislauf 12 als auch in dem Temperierkreislauf 32 angeordneten, von dem Kältemittel und von dem Temperiermittel durchströmbaren und zusätzlich zu dem Verdampfer 16 und zusätzlich zu dem Kühl-Wärmetauscher 18 vorgesehenen, dritten Wärmetauscher 28 auf, über welchen Wärme zwischen dem Kältemittel und dem Temperiermittel austauschbar ist. Der dritte Wärmetauscher 28 wird auch als Chiller bezeichnet. Des Weiteren weist die Temperiereinrichtung 10 einen in dem Kältemittelkreislauf 12 angeordneten und zusätzlich zu dem Verdampfer 16, zusätzlich zu dem Kühl-Wärmetauscher 18 und zusätzlich zu dem dritten Wärmetauscher 28 vorgesehenen und von Luft aus der Umgebung des Kraftwagens umströmbaren Umgebungsluftwärmetauscher 30 auf, welcher auch als OHX bezeichnet wird.
  • Außerdem ist optional in dem Kältemittelkreislauf 12 ein zusätzlich zu dem Verdampfer 16, zusätzlich zu dem Kühl-Wärmetauscher 18 und zusätzlich zu dem dritten Wärmetauscher 28 und zusätzlich zu dem OHX vorgesehener, zweiter Verdampfer 24 zum Verdampfen des Kältemittels angeordnet ist. Außerdem ist in dem Kältemittelkreislauf 12 stromab des dritten Wärmetauschers 28 und stromauf des Kältemittelverdichters 14 ein auch als Niederdrucksammler bezeichneter und/oder als Niederdrucksammler ausgebildeter Sammler 44 angeordnet, in welchem eine Gasphase des Kältemittels und eine Flüssigphase des Kältemittels gleichzeitig aufnehmbar sind.
  • Insbesondere ist Folgendes vorgesehen: In dem Kühlbetrieb der ersten Ausführungsform strömt das Kältemittel derart durch den Kältemittelkreislauf 12, dass das Kältemittel durch den Kältemittelverdichter 14 (KMV), durch die Umgehungsleitung 20, durch den OHX und durch den Verdampfer 16 hindurchströmt, wobei das Kältemittel den Kühl-Wärmetauscher 18 umgeht. In dem Kühlbetrieb wird das Kältemittel mittels des Verdampfer 16 verdampft und mittels des OHX gekühlt, insbesondere kondensiert. Somit arbeitet in dem Kühlbetrieb der OHX als Kondensator. Die den Verdampfer 16 umströmende Luft, die in den Innenraum eingeleitet wird, wird gekühlt, wodurch der Innenraum gekühlt wird. Es kann vorgesehen sein, dass in dem Kühlbetrieb das Kältemittel durch den Chiller hindurchströmt, oder in dem Kühlbetrieb strömt das Kältemittel durch den Chiller hindurch, wobei dann vorzugsweise der Chiller parallel zu dem Verdampfer 16 geschaltet ist. Es kann vorgesehen sein, dass in dem Kühlbetrieb das Kältemittel durch den zweiten Verdampfer 24 hindurchströmt, wobei der Verdampfer 24 in dem Kühlbetrieb als Verdampfer arbeitet, mittels welchem das Kältemittel verdampft und Luft, die den Verdampfer 24 umströmt und beispielsweise dem Innenraum zugeführt wird, gekühlt wird. Dabei ist der zweite Verdampfer parallel zu dem ersten Verdampfer 16 geschaltet.
  • Bei der in 1 gezeigten, ersten Ausführungsform weist der Kältemittelkreislauf 12 ein fluidisch mit dem Sammler 44 und fluidisch mit dem Kältemittelverdichter 14 verbundenes, erstes Leitungselement L1 auf, mittels welchem das Kältemittel von dem Sammler 44 zu dem Kältemittelverdichter 14 führbar ist oder geführt wird, insbesondere zumindest in dem Kühlbetrieb, vorzugsweise in allen genannten Betriebsmodi. Außerdem weist der der Kältemittelkreislauf 12 ein fluidisch mit dem ersten Verdampfer 16 verbundenes, zweites Leitungselement L2 auf, welches an einer stromab des Sammlers 44 und stromauf des Kältemittelverdichters 14 angeordneten, dritten Verbindungsstelle V3 fluidisch mit dem ersten Leitungselement L1 verbunden ist, sodass mittels des zweiten Leitungselements L2 das den Verdampfer 16 durchströmende und von dem Verdampfer 16 in das zweite Leitungselement L2 strömende und daraufhin das zweite Leitungselement L2 durchströmende Kältemittel aus dem Verdampfer 16 unter Umgehung des Sammlers 44 zu der dritten Verbindungsstelle V3 zu führen und an der dritten Verbindungsstelle V3 in das erste Leitungselement L1 einleitbar ist. Somit ist in dem Kühlbetrieb der Sammler 44 stromab des Chillers angeordnet, wobei das den Chiller durchströmendes Kältemittel auf seinem Weg zu dem Kältemittelverdichter 14, welcher auch als KMV bezeichnet wird, in den Sammler 44 strömt und beispielsweise den Sammler 44 durchströmt. Das das Leitungselement L2 durchströmende Kältemittel, wobei das das Leitungselement L2 durchströmende Kältemittel aus dem Verdampfer 16 und ggf. aus dem ggf. vorgesehenen Verdampfer 24 stammt, umgeht auf seinem Weg zu dem KMV den Sammler 44, das heißt es strömt nicht in den Sammler 44. Somit ist beispielsweise bei der ersten Ausführungsform in dem Kühlbetrieb der Sammler 44 stromab des Chillers angeordnet.
  • Der zuvor genannte, weitere Betrieb der Temperiereinrichtung 10 ist beispielsweise ein oder umfasst beispielsweise einen Wärmepumpenbetrieb und/oder einen Heizbetrieb, in welchem die Temperiereinrichtung 10 als Wärmepumpe betreibbar ist oder betrieben wird. Insbesondere ist Folgendes vorgesehen: in dem Wärmepumpenbetrieb und/oder Heizbetrieb der ersten Ausführungsform strömt das Kältemittel durch den KMV und Kühl-Wärmetauscher 18 hindurch, wobei beispielsweise das Kältemittel die Umgehungsleitung 20 umgeht. Optional strömt das Kältemittel durch den OHX hindurch, welcher dann beispielsweise als ein Verdampfer arbeitet, mittels welchem das Kältemittel verdampft wird. Insbesondere kann dabei der OHX parallel zu dem Chiller geschaltet sein. Mittels des Kühl-Wärmetauschers 18 wird das Kältemittel gekühlt, und mittels des Kühl-Wärmetauschers 18 wird die den Kühl-Wärmetauscher umströmende Luft, die in den Innenraum eingeleitet wird, erwärmt. Hierdurch wird der Innenraum beheizt. Beispielsweise ist der OHX parallel zu dem Chiller geschaltet. Alternativ oder zusätzlich strömt das Kältemittel in dem Wärmepumpen- bzw. Heizbetrieb beispielsweise durch den Chiller hindurch, welcher parallel zu dem OHX geschaltet sein kann. Alternativ oder zusätzlich strömt das Kältemittel in dem Wärmepumpenbetrieb beispielsweise durch den ersten Verdampfer 16 hindurch, welcher parallel zu dem OHX und/oder parallel zu dem Chiller geschaltet sein kann. Insbesondere wird dann mittels des Verdampfers 16 das den Verdampfer 16 durchströmende Kältemittel verdampft. Alternativ oder zusätzlich strömt das Kältemittel in dem Wärmepumpen- bzw. Heizbetrieb beispielsweise durch den zweiten Verdampfer hindurch, welcher parallel zu dem OHX und/oder zu dem Chiller geschaltet sein kann. Insbesondere wird dann mittels des zweiten Verdampfers 24 das den Verdampfer 24 durchströmende Kältemittel verdampft. Somit ist in dem Wärmepumpen- bzw. Heizbetrieb der Sammler 44 stromab des OHX und ggf. stromab des Chillers angeordnet, sodass das den OHX und ggf. den Chiller durchströmende Kältemittel daraufhin in den Sammler 44 strömt. Auch hier umgeht das den Verdampfer 16 und ggf. den Verdampfer 24 durchströmende Kältemittel auf seinem Weg zu KMV den Sammler 44. Somit ist bei der ersten Ausführungsform in dem Wärmepumpen- bzw. Heizbetrieb der Sammler 44 beispielsweise stromab des Chillers und/oder des OHX angeordnet.
  • Der weitere Betrieb kann beispielsweise ein Kühlbetrieb mit Nachheizen sein oder umfassen, wobei der Kühlbetrieb mit Nachheizen einfach auch als Nachheizbetrieb bezeichnet wird. Insbesondere kann Folgendes vorgesehen sein: In dem Nachheizbetrieb strömt das Kältemittel durch den KMV. Außerdem strömt das, insbesondere gesamte, Kältemittel beispielsweise durch den Kühl-Wärmetauscher 18, welcher als Kondensator arbeitet, sodass dann das, insbesondere gesamte, Kältemittel die Umgehungsleitung 20 umgeht, oder aber beispielsweise strömt eine gegenüber 0 größere, erste Teilströmung des Kältemittels durch die Umgehungsleitung 20 hindurch, und eine gegenüber 0 größere, zweite Teilströmung strömt durch den Kühl-Wärmetauscher 18 hindurch, welcher insbesondere als Kondensator arbeitet, sodass die Umgehungsleitung 20 und der Kühl-Wärmetauscher 18 parallel zueinander geschaltet sind. In dem Nachheizbetrieb strömt das Kältemittel durch den OHX hindurch, welcher als Kondensator zum Kondensieren des Kältemittels arbeitet. Optional kann in dem Nachheizbetrieb das Kältemittel durch den Chiller hindurchströmen, welcher dann parallel zu dem Verdampfer 16 geschaltet ist. In dem Nachheizbetrieb strömt das Kältemittel durch den Verdampfer 16 hindurch, mittels welchem das Kältemittel verdampft wird. Optional kann in dem Nachheizbetrieb das Kältemittel durch den zweiten Verdampfer 24 hindurchströmen, mittels welchem das Kältemittel verdampft wird, wobei dann der Verdampfer 24 dann parallel zu dem Verdampfer 16 geschaltet ist. Bei der ersten Ausführungsform ist in dem Nachheizbetrieb der Sammler 44 stromab des Chillers angeordnet.
  • Der weitere Betrieb kann ein Heizbetrieb mit Entfeuchten sein oder umfassen, welcher auch als Entfeuchtungsbetrieb bezeichnet wird. Insbesondere kann Folgendes vorgesehen sein: In dem Entfeuchtungsbetrieb strömt das Kältemittel durch den Kältemittelverdichter 14. Außerdem strömt das, insbesondere gesamte, Kältemittel beispielsweise durch den Kühl-Wärmetauscher 18, welcher als Kondensator arbeitet, sodass dann das, insbesondere gesamte, Kältemittel die Umgehungsleitung 20 umgeht, oder aber beispielsweise strömt eine gegenüber 0 größere, erste Teilströmung des Kältemittels durch die Umgehungsleitung 20 hindurch, und eine gegenüber 0 größere, zweite Teilströmung strömt durch den Kühl-Wärmetauscher 18 hindurch, welcher insbesondere als Kondensator arbeitet, sodass die Umgehungsleitung 20 und der Kühl-Wärmetauscher 18 parallel zueinander geschaltet sind. Optional strömt in dem Entfeuchtungsbetrieb das Kältemittel durch den OHX hindurch, welcher dann als Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels arbeitet. Optional kann in dem Entfeuchtungsbetrieb das Kältemittel durch den Chiller hindurchströmen, welcher dann parallel zu dem Verdampfer 16 geschaltet ist. In dem Entfeuchtungsbetrieb strömt das Kältemittel durch den Verdampfer 16 hindurch, mittels welchem das Kältemittel verdampft wird. Optional kann in dem Nachheizbetrieb das Kältemittel durch den zweiten Verdampfer 24 hindurchströmen, mittels welchem das Kältemittel verdampft wird, wobei dann der Verdampfer 24 dann parallel zu dem Verdampfer 16 geschaltet ist. Bei der ersten Ausführungsform ist in dem Nachheizbetrieb der Sammler 44 stromab des OXH und/oder des Chillers angeordnet.
  • Bei der in 1 gezeigten, ersten Ausführungsform ist der Chiller einem dritten Leitungselement L3 des Kältemittelkreislaufs 12 angeordnet, wobei das das Leitungselement L3 durchströmende Kältemittel den Chiller durchströmt. Bei der ersten Ausführungsform ist das Leitungselement L3 fluidisch mit einem vierten Leitungselement L4 des Kältemittelkreislaufs 12 an einer fünften Verbindungsstelle V5 verbunden, wobei die fünfte Verbindungsstelle V5 stromauf des Sammlers 44 und stromab des Umgebungsluft-Wärmetauschers 30 beziehungsweise des Kühl-Wärmetauschers 18 angeordnet ist. Mittels des Leitungselements L4 wird das Kältemittel von dem Umgebungsluft-Wärmetauscher 30 beziehungsweise von dem Kondensator zu dem Sammler 44 geführt. Da die Verbindungsstelle V5 stromauf des Sammlers 44 angeordnet ist, strömt das das Leitungselement L3 und somit den Chiller durchströmende Kältemittel an der Verbindungsstelle V5 in das Leitungselement L4 ein und in der Folge durch den Sammler 44 hindurch beziehungsweise in den Sammler 44 ein.
  • Stromab des Kühl-Wärmetauschers 18 und stromauf der zweiten Verbindungsstelle V2 beziehungsweise des Umgebungsluft-Wärmetauschers 30 und/oder des Chillers ist in dem Kältemittelkreislauf 12 ein Rückschlagventil 42 angeordnet, welches eine weg von dem Kühl-Wärmetauscher 18 und hin zu der Verbindungsstelle V2 bze. dem Umgebungsluft-Wärmetauscher 30 und/oder dem Chiller verlaufende Strömung des Kältemittels zulässt und eine entgegengesetzte, weg von der Verbindungsstelle V2 bzw. dem Umgebungsluft-Wärmetauscher 30 und/oder dem Chiller und hin zu dem Kühl-Wärmetauscher 18 verlaufende Strömung des Kältemittels, insbesondere selbsttätig, unterbindet.
  • Die Temperiereinrichtung 10 weist den zusätzlich zum ersten Verdampfer 16, zusätzlich zu dem Kühl-Wärmetauscher 18, zusätzlich zu dem Chiller, zusätzlich zu dem OHX zusätzlich zu dem zweiten Verdampfer 24 vorgesehenen, inneren Wärmetauscher 26 auf, welcher in dem Kältemittelkreislauf 12 angeordnet ist. Es ist erkennbar, dass der innere Wärmetauscher 26 (IWT), insbesondere in dem Kühlbetrieb und/oder in dem Entfeuchtungsbetrieb, sowohl von dem Kältemittel auf dessen Weg von dem KMV zu Verdampfer 16 als auch von dem Kältemittel auf dessen Weg von dem ersten Verdampfer 16 zu dem Kältemittelverdichter 14 durchströmbar ist oder durchströmt wird, wodurch, insbesondere im Kühlbetrieb und/oder im Entfeuchtungsbetrieb, über den inneren Wärmetauscher 26 Wärme zwischen dem von dem KMV zu dem Verdampfer 16 und dem von dem ersten Verdampfer 16 zu dem Kältemittelverdichter 14 strömende Kältemittel austauschbar ist oder ausgetauscht wird. Dadurch kann ein besonders effizienter Betrieb dargestellt werden.
  • Das Bauelement 34 ist oder umfasst beispielsweise eine elektrische Maschine, mittels welcher der Kraftwagen, insbesondere rein, elektrisch angetrieben werden kann. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass das Bauelement 34 einen elektrischen Energiespeicher umfasst oder der elektrische Energiespeicher ist, mittels welchem elektrische Energie zu speichern oder gespeichert ist, mit welcher die elektrische Maschine versorgt werden kann. Es ist erkennbar, dass die Wärme, die beispielsweise in dem Wärmepumpenbetrieb und/oder in dem Entfeuchtungsbetrieb, über den Chiller (dritter Wärmetauscher 28) von dem Temperiermittel an das Kältemittel übergeht, von dem Bauelement 34 stammt, so dass die von dem Bauelement 34 bereitgestellte Wärme insbesondere in Form von Abwärme genutzt werden kann, um den Innenraum in dem Wärmepumpenbetrieb und/oder dem Entfeuchtungsbetrieb zu beheizen. Alternativ oder zusätzlich kann Wärme, die in der Luft enthalten ist, die den Umgebungsluft-Wärmetauscher 30 umströmt, genutzt werden, um die Luft, die dem Innenraum zugeführt wird, zu erwärmen, so dass ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist. Beispielsweise arbeitet beispielsweise der Chiller in dem Wärmepumpenbetrieb und/oder in dem Entfeuchtungsbetrieb, als Verdampfer, mittels welchem das Kältemittel verdampft wird.
  • In dem Kältemittelkreislauf 12 ist stromauf des Umgebungsluft-Wärmetauschers 30 ein Ventilelement 36 angeordnet, welches bezogen auf den Kühlbetrieb stromab des KMV und bezogen auf den Heizbetrieb (Wärmepumpentrieb) und den Entfeuchtungsbetrieb stromab des Kühl-Wärmetauschers 18 angeordnet ist. Das Ventilelement 36 wird auch als Ventileinrichtung bezeichnet und es ist zwischen einem ersten Schaltzustand und einem zweiten Schaltzustand umschaltbar. In dem ersten Schaltzustand und in dem Heizbetrieb und/oder dem Entfeuchtungsbetrieb arbeitet das Ventilelement 36 als Expansionsventil, mittels welchem das Kältemittel gezielt expandiert wird, welches, insbesondere daraufhin, in dem Umgebungsluft-Wärmetauscher 30 zu verdampfen ist beziehungsweise verdampft wird. In dem zweiten Schaltzustand und insbesondere in dem Kühlbetrieb und/oder dem Nachheizbetrieb unterbleibt ein durch das Ventilelement 36 gezielt bewegtes Expandieren des Kältemittels, so dass sich beispielsweise das Ventilelement 36 während des Kühlbetriebs und/oder dem Nachheizbetrieb, in welchem das Kältemittel durch den Umgebungsluft-Wärmetauscher 30 hindurchströmt, in dem zweiten Schaltzustand befindet. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass in dem zweiten Schaltzustand des Ventilelements 36 und somit beispielsweise in dem Kühlbetrieb, in welchem das Kältemittel durch den Umgebungsluft-Wärmetauscher 30 und auch durch das Ventilelement 36 hindurchströmt, mittels des Umgebungsluft-Wärmetauschers 30 nicht verdampft, sondern gekühlt und dabei insbesondere kondensiert wird.
  • In dem Kältemittelkreislauf 12 sind auch weitere Ventilelemente 38a-g angeordnet sind. Das Ventilelement 38a ist beispielsweise als ein Schaltventil, insbesondere als ein Absperrventil, ausgebildet. Das Ventilelement 38b ist beispielsweise ein Rückschlagventil. Alternativ könnte das Ventilelement 38b als ein Schaltventil, insbesondere Absperrventil, ausgebildet sein. Insbesondere in dem Wärmepumpen- bzw. Heizbetrieb und/oder Entfeuchtungsbetrieb, in welchem das Kältemittel durch den Chiller hindurchströmt und über den Chiller mittels des Temperiermittels erwärmt wird, ist, fungiert oder arbeitet das Ventilelement 38c als ein Expansionsorgan, insbesondere als ein Expansionsventil, mittels welchem das Kältemittel expandiert, das heißt entspannt wird, so dass beispielsweise in dem Wärmepumpen- bzw. Heizbetrieb und/oder Entfeuchtungsbetrieb, in welchem das Kältemittel durch den Chiller hindurchströmt, der Chiller als ein Verdampfer arbeitet, mittels welchem das Kältemittel, insbesondere nachdem es durch das Ventilelement 38c expandiert wurde, verdampft wird. In dem Wärmepumpen- bzw. Heizbetrieb und/oder in dem Entfeuchtungsbetrieb ist das Ventilelement 38d geöffnet, sobald der OHX als Verdampfer arbeitet. Das Ventilelement 38e ist oder arbeitet beispielsweise in dem Kühlbetrieb und/oder Nachheizbetrieb, in welchem das Kältemittelverdichter durch den Verdampfer 16 hindurchströmt, als ein dem Verdampfer 16 zugeordnetes Expansionsorgan, insbesondere Expansionsventil, mittels welchem das Kältemittel expandiert, das heißt entspannt wird, woraufhin beispielsweise das Kältemittel in dem Verdampfer 16 beziehungsweise mittels des Verdampfers 16 verdampft wird. Das Ventilelement 38f ist beispielsweise als ein 3/2-Wegeventil ausgebildet. Insbesondere kann mittels des Ventilelements 38f eine den Kühl-Wärmetauscher 18 durchströmende erste Menge und/oder eine die Umgehungsleitung 20 durchströmende zweite Menge des Kältemittels eingestellt werden. Beispielsweise kann das Ventilelement 38f den Kühl-Wärmetauscher 18 wahlweise freigeben oder versperren. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise das Ventilelement 38f die Umgehungsleitung 20 wahlweise fluidisch versperren oder freigeben.
  • Das Ventilelement 38g ist oder arbeitet beispielsweise zumindest in dem Kühlbetrieb und/oder in dem Nachheizbetrieb, in welchem das Kältemittel durch den Verdampfer 24 hindurchströmt, als ein dem zweiten Verdampfer 24 zugeordnetes Expansionsorgan, insbesondere Expansionsventil, mittels welchem das Kältemittel, insbesondere auf seinem Weg zum zweiten Verdampfer 24 expandiert, das heißt entspannt wird, woraufhin beispielsweise das Kältemittel mittels des zweiten Verdampfers 24, das heißt in dem zweiten Verdampfer 24, verdampft wird. Es ist erkennbar, dass das Ventilelement 38c in dem Leitungselement L3 angeordnet ist.
  • Des Weiteren sind in 1 mit 40a-f Sensoren bezeichnet, mittels welche beispielsweise eine jeweilige Temperatur und/oder ein jeweiliger Druck des Kältemittels erfassbar ist und/oder Regelungseingriffe der Temperiereinrichtung 10 ausgeführt werden können. Hierzu zählen u.a.:
    • - eine Überhitzungsregelung nach den Verdampfern mit Hilfe der zugehörigen Ventilen
    • - Unterkühlungsregelung nach dem Kühl-Wärmetauscher 18, welcher auch als Heizkondensator bezeichnet wird, insbesondere mit Hilfe der zughörigen Ventile
    • - Hochdruck- und Heißgasabregelung nach dem KMV mit einer Drehzahl-Ansteuerung des KMV
    • - Saugdruckbegrenzung, d.h. zu tiefe Saugdrücke werden verhindert, insbesondere mit Hilfe einer Drehzahl-Ansteuerung des KMV
  • Der Sammler 44 ist in 2 schematisch dargestellt. In dem Sammler 44 sind eine Gasphase des Kältemittels und eine Flüssigphase des Kältemittels gleichzeitig aufnehmbar. Insbesondere je nach Betriebsart sind in dem Sammler 44 die Gasphase und die Flüssigphase des Kältemittels gleichzeitig aufgenommen, oder in dem Sammler ist nur eine Gasphase des Kältemittels und nicht auch eine Flüssigphase des Kältemittels aufgenommen. Der Sammler 44 ist insbesondere derart ausgebildet, dass der Kältemittelverdichter 14, wenn der Kältemittelverdichter 14 das Kältemittel fördert, zu einem hohen Anteil die Gasphase aus dem Sammler 44 und zu einem niedrigen Anteil die Flüssigphase ansaugt. Insbesondere weist der Sammler 44 eine Funktionalität, das heißt eine Einrichtung zur Phasentrennung, wobei beispielsweise mittels der Einrichtung die Flüssigphase von der Gasphase bzw. umgekehrt getrennt werden kann.
  • Der Kältemittelkreislauf 12 weist das fluidisch mit dem Sammler 44 und fluidisch mit dem Kältemittelverdichter 14 verbundene, erstes Leitungselement L1 auf, mittels welchem das Kältemittel, insbesondere die Gasphase, von dem Sammler 44 zu dem Kältemittelverdichter 14 führbar ist. Der Kältemittelkreislauf 12 weist auch das fluidisch dem Verdampfer 16 sowie ggf. mit dem ggf. vorgesehenen Verdampfer 24 fluidisch verbundene und insbesondere stromab des Verdampfers 16 und ggf. des Verdampfers 24 angeordnet, zweite Leitungselement L2 auf, welches an der stromab des Sammlers 44 und stromauf des Kältemittelverdichters 14 angeordneten, dritten Verbindungsstelle V3 fluidisch mit dem ersten Leitungselement L1 verbunden ist. Somit kann mittels des zweiten Leitungselements L2 das das zweite Leitungselement L2 durchströmende Kältemittel aus dem Verdampfer 16 und ggf. aus dem ggf. vorgesehenen Verdampfer 24 unter Umgehung des Sammlers 44 zu der dritten Verbindungsstelle V3 führen und an der dritten Verbindungsstelle V3 in das erste Leitungselement L1 einleiten. Dies bedeutet, dass das das Leitungselement L2 durchströmende Kältemittel aus dem Verdampfer 16 sowie ggf. aus dem Verdampfer 24 auf seinem Weg durch das Leitungselement L2 und von dem Verdampfer 16 und ggf. dem Verdampfer 24 zu der Verbindungsstelle V3 den Sammler 44 umgeht, mithin nicht durch den Sammler 44 hindurchströmt.
  • Aus 2 ist erkennbar, dass in dem Leitungselement L1 ein Rückschlagventil 45 angeordnet ist, welches stromab des Sammlers 44 und stromauf der Verbindungsstelle V3 angeordnet ist. Das Rückschlagventil 45 lässt eine von dem Sammler 44 hin zu der Verbindungsstelle V3 und dem KMV verlaufende Strömung des Kältemittels zu und unterbindet oder verhindert eine entgegengesetzte, weg von der Verbindungsstelle V3 und dem KMV und hin zu dem Sammler 44 verlaufende Strömung des Kältemittels, insbesondere selbsttätig. Dadurch kann eine vorteilhafte Führung des Kältemittels auf besonders einfache, gewichts- und kostengünstige und somit effiziente Weise gewährleistet werden.
  • 3 und 4 zeigen in einer schematischen Darstellung eine zweite Ausführungsform der Temperiereinrichtung 10. Bei der zweiten Ausführungsform umgeht das von dem Verdampfer 16 und ggf. von dem Verdampfer 24 wegströmende Kältemittel auf seinem Weg zu dem KMV den Sammler 44 nicht, sondern strömt, insbesondere wie das Kältemittel aus dem Chiller, in den Sammler 44 ein und beispielsweise durch den Sammler 44 hindurch. Darüber hinaus ist ebenfalls vorstellbar (nicht dargestellt), dass nur einer der beiden Verdampfer 16 oder 24 auf dem Weg zum Kältemittelverdichter durch den Sammler strömen.
  • Der Wärmepumpen- bzw. Heizbetrieb ist in 4 veranschaulicht Zumindest in dem Wärmepumpen- bzw. Heizbetrieb strömt das Kältemittel durch den Kältemittelverdichter 14 und durch den Kondensator (Kühl-Wärmetauscher 18) hindurch, und in dem Wärmepumpen- bzw. Heizbetrieb wird die den Kondensator umströmende Luft dem Innenraum zugeführt und mittels des Kondensators erwärmt, dadurch, dass über den Kondensator Wärme von dem den Kondensator durchströmenden Kältemittel an die den Kondensator umströmende Luft, die dem Innenraum zugeführt wird, übergeht. Daher wird der Kondensator zumindest im Wärmepumpen- bzw. Heizbetrieb als so genannter Heizkondensator verwendet. Die Ausführungen zum Wärmepumpen- bzw. Heizbetrieb können ohne weiteres auch auf den Entfeuchtungsbetrieb übertragen werden und umgekehrt. Die Ausführungen zu dem Kühlbetrieb können ohne Weiteres auch auf den Nachheizbetrieb übertragen werden und umgekehrt. In 4 veranschaulichen gepunktete Pfeile eine Strömung des Kältemittels. Erkennbar ist auch die optionale Nutzung des OHX, der dann parallel zu dem Chiller geschaltet ist.
  • Schließlich zeigt 5 eine dritte Ausführungsform der Temperiereinrichtung 10. Bei der dritten Ausführungsform ist das Leitungselement L3 an einer vierten Verbindungsstelle V4 fluidisch mit dem zweiten Leitungselement L2 verbunden, so dass das das Leitungselement L3 und somit den Chiller durchströmende Kältemittel an der Verbindungsstelle V4 in das zweite Leitungselement L2 und daraufhin an der Verbindungsstelle V3 in das Leitungselement L1 eingeleitet wird. Somit umgeht (auch) dass das Leitungselement L3 und somit den Chiller durchströmende Kältemittel den Sammler 44. Mit anderen Worten strömt somit (auch) das den Chiller beziehungsweise das dritten Leitungselement L3 durchströmende Kältemittel auf seinem Weg von dem Chiller zu dem Kältemittelverdichter 14 nicht durch den Sammler 44 hindurch beziehungsweise nicht in den Sammler 44 hinein. Es ist erkennbar, dass sozusagen die Verbindungstelle V5 entfällt und an ihrer statt die Verbindungstelle V4 verwendet wird.

Claims (8)

  1. Temperiereinrichtung (10) für einen Kraftwagen, mit einem von einem Kältemittel durchströmbaren Kältemittelkreislauf (12), in welchem wenigstens ein Kältemittelverdichter (14) zum Verdichten des Kältemittels, wenigstens ein Verdampfer (16) zum Verdampfen des Kältemittels und ein von Luft umströmbarer Kühl-Wärmetauscher (18) zum Kühlen des Kältemittels angeordnet sind, wobei : - die Temperiereinrichtung (10) einen von einem Temperiermittel durchströmbaren Temperierkreislauf (32) aufweist, in welchem wenigstens ein elektrisches oder elektronisches Bauelement (34) angeordnet ist, welches mittels des Temperiermittels zu temperieren ist; - die Temperiereinrichtung (10) einen sowohl in dem Kältemittelkreislauf (12) als auch in dem Temperierkreislauf (32) angeordneten, von dem Kältemittel und von dem Temperiermittel durchströmbaren und zusätzlich zu dem Verdampfer (16) und zusätzlich zu dem Kühl-Wärmetauscher (18) vorgesehenen, dritten Wärmetauscher (28) aufweist, über welchen Wärme zwischen dem Kältemittel und dem Temperiermittel austauschbar ist; - in dem Kältemittelkreislauf (12) stromab des dritten Wärmetauschers (28) und stromauf des Kältemittelverdichters (14) ein Sammler (44) angeordnet ist, in welchem eine Gasphase des Kältemittels und eine Flüssigphase des Kältemittels gleichzeitig aufnehmbar sind; - der Kältemittelkreislauf (12) ein fluidisch mit dem Sammler (44) und fluidisch mit dem Kältemittelverdichter (14) verbundenes, erstes Leitungselement (L1) aufweist, mittels welchem das Kältemittel von dem Sammler (44) zu dem Kältemittelverdichter (14) führbar ist; - der Kältemittelkreislauf (12) ein fluidisch mit dem Verdampfer (16) verbundenes, zweites Leitungselement (L2) aufweist, welches an einer stromab des Sammlers (44) und stromauf des Kältemittelverdichters (14) angeordneten Umgehungsstelle (V3) fluidisch mit dem ersten Leitungselement (L1) verbunden ist, sodass mittels des zweiten Leitungselements (L2) das den Verdampfer (16) durchströmende und von dem Verdampfer (16) in das zweite Leitungselement (L2) strömende und daraufhin das zweite Leitungselement (L2) durchströmende Kältemittel aus dem Verdampfer (16) unter Umgehung des Sammlers (44) zu der Umgehungsstelle (V3) zu führen und an der Umgehungsstelle (V3) in das erste Leitungselement (L1) einleitbar ist; und - der dritte Wärmetauscher (28) in einem von dem den dritten Wärmetauscher (28) durchströmenden Kältemittel durchströmbaren, dritten Leitungselement (L3) des Kältemittelkreislaufs (12) angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Leitungselement (L3) an einer zweiten Umgehungsstelle (V4) fluidisch mit dem zweiten Leitungselement (L2) verbunden ist, so dass das den dritten Wärmetauscher (28) und das dritte Leitungselement (L3) durchströmende Kältemittel unter Umgehung des Sammlers (44) an der zweiten Umgehungsstelle (V4) in das zweite Leitungselement (L2) und daraufhin mittels des zweiten Leitungselements (L2) unter Umgehung des Sammlers (44) an der ersten Umgehungsstelle (V3) in das erste Leitungselement (L1) einleitbar ist.
  2. Temperiereinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kältemittelkreislauf (12) ein zusätzlich zu dem Verdampfer (16), zusätzlich zu dem Kühl-Wärmetauscher (18) und zusätzlich zu dem dritten Wärmetauscher (28) vorgesehener und von Luft aus einer Umgebung des Kraftwagens umströmbarer Umgebungsluftwärmetauscher (30) angeordnet ist.
  3. Temperiereinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umgehungsleitung (20) vorgesehen ist, welche an einer stromauf des Kühl-Wärmetauschers (18) und stromab des Kältemittelverdichters (14) angeordneten, ersten Verbindungsstelle (V1) und an einer stromab des Kühl-Wärmetauschers (18) und stromauf des Kältemittelverdichters (14) angeordneten, zweiten Verbindungsstelle (V2) fluidisch mit dem Kältemittelkreislauf (12) verbunden ist, sodass mittels der Umgehungsleitung (20) zumindest ein Teil des Kältemittels an der ersten Verbindungsstelle (V1) aus dem Kältemittelkreislauf (12) abzweigbar und unter Umgehung des Kühl-Wärmetauschers (18) zu der zweiten Verbindungsstelle (V2) zu leiten und an der zweiten Verbindungsstelle (V2) in den Kältemittelkreislauf (12) einleitbar ist.
  4. Temperiereinrichtung (10) nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Verbindungsstelle (V2) stromab des Kühl-Wärmetauschers (18) und stromauf des Umgebungsluftwärmetauschers (30) angeordnet ist.
  5. Temperiereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kältemittelkreislauf (12) ein zusätzlich zu dem Verdampfer (16), zusätzlich zu dem Kühl-Wärmetauscher (18) und zusätzlich zu dem dritten Wärmetauscher vorgesehener, zweiter Verdampfer (24) zum Verdampfen des Kältemittels angeordnet ist.
  6. Temperiereinrichtung (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Kühlbetrieb der Temperiereinrichtung (10) der zweite Verdampfer (24) parallel zu dem ersten Verdampfer (16) geschaltet ist.
  7. Temperiereinrichtung (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Heizbetrieb der Temperiereinrichtung (10) der zweite Verdampfer (24) in Serie zu dem Kühlwärmetauscher (18) geschaltet ist.
  8. Kraftwagen, mit einer Temperiereinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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