DE10313850A1

DE10313850A1 - Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10313850A1
Application number: DE10313850A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Heyl
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2003-03-21
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-22
Also published as: DE10313850B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpen-Kältemittelkreislauf (AC/WP) mit zweistufiger Verdichtung und Kohlendioxid als Kältemittel, insbesondere für den Bereich der Kraftfahrzeugklimatisierung. DOLLAR A Nach der Konzeption der Erfindung kommt es auf die Verbindung der Zwischenkühlung bei einem mehrstufigen Verdichtungsprozess mit dem Kälteanlagenmodus eines Kältemittelkreislaufes und der Entkopplung der Zwischenkühlung im Wärmepumpenmodus des Kältemittelkreislaufes an. Dies bedeutet, dass verschiedenste im Stand der Technik bekannte mehrstufige Schaltungen von Kältemittelkreisläufen geeignet sind, um das erfindungsgemäße Prinzip zu verwirklichen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpen-Kältemittelkreislauf (AC/WP) mit zweistufiger Verdichtung und Kohlendioxid als Kältemittel, insbesondere für den Bereich der Kraftfahrzeugklimatisierung.

Das Kältemittel Kohlendioxid wurde für verschiedene Applikationen intensiv untersucht.

In Abhängigkeit von der Anwendung wurden mit Bezug auf die Austrittstemperatur des Kohlendioxids aus dem Gaskühler für den Bereich der Klimatisierung von Kraftfahrzeugen vorrangig einstufige Kreisläufe mit Verdichter, Gaskühler, Entspannungseinrichtung mit irreversibler Zustandsänderung und Verdampfer verwendet. Derartige Kreisläufe wurden mit einem inneren Wärmeübertrager kombiniert, um die Leistungszahl zu verbessern bzw. bei hohen Umgebungstemperaturen bzw. Austrittstemperaturen aus dem Gaskühler eine ausreichende spezifische Kälteleistung zur Verfügung stellen zu können.

Alternativ dazu werden für Hermetikkompressoren zweistufige Kreisläufe bevorzugt. Dabei wird, wie für andere Kältemittel bekannt, eine Zwischenkühlung des Kältemittels nach der ersten Kompressionsstufe eingesetzt, um die Verdichtungsendtemperatur nach der zweiten Stufe zu verringern bzw. die Effizienz (COP) durch eine geringere spezifische Verdichtungsarbeit zu erhöhen.

Derartige bekannte Schaltungen sind aber für den kombinierten Wärmepumpen- und Kälteanlagenbetrieb nicht geeignet.

Eine Zwischenkühlung des Kältemittels nach der ersten Verdichtungsstufe würde nur sinnvoll sein, wenn diese Wärme ebenfalls zur Erwärmung des Fahrzeuginnenraumes genutzt wird. Dies würde bedeuten, dass der Wärmeübertrager im Fahrzeuginnenraum in zwei Teile jeweils für Hochdruck und Mitteldruck geteilt ausgeführt sein muss. Ein Nachteil bleibt bei der Zwischenkühlung zusätzlich bestehen, dass nur eine deutlich geringere Verdichtungsendtemperatur, verglichen mit einem einstufigen Prozess zur Erwärmung der Luft, zur Verfügung steht. Die erreichbare Luftaustrittstemperatur wird somit kleiner.

Es stellt sich somit die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur effizienten Kühlung und Heizung von Kraftfahrzeugen zur Verfügung zu stellen, die mit dem Kältemittel Kohlendioxid arbeiten und an die Besonderheiten dieses Kältemittels und an den kombinierten Wärmepumpen- und Kälteanlagenbetrieb mit zweistufiger Verdichtung angepasst sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufes mit zweistufiger Verdichtung für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gelöst, dass das Kältemittel nach der zweiten Verdichtungsstufe Wärmeenergie abgibt und

a) im Kälteanlagenbetrieb
aa) auf Verdampfungsdruck expandiert wird und anschließend
ab) Wärme aufnimmt, wonach das Kältemittel
ac) in einer ersten Verdichtungsstufe verdichtet wird und anschließend
ad) eine Zwischenkühlung erfolgt, bevor das Kältemittel
ae) einer zweiten Verdichtungsstufe zugeführt wird und dass
b) im Wärmepumpenbetrieb keine Zwischenkühlung des Kältemittels nach der ersten Verdichtungsstufe erfolgt.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird dazu ein Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung und einstufiger Entspannung für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb, insbesondere für Kraftfahrzeuge, eingesetzt, der dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen zwei Verdichterstufen ein Mehrwegeventil vorgesehen ist und dass weiterhin ein Mehrwegeventil, ein Gaskühler und ein beidseitig durchströmbares Expansionsorgan sowie ein Innenwärmeübertrager und ein Zwischenkühler vorgesehen sind, wobei der Zwischenkühler im Kälteanlagenbetrieb derart über das Mehrwegeventil in den Kältemittelkreislauf eingebunden ist, dass der Kältemittelmassenstrom nach der ersten Verdichterstufe zwischengekühlt wird und dass im Wärmepumpenbetrieb keine Zwischenkühlung erfolgt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Aufgabe auch durch ein Verfahren für einen kombinierten Kälteanlagen/Wärmepumpen-Kältemittelkreislauf (AC/WP) mit Kohlendioxid als Kältemittel, insbesondere für den Bereich der Kraftfahrzeugklimatisierung, gelöst, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Kältemittel nach der zweiten Verdichtungsstufe Wärmeenergie abgibt und

a) im Kälteanlagenbetrieb
aa) nach der Expansion auf Mitteldruck ein Kältemittelteilstrom abgezweigt wird und
ab) dass der verbleibende Kältemittelteilstrom auf Verdampfungsdruck expandiert wird und
ac) Wärme aufnimmt, wonach der Kältemittelteilstrom
ad) in einer ersten Verdichtungsstufe verdichtet wird und anschließend
ae) eine Zwischenkühlung des Kältemittelteilstromes erfolgt, bevor dieser
af) mit dem Kältemittelteilstrom aus Verfahrensschritt aa) vereinigt wird und anschließend
af) der zweiten Verdichtungsstufe zugeführt wird und
b) dass im Wärmepumpenbetrieb keine Aufteilung des Kältemittelmassenstromes und keine Zwischenkühlung des Kältemittels nach der ersten Verdichtungsstufe erfolgt.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird dazu ein Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung und zweistufiger Entspannung für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb, insbesondere für Kraftfahrzeuge, vorgesehen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen zwei Verdichterstufen ein Mehrwegeventil vorgesehen ist und dass weiterhin ein Mehrwegeventil, ein Gaskühler und zwischen zwei Expansionsorganen eine Mitteldruckflasche angeordnet und weiterhin ein Innenwärmeübertrager vorgesehen ist und dass die Mitteldruckflasche und der Zwischenkühler im Kälteanlagenbetrieb derart über das Mehrwegeventil in den Kältemittelkreislauf eingebunden werden, dass der Kältemittelmassenstrom durch die Mitteldruckflasche aufgeteilt wird und dass der Teil des Kältemittelmassenstromes bei Mitteldruck nach der Verdichterstufe der Verdichterstufe zugeführt wird und dass der andere Teil des Kältemittelmassenstromes nach der Verdichterstufe dem Zwischenkühler zugeführt wird, bevor die Kältemittelmassenströme gemeinsam in der Verdichterstufe auf Hochdruck verdichtet werden und dass im Wärmepumpenbetrieb der Kältemittelmassenstrom nicht bei Mitteldruck geteilt wird.

Das nach dem vorangehend beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß einzusetzende Mehrwegeventil zeichnet sich dadurch aus, dass in einem Ventilgehäuse Kältemittelströmungsbereiche mit Ventilkörpern, ein Mitteldruckzylinder mit einem Kolben und ein Hochdruckzylinder mit einem Kolben angeordnet sind, wobei die Kolben und die Ventilkörper über eine Kolbenstange miteinander verbunden sind und dass Kältemittelleitungen derart mit dem Mehrwegeventil verbunden sind, dass über das Beaufschlagen des Hockdruckzylinders mit Kältemittel von hohem Druck über die Kältemittelleitung für den Kälteanlagenbetrieb der Kolben und mit diesem verbunden der Kolben und die Ventilkörper im Kälteanlagenbetrieb die Kälteanlagenstellung und im Wärmepumpenbetrieb über das Beaufschlagen des Hockdruckzylinders mit Kältemittel von hohem Druck über die Kältemittelleitung die Wärmepumpenstellung einnehmen, wobei über die Dichtflächen und die Stellung der Kolben und Ventilkörper die Wege für das Kältemittel beim Kälteanlagenbetrieb oder Wärmepumpenbetrieb im Mehrwegeventil geschaltet werden.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein zweistufiger Hermetikverdichter vorzusehen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht gleichfalls in einem Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufes mit zweistufiger Verdichtung für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb, insbesondere für Kraftfahrzeuge, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Kältemittel nach der zweiten Verdichtungsstufe Wärmeenergie abgibt und in zwei Teilströme aufgeteilt wird, wobei

a) ein Kältemittelteilstrom auf Verdampfungsdruck entspannt wird und
b) der andere Kältemittelteilstrom auf Mitteldruck entspannt wird und
c) dass der Kältemittelteilstrom auf Mitteldruck den gesamten Kältemittelstrom oder den Kältemittelteilstrom auf Hochdruck kühlt, wobei
d) im Kälteanlagenbetrieb
da) der Kältemittelteilstrom Wärme aufnimmt und
db) in einer ersten Verdichtungsstufe verdichtet wird und anschließend
dc) eine Zwischenkühlung des Kältemittelteilstromes erfolgt, bevor dieser
dd) mit dem Kältemittelteilstrom aus Verfahrensschritt b) auf Mitteldruck vereinigt wird und anschließend
e) der Kältemittelstrom der zweiten Verdichtungsstufe zugeführt wird und
f) dass im Wärmepumpenbetrieb keine Aufteilung des Kältemittelmassenstromes und keine Zwischenkühlung des Kältemittels nach der ersten Verdichtungsstufe erfolgt.

Eine apparative Ausgestaltung des vorangehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in einem Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung und zweistufiger Entspannung für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb, insbesondere für Kraftfahrzeuge, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen zwei Verdichterstufen ein Mehrwegeventil vorgesehen ist und dass weiterhin ein Mehrwegeventil, ein Gaskühler und zwei parallel durchströmte Expansionsorgane und ein Innenwärmeübertrager vorgesehen sind und dass ein Zwischenkühler im Kälteanlagenbetrieb derart über das Mehrwegeventil in den Kältemittelkreislauf eingebunden ist, dass der Kältemittelmassenstrom nach Entspannung auf Mitteldruck im Expansionsorgan über den Wärmeübertrager der Verdichterstufe zugeführt wird und dass der andere Teil des Kältemittelmassenstromes nach Entspannung auf Verdampfungsdruck und Wärmeaufnahme im Innenwärmeübertrager über das Mehrwegeventil und der Verdichterstufe dem Zwischenkühler zugeführt wird, bevor die Kältemittelmassenströme gemeinsam in der Verdichterstufe auf Hochdruck verdichtet werden und dass im Wärmepumpenbetrieb der Kältemittelmassenstrom nicht geteilt wird und keine Zwischenkühlung erfolgt.

Nach der Konzeption der Erfindung kommt es auf die Verbindung der Zwischenkühlung bei einem mehrstufigen Verdichtungsprozess mit dem Kälteanlagenmodus eines Kältemittelkreislaufes und der Entkopplung der Zwischenkühlung im Wärmepumpenmodus des Kältemittelkreislaufes an. Dies bedeutet, dass verschiedenste im Stand der Technik bekannte mehrstufige Schaltungen von Kältemittelkreisläufen geeignet sind, um das erfindungsgemäße Prinzip zu verwirklichen. Ob in einem optimierten Kältemittelkreislauf weitere Wärmeübertrager und Verschaltungen derselben vorgesehen sind, beeinträchtigt die erfindungsgemäße Konzeption in keiner Weise.

Die Vorteile der Erfindung bestehen darin, dass die Rückkühlung des Kältemittels auf Mitteldruckniveau im Kälteanlagenbetrieb zur Verbesserung der thermodynamischen Effizienz des Prozesses führt, wobei im Wärmepumpenbetrieb der Kreislauf ohne Zwischenkühlung ausgeführt wird.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die Mehrwegeventile in Abhängigkeit der Betriebsart des Kältemittelkreislaufes selbsttätig durch das Druckniveau des Kältemittels geschaltet.

Die Leistungszahl transkritischer CO₂-Prozesse kann im Kälteanlagenbetrieb durch Zwischenkühlung nach der ersten Verdichtungsstufe deutlich verbessert werden, weil die benötigte spezifische Verdichtungsarbeit verringert wird.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Entspannung des Kältemittels arbeitsleistend ausgeführt. Eine arbeitsleistende Entspannung des Kohlendioxides führt neben der erhöhten spezifischen Kälteleistung im Vergleich zu einer Drosselentspannung zu einer weiteren Verbesserung der Leistungszahl, wenn die zur Verfügung stehende Expansionsarbeit für die Verdichtung genutzt wird bzw. in die Gesamtbilanz des Prozesses einfließt.

Ein wesentlicher Vorteil bei der Verwendung einer arbeitsleistenden Entspannung ist, dass auf den inneren Wärmeübertrager bei hohen Umgebungstemperaturen verzichtet werden kann. Die absolute Kälteleistung bleibt – je nach Parametern – im Vergleich zu einem Prozess mit Drosselentspannung und innerem Wärmeübertrager annähernd konstant und die Verdichtungsendtemperatur sinkt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
1 Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung und zweistufiger Entspannung für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb,
2 Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung und zweistufiger Entspannung für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb mit arbeitsleistender Entspannung,
3 Mehrwegeventil in einem Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung und zweistufiger Entspannung,
4 Mehrwegeventil in einem Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung und einstufiger Entspannung,
5 Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung und einstufiger Entspannung von zwei Kältemittelteilströmen auf verschiedene Druckniveaus und Vorkühlung eines Kältemittelteilstromes,
6 Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung und einstufiger Entspannung von zwei Kältemittelteilströmen auf verschiedene Druckniveaus und Vorkühlung des Kältemittelstromes.
7 Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung und einstufiger Entspannung mit einem im Wärmepumpenmodus als zusätzlichen Verdampfer geschalteten Zwischenkühler.
In 1 ist ein erfindungsgemäßer Kältemittelkreislauf für den kombinierten Betrieb einer Kälteanlage und Wärmepumpe dargestellt.
Im Kälteanlagenbetrieb verlässt das in der zweiten Verdichterstufe 2 auf Hochdruck verdichtete Kältemittel den Verdichter und gelangt über das Mehrwegeventil 3 in den Gaskühler 4. Dort gibt das verdichtete Kältemittel auf hohem Druckniveau Wärmeenergie nach außen ab und gelangt anschließend in das beidseitig durchströmbare Expansionsorgan 5, wo es auf Mitteldruck entspannt wird. In der Mitteldruckflasche 6 wird Flüssigkeit von Gas getrennt, und gasförmiges Kältemittel gelangt von der Mitteldruckflasche 6 über das Mehrwegeventil 10 in die Verdichterstufe 2 des Verdichters. Das flüssige Kältemittel bei Mitteldruck wird in der Mitteldruckflasche 6 gesammelt und über das beidseitig durchströmbare Expansionsorgan 7 auf Niederdruck entspannt. Im Innenwärmeübertrager 8 wird das entspannte flüssige Kältemittel verdampft und nimmt dabei Wärmeenergie aus dem Innenraum des Fahrzeuges auf, was zur Kühlung des Fahrzeuginnenraumes führt. Das verdampfte Kältemittel gelangt schließlich aus dem Innenwärmeübertrager 8 über das Mehrwegeventil 3 in die Verdichterstufe 1, wo es auf Mitteldruck verdichtet wird und anschließend über das Mehrwegeventil 10 in den Zwischenkühler 9 gelangt. Im Zwischenkühler 9 wird erfindungsgemäß im Kälteanlagenbetrieb das Kältemittel zurückgekühlt, wobei Verdichtungswärme und Motorabwärme abgeführt werden, was zu den erwähnten vorteilhaften Wirkungen für die Effizienz des Kälteanlagenkreislaufes führt. Nach der Rückkühlung des Kältemittels im Zwischenkühler 9 wird dieses mit dem Kältemittelgas aus der Mitteldruckflasche 6, beispielsweise über das Mehrwegeventil 10, vereinigt und gemeinsam mit dem gasförmigen Kältemittel aus der Mitteldruckflasche 6 der Verdichterstufe 2 zugeführt, wo der Kältemittelkreislauf erneut beginnen kann.
Im Wärmepumpenbetrieb wird das in der Verdichterstufe 2 verdichtete Kältemittel über das Mehrwegeventil 3 in den Innenwärmeübertrager 8 geleitet, welcher als Gaskühler arbeitend Wärmeenergie nun an den Innenraum der Fahrzeugkabine abgibt. Vom Innenwärmeübertrager 8 wird der gesamte Kältemittelmassenstrom im beidseitig durchströmbaren Expansionsorgan 7 in zwei Stufen oder in jeweils einer Stufe durch das Expansionsorgan 5 oder das Expansionsorgan 7 entspannt und gelangt in den Gaskühler 4, welcher gleichzeitig als Außenwärmeübertrager ausgebildet ist und welcher nunmehr im Wärmepumpenbetrieb als Verdampfer des Kältemittels arbeitet und unter Aufnahme von Wärmeenergie aus der Umgebung das Kältemittel verdampft. Das gasförmige Kältemittel gelangt dann über das Mehrwegeventil 3 zur Verdichterstufe 1. Nach der Verdichtung auf Mitteldruck gelangt das Kältemittel im Wärmepumpenbetrieb ohne Zwischenkühlung direkt in die Verdichterstufe 2, wo es auf Hochchdruck verdichtet wird und sich der Kreislauf des Kältemittels schließt.
Besonders vorteilhaft bei dieser Schaltungsvariante ist, dass nur im Kälteanlagenbetrieb der Zwischenkühler 9 durchströmt wird und zu einer Verbesserung der Effizienz des Kälteanlagenkreislaufes führt, wobei im Wärmepumpenbetrieb das Kältemittel ohne Zwischenkühlung und damit mit maximaler Wärmeausbeute für die Beheizung des Fahrgastraumes benutzt werden kann.
In 2 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dargestellt, welche im Wesentlichen in ihrer Funktion der in 1 beschriebenen Vorrichtung entspricht. Eine Modifikation des Kreislaufes nach 1 findet dahingehend statt, dass ein Expander 11 vorgesehen ist, der einen Teil der Entspannungsarbeit für die Verdichtung des Kältemittels nutzbar macht.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird das Mehrwegeventil 10, vergrößert dargestellt in 3, derart ausgebildet, dass es allein durch die Druckdifferenzen im Kreislauf selbsttätig schaltend die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kreislaufes ermöglicht.
Das Mehrwegeventil 10 ist im Wesentlichen aus einem Ventilgehäuse 20 aufgebaut, welches unterteilt ist in einen Mittdruckzylinder 17 und einen Hochdruckzylinder 18 sowie einen Kältemittelströmungsbereich 21. Im Mehrwegeventil 10 sind ein Kolben 13 im Mitteldruckzylinder 17 sowie ein Kolben 14 im Hochdruckzylinder 18 über eine Kolbenstange 12 miteinander mechanisch gekoppelt. Auf der Kolbenstange 12 sind weiterhin Ventilkörper 15 und 16 ebenfalls starr mit der Kolbenstange verbunden im Bereich der Kältemittelströmungsbereiche 21 angeordnet. Das Mehrwegeventil 10 weist weiterhin verschiedene Dichtflächen 19 auf, welche in den entsprechenden Schaltstellungen des Ventils verschiedene Strömungsmittelwege innerhalb des Ventils freigeben oder abdichten, was zu der erfindungsgemäßen Wirkungsweise des Ventils führt.
Die Steuerung des Mehrwegeventils 10 erfolgt dabei letztlich über den Hochdruck. Dazu ist es erforderlich, am Hochdruckzylinder 18 einen Hochdruckanschluss für den Wärmepumpenbetrieb 23 sowie einen Hochdruckanschluss für den Kälteanlagenbetrieb 22 vorzusehen.
Im Wärmepumpenbetrieb gelangt nunmehr, analog wie bereits bei 1 beschrieben, das verdichtete Kältemittel aus der Verdichterstufe 2 über das Mehrwegeventil 3 in den Innenwärmeübertrager 8, welcher als Gaskühler im Kreislauf nun Wärmeenergie, beispielsweise an die Belüftungsanlage eines Fahrzeuges, für die Erwärmung der Fahrgastzelle abgibt. Durch die Schaltung des Mehrwegeventils 3 für den Kältemittelmassenstrom zum Innenwärmeübertrager 8 hin liegt am Hochdruckanschluss für den Wärmepumpenbetrieb 23 Hochdruck an. Dieser Hochdruck wirkt auf den Kolben 14 im Hochdruckzylinder 18 und führt dazu, dass der Kolben 14 sich mit samt der Kolbenstange 12 den Ventilkörpern 15 und 16 sowie dem Kolben im Mitteldruckzylinder 17 in die Stellung des Wärmepumpenbetriebes bewegt. Dabei dichtet der Kolben 14 den Hochdruckanschluss im Kälteanlagenbetrieb 22 über die Dichtflächen 19 ab. Weiterhin wird durch die Bewegung der Ventilkörper 15 und 16 an den gekennzeichneten Stellen über die Dichtflächen 19 jeweils verschiedene Kältemittelströmungsbereiche abgetrennt.
Darüber hinaus werden durch den Kolben 13 im Mitteldruckzylinder 17 ebenfalls über eine Dichtfläche 19 die Anschlüsse für den Mitteldruck des Mitteldruckzylinders 17 abgedichtet. Der Kältemittelmassestrom im Innenwärmeübertrager 8 wird schließlich über das beidseitig durchströmbare Expansionsorgan 7 sowie das beidseitig durchströmbare Expansionsorgan 5 entspannt und gelangt in den Gaskühler 4, welcher als Außenwärmeübertrager und Verdampfer im Wärmepumpenbetrieb arbeitet und Wärmeenergie aus der Umgebung zur Verdampfung des Kältemittels aufnimmt. Das gasförmige Kältemittel gelangt schließlich über das Mehrwegeventil 3 zur Verdichterstufe 1, wird dort auf Mitteldruck verdichtet und gelangt über das Mehrwegeventil 10, welches sich in der Wärmepumpenstellung befindet, in die Verdichterstufe 2, wo es dann auf Hochdruck verdichtet wird und der Kreislauf von neuem beginnt. Durch die Wärmepumpenstellung des Mehrwegeventils 10 dichtet der Ventilkörper 15 den Strömungsweg zum Zwischenkühler 9 ab, und das Kältemittel kann nur direkt über den vorgegebenen Kältemittelströmungsbereich 21 zur Verdichterstufe 2 strömen.
Im Kälteanlagenbetrieb gelangt das auf Hochdruck verdichtete Kältemittel aus der zweiten Verdichterstufe über das Mehrwegeventil 3 in den Gaskühler 4. Auf diese Weise liegt am Hochdruckanschluss für den Kälteanlagenbetrieb 22 Hochdruck an, was dazu führt, dass der Kolben 14 im Hochdruckzylinder 18 in die Kälteanlagenstellung gedrückt wird. Dabei verschließt dieser über die Dichtflächen 19 den Hochdruckanschluss 23 im Wärmepumpenbetrieb. Das Kältemittel gelangt aus dem Gaskühler 4 über das beidseitig durchströmbare Expansionsorgan 5 unter Entspannung in die Mitteldruckflasche 6, wo das flüssige vom gasförmigen Kältemittel bei Mitteldruck separiert wird. Gasförmiges Kältemittel gelangt aus der Mitteldruckflasche 6 in den Mitteldruckzylinder 17 und weiterhin zur zweiten Verdichterstufe. Das flüssige Kältemittel aus der Mitteldruckflasche 6 wird in dem beidseitig durchströmbaren Expansionsorgan 7 auf Niederdruck entspannt und gelangt in den Innenwämeübertrager 8, welcher als Verdampfer arbeitend nun den Fahrgastraum kühlt.
Aus dem Innenwärmeübertrager 8 gelangt das Kältemittel über das Mehrwegeventil 3 in die erste Verdichterstufe und anschließend zum Mehrwegeventil 10. Die Schaltstellung des Kolbens 14 im Kälteanlagenbetrieb führt dazu, dass der Ventilkörper 15 über die Dichtflächen 19 den Strömungsweg für das auf Mitteldruck verdichtete Kältemittel im Kälteanlagenbetrieb hin zum Zwischenkühler 9 freigibt und dort einer Zwischenkühlung zugeführt wird. Nach der Zwischenkühlung gelangt das Kältemittel wiederum über den Kältemittelströmungsbereich 21 des Mehrwegeventils 10 hin zur zweiten Verdichterstufe und wird dabei mit dem gasförmigen Kältemittelstrom aus der Mitteldruckflasche 6 vereinigt und gemeinsam auf Hochdruck verdichtet. Der Kreislauf kann von neuem beginnen. 4 zeigt ein Mehrwegeventil in einem Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung und einstufiger Entspannung für den kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird das Mehrwegeventil 24, vergrößert dargestellt in 4, derart ausgebildet, dass es gleichfalls allein durch die Druckdifferenzen im Kreislauf selbsttätig schaltend die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kreislaufes ermöglicht. Die Einbindung in einen Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung und einstufiger Entspannung bedingt, dass das Mehrwegeventil 24 keinen Mitteldruckzylinder 17 aufweist.
Das Mehrwegeventil 24 nach 4 ist im Wesentlichen wie das nach 3 aus einem Ventilgehäuse 20 aufgebaut, welches unterteilt ist in einen Hochdruckzylinder 18 sowie Kältemittelströmungsbereiche 21. Im Mehrwegeventil 24 ist lediglich ein Kolben 14 im Hochdruckzylinder 18 angeordnet. Auf der Kolbenstange 12 sind Ventilkörper 15 und 16 im Bereich der Kältemittelströmungsbereiche 21 angeordnet und starr mit der Kolbenstange 12 verbunden. Das Mehrwegeventil 24 weist weiterhin verschiedene Dichtflächen 19 auf, welche in den entsprechenden Schaltstellungen des Ventils verschiedene Strömungsmittelwege innerhalb des Ventils freigeben oder abdichten, was zu der erfindungsgemäßen Wirkungsweise des Ventils führt.
Die Steuerung des Mehrwegeventils 24 erfolgt dabei wiederum über den Hochdruck. Dazu ist es erforderlich, am Hochdruckzylinder 18 einen Hochdruckanschluss für den Wärmepumpenbetrieb 23 sowie einen Hochdruckanschluss für den Kälteanlagenbetrieb 22 vorzusehen, analog der Ausführung nach 3.
Im Wärmepumpenbetrieb gelangt nunmehr, analog wie bereits bei 1 beschrieben, das verdichtete Kältemittel aus der Verdichterstufe 2 über das Mehrwegeventil 3 in den Innenwärmeübertrager 8, welcher als Gaskühler im Kreislauf nun Wärmeenergie, beispielsweise an die Belüftungsanlage eines Fahrzeuges, für die Erwärmung der Fahrgastzelle abgibt. Durch die Schaltung des Mehrwegeventils 3 für den Kältemittelmassenstrom zum Innenwärmeübertrager 8 hin liegt am Hochdruckanschluss für den Wärmepumpenbetrieb 23 Hochdruck an. Dieser Hochdruck wirkt auf den Kolben 14 im Hochdruckzylinder 18 und führt dazu, dass der Kolben 14 sich mit samt der Kolbenstange 12 den Ventilkörpern 15 und 16 in die Stellung des Wärmepumpenbetriebes bewegt. Dabei dichtet der Kolben 14 den Hochdruckanschluss im Kälteanlagenbetrieb 22 über die Dichtflächen 19 ab. Weiterhin wird durch die Bewegung der Ventilkörper 15 und 16 an den gekennzeichneten Stellen über die Dichtflächen 19 jeweils verschiedene Kältemittelströmungsbereiche abgetrennt. Der Kältemittelmassestrom im Innenwärmeübertrager 8 wird schließlich über das beidseitig durchströmbare Expansionsorgan 5 entspannt und gelangt in den Gaskühler 4, welcher als Außenwärmeübertrager und Verdampfer im Wärmepumpenbetrieb arbeitet und Wärmeenergie aus der Umgebung zur Verdampfung des Kältemittels aufnimmt. Das gasförmige Kältemittel gelangt schließlich über das Mehrwegeventil 3 zur Verdichterstufe 1, wird dort auf Mitteldruck verdichtet und gelangt über das Mehrwegeventil 24, welches sich in der Wärmepumpenstellung befindet, in die Verdichterstufe 2, wo es dann auf Hochdruck verdichtet wird und der Kreislauf von neuem beginnt. Durch die Wärmepumpenstellung des Mehrwegeventils 24 dichtet der Ventilkörper 15 den Strömungsweg zum Zwischenkühler 9 ab, und das Kältemittel kann nur direkt über den vorgegebenen Kältemittelströmungsbereich 21 zur Verdichterstufe 2 strömen.
Im Kälteanlagenbetrieb gelangt das auf Hochdruck verdichtete Kältemittel aus der zweiten Verdichterstufe 2 über das Mehrwegeventil 3 in den Gaskühler 4. Auf diese Weise liegt am Hochdruckanschluss für den Kälteanlagenbetrieb 22 Hochdruck an, was dazu führt, dass der Kolben 14 im Hochdruckzylinder 18 in die Kälteanlagenstellung gedrückt wird. Dabei verschließt dieser über die Dichtflächen 19 den Hochdruckanschluss 23 im Wärmepumpenbetrieb. Das Kältemittel gelangt aus dem Gaskühler 4 über das beidseitig durchströmbare Expansionsorgan 5 unter Entspannung in den Innenwämeübertrager 8, welcher als Verdampfer arbeitend nun den Fahrgastraum kühlt. Aus dem Innenwärmeübertrager 8 gelangt das Kältemittel über das Mehrwegeventil 3 in die erste Verdichterstufe schließlich zum Mehrwegeventil 24. Die Schaltstellung des Kolbens 14 im Kälteanlagenbetrieb führt dazu, dass der Ventilkörper 15 über die Dichtflächen 19 den Strömungsweg für das auf Mitteldruck verdichtete Kältemittel im Kälteanlagenbetrieb hin zum Zwischenkühler 9 freigibt und dort einer Zwischenkühlung zugeführt wird. Nach der Zwischenkühlung gelangt das Kältemittel wiederum über den Kältemittelströmungsbereich 21 des Mehrwegeventils 24 hin zur zweiten Verdichterstufe und wird auf Hochdruck verdichtet. Der Kreislauf kann von neuem beginnen.
Besonders vorteilhaft ist in 4 dargestellt, dass der Zwischenkühler 9 mit dem Gaskühler 4 kombiniert und als eine Baueinheit ausgeführt wird. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden die Wärmeübertrager, Gaskühler 4 und Zwischenkühler 9 als ein mehrreihiger Wärmeübertrager ausgeführt.
In 5 ist eine erfindungsgemäße Ausgestaltung dargestellt, welche die parallele einstufige Entspannung von zwei Kältemittelteilströmen realisiert. Dabei wird der Kältemittelmassenstrom nach Verdichtung auf das Hochdruckniveau in zwei Teilströme aufgeteilt, wobei ein Teilstrom auf Mitteldruck entspannt wird und den anderen Teilstrom kühlt, bevor dieser auf Verdampfungsdruck entspannt wird.
Dazu wird ein Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung und zweistufiger Entspannung für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb, insbesondere für Kraftfahrzeuge eingesetzt, der zwischen zwei Verdichterstufen 1, 2 ein Mehrwegeventil 10 aufweist. Weiterhin sind ein Mehrwegeventil 3, ein Gaskühler 4 und zwei parallel durchströmte Expansionsorgane 5, 28 und ein Innenwärmeübertrager 8 vorgesehen. Der Zwischenkühler 9 ist nach der erfindungsgemäßen Konzeption im Kälteanlagenbetrieb derart über das Mehrwegeventil 10 in den Kältemittelkreislauf eingebunden ist, dass der Kältemittelmassenstrom 25 nach Entspannung auf Mitteldruck im Expansionsorgan 28 über den Wärmeübertrager 27, vorzugsweise im Gegenstrom zum anderen Kältemittelteilstrom, der Verdichterstufe 2 zugeführt wird. Der andere Teil des Kältemittelmassenstromes 26 wird nach Entspannung auf Verdampfungsdruck und Wärmeaufnahme im Innenwärmeübertrager 8 über das Mehrwegeventil 3 und Verdichtung in der Verdichterstufe 1 dem Zwischenkühler 9 zugeführt. Danach werden die Kältemittelmassenströme 25, 26 gemeinsam in der Verdichterstufe 2 auf Hochdruck verdichtet. Erfindungsgemäß wird im Wärmepumpenbetrieb der Kältemittelmassenstrom nicht geteilt und es erfolgt auch keine Zwischenkühlung.
6 zeigt eine Modifikation des Kreislaufes nach 5, indem der gesamte Kältemittelmassenstrom nach Wärmeabgabe im Gaskühler 4 durch den nach Abkühlung abgezweigten und nach dessen Entspannung im Expansionsorgan 28 kalten Kältemittelteilstrom 25 gekühlt wird.
In 7 ist ein Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufs mit zweistufiger Verdichtung und einstufiger Entspannung mit einem im Wärmepumpenmodus als zusätzlichem Verdampfer geschalteten Zwischenkühler dargestellt.
Die Konzeption dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Erfindung geht davon aus, dass die Wärmeübertrageroberfläche des Zwischenkühlers 9 im Wärmepumpenbetrieb des Kältemittelkreislaufes erfindungsgemäß nicht genutzt wird.
Jedoch kann dieser im Wärmepumpenbetrieb ungenutzte Wärmeübertrager nutzbringend als zusätzlicher Verdampfer eingesetzt werden, um zusätzlich beispielsweise Umgebungswärme für die Beheizung des Kraftfahrzeuges zu erschließen.
Gemäß der dargestellten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird dazu ein modifiziertes Mehrwegeventil 30 und ein weiteres Mehrwegeventil 29 eingesetzt. Insbesondere werden 4/2 Mehrwegeventile verwendet.
Im Kälteanlagenbetrieb wird das Mehrwegeventil 29 in zwei Pfaden durchströmt, einmal nach dem Gaskühler 4 zum beidseitig durchströmbaren Expansionsventil 7 und einander mal nach der ersten Verdichtungsstufe 1 auf dem Weg des Kältemittels zum Zwischenkühler 9. Das Mehrwegeventil 30 wird im Kälteanlagenbetrieb nur im Pfad zum Zwischenkühler 9 hin betrieben.
Im Wärmepumpenbetrieb wird umgekehrt das Mehrwegeventil 30 in zwei Pfaden durchströmt, einmal von der ersten Verdichtungsstufe 1 zur zweiten Verdichtungsstufe 2 hin und einander mal nach der Entspannung des Kältemittels im beidseitig durchströmbaren Expansionsorgan 7 unter Einbindung des Zwischenkühlers 9 als Verdampfer.
Von besonderem Vorteil bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist, dass die Wärmeübertragerflächen optimal genutzt werden und zusätzliche Wärme zur Beheizung des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden kann.
Die Einbindung des im Wärmepumpenmodus nicht zur Zwischenkühlung genutzten Zwischenkühlers 9 in den Kältemittelkreislauf ist auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung mit den jeweiligen Besonderheiten der einzelnen Kältemittelkreisläufe übertragbar, wodurch die erfindungsgemäße Konzeption der selektiven Nutzung einer Kältemittelzwischenkühlung derart erweitert wird, dass die nicht zur Zwischenkühlung genutzte Wärmeübertragungsfläche auf der Verdampferseite der Wärmepumpe genutzt wird.

1: Verdichterstufe 1
2: Verdichterstufe r
3: Mehrwegeventil
4: Gaskühler (Außenwärmeübertrager-Verdampfer)
5: beidseitig durchströmbares Expansionsorgan
6: Mitteldruckflasche
7: beidseitig durchströmbares Expansionsorgan
8: Innenwärmeübertrager
9: Zwischenkühler
10: Mehrwegeventil für zweistufigen Entspannungsprozess des Kältemittels
11: Expander
12: Kolbenstange
13: Kolben
14: Kolben
15: Ventilkörper
16: Ventilkörper
17: Mitteldruckzylinder
18: Hochdruckzylinder
19: Dichtflächen
20: Ventilgehäuse
21: Kältemittelströmungsbereiche
22: Hochdruckanschluss Kälteanlagenbetrieb
23: Hochdruckanschluss Wärmepumpenbetrieb
24: Mehrwegeventil für einstufigen Entspannungsprozess des Kältemittels
25: Kältemittelteilstrom Mitteldruck
26: Kältemittelteilstrom Verdampfungsdruck
27: Wärmeübertrager
28: Expansionsorgan
29: Mehrwegeventil
30: Mehrvvegeventil

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufes mit zweistufiger Verdichtung für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel nach der zweiten Verdichtungsstufe Wärmeenergie abgibt und a) im Kälteanlagenbetrieb aa) auf Verdampfungsdruck expandiert wird und anschließend ab) Wärme aufnimmt, wonach das Kältemittel ac) in einer ersten Verdichtungsstufe verdichtet wird und anschließend ad) eine Zwischenkühlung erfolgt, bevor das Kältemittel ae) einer zweiten Verdichtungsstufe zugeführt wird und dass b) im Wärmepumpenbetrieb keine Zwischenkühlung des Kältemittels nach der ersten Verdichtungsstufe erfolgt.
Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufes mit zweistufiger Verdichtung für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel nach der zweiten Verdichtungsstufe Wärmeenergie abgibt und a) im Kälteanlagenbetrieb aa) nach der Expansion auf Mitteldruck ein Kältemittelteilstrom (25) abgezweigt wird und ab) dass der verbleibende Kältemittelteilstrom (26) auf Verdampfungsdruck expandiert wird und ac) Wärme aufnimmt, wonach der Kältemittelteilstrom (26) ad) in einer ersten Verdichtungsstufe verdichtet wird und anschließend ae) eine Zwischenkühlung des Kältemittelteilstromes (26) erfolgt, bevor dieser af) mit dem Kältemittelteilstrom (25) aus Verfahrensschritt aa) vereinigt wird und anschließend af) der zweiten Verdichtungsstufe zugeführt wird und b) dass im Wärmepumpenbetrieb keine Aufteilung des Kältemittelmassenstromes und keine Zwischenkühlung des Kältemittels nach der ersten Verdichtungsstufe erfolgt.
Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufes mit zweistufiger Verdichtung für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel nach der zweiten Verdichtungsstufe Wärmeenergie abgibt und in zwei Teilströme aufgeteilt wird, wobei a) ein Kältemittelteilstrom (26) auf Verdampfungsdruck entspannt wird und b) der andere Kältemittelteilstrom (25) auf Mitteldruck entspannt wird und c) dass der Kältemittelteilstrom (25) auf Mitteldruck den gesamten Kältemittelstrom oder den Kältemittelteilstrom (26) auf Hochdruck kühlt, wobei d) im Kälteanlagenbetrieb da) der Kältemittelteilstrom (26) Wärme aufnimmt und db) in einer ersten Verdichtungsstufe verdichtet wird und anschließend dc) eine Zwischenkühlung des Kältemittelteilstromes (26) erfolgt, bevor dieser dd) mit dem Kältemittelteilstrom (25) aus Verfahrensschritt b) auf Mitteldruck vereinigt wird und anschließend e) der Kältemittelstrom der zweiten Verdichtungsstufe zugeführt wird und f) dass im Wärmepumpenbetrieb keine Aufteilung des Kältemittelmassenstromes und keine Zwischenkühlung des Kältemittels nach der ersten Verdichtungsstufe erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansion des Kältemittels oder eines Kältemittelteilstromes (25, 26) als arbeitsleistende Entspannung ausgeführt wird.
Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung und einstufiger Entspannung für kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Verdichterstufen (1, 2) ein Mehrwegeventil (24) vorgesehen ist und dass weiterhin ein Mehrwegeventil (3), ein Gaskühler (4) und ein beidseitig durchströmbares Expansionsorgan (5) sowie ein Innenwärmeübertrager (8) und ein Zwischenkühler (9) vorgesehen sind, wobei der Zwischenkühler (9) im Kälteanlagenbetrieb derart über das Mehrwegeventil (24) in den Kältemittelkreislauf eingebunden ist, dass der Kältemittelmassenstrom nach der ersten Verdichterstufe (1) zwischengekühlt wird und dass im Wärmepumpenbetrieb keine Zwischenkühlung erfolgt.
Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung und zweistufiger Entspannung für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Verdichterstufen (1, 2) ein Mehrwegeventil (10) vorgesehen ist und dass weiterhin ein Mehrwegeventil (3), ein Gaskühler (4) und zwischen zwei Expansionsorganen (5, 7) eine Mitteldruckflasche (6) angeordnet und weiterhin ein Innenwärmeübertrager (8) vorgesehen ist und dass die Mitteldruckflasche (6) und der Zwischenkühler (9) im Kälteanlagenbetrieb derart über das Mehrwegeventil (10) in den Kältemittelkreislauf eingebunden werden, dass der Kältemittelmassenstrom durch die Mitteldruckflasche (6) aufgeteilt wird und dass der Teil des Kältemittelmassenstromes bei Mitteldruck nach der Verdichterstufe (1) der Verdichterstufe (2) zugeführt wird und dass der andere Teil des Kältemittelmassenstromes nach der Verdichterstufe (1) dem Zwischenkühler (9) zugeführt wird, bevor die Kältemittelmassenströme gemeinsam in der Verdichterstufe (2) auf Hochdruck verdichtet werden und dass im Wärmepumpenbetrieb der Kältemittelmassenstrom nicht geteilt wird und keine Zwischenkühlung erfolgt.
Kältemittelkreislauf mit zweistufiger Verdichtung und zweistufiger Entspannung für einen kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb, insbesondere für Kraftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei Verdichterstufen (1, 2) ein Mehrwegeventil (10) vorgesehen ist und dass weiterhin ein Mehrwegeventil (3), ein Gaskühler (4) und zwei parallel durchströmte Expansionsorgane (5, 28) und ein Innenwärmeübertrager (8) vorgesehen sind und dass ein Zwischenkühler (9) im Kälteanlagenbetrieb derart über das Mehrwegeventil (10) in den Kältemittelkreislauf eingebunden ist, dass der Kältemittelmassenstrom (25) nach Entspannung auf Mitteldruck im Expansionsorgan (28) über den Wärmeübertrager (27) der Verdichterstufe (2) zugeführt wird und dass der andere Teil des Kältemittelmassenstromes (26) nach Entspannung auf Verdampfungsdruck und Wärmeaufnahme im Innenwärmeübertrager (8) über das Mehrwegeventil (3) und der Verdichterstufe (1) dem Zwischenkühler (9) zugeführt wird, bevor die Kältemittelmassenströme (25, 26) gemeinsam in der Verdichterstufe (2) auf Hochdruck verdichtet werden und dass im Wärmepumpenbetrieb der Kältemittelmassenstrom nicht geteilt wird und keine Zwischenkühlung erfolgt.
Kältemittelkreislauf nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrwegeventil (10, 24) über die Druckverhältnisse im Kältemittelkreislauf selbsttätig schaltend ausgebildet ist.
Kältemittelkreislauf nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Expander (11) zur arbeitsleistenden Entspannung des Kältemittels vorgesehen ist.
Kältemittelkreislauf nach einem der Ansprüche 5 oder 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrwegeventil (24) derart aufgebaut ist, dass in einem Ventilgehäuse (20) Kältemittelströmungsbereiche (21) mit Ventilkörpern (15, 16), ein Hochdruckzylinder (18) mit einem Kolben (14) angeordnet sind, wobei der Kolben (14) und die Ventilkörper (15, 16) über eine Kolbenstange (12) miteinander verbunden sind und dass Kältemittelleitungen derart mit dem Mehrwegeventil (24) verbunden sind, dass über das Beaufschlagen des Hockdruckzylinders (18) mit Kältemittel von hohem Druck über die Kältemittelleitung (22) für den Kälteanlagenbetrieb der Kolben (14) und mit diesem verbunden die Ventilkörper (15, 16) im Kälteanlagenbetrieb die Kälteanlagenstellung und im Wärmepumpenbetrieb über das Beaufschlagen des Hockdruckzylinders (18) mit Kältemittel von hohem Druck über die Kältemittelleitung (23) die Wärmepumpenstellung einnehmen, wobei über die Dichtflächen (19) und die Stellung des Kolbens (14) und der Ventilkörper (15, 16) die Wege für das Kältemittel beim Kälteanlagenbetrieb oder Wärmepumpenbetrieb im Mehrwegeventil (24) geschaltet werden.
Kältemittelkreislauf nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrwegeventil (10) derart ausgebildet ist, dass in einem Ventilgehäuse (20) Kältemittelströmungsbereiche (21) mit Ventilkörpern (15, 16), ein Mitteldruckzylinder (17) mit einem Kolben (13) und ein Hochdruckzylinder (18) mit einem Kolben (14) angeordnet sind, wobei die Kolben (13, 14) und die Ventilkörper (15, 16) über eine Kolbenstange (12) miteinander verbunden sind und dass Kältemittelleitungen derart mit dem Mehrwegeventil (10) verbunden sind, dass über das Beaufschlagen des Hockdruckzylinders (18) mit Kältemittel von hohem Druck über die Kältemittelleitung (22) für den Kälteanlagenbetrieb der Kolben (14) und mit diesem verbunden der Kolben (13) und die Ventilkörper (15, 16) im Kälteanlagenbetrieb die Kälteanlagenstellung und im Wärmepumpenbetrieb über das Beaufschlagen des Hockdruckzylinders (18) mit Kältemittel von hohem Druck über die Kältemittelleitung (23) die Wärmepumpenstellung einnehmen, wobei über die Dichtflächen (19) und die Stellung der Kolben (13, 14) und Ventilkörper (15, 16) die Wege für das Kältemittel beim Kälteanlagenbetrieb oder Wärmepumpenbetrieb im Mehrwegeventil (10) geschaltet werden.
Kältemittelkreislauf nach einem der Ansprüche 5 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkühler (9) mit dem Gaskühler (4) kombiniert und als eine Baueinheit ausgeführt sind.
Kältemittelkreislauf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertrager Gaskühler (4) und Zwischenkühler (9) als ein mehrreihiger Wärmeübertrager ausgeführt werden.
Kältemittelkreislauf nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenkühler (9) im Wärmepumpenbetrieb über Mehrwegeventile (29, 30) derart in den Kältemittelkreislauf eingebunden ist, dass der Zwischenkühler (9) als Verdampfer arbeitet.