DE112013002706T5

DE112013002706T5 - Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betrieb einer solchen Anlage

Info

Publication number: DE112013002706T5
Application number: DE112013002706.2T
Authority: DE
Inventors: Jean-Luc Thuez
Original assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Current assignee: Valeo Systemes Thermiques SAS
Priority date: 2012-05-31
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2015-03-26
Also published as: FR2991240B1; FR2991240A1; WO2013178652A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) für Kraftfahrzeug mit – einem Klimatisierungskreislauf (3), durch den ein Kältemittel (FR) zirkuliert und welcher einen Kompressor (7), einen äußeren Wärmetauscher (9), einen ersten inneren Wärmetauscher (11), und mit – einem Sekundärkreislauf (5), durch den ein Wärmeträgerfluid (FC) zirkuliert, wobei der Klimatisierungskreislauf (3) und der Sekundärkreislauf (5) über einen Bi-Fluid-Wärmetauscher (19) in Wechselwirkung stehen. Der Klimatisierungskreislauf (3) weist mindestens ein erstes Schaltorgan (15₁), ein zweites Schaltorgan (15₂) und ein drittes Schaltorgan (15₃), wobei – das erste Schaltorgan (15₁) zwischen dem Kompressor (7) und dem zweiten Schaltorgan (15₂) angeordnet ist, – das zweite Schaltorgan (15₂) zwischen dem ersten Schaltorgan (15₁) und dem dritten Schaltorgan (15₃) angeordnet ist, und – das dritte Schaltorgan (15₃) zwischen dem äußeren Wärmetauscher (9) und dem ersten inneren Wärmetauscher (11) angeordnet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1).

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlagen eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines elektrischen oder hybriden Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage gemäß verschiedenen Betriebsarten.
Ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisches oder hybrides Kraftfahrzeug, das mindestens teilweise von einem elektrischen Motor angetrieben wird, ist häufig mit einer Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage ausgestattet, um die aerothermischen Parameter des Innenraums des Fahrzeugs zu verändern, indem ein klimatisierter Luftstrom innerhalb des Innenraums verteilt wird.
Die Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage kann einen Klimatisierungskreislauf, innerhalb dessen ein Kältemittel zirkuliert, und einen Sekundärkreislauf, durch den ein Wärmeträgerfluid zirkuliert, aufweisen.
Ein Bi-Fluid-Wärmetauscher ist im Klimatisierungskreislauf und im Sekundärkreislauf integriert, so dass das Kältemittel und das Wärmeträgerfluid gegenseitig Wärme austauschen können.
In herkömmlicher Weise weist der Klimatisierungskreislauf einen Kompressor auf, der das Kältemittel komprimieren kann, mindestens ein Expansionsorgan, das eine Expansion des Kältemittels ermöglichen kann, einen äußeren Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und einem Umgebungsluftstrom wie einem Luftstrom außerhalb des Fahrzeugs ermöglichen kann, und einen inneren Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und einem Innenluftstrom, der innerhalb des Innenraums verteilt werden kann, ermöglichen kann. Zudem kann der Klimatisierungskreislauf mindestens eine Steuervorrichtung aufweisen, die ein Anordnen der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage gemäß verschiedenen Betriebsarten ermöglichen kann.
Außerdem kann der Klimatisierungskreislauf auch einen Kältemittelakkumulator aufweisen, der ein Einströmen von Kältemittel in flüssigem Zustand innerhalb des Kompressors verhindern kann.
Der Sekundärkreislauf weist einen zweiten inneren Wärmetauscher auf, der Wärme mit dem Wärmeträgerfluid austauschen kann, der vorteilhafterweise für das Heizen des innerhalb des Innenraums zu verteilenden Innenluftstroms vorgesehen ist.
Die alternative Verwendung einer solchen Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage kann sich jedoch als unwirksam erweisen, wenn sie gemäß einer „Heizung” genannten Betriebsart, bei der der Innenluftstrom erwärmt wird, bevor er im Innenraum des Fahrzeugs verteilt wird, bzw. gemäß einer „Klimatisierung” genannten Betriebsart, bei der der Innenluftstrom gekühlt wird, bevor er im Innenraum des Fahrzeugs verteilt wird.
Solche Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlagen können zudem Gefahren von Vereisung des äußeren Wärmetauschers bergen, beispielsweise wenn zwischen zwei Betriebsarten der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage umgeschaltet wird, insbesondere wenn die Temperatur des Außenluftstroms relativ niedrig ist, oder wenn gewünscht wird, dem Außenluftstrom Wärme zu entziehen.
Zudem sind solche Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlagen nicht dafür ausgelegt, den Innenluftstrom zu verteilen, ohne die Windschutzscheibe und/oder die Scheiben des Fahrzeugs zu beschlagen, beispielsweise wenn zwischen zwei Betriebsarten der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage umgeschaltet wird.
Zudem ermöglichen manche bekannte Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlagen das Abkühlen von elektrischen Einrichtungen des Fahrzeugs wie einer Batterie, einem Motor oder einem Gehäuse einer Leistungselektronik zu gewährleisten. Solche Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlagen können jedoch eine große Anzahl von Bauteilen erfordern, um eine solche Abkühlfunktion von elektrischen Einrichtungen bereitzustellen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage vorzuschlagen, die ein Elektro- oder Hybridfahrzeug ausstatten kann, wobei sie verschiedene Betriebsarten anbietet wie insbesondere eine „Klimatisierung” genannte Betriebsart und mindestens eine „Wärmepumpe” oder „Heizung” genannte Betriebsart. Zudem ist eine solche Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage so angeordnet, dass sie eine „Entfroster” genannte Betriebsart und die einfache Gestaltung einer „Abkühlen eines Bauteils” genannten Betriebsart ermöglicht.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage vorzuschlagen, so dass die Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage gemäß verschiedenen Betriebsarten einfach gestaltet werden kann.
Hierzu betrifft die Erfindung eine Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug mit
einem Klimatisierungskreislauf, durch den ein Kältemittel zirkuliert und welcher einen Kompressor, einen äußeren Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch mit einem Außenluftstrom gewährleisten kann, einen ersten inneren Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch mit einem Innenraumluftstrom gewährleisten kann, der dazu bestimmt ist, in den Innenraum eines Fahrzeugs verteilt zu werden, aufweist, und mit

– einem Sekundärkreislauf, durch den ein Wärmeträgerfluid zirkuliert,

Insbesondere weist der Klimatisierungskreislauf mindestens ein erstes Schaltorgan, ein zweites Schaltorgan und ein drittes Schaltorgan auf, so dass

– das erste Schaltorgan zwischen dem Kompressor und dem zweiten Schaltorgan angeordnet ist,
– das zweite Schaltorgan zwischen dem ersten Schaltorgan und dem dritten Schaltorgan angeordnet ist, und
– das dritte Schaltorgan zwischen dem äußeren Wärmetauscher und dem ersten inneren Wärmetauscher angeordnet ist.

Vorteilhafterweise sind der äußere Wärmetauscher und/oder der erste innere Wärmetauscher und/oder der Bi-Fluid-Wärmetauscher so gestaltet, dass sie als Kondensator oder als Verdampfer arbeiten.
Zudem weist der Klimatisierungskreislauf

– ein erstes Expansionsorgan, das zwischen dem äußeren Wärmetauscher und dem dritten Schaltorgan angeordnet ist, und/oder
– ein zweites Expansionsorgan, das zwischen dem dritten Schaltorgan und dem ersten inneren Wärmetauscher angeordnet ist, und/oder
– ein drittes Expansionsorgan, das zwischen dem ersten inneren Wärmetauscher und dem Bi-Fluid-Wärmetauscher angeordnet ist, auf.

Vorteilhafterweise weist der Klimatisierungskreislauf mindestens eine Umgehungsvorrichtung auf, die parallel zum ersten und/oder zum zweiten und/oder zum dritten Expansionsorgan angeordnet ist. Vorzugsweise weist eine solche Umgehungsvorrichtung ein Rückschlagventil auf. Außerdem kann die Umgehungsvorrichtung auch ein Zweiwegeventil aufweisen.
Zudem weist der Klimatisierungskreislauf einen in Zirkulationsrichtung des Kältemittels stromaufwärts des Kompressors angeordneten Akkumulator auf.
Alternativ oder zusätzlich weist der Sekundärkreislauf einen zweiten inneren Wärmetauscher auf, der einen Wärmeaustausch mit dem Innenraumluftstrom gewährleisten kann. Gemäß einer solchen Anordnung ist der erste innere Wärmetauscher stromaufwärts des zweiten inneren Wärmetauschers in Zirkulationsrichtung des Innenraumluftstroms, der im Innenraum verteilt werden kann, angeordnet.
Zudem ist vorteilhafterweise ein zusätzlicher Wärmetauscher in Zirkulationsrichtung des Innenraumluftstroms, der im Innenraum verteilt werden kann, stromabwärts des zweiten inneren Wärmetauschers angeordnet.
Nach einer weiteren Ausführungsform weist der Sekundärkreislauf einen Hilfswärmetauscher auf, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträgerfluid und einem im Fahrzeug enthaltenen Bauteil gewährleisten kann.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betrieb einer Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage nach den zuvor ausführlich beschriebenen Merkmalen, das mindestens einen Schritt des Anordnens des ersten Schaltorgans, des zweiten Schaltorgans und des dritten Schaltorgan aufweist, so dass das Kältemittel ausgehend vom Kompressor nacheinander

– durch den äußeren Wärmetauscher und danach durch den ersten inneren Wärmetauscher insbesondere gemäß einer „Klimatisierung” genannten Betriebsart oder eine „Abkühlen eines Bauteils” genannten Betriebsart zirkuliert, und/oder
– durch den Bi-Fluid-Wärmetauscher und danach durch den ersten inneren Wärmetauscher insbesondere gemäß einer ersten oder zweiten „Wärmepumpe” oder „Heizung” genannten Betriebsart, oder gemäß einer Entfeuchtung genannten Betriebsart, oder gemäß einer „Heißgas” genannten Betriebsart oder gemäß einer „Wärmepumpe mit doppelter Expansion” genannten Betriebsart zirkuliert, und/oder

Zudem ist gemäß bestimmten Betriebsarten der Schritt des Anordnens des ersten Schaltorgans, des zweiten Schaltorgans und des dritten Schaltorgans dergestalt, dass das Kältemittel auch nacheinander durch den ersten inneren Wärmetauscher und danach durch den äußeren Wärmetauscher zirkuliert.
Zudem kann das Verfahren zum Betrieb der Anlage:

– einen Schritt des Deaktivierens des Sekundärkreislaufs, oder
– einen Schritt des Aktivierens des Sekundärkreislaufs

Außerdem kann das Verfahren zum Betrieb der Anlage auch:

– einen Schritt des Öffnens einer ersten Umgehungsvorrichtung, die parallel zu einem ersten Expansionsorgan angeordnet ist, wobei das erste Expansionsorgan zwischen dem äußeren Wärmetauscher und dem dritten Schaltorgan angeordnet ist, und/oder
– einen Schritt des Öffnens einer zweiten Umgehungsvorrichtung, die parallel zu einem zweiten Expansionsorgan angeordnet ist, wobei das zweite Expansionsorgan zwischen dem dritten Schaltorgan und dem ersten inneren Wärmetauscher angeordnet ist, und/oder
– einen Schritt des Öffnens einer dritten Umgehungsvorrichtung, die parallel zu einem dritten Expansionsorgan angeordnet ist, wobei das dritte Expansionsorgan zwischen dem ersten inneren Wärmetauscher und dem Bi-Fluid-Wärmetauscher angeordnet ist,

Zusätzlich kann das Verfahren zum Betrieb der Anlage auch

– einen Schritt des Aktivierens des zusätzlichen Wärmetauschers

Selbstverständlich können die verschiedenen Merkmale und/oder Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung miteinander gemäß verschiedenen Kombinationen kombiniert werden, insofern sie nicht miteinander inkompatibel sind oder einander ausschließen.
Die vorliegende Erfindung sowie weitere Merkmale und Vorteile werden bei der Durchsicht der folgenden ausführlichen Beschreibung besser verständlich und sichtbar, wobei Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht werden, die beispielhaft und ohne Einschränkung angegeben sind und dazu beitragen, das Verständnis der vorliegenden Erfindung und das Darlegen ihrer Ausführung zu vervollständigen und sie gegebenenfalls zu definieren. Die Zeichnungen zeigen:
1 Eine schematische Darstellung einer Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 Eine schematische Darstellung der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage der 1 gemäß einer „Klimatisierung” genannten Betriebsart,
3 Eine schematische Darstellung der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage der 1 gemäß einer ersten „Wärmepumpenbetrieb” oder „Heizung” genannten Betriebsart,
4 Eine schematische Darstellung der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage der 1 gemäß einer zweiten „Wärmepumpe” oder „Heizung” genannten Betriebsart,
5 Eine schematische Darstellung der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage der 1 gemäß einer „Entfeuchtung” genannten Betriebsart,
6 Eine schematische Darstellung der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage der 1 gemäß einer „Entfroster” genannten Betriebsart,
7 Eine schematische Darstellung der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage der 1 gemäß einer „Abkühlen eines Bauteils” genannten Betriebsart,
8 Eine schematische Darstellung der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage der 1 gemäß einer „Heißgas” genannten Betriebsart,
9 Eine schematische Darstellung der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage der 1 gemäß einer „Wärmepumpe mit doppelter Expansion” genannten Betriebsart.
Es wird angemerkt, dass in den Figuren die strukturellen und/oder funktionellen Elemente, die den verschiedenen Ausführungsformen gemeinsam sind, die gleichen Bezugszeichen aufweisen können. Wenn nicht anders vermerkt, weisen solche Elemente identische Eigenschaften bezüglich Struktur, Abmessungen und Material auf.
Die 1 ist die schematische Darstellung einer Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 eines Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung.
Eine solche Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 ermöglicht es, die aerothermischen Parameter eines Innenraums eines Fahrzeugs zu verändern, indem ein Innenraum- oder Innenluftstrom FH bei einer bestimmten Temperatur innerhalb des Innenraums verteilt wird.
Hierzu kann die Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 ein (nicht dargestelltes) Gebläse aufweisen, um den Innenraumluftstrom FH von mindestens einer Lufteinlassöffnung zu mindestens einer Luftverteilungsöffnung im Innenraum zirkulieren zu lassen. Es kann sich insbesondere um eine Entfrostung-/Antibeschlag-Öffnung handeln, die den Innenraumluftstrom FH zur Windschutzscheibe und/oder zu den Scheiben des Fahrzeugs verteilen kann.
Nach der vorliegenden Erfindung weist die Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 einen Klimatisierungskreislauf 3 auf, in welchem ein Kältemittel FR zirkuliert, und einen Sekundärkreislauf 6, in welchem ein Wärmeträgerfluid FC, wie eine Mischung aus Wasser und Glykol, zirkuliert.
Nach der vorliegenden Erfindung bezeichnen die Begriffe „stromaufwärts”, „stromabwärts”, „in Reihe” und „parallel” die Stellung eines Bauteils Im Verhältnis zu einem anderen in Zirkulationsrichtung des Kältemittels FR im Klimatisierungskreislauf 3 oder in Zirkulationsrichtung des Wärmeträgerfluids FC im Sekundärkreislauf 5.
Nach der vorliegenden Erfindung bezeichnen zudem die Begriffe „geöffnet” und „geschlossen” den Zustand eines Bauteils, der jeweils den Durchfluss von Kältemittel FR oder von Wärmeträgerfluid FC erlaubt und/oder blockiert.
Nach der dargestellten Ausführungsform weist der Klimatisierungskreislauf 3 einen Kompressor 7, einen äußeren Wärmetauscher 9, der den Wärmeaustausch mit einem Außenluftstrom FE gewährleisten kann, einen ersten inneren Wärmetauscher 11, der einen Wärmeaustausch mit dem Innenraumluftstrom FH gewährleisten kann, mindestens ein erstes Expansionsorgan 13 ₁, das eine Expansion des Kältemittels FR gewährleisten kann, auf. Vorzugsweise weist der Klimatisierungskreislauf 3 das erste Expansionsorgan 13 ₁, ein zweites Expansionsorgan 13 ₂ und ein drittes Expansionsorgan 13 ₃ auf, die eine Expansion des Kältemittels FR gewährleisten können. Zudem weist der Klimatisierungskreislauf 3 mindestens ein erstes Schaltorgan 15 ₁ auf, das es ermöglicht, die Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 gemäß verschiedenen Betriebsarten zu gestalten. Vorzugsweise weist der Klimatisierungskreislauf 3 das erste Schaltorgan 15 ₁, ein zweites Schaltorgan 15 ₂ und ein drittes Schaltorgan 15 ₃ auf, die es ermöglichen, die Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 gemäß verschiedenen Betriebsarten zu gestalten.
Die verschiedenen Betriebsarten der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 sind beispielsweise:

– eine „Klimatisierung”, genannte Betriebsart, die den im Innenraum verteilten Innenraumluftstrom FH abkühlen kann,
– eine erste „Wärmepumpe” oder „Heizung”, genannte Betriebsart, die den im Innenraum verteilten Innenraumluftstrom heizen kann,
– eine zweite „Wärmepumpe” oder „Heizung” genannte Betriebsart, die den im Innenraum verteilten Innenraumluftstrom zunächst entfeuchten und danach heizen kann,
– eine „Entfeuchtung” genannte Betriebsart, die eine Entfeuchtung des im Innenraum verteilten Innenraumluftstroms FH entfeuchten kann,
– eine „Entfroster” genannte Betriebsart, die eine Entfrostung des äußeren Wärmetauschers gewährleisten kann,
– eine „Abkühlen eines Bauteils” genannte Betriebsart, die einen im Fahrzeug angeordneten Bauteil abkühlen kann, und
– eine „Heißgas” genannte Betriebsart und
– eine „Wärmepumpe mit doppelter Expansion” genannte Betriebsart.

Die verschiedenen Betriebsarten werden nachstehend ausführlicher beschrieben.
Der Klimatisierungskreislauf 3 und der Sekundärkreislauf 5 stehen in Wechselwirkung über einen Bi-Fluid-Wärmetauscher 19, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel FR und dem Wärmeträgerfluid FC gewährleisten kann.
Der Sekundärkreislauf 5 weist einen zweiten inneren Wärmetauscher 21 auf, der einen Wärmeaustausch mit dem im Innenraum verteilten Innenraumluftstrom FH gewährleisten kann.
Außerdem kann der Sekundärkreislauf 5 eine nicht dargestellte Pumpe aufweisen, die die Zirkulation des Wärmeträgerfluids FC im Sekundärkreislauf 5 gewährleisten kann.
Beim Betrieb nimmt der Kompressor 7 beim Einlass das Kältemittel FR im gasförmigen Zustand mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur auf, wie schematisch durch das Bezugszeichen BP in den Figuren veranschaulicht. Der Kompressor 7 ermöglicht es, den Druck und die Temperatur des Kältemittels FR zu erhöhen, wie in den Figuren schematisch durch das Bezugszeichen HP dargestellt ist.
Zudem kann stromaufwärts des Kompressors 7 ein Akkumulator 23 vorgesehen sein, der eine Trennung einer gasförmigen von einer flüssigen Phase des Kältemittels FR gewährleisten kann, um ein Einströmen des Kältemittels FR im flüssigen Zustand in den Kompressor 7 zu verhindern.
Der äußere Wärmetauscher 9 ist beispielsweise an der Vorderseite des Fahrzeugs angeordnet, so dass er vom Außenluftstrom FE durchströmt wird, der von außen kommt.
Der äußere Wärmetauscher 9 kann je nach der Betriebsart der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 als Kondensator oder als Verdampfer arbeiten.
Als Kondensator nimmt der äußere Wärmetauscher 9 das Kältemittel FR in Form von Gas mit hohem Druck und hoher Temperatur auf. Das Gas mit hohem Druck und hoher Temperatur gibt dem Außenluftstrom FE Wärme ab, der durch den äußeren Wärmetauscher 9 strömt, was das Erwärmen des Außenluftstroms FE zur Folge hat.
Beim Betrieb als Verdampfer verdampft das Kältemittel FR im äußeren Wärmetauscher 9. Beim Verdampfen absorbiert das Kältemittel FR die Wärme des Außenluftstroms FE, der durch den äußeren Wärmetauscher 9 strömt, was das Abkühlen des Außenluftroms FE zur Folge hat.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein erstes Expansionsorgan 13 ₁ vorteilhafterweise mit dem äußeren Wärmetauscher 9 in Reihe angeordnet. Das erste Expansionsorgan 13 ₁ ist genauer zwischen dem äußeren Wärmetauscher 9 und einem dritten Schaltorgan 15 ₃ angeordnet. Zudem ist das dritte Schaltorgan 15 ₃ mit dem ersten Wärmetauscher 11 zusammengeschaltet.
Wenn der äußere Wärmetauscher 9 als Verdampfer arbeitet, zirkuliert das Kältemittel FR insbesondere hintereinander durch das erste Expansionsorgan 13 ₁, so dass der Druck und die Temperatur des Kältemittels FR gesenkt werden, und dann durch den äußeren Wärmetauscher 9.
Außerdem kann parallel zum ersten Expansionsorgan 13 ₁ eine erste Umgehungsvorrichtung 25 ₁ vorgesehen werden, so dass ein Bypass gebildet wird, der es ermöglicht, dass das Kältemittel FR keine vorhergehende Expansion erfährt. Vorteilhafterweise kann also die erste Umgehungsvorrichtung 25 ₁ eine Zirkulation des Kältemittels FR innerhalb des ersten Expansionsorgans 13 ₁, dem sie zugeordnet ist, zulassen oder sperren.
Die erste Umgehungsvorrichtung 25 ₁ weist beispielsweise ein erstes Rückschlagventil 24 ₁ auf, das die Zirkulation des Kältemittels FR in eine Richtung zulässt und in die andere Richtung sperrt.
Wenn als Variante der äußere Wärmetauscher 9 als Kondensator arbeitet, zirkuliert das Kältemittel FR in Reihe durch den äußeren Wärmetauscher 9 und durch das erste Expansionsorgan 13 ₁, so dass der Druck und die Temperatur des Kältemittels FR nach dem Kondensieren gesenkt werden.
Als Variante oder Ergänzung kann die erste Umgehungsvorrichtung 25 ₁ ein Zweiwegeventil aufweisen, dessen Öffnen so gesteuert wird, dass das Kältemittel das erste Expansionsorgan 13 ₁ umgeht. Das Zweiwegeventil kann einzeln oder parallel zum ersten Rückschlagventil 24 ₁ angeordnet werden.
In ähnlicher Weise wie der äußere Wärmetauscher 9 kann der erste innere Wärmetauscher 11 als Kondensator oder als Verdampfer je nach der Betriebsart der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 arbeiten.
Als Kondensator nimmt der erste innere Wärmetauscher 11 das Kältemittel FR in Form von Gas mit hohem Druck und hoher Temperatur auf. Das Gas mit hohem Druck und hoher Temperatur gibt dem Innenraumluftstrom, der durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 strömt, Wärme ab, was das Erwärmen des Innenraumluftstroms FH, der im Innenraum verteilt werden kann, zur Folge hat.
Beim Betrieb als Verdampfer verdampft das Kältemittel FR im ersten inneren Wärmetauscher 11. Beim Verdampfen absorbiert das Kältemittel FR die Wärme des Innenraumluftstroms FH, der durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 strömt, was das Abkühlen des Innenraumluftroms FH, der im Innenraum verteilt werden kann, zur Folge hat.
Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist ein zweites Expansionsorgan 13 ₂ mit dem ersten inneren Wärmetauscher 11 in Reihe angeordnet. Die Expansion ermöglicht es, den Druck und die Temperatur des Kältemittels FR zu senken. Vorteilhafterweise ist das zweite Expansionsorgan 13 ₂ zwischen dem dritten Schaltorgan 15 ₃ und dem ersten inneren Wärmetauscher 11 angeordnet.
Wenn der erste innere Wärmetauscher 11 als Verdampfer arbeitet, zirkuliert das Kältemittel FR insbesondere durch das zweite Expansionsorgan 13 ₂, so dass der Druck und die Temperatur des Kältemittels FR gesenkt werden können, bevor es durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 strömt.
Wenn als Variante der erste innere Wärmetauscher 11 als Kondensator arbeitet, zirkuliert das Kältemittel FR durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 und danach durch das zweite Expansionsorgan 13 ₂, so dass der Druck und die Temperatur des Kältemittels FR nach dem Kondensieren gesenkt werden.
Außerdem kann parallel zum zweiten Expansionsorgan 13 ₂ eine zweite Umgehungsvorrichtung 25 ₂ vorgesehen werden, um einen Bypass zu bilden, damit das Kältemittel FR keine vorhergehende Expansion erfährt. Vorteilhafterweise kann also die zweite Umgehungsvorrichtung 25 ₂ eine Zirkulation des Kältemittels FR innerhalb des zweiten Expansionsorgans 13 ₂, dem sie zugeordnet ist, zulassen oder sperren.
Die zweite Umgehungsvorrichtung 25 ₂ weist beispielsweise ein zweites Rückschlagventil 24 ₂ auf, das die Zirkulation des Kältemittels FR in eine Richtung zulässt und in die andere Richtung sperrt. Als Alternative kann die zweite Umgehungsvorrichtung 25 ₂ als Zweiwegeventil ausgeführt sein.
Als Variante oder Ergänzung kann die zweite Umgehungsvorrichtung 25 ₂ ein Zweiwegeventil aufweisen, dessen Öffnen so gesteuert wird, dass das Kältemittel das zweite Expansionsorgan 13 ₂ umgeht. Das Zweiwegeventil kann einzeln oder parallel zum zweiten Rückschlagventil 24 ₂ angeordnet sein.
Nach der dargestellten Ausführungsform ist zudem ein drittes Expansionsorgan 13 ₃ zwischen dem ersten inneren Wärmetauscher 11 und dem Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 angeordnet, so dass der erste innere Wärmetauscher zwischen dem zweiten Expansionsorgan 13 ₂ und dem dritten Expansionsorgan 13 ₃ angeordnet ist.
Wenn insbesondere der erste innere Wärmetauscher 11 als Verdampfer arbeitet, kann das Kältemittel FR in Reihe durch das dritte Expansionsorgan 13 ₃, und danach durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 zirkulieren. Die Expansion ermöglicht es, den Druck und die Temperatur des Kältemittels FR zu senken.
Außerdem kann parallel zum dritten Expansionsorgan 13 ₃ eine dritte Umgehungsvorrichtung 25 ₃ vorgesehen sein, um einen Bypass zu bilden, damit das Kältemittel FR keine vorhergehende Expansion erfährt. Vorteilhafterweise kann also die dritte Umgehungsvorrichtung 25 ₃ eine Zirkulation des Kältemittels FR innerhalb des dritten Expansionsorgans 13 ₃, dem sie zugeordnet ist, zulassen oder sperren.
Die dritte Umgehungsvorrichtung 25 ₃ weist beispielsweise ein drittes Rückschlagventil 24 ₃ auf, das die Zirkulation des Kältemittels FR in eine Richtung zulässt und in die andere Richtung sperrt.
Als Variante oder Ergänzung kann die dritte Umgehungsvorrichtung 25 ₃ ein Zweiwegeventil 26 aufweisen. Das Zweiwegeventil 26 kann somit einzeln oder parallel zum dritten Rückschlagventil 24 ₃ angeordnet sein.
Gemäß dem in 1 dargestellten Beispiel weist die dritte Umgehungsvorrichtung 25 ₃ ein drittes Rückschlagventil 24 ₃ und parallel dazu ein Zweiwegeventil 26 auf.
Gemäß dem dargestellten Beispiel ist außerdem der erste innere Wärmetauscher 11 stromaufwärts des zweiten inneren Wärmetauschers 21 des Sekundärkreislaufs 5 in Strömungsrichtung des Innenraumluftstroms FH, der im Innenraum des Fahrzeugs verteilt werden kann, angeordnet.
Eine solche Anordnung ist insbesondere von Interesse, um den Innenraumluftstrom FH zu entfeuchten, indem er durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 hindurch strömt und dabei abgekühlt wird, bevor er durch den zweiten inneren Wärmetauscher 21 hindurch strömt und dabei erwärmt wird.
Der Klimatisierungskreislauf 3 weist zudem drei Schaltorgane, nämlich das erste Schaltorgan 15 ₁, das zweite Schaltorgan 15 ₂ und das dritte Schaltorgan 15 ₃ auf, die so angeordnet sind, dass die Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 in verschiedenen Betriebsarten in einfacher Weise gestaltet werden kann. Das erste Schaltorgan 15 ₁, das zweite Schaltorgan 15 ₂ und das dritte Schaltorgan 15 ₃ sind insbesondere als Dreiwegeventile ausgeführt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das erste Schaltorgan 15 ₁ zwischen dem Kompressor 7 und dem zweiten Schaltorgan 15 ₂ in Reihe angeordnet. Das erste Schaltorgan 15 ₁, weist einen ersten und einen zweiten Kanal für die Zirkulation des Kältemittels FR auf, wobei der erste und der zweite Kanal getrennt sind.
Der erste Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ ist dergestalt, dass das Kältemittel FR vom Kompressor 7 zum äußeren Wärmetauscher 9 zirkuliert. Der zweite Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ ist dergestalt, dass das Kältemittel FR vom Kompressor 7 zum Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 zirkuliert.
Das zweite Schaltorgan 15 ₂ ist zwischen dem ersten Schaltorgan 15 ₁ und dem dritten Schaltorgan 15 ₃ in Reihe angeordnet. Das zweite Schaltorgan 15 ₂ weist einen ersten und einen zweiten Kanal für die Zirkulation des Kältemittels FR auf, wobei der erste und der zweite Kanal getrennt sind.
Der erste Kanal des zweiten Schaltorgans 15 ₂ ist dergestalt, dass das Kältemittel FR vom Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 zum Kompressor 7 zirkuliert. Der zweite Kanal des zweiten Schaltorgans 15 ₂ ist dergestalt, dass das Kältemittel FR vom äußeren Wärmetauscher 9 zum Kompressor 7 zirkulieren kann.
Das dritte Schaltorgan 15 ₃ ist zwischen dem äußeren Wärmetauscher 9 und dem ersten inneren Wärmetauscher 11 angeordnet. Das dritte Schaltorgan 15 ₃ ist insbesondere zwischen dem ersten Expansionsorgan 13 ₁ und dem zweiten Expansionsorgan 13 ₂ angeordnet.
Das dritte Schaltorgan 15 ₃ weist auch einen ersten und einen zweiten Kanal für die Zirkulation des Kältemittels FR auf, wobei der erste und der zweite Kanal getrennt sind.
Der erste Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ ist dergestalt, dass das Kältemittel FR vom äußeren Wärmetauscher 9 zum ersten inneren Wärmetauscher 11 zirkuliert. Das Kältemittel FR kann auch durch den ersten Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ in die andere Richtung, nämlich vom ersten inneren Wärmetauscher 11 zum äußeren Wärmetauscher 9 zirkulieren. Der zweite Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ ist dergestalt, dass das Kältemittel FR vom ersten inneren Wärmetauscher 11 zum Kompressor 7 zirkuliert.
Das erste Schaltorgan 15 ₁, das zweite Schaltorgan 15 ₂ und das dritte Schaltorgan 15 ₃ ermöglichen es, die verschiedenen Elemente der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 gemäß der definierten Betriebsart durchzuführen oder zu umgehen.
Analog zum äußeren Wärmetauscher 9 und zum ersten inneren Wärmetauscher 11 kann außerdem der Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 als Kondensator oder Verdampfer je nach der Betriebsart der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 arbeiten.
Wenn der Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 als Kondensator arbeitet, zirkuliert das Kältemittel FR durch den Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 als warmes Gas, das dem Wärmeträgerfluid FC Wärme abgibt. In dieser Ausführungsform arbeitet dann der Sekundärkreislauf 5 als Heizsystem.
Wenn der Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 als Verdampfer arbeitet, absorbiert das Kältemittel FR beim Verdampfen die Wärme des Wärmeträgerfluids FC, was eine Abkühlung des Wärmeträgerfluids FC zur Folge hat. In dieser Ausführungsform arbeitet dann der Sekundärkreislauf 5 als Kühlsystem.
Außerdem kann ein zusätzlicher Wärmetauscher 27 stromabwärts des zweiten inneren Wärmetauschers 21 in Strömungsrichtung des Innenraumluftstroms FH, der im Innenraum verteilt werden kann, angeordnet sein. Der zusätzliche Wärmetauscher 27 kann insbesondere ein Heizelement mit elektrischem Widerstand, insbesondere mit positivem Temperaturkoeffizient sein.
Der zusätzliche Wärmetauscher 27 kann beispielsweise betrieben werden, um das Abkühlen des Innenraumluftstroms FH zu kompensieren.
Nach einer alternativen Ausführungsform kann der Sekundärkreislauf 5 zudem zwischen dem Wärmeträgerfluid FC und einem im Fahrzeug enthaltenen Bauteil, insbesondere einem elektrischen Bauteil des Fahrzeugs, einen Hilfswärmetauscher 29 aufweisen. Der Hilfswärmetauscher 29 ist mit dem Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 verbunden.
Die 7 zeigt insbesondere den Hilfswärmetauscher 29 zwischen dem Wärmeträgerfluid FC und einer Batterie des Fahrzeugs. Weitere elektrische Bauteile wie ein Elektromotor oder ein Gehäuse einer Leistungselektronik sind denkbar. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, kann die Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 betrieben werden, um ein solches elektrisches Bauteil in der „Abkühlen eines Bauteils” genannten Betriebsart abzukühlen.
Nun werden die verschiedenen Betriebsarten der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 beschrieben. Die 2 bis 9 sind genauer gesagt schematische Darstellungen der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 gemäß den jeweiligen Betriebsarten.
Nachstehend gilt in den Figuren in der Regel, dass die punktierten Linien verwendet werden, um einen Teil des Klimatisierungskreislaufs 3 zu definieren, durch welchen das Kältemittel FR nicht zirkuliert oder um einen Teil des Sekundärkreislaufs 5 zu definieren, durch welchen das Wärmeträgerfluid FC nicht zirkuliert, und die durchgezogenen Linien werden verwendet, um einen Teil des Klimatisierungskreislaufs 3 zu definieren, durch welchen das Kältemittel FR zirkuliert oder um einen Teil des Sekundärkreislaufs 5 zu definieren, durch welchen das Wärmeträgerfluid FC zirkuliert.
Die 2 ist eine schematische Darstellung der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 in der „Klimatisierung” genannten Betriebsart.
Die „Klimatisierung” genannte Betriebsart ermöglicht es, den Innenraumluftstrom FH, der im Innenraum des Fahrzeugs verteilt wird, zu klimatisieren, um diesen zu kühlen.
Hierzu wird das Kältemittel FR nach dem Verlassen des Kompressors 7 zunächst im äußeren Wärmetauscher 9, der als Kondensator arbeitet, kondensiert und erfährt dann im zweiten Expansionsorgan 13 ₂ eine Expansion, bevor es dann durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 strömt, der als Verdampfer arbeitet. Der Innenraumluftstrom FH, der im Innenraum verteilt werden kann, wird beim Strömen durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 somit abgekühlt.
In der „Klimatisierung” genannten Betriebsart sind das erste Schaltorgan 15 ₁, das zweite Schaltorgan 15 ₂ und das dritte Schaltorgan 15 ₃ so angeordnet, dass das Kältemittel FR vom Kompressor 7 zum äußeren Wärmetauscher 9 zirkuliert, der als Kondensator arbeitet. Zudem ist das dritte Schaltorgan 15 ₃ so angeordnet, dass das Kältemittel FR vom äußeren Wärmetauscher 9 zum ersten inneren Wärmetauscher 11, der als Verdampfer arbeitet, zirkuliert.
Der Klimatisierungskreislauf 3 ist insbesondere so gestaltet, dass

– der erste Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ geöffnet und vorzugsweise der zweite Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ geschlossen wird, und
– der erste Kanal des zweiten Schaltorgans 15 ₂ geöffnet und vorzugsweise der zweite Kanal des zweiten Schaltorgans 15 ₂ geschlossen wird,
– der erste Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ geöffnet und vorzugsweise der zweite Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ geschlossen wird.

Zudem wird

– die erste Umgehungsvorrichtung 25 ₁ parallel zum ersten Expansionsorgan 13 ₁ geöffnet,
– die zweite Umgehungsvorrichtung 25 ₂ parallel zum zweiten Expansionsorgan 13 ₂ geschlossen, und
– die dritte Umgehungsvorrichtung 25 ₃ parallel zum dritten Expansionsorgan 13 ₃ geöffnet.

In der „Klimatisierung” genannten Betriebsart sind das dritte Schaltorgan 15 ₃, die erste Umgehungsvorrichtung 25 ₁ und die zweite Umgehungsvorrichtung 25 ₂ so angeordnet, dass das Kältemittel FR zum dritten Schaltorgan 15 ₃ zirkuliert und dabei das erste Expansionsorgan 13 ₁ umgeht. Danach zirkuliert das Kältemittel FR zum zweiten Expansionsorgan 13 ₂, und erfährt dabei eine Expansion, bevor es durch den zweiten Wärmetauscher 11, der als Verdampfer arbeitet, strömt.
Beim Fließen durch den äußeren Wärmetauscher 9, der als Kondensator arbeitet, gibt das Kältemittel FR im gasförmigen Zustand mit hohem Druck und hoher Temperatur dem Außenluftstrom FE Wärme ab.
Wenn anschließend das Kältemittel FR durch das zweite Expansionsorgan 13 ₂ fließt, sinken der Druck und die Temperatur des Kältemittels FR.
Während des Fließens durch den ersten inneren Wärmetauscher 11, der als Verdampfer arbeitet, absorbiert das Kältemittel FR beim Verdampfen die Wärme des Innenraumluftstroms FH, der durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 strömt. Der durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 strömende Innenraumluftstrom FH wird somit abgekühlt.
In der „Klimatisierung” genannten Betriebsart ist der Sekundärkreislauf 5 deaktiviert, so dass das Wärmeträgerfluid FC nicht zwischen dem zweiten inneren Wärmetauscher 21 und dem Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 zirkuliert.
Der Innenraumluftstrom FH, der durch den ersten Wärmetauscher 11 und optional durch den zweiten inneren Wärmetauscher 21 stromabwärts des ersten Wärmetauschers 11 strömt, erfährt somit keinen zusätzlichen Wärmeaustausch.
Wenn der gekühlte Innenraumluftstrom FH beispielsweise unter der Wirkung eines nicht dargestellten Gebläses den Innenraum des Fahrzeugs erreicht, ermöglicht er, die Temperatur der Luft im Innenraum zu senken.
Nach dem Verlassen des ersten inneren Wärmetauschers 11 kehrt dann das Kältemittel FR in den Kompressor 7 zurück, um einen Zyklus erneut zu beginnen. Das Kältemittel FR kann zuvor eine neue Expansion erfahren, wenn beispielsweise ein drittes Expansionsorgan stromabwärts des ersten inneren Wärmetauschers 11 angeordnet ist.
Bei der „Klimatisierung” genannten Betriebsart sind die dritte Umgehungsvorrichtung 25 ₃ und das zweite Schaltorgan 15 ₂ so angeordnet, dass das Kältemittel FR das dritte Expansionsorgan 13 ₃ umgeht und zum Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 weder mit zusätzlicher Expansion noch mit Wärmeaustausch und anschließend zum Kompressor 7 zirkuliert.
Der eventuell stromaufwärts des Kompressors 7 angeordnete Akkumulator 23 ermöglicht es zudem, das Einströmen des Kältemittels FE im flüssigen Zustand in den Kompressor 7 zu verhindern. Der Kompressor 7 nimmt somit beim Einlass das Kältemittel FR im gasförmigen Zustand mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur auf.
Die 3 ist eine schematische Darstellung der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 gemäß der ersten „Wärmepumpe” oder „Heizung” genannten Betriebsart.
In der ersten „Wärmepumpe” oder „Heizung” genannten Betriebsart tauscht das Kältemittel FR nach dem Verlassen des Kompressors 7 mit dem Wärmeträgerfluid FC im Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 Wärme aus, bevor es im ersten Expansionsorgan 13 ₁ eine Expansion erfährt und durch den äußeren Wärmetauscher 9 strömt, der als Verdampfer arbeitet.
In der ersten „Wärmepumpe” genannten Betriebsart sind das erste Schaltorgan 15 ₁, das zweite Schaltorgan 15 ₂ und das dritte Schaltorgan 15 ₃ so angeordnet, dass das Kältemittel FR vom Kompressor 7 zum Bi-Fluid-Wärmetauscher 19, der als Kondensator arbeitet, und vom Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 zum ersten inneren Wärmetauscher 11, der als Kondensator arbeitet, ohne eine Expansion zu erfahren, zirkuliert.
Der Klimatisierungskreislauf 3 ist insbesondere so gestaltet, dass

– der zweite Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ geöffnet und vorzugsweise der erste Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ geschlossen wird,
– der zweite Kanal des zweiten Schaltorgans 15 ₂ geöffnet und vorzugsweise der zweite Kanal des zweiten Schaltorgans 15 ₂ geschlossen wird, und
– der erste Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ geöffnet und vorzugsweise der zweite Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ geschlossen wird

Zudem wird

– die erste Umgehungsvorrichtung 25 ₁ parallel zum ersten Expansionsorgan 13 ₁ geschlossen,
– die zweite Umgehungsvorrichtung 25 ₂ parallel zum zweiten Expansionsorgan 13 ₂ geöffnet, und
– die dritte Umgehungsvorrichtung 25 ₃ parallel zum dritten Expansionsorgan 13 ₃, beispielsweise das Zweiwegeventil 26, geöffnet.

Der Bi-Fluid-Wärmetauscher 19, der als Kondensator arbeitet, nimmt also beim Einlass einerseits das Kältemittel FR als warmes Gas und andererseits das Wärmeträgerfluid FC auf. Das Kältemittel FR gibt dem Wärmeträgerfluid FC Wärme ab, welches durch den inneren Wärmetauscher 21 zirkuliert.
In der ersten „Wärmepumpe” genannten Betriebsart ist der Sekundärkreislauf 5 aktiviert, so dass das Wärmeträgerfluid FC im Sekundärkreislauf 5 zwischen dem zweiten inneren Wärmetauscher 21 und dem Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 zirkuliert, so dass ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel FR und dem Wärmeträgerfluid FC möglich ist.
Somit entnimmt der Sekundärkreislauf 5 Wärme vom Klimatisierungskreislauf 3 über den Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 und gibt anschließend die entnommene Wärme dem Innenraumluftstrom FH über den zweiten inneren Wärmetauscher 21 ab. Der Innenraumluftstrom FH, der durch den zweiten inneren Wärmetauscher 21 strömt, wird somit erwärmt und kann den Innenraum des Fahrzeugs heizen.
Durch das Steuern des ersten Schaltorgans 15 ₁, des zweiten Schaltorgans 15 ₂, des dritten Schaltorgans 15 ₃, der ersten Umgehungsvorrichtung 25 ₁, der zweiten Umgehungsvorrichtung 25 ₂, und der dritten Umgehungsvorrichtung 25 ₃ ist die Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 dergestalt, dass der Klimatisierungskreislauf 3 und der Sekundärkreislauf 5 genutzt werden, um den Innenraumluftstrom FH vor seiner Verteilung im Innenraum zu erwärmen. Zudem ermöglicht eine solche Gestaltung der Klimatisierungskreislauf 3, eine verbesserte Unterkühlung des Kältemittels FR zu gewährleisten.
Ebenso gibt im ersten inneren Wärmetauscher 11, der als Kondensator arbeitet, das Kältemittel FR dem Innenraumluftstrom FH, der im Innenraum verteilt werden kann, Wärme ab. Das Kältemittel FR setzt eine Kondensationsphase fort und/oder das Kältemittel FR im flüssigen Zustand kühlt um einige Grade ab, bevor es den ersten inneren Wärmetauscher 11 verlässt. Eine solche Anordnung ermöglicht es, die Unterkühlung des Kältemittels FR zu gewährleisten und maximieren.
Nach dem Wärmeaustausch mit dem Wärmeträgerfluid FC und dem Strömen durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 erfährt das Kältemittel FR somit eine Expansion beim Fließen durch das Expansionsorgan 13 ₁ und senkt dabei den Druck und die Temperatur, bevor es im äußeren Wärmetauscher 9, der als Verdampfer arbeitet, verdampft. Das Kältemittel FR im gasförmigen Zustand und mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur kehrt dann in den Kompressor 7 zurück, um einen Zyklus erneut zu beginnen.
Außerdem ist die erste „Wärmepumpe” genannte Betriebsart eine Art zu heizen, bei welcher der Innenraumluftstrom FH durch den zweiten inneren Wärmetauscher 21 des Sekundärkreislaufs 5 erwärmt wird. Es ist also von einer mittelbaren Art zu heizen die Rede, da das Heizen des Innenraumluftstroms FH über das Wärmeträgerfluid FC und nicht unmittelbar durch das Kältemittel FR erfolgt. Wenn das Wärmeträgerfluid FC hauptsächlich aus Wasser besteht, spricht man von einer Art „durch Wasser” zu heizen.
Für die erste „Wärmepumpe” genannte Betriebsart ist zudem der Innenraumluftstrom FH vorteilhafterweise ein Luftstrom, der von außerhalb des Fahrzeugs kommt, im Gegensatz zu der Verwendung eines Umluftstroms, der aus dem Innenraum stammt.
Die 4 ist eine schematische Darstellung der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 gemäß der zweiten „Wärmepumpe” oder „Heizung” genannten Betriebsart.
Die zweite „Wärmepumpe” genannte Betriebsart unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen ersten „Wärmepumpe” genannten Betriebsart dadurch, dass der Sekundärkreislauf 5 inaktiv ist, so dass es keinen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel FR und dem Wärmeträgerfluid FC gibt.
In der zweiten „Wärmepumpe” genannten Betriebsart sind das erste Schaltorgan 15 ₁, das zweite Schaltorgan 15 ₂ und das dritte Schaltorgan 15 ₃ so angeordnet, dass das Kältemittel FR vom Kompressor 7 zum Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 ohne Wärmeaustausch und dann, ohne eine Expansion zu erfahren, zum ersten inneren Wärmetauscher 11, der als Kondensator arbeitet, zirkuliert und danach eine Expansion durch das zweite Expansionsorgan 13 ₂ erfährt und anschließend zum äußeren Wärmetauscher 9, der als Verdampfer arbeitet, und danach zum Kompressor 7 zirkuliert.
Der Klimatisierungskreislauf 3 ist insbesondere so gestaltet, dass

– der zweite Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ geöffnet und der erste Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ geschlossen wird,
– der zweite Kanal des zweiten Schaltorgans 15 ₂ geöffnet und vorzugsweise der erste Kanal des zweiten Schaltorgans 15 ₂ geschlossen wird,
– der erste Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ geöffnet und vorzugsweise der zweite Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ geschlossen wird.

Zudem wird

In der zweiten „Wärmepumpe” genannten Betriebsart wird zudem der Sekundärkreislauf 5 deaktiviert, sodass das Wärmeträgerfluid FC nicht zirkuliert.
Ausgehend vom Kompressor 7 tritt somit das Kältemittel FR mit hohem Druck und hoher Temperatur in den Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 ein, in dem es keinen Wärmeaustausch gibt.
Anschließend zirkuliert das Kältemittel FR beim Verlassen des Bi-Fluid-Wärmetauschers 19 durch den ersten inneren Wärmetauscher 11, der als Kondensator arbeitet. Das Kältemittel FR gibt dann dem Innenraumluftstrom FH, der im Innenraum verteilt werden kann, Wärme ab, indem er durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 fließt. Das Kältemittel FR erfährt anschließend durch das erste Expansionsorgan 13 ₁ eine Expansion, die den Druck und die Temperatur des Kältemittel FR senkt, fließt dann durch den äußeren Wärmetauscher 9, der als Verdampfer arbeitet, und kehrt schließlich in den Kompressor 7 zurück, um einen Zyklus erneut zu beginnen.
Da das Heizen des Innenraumluftstroms FH unmittelbar durch ein Element des Klimatisierungskreislaufs 3, hier durch den ersten inneren Wärmetauscher 11, erfolgt, spricht man von unmittelbarer Heizung.
Die 5 ist eine schematische Darstellung der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 gemäß der „Entfeuchtung” genannten Betriebsart.
Die „Entfeuchtung” genannte Betriebsart ermöglicht, den Innenraumluftstrom FH zu entfeuchten, indem er abgekühlt und danach Beim Durchströmen des zweiten inneren Wärmetauschers 21 wieder erwärmt wird.
In der „Entfeuchtung” genannten Betriebsart sind das erste Schaltorgan 15 ₁, das zweite Schaltorgan 15 ₂ und das dritte Schaltorgan 15 ₃ so angeordnet, dass das Kältemittel FR vom Kompressor 7 zum Bi-Fluid-Wärmetauscher 19, der als Kondensator arbeitet, zirkuliert, dann eine Expansion durch das dritte Expansionsorgan 13 ₃ erfährt, danach durch den ersten inneren Wärmetauscher 11, der als Verdampfer arbeitet, zirkuliert, das zweite Expansionsorgan 13 ₂ umgeht, zum dritten Schaltorgan 15 ₃ und schließlich zum Kompressor zirkuliert.
Der Klimatisierungskreislauf 3 ist insbesondere so gestaltet, dass

– der zweite Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ geöffnet und vorzugsweise der erste Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ geschlossen wird,
– der zweite Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ geöffnet und vorzugsweise der erste Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ geschlossen wird.

Zudem wird

– die Umgehungsvorrichtung 25 ₂ parallel zum zweiten Expansionsorgan 13 ₂ geöffnet, und
– die Umgehungsvorrichtung 25 ₃ parallel zum dritten Expansionsorgan 13 ₃ geschlossen.

In der „Entfeuchtung” genannten Betriebsart werden die erste Umgehungsvorrichtung 25 ₁ und das zweite Schaltorgan 15 ₂ umgangen.
In der „Entfeuchtung” genannten Betriebsart wird der Sekundärkreislauf 5 aktiviert, so dass das Wärmeträgerfluid FC durch den Sekundärkreislauf 5 zwischen dem zweiten inneren Wärmetauscher 21 und dem Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 zirkuliert, so dass ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel FR und dem Wärmeträgerfluid FC ermöglicht wird.
Ausgehend vom Kompressor 7 tritt somit das Kältemittel FR mit hohem Druck und hoher Temperatur in den Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 ein, der als Kondensator arbeitet, und gibt dem Wärmeträgerfluid FC Wärme ab, so dass der Innenraumluftstrom FH, der beim Strömen durch den zweiten inneren Wärmetauscher 21 im Innenraum verteilt wird, erwärmt werden kann.
Nach dem Verlassen des Bi-Fluid-Wärmetauschers 19 erfährt danach das Kältemittel FR eine Expansion durch das dritte Expansionsorgan 13 ₃, die die Temperatur und den Druck des Kältemittels FR senkt, bevor es durch den ersten inneren Wärmetauscher 11, der als Verdampfer arbeitet, strömt.
Nach dem Verlassen des ersten inneren Wärmetauschers 11 kann das Kältemittel FR anschließend in den Kompressor 7 zurückkehren, um einen Zyklus erneut zu beginnen.
Der Innenraumluftstrom FH, der durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 fließt, ist somit abgekühlt und entfeuchtet, bevor er durch den zweiten inneren Wärmetauscher 21 strömt, um erwärmt zu werden, bevor er im Innenraum verteilt wird.
Für die „Entfeuchtung” genannte Betriebsart ist zudem der Innenraumluftstrom FH vorteilhafterweise ein Umluftstrom aus dem Innenraum im Gegensatz zur Verwendung eines Frischluftstroms, der von außerhalb des Fahrzeugs kommt.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der „Entfeuchtung” genannten Betriebsart ist das dritte Schaltorgan 15 ₃ so angeordnet, dass das Kältemittel zum äußeren Wärmetauscher 9, der als Verdampfer arbeitet, geleitet wird, indem es eine vorhergehende Expansion durch das erste Expansionsorgan 13 ₁ erfährt.
Die 6 ist eine schematische Darstellung der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage 1 gemäß der „Entfroster” genannten Betriebsart.
Hierzu folgt das Kältemittel FR dem gleichen Verlauf wie in der „Klimatisierung” genannten Betriebsart. Zudem ist der Sekundärkreislauf 5 aktiviert. Der Bi-Fluid-Wärmetauscher 19, der als Verdampfer arbeitet, ermöglicht somit das Abkühlen des Wärmeträgerfluids FC, das durch den Sekundärkreislauf zirkuliert, zu gewährleisten.
In der „Entfroster” genannten Betriebsart sind das erste Schaltorgan 15 ₁, das zweite Schaltorgan 15 ₂ und das dritte Schaltorgan 15 ₃ so angeordnet, dass das Kältemittel FR vom Kompressor 7 zum äußeren Wärmetauscher 9, der als Kondensator arbeitet, dann zum dritten Schaltorgan 15 ₃ zirkuliert, wobei das erste Expansionsorgan 13 ₁ umgegangen wird, dann zirkuliert es durch das zweite Expansionsorgan 13 ₂, danach zum ersten inneren Wärmetauscher 11, der als Verdampfer arbeitet, wobei dann das dritte Expansionsorgan 13 ₃ umgangen wird, dann zum Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 ohne zusätzliche Expansion und schließlich zum Kompressor 7.
Der Klimatisierungskreislauf 3 ist insbesondere so gestaltet, dass

– der erste Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ geöffnet und vorzugsweise der zweite Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ geschlossen wird,
– der erste Kanal des zweiten Schaltorgans 15 ₂ geöffnet und vorzugsweise der zweite Kanal des zweiten Schaltorgans 15 ₂ geschlossen wird,
– der erste Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ geöffnet und vorzugsweise der zweite Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ geschlossen wird.

Zudem wird

In der „Entfrostung” genannten Betriebsart wird der Sekundärkreislauf 5 aktiviert, so dass das Wärmeträgerfluid FC im Sekundärkreislauf 5 zwischen dem zweiten inneren Wärmetauscher 21 und dem Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 zirkuliert, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträgerfluid FC und dem Kältemittel FR im Bi-Fluid-Wärmetauscher 19, der als Verdampfer arbeitet, zu gewährleisten, um das Wärmeträgerfluid FC abzukühlen.
Beim Zirkulieren durch den äußeren Wärmetauscher 9, der als Kondensator arbeitet, gibt das Kältemittel FR im gasförmigen Zustand mit hohem Druck und hoher Temperatur dem Außenluftstrom FE Wärme ab. Danach, beim Strömen des Kältemittels FR durch das zweite Expansionsorgan 13 ₂, sinken der Druck und die Temperatur des Kältemittels FR, bevor es durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 zirkuliert, der als Verdampfer arbeitet.
Wenn das Kältemittel FR durch den ersten inneren Wärmetauscher 11, der als Verdampfer arbeitet, strömt, absorbiert das Kältemittel FR beim Verdampfen die Wärme des Innenraumluftstroms FH. Somit werden die Kalorien vom Innenraumluftstrom FH entnommen, der im Innenraum verteilt werden kann.
Wenn das Kältemittel FR durch den Bi-Fluid-Wärmetauscher 19, der als Verdampfer arbeitet, fließt, absorbiert das Kältemittel FR beim Verdampfen die Wärme des Wärmeträgerfluids FC. Somit werden die Kalorien vom Wärmeträgerfluid FC entnommen, das beispielsweise eine Mischung aus Wasser und Glykol enthält.
Das somit abgekühlte Wärmeträgerfluid FC kehrt zum zweiten inneren Wärmetauscher 21 zurück. Der Innenraumluftstrom FH, der durch den inneren Wärmetauscher 21 fließt und im Innenraum verteilt wird, ist somit abgekühlt.
In der „Entfrostung” genannten Betriebsart kann vorteilhafterweise der zusätzliche Wärmetauscher 27, beispielsweise ein Heizelement mit elektrischem Widerstand, insbesondere mit positivem Temperaturkoeffizient verwendet werden, das stromabwärts des inneren Wärmetauschers 21 angeordnet ist, so dass der mangelnde Komfort, der durch das Abkühlen des Wärmeträgerfluids FC und/oder das Strömen durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 und/oder den zweiten inneren Wärmetauscher 21 erzeugt wird, kompensiert und der Innenraumluftstrom FH, der im Innenraum verteilt werden kann. erwärmt wird.
Nach einer nicht dargestellten Ausführungsform ist es zudem möglich, im Sekundärkreislauf 5 einen Hilfswärmetauscher 29 anzuordnen, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträgerfluid FC und einem Bauteil des Fahrzeugs wie beispielsweise einer Batterie zu gewährleisten. Gemäß dieser Alternative ist der Hilfswärmetauscher 29 mit dem Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 verbunden. Vorzugsweise jedoch nicht einschränkend wird der zweite innere Wärmetauscher 21 nicht mehr beansprucht.
Das zwischen dem Hilfswärmetauscher 29 und dem Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 zirkulierende Wärmeträgerfluid FC wird somit durch Wärmeaustausch mit dem Kältemittel FR im Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 abgekühlt. Das abgekühlte Wärmeträgerfluid FC ermöglicht es, das Bauteil des Fahrzeugs abzukühlen.
In einer solchen Gestaltung ist die „Entfrostung” genannte Betriebsart auch eine „Abkühlen eines Bauteils” genannte Betriebsart.
Für die „Entfrostung” genannte Betriebsart ist zudem der Innenraumluftstrom FH vorteilhafterweise ein Umluftstrom aus dem Innenraum im Gegensatz zur Verwendung eines Frischluftstroms, der von außerhalb des Fahrzeugs kommt.
Die 7 ist eine schematische Darstellung der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage der 1 gemäß der „Abkühlen eines Bauteils” genannten Betriebsart. Vorzugsweise erfolgt die „Abkühlen eines Bauteils” genannte Betriebsart ohne herkömmliche Klimatisierungsfunktion.
Der Sekundärkreislauf 5 weist einen Hilfswärmetauscher 29 auf, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträgerfluid FC und einem Bauteil des Fahrzeugs wie beispielsweise einer Batterie zu gewährleisten. Der Hilfswärmetauscher 29 ist gemäß dieser Alternative mit dem Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 verbunden.
In der „Abkühlen eines Bauteils” genannten Betriebsart sind das erste Schaltorgan 15 ₁, das zweite Schaltorgan 15 ₂ und das dritte Schaltorgan 15 ₃ so angeordnet, dass das Kältemittel FR vom Kompressor 7 zum äußeren Wärmetauscher 9, der als Kondensator arbeitet, dann das erste Expansionsorgan 13 ₁ umgeht, durch das zweite Expansionsorgan 13 ₂ eine Expansion erfährt und dann durch den ersten inneren Wärmetauscher 11, der als Verdampfer arbeitet, strömt. Danach umgeht das Kältemittel FR das dritte Expansionsorgan 13 ₃ und zirkuliert ohne zusätzliche Expansion zum Bi-Fluid-Wärmetauscher 19, der als Verdampfer arbeitet und kehrt schließlich zum Kompressor 7 zurück.
Der Klimatisierungskreislauf 3 ist insbesondere so gestaltet, dass

– der erste Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ geöffnet und vorzugsweise der zweite Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ geschlossen wird, und
– der erste Kanal des zweiten Schaltorgans 15 ₂ geöffnet und der zweite Kanal des zweiten Schaltorgans 15 ₂ geschlossen wird,
– der zweite Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ geöffnet und vorzugsweise der zweite Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ geschlossen wird.

Zudem wird

In der „Abkühlen eines Bauteils” genannten Betriebsart wird der Sekundärkreislauf 5 aktiviert, so dass das Wärmeträgerfluid FC im Sekundärkreislauf 5 zwischen dem Hilfswärmetauscher 29 und dem Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 zirkuliert, so dass ein Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträgerfluid FC und dem Kältemittel FR im Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 stattfindet, der als Verdampfer arbeitet, so dass das Wärmeträgerfluid FC abgekühlt wird.
In der „Abkühlen eines Bauteils” genannten Betriebsart ist der erste innere Wärmetauscher 11 nicht mehr durch den Innenraumluftstrom FH, der im Innenraum verteilt werden kann, durchströmt.
Das Kältemittel FR folgt einem der „Klimatisierung” genannten Betriebsart im Wesentlichen ähnlichen Kreislauf aber ohne Wärmeaustausch mit dem Innenraumluftstrom FH im ersten inneren Wärmetauscher 11.
Somit wird das Kältemittel FR nach dem Verlassen des Kompressors 7 zunächst im äußeren Wärmetauscher 9 kondensiert und erfährt dann im zweiten Expansionsorgan 13 ₂ eine Expansion, bevor es durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 strömt, der als Verdampfer arbeitet. Nach dem Verlassen des ersten inneren Wärmetauschers 11 strömt das Kältemittel FR dann durch den Bi-Fluid-Wärmetauscher 19, der als Verdampfer arbeitet, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel FR und dem Wärmeträgerfluid FC zu gewährleisten.
Das Wärmeträgerfluid FC ist dann abgekühlt und durchläuft den Sekundärkreislauf 5, um die Batterie abzukühlen.
Vorteilhafterweise wird der zweite innere Wärmetauscher 21 in der „Abkühlen eines Bauteils” genannten Betriebsart nicht beansprucht. Es ist jedoch denkbar, den zweiten inneren Wärmetauscher 21 parallel oder in Reihe mit dem Hilfswärmetauscher 29, der den Bauteil des Fahrzeugs abkühlen kann, anzuordnen.
Nach dem Verlassen des Bi-Fluid-Wärmetauschers 19 kann danach das Kältemittel FR zum Kompressor zurückkehren, um einen Zyklus erneut zu beginnen.
Die 8 ist eine schematische Darstellung der der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage der 1 gemäß einer „Heißgas” genannten Betriebsart.
In der „Heißgas” genannten Betriebsart sind das erste Schaltorgan 15 ₁, das zweite Schaltorgan 15 ₂ und das dritte Schaltorgan 15 ₃ so angeordnet, dass das Kältemittel FR vom Kompressor 7 zum Bi-Fluid-Wärmetauscher 19, der als Kondensator arbeitet, dann, ohne eine Expansion zu erfahren, durch den ersten inneren Wärmetauscher 11, der als Kondensator arbeitet, und zum zweiten Expansionsorgan 13 ₂ zirkuliert und schließlich zum Kompressor 7 zurückkehrt.
Der Klimatisierungskreislauf 3 ist insbesondere so gestaltet, dass

– der zweite Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ geöffnet und vorzugsweise der erste Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ geschlossen wird, und
– der zweite Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ geöffnet und vorzugsweise der erste Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ geschlossen wird.

Zudem wird

– die zweite Umgehungsvorrichtung 25 ₂ parallel zum zweiten Expansionsorgan 13 ₂ geschlossen, und
– die dritte Umgehungsvorrichtung 25 ₃ parallel zum dritten Expansionsorgan 13 ₃ geöffnet.

In der „Heißgas” genannten Betriebsart werden die erste Umgehungsvorrichtung 25 ₁ und das zweite Schaltorgan 15 ₂ umgangen.
In der „Heißgas” genannten Betriebsart wird der Sekundärkreislauf 5 aktiviert, so dass das Wärmeträgerfluid FC im Sekundärkreislauf 5 zwischen dem zweiten inneren Wärmetauscher 21 und dem Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 zirkuliert, so dass ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel FR und dem Wärmeträgerfluid FC ermöglicht wird.
Nach dem Verlassen des Kompressor 7 tritt das Kältemittel FR mit hohem Druck und hoher Temperatur in den Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 ein, der als Kondensator arbeitet, gibt dem Wärmeträgerfluid FC Wärme ab und ermöglicht es, den Innenraumluftstrom FH zu erwärmen, der beim Strömen durch zweiten inneren Wärmetauscher 21 im Innenraum verteilt werden kann.
Danach zirkuliert das Kältemittel FR zum ersten inneren Wärmetauscher 11, der als Kondensator arbeitet, ohne eine Expansion zu erfahren. Nach dem Verlassen des ersten inneren Wärmetauschers 11 gibt das Kältemittel FR mit hohem Druck und hoher Temperatur dem Innenraumluftstrom FH, der im Innenraum verteilt werden kann, Wärme ab. Nach dem Verlassen des ersten inneren Wärmetauscher 11 erfährt danach das Kältemittel FR eine erste Expansion durch das zweite Expansionsorgan 13 ₂, so dass ein heißes Gas übrig bleibt, bevor es in den Kompressor 7 zurückkehrt, um einen Zyklus erneut zu beginnen.
Die 9 ist eine schematische Darstellung der Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage der 1 gemäß der „Wärmepumpe mit doppelter Expansion” genannten Betriebsart.
In der „Wärmepumpe mit doppelter Expansion” genannten Betriebsart zirkuliert das Kältemittel FR durch den Bi-Fluid-Wärmetauscher 19, der als Kondensator arbeitet. Anschließend erfährt das Kältemittel FR eine erste Expansion durch das dritte Expansionsorgan 13 ₃ oder das zweite Expansionsorgan 13 ₂, vorzugsweise das zweite Expansionsorgan 13 ₂, danach eine zweite Expansion durch das erste Expansionsorgan 13 ₁, bevor es durch den äußeren Wärmetauscher 9 fließt, der als Verdampfer arbeitet.
In der „Wärmepumpe mit doppelter Expansion” genannten Betriebsart sind das erste Schaltorgan 15 ₁, das zweite Schaltorgan 15 ₂ und das dritte Schaltorgan 15 ₃ so angeordnet, dass das Kältemittel FR vom Kompressor 7 zum Bi-Fluid-Wärmetauscher 19, der als Kondensator arbeitet, dann zum ersten inneren Wärmetauscher 11 zirkuliert, der als Kondensator arbeitet, ohne eine Expansion zu erfahren, und erfährt dann eine erste Expansion durch das zweite Expansionsorgan 13 ₂, danach zirkuliert das Kältemittel FR durch das erste Expansionsorgan 13 ₁, um eine zweite Expansion zu erfahren, dann durch den äußeren Wärmetauscher 9, der als Verdampfer arbeitet, und schließlich zum Kompressor 7.
Der Klimatisierungskreislauf 3 ist insbesondere so gestaltet, dass

– der zweite Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ geöffnet und vorzugsweise der erste Kanal des ersten Schaltorgans 15 ₁ geschlossen wird, und
– der zweite Kanal des zweiten Schaltorgans 15 ₂ geöffnet und vorzugsweise der erste Kanal des zweiten Schaltorgans 15 ₂ geschlossen wird,
– der erste Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ geöffnet und vorzugsweise der zweite Kanal des dritten Schaltorgans 15 ₃ geschlossen wird

Zudem wird

– die erste Umgehungsvorrichtung 25 ₁ parallel zum ersten Expansionsorgan 13 ₁ geschlossen,
– die zweite Umgehungsvorrichtung 25 ₂ parallel zum zweiten Expansionsorgan 13 ₂ geschlossen, und
– die dritte Umgehungsvorrichtung 25 ₃ parallel zum dritten Expansionsorgan 13 ₃ geöffnet.

In der „Wärmepumpe mit doppelter Expansion” genannten Betriebsart wird der Sekundärkreis 5 aktiviert, so dass das Wärmeträgerfluid FC im Sekundärkreis 5 zwischen dem zweiten inneren Wärmetauscher 21 und dem Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 zirkuliert, der als Kondensator arbeitet, so dass ein Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel FR und dem Wärmeträgerfluid FC ermöglicht wird.
Eine solche Anordnung ermöglicht es somit, zwei Expansionen hintereinander durchzuführen.
Das Kältemittel FR mit hohem Druck und hoher Temperatur aus dem Kompressor 7 gibt somit im Bi-Fluid-Wärmetauscher 19 dem Wärmeträgerfluid FC Wärme ab und ermöglicht es, den Innenraumluftstrom FH zu erwärmen, der beim Durchströmen des zweiten inneren Wärmetauschers 21 im Innenraum verteilt werden kann.
Anschließend fließt das Kältemittel FR durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 und erfährt dann nach dem Verlassen des ersten inneren Wärmetauscher 11 durch das zweite Expansionsorgan 13 ₂ eine erste Expansion, die den Druck und die Temperatur des Kältemittel FR senkt, danach erfährt es durch das erste Expansionsorgan 13 ₁ eine zweite Expansion, die den Druck und die Temperatur des Kältemittel FR noch weiter senkt, bevor es durch den äußeren Wärmetauscher 9 fließt, der als Verdampfer arbeitet. Nach dem Verlassen des äußeren Wärmetauschers 9 kann das Kältemittel FR anschließend in den Kompressor 7 zurückkehren, um einen Zyklus erneut zu beginnen.
Alternativ kann die erste Expansion durch das dritte Expansionsorgan 13 ₃ durchgeführt werden. Gemäß dieser Ausführungsvariante arbeitet der erste innere Wärmetauscher 11 als Verdampfer. Anschließend wird die zweite Expansion durch das zweite Expansionsorgan 13 ₂ oder das erste Expansionsorgan 13 ₁ durchgeführt. Zu diesem Zweck sind die zweite Umgehungsvorrichtung 25 ₂ und die erste Umgehungsvorrichtung 25 ₁ entsprechend gestaltet.
Der Innenraumluftstrom FH, der durch den ersten inneren Wärmetauscher 11 strömt, wird somit abgekühlt und entfeuchtet, bevor es durch den zweiten inneren Wärmetauscher 21 fließt, um erwärmt zu werden, bevor es im Innenraum verteilt wird.
Die „Wärmepumpe mit doppelter Expansion” genannte Betriebsart ermöglicht es somit, eine Entfeuchtung des Innenraumluftstroms FH, der beim Durchströmen des ersten inneren Wärmetauschers 11 im Innenraum verteilt werden kann, zu gewährleisten, wobei der erste innere Wärmetauscher 11 als Verdampfer arbeitet, in welchem der Innenluftstrom FH abgekühlt und entfeuchtet wird, bevor er beim Durchströmen des zweiten inneren Wärmetauschers 21 erwärmt wird.
Im Falle einer Umgebung mit niedriger Temperatur, beispielsweise in der Größenordnung von 0°C bis –10°C, kann ein verbesserter Startvorgang ohne das Risiko von beschlagenen Scheiben vorgesehen sein. Hierzu kann der Startvorgang:

– eine erste Phase, in der der Klimatisierungskreislauf 3 gemäß der zweiten „Wärmepumpe” genannten Betriebsart gestaltet ist, so dass die Luft im Innenraum schnell erwärmt wird,
– eine zweite Phase, in der der Klimatisierungskreislauf 3 gemäß der ersten „Wärmepumpe” genannten Betriebsart gestaltet ist, so dass die Unterkühlung und die thermische Leistung maximiert werden,

Wenn schließlich der äußere Wärmetauscher 9 vereist, ist der Klimatisierungskreislauf 3 gemäß der „Entfeuchtung” genannten Betriebsart oder der „Entfroster” genannten Betriebsart gestaltet, um diesem Nachteil abzuhelfen.
Somit ist verständlich, dass das simultane und/oder alternative Anordnen und Steuern des ersten Schaltorgans 15 ₁, des zweiten Schaltorgans 15 ₂ und des dritten Schaltorgans 15 ₃ es ermöglicht, die Betriebsart des Klimatisierungskreislaufs 3 leicht zu verändern, indem weniger Bauteile als in den bekannten Anordnungen des Stands der Technik verwendet werden.
In der gesamten Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den 1 bis 9 sind das erste Expansionsorgan 13 ₁ und die erste Umgehungsvorrichtung 25 ₁ als getrennte Bauteile des Klimatisierungskreislaufs 3 beschrieben worden. Alternativ können jedoch das erste Schaltorgan 15 ₁ und die erste Umgehungsvorrichtung 25 ₁ in einem einzigen Expansions-/Umgehungsorgan kombiniert werden, um ein integriertes System zu bilden.
Ebenfalls sind das zweite Expansionsorgan 13 ₂ und das zweite Rückschlagventil 24 ₂ als getrennte Bauteile des Klimatisierungskreislaufs 3 beschrieben worden. Alternativ können jedoch das zweite Schaltorgan 15 ₂ und das zweite Rückschlagventil 24 ₂ in einem einzigen Expansions-/Umgehungsorgan kombiniert werden, um ein integriertes System zu bilden.
Schließlich sind das dritte Expansionsorgan 13 ₃, das dritte Rückschlagventil 24 ₂ und das dritte Zweiwegeventil 26 als getrennte Bauteile des Klimatisierungskreislaufs 3 beschrieben worden. Alternativ können jedoch das dritte Expansionsorgan 13 ₃, das dritte Rückschlagventil 24 ₃ und das dritte Zweiwegeventil 26 in einem einzigen Expansions-/Umgehungsorgan kombiniert werden, um ein integriertes System zu bilden.
Ebenfalls sind das erste Expansionsorgan 13 ₁ und die erste Umgehungsvorrichtung 25 ₁ sowie das dritte Schaltorgan 15 ₃ als getrennte Bauteile des Klimatisierungskreislaufs 3 beschrieben worden. Alternativ können jedoch das erste Expansionsorgan 13 ₁ und die erste Umgehungsvorrichtung 25 ₁ als getrennte Bauteile sowie das dritte Schaltorgan 15 ₃ in einem einzigen Expansions-/Umgehungsorgan kombiniert werden, um ein integriertes System zu bilden.
Alternativ kann in allen zuvor beschriebenen Ausführungsformen das zweite Rückschlagventil 24 ₂ durch ein Zweiwegeventil ersetzt werden.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen und lediglich beispielhaft angegebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie umfasst verschiedene Veränderungen, alternative Formen und weitere Varianten, die der Fachmann im Rahmen der vorliegenden Erfindung anregen könnte, und insbesondere alle Kombinationen der verschiedenen zuvor beschriebenen Betriebsarten, die getrennt oder zueinander gehörend betrachtet werden können.

Claims

Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) für Kraftfahrzeug mit – einem Klimatisierungskreislauf (3), durch den ein Kältemittel (FR) zirkuliert und welcher einen Kompressor (7), einen äußeren Wärmetauscher (9), der einen Wärmeaustausch mit einem Außenluftstrom (FE) gewährleisten kann, einen ersten inneren Wärmetauscher (11), der einen Wärmeaustausch mit einem Innenraumluftstrom (FH) gewährleisten kann, der dazu bestimmt ist, im Innenraum eines Fahrzeugs verteilt zu werden, aufweist, und mit – einem Sekundärkreislauf (5), durch den ein Wärmeträgerfluid (FC) zirkuliert, wobei der Klimatisierungskreislauf (3) und der Sekundärkreislauf (5) über einen Bi-Fluid-Wärmetauscher (19) in Wechselwirkung stehen, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel (FR) und dem Wärmeträgerfluid (FC) gewährleisten kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Klimatisierungskreislauf (3) mindestens ein erstes Schaltorgan (15 ₁), ein zweites Schaltorgan (15 ₂) und ein drittes Schaltorgan (15 ₃), wobei – das erste Schaltorgan (15 ₁) zwischen dem Kompressor (7) und dem zweiten Schaltorgan (15 ₂) angeordnet ist, – das zweite Schaltorgan (15 ₂) zwischen dem ersten Schaltorgan (15 ₁) und dem dritten Schaltorgan (15 ₃) angeordnet ist, und – das dritte Schaltorgan (15 ₃) zwischen dem äußeren Wärmetauscher (9) und dem ersten inneren Wärmetauscher (11) angeordnet ist.
Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach Anspruch 1, bei der äußeren Wärmetauscher (9) und/oder der erste innere Wärmetauscher (11) und/oder der Bi-Fluid-Wärmetauscher (19) so gestaltet sind, dass sie als Kondensator oder als Verdampfer arbeiten.
Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der der Klimatisierungskreislauf (3) ein erstes Expansionsorgan (13 ₁) genanntes Expansionsorgan aufweist, das zwischen dem äußeren Wärmetauscher (9) und dem dritten Schaltorgan (15 ₃) angeordnet ist.
Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der der Klimatisierungskreislauf (3) ein zweites Expansionsorgan (13 ₂) genanntes Expansionsorgan aufweist, das zwischen dem dritten Schaltorgan (15 ₃) und dem ersten inneren Wärmetauscher (11) angeordnet ist.
Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in der der Klimatisierungskreislauf (3) ein drittes Expansionsorgan (13 ₁) genanntes Expansionsorgan aufweist, das zwischen dem ersten inneren Wärmetauscher (11) und dem Bi-Fluid-Wärmetauscher (19) angeordnet ist.
Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der der Klimatisierungskreislauf (3) mindestens eine Umgehungsvorrichtung (25 ₁, 25 ₂, 25 ₃) aufweist, die parallel zum Expansionsorgan (13 ₁, 13 ₂, 13 ₃) angeordnet ist.
Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach Anspruch 6, bei der die Umgehungsvorrichtung (25 ₁, 25 ₂, 25 ₃) ein Rückschlagventil (24 ₁, 24 ₂) aufweist.
Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Umgehungsvorrichtung (25 ₁, 25 ₂, 25 ₃) ein Zweiwegeventil (26) aufweist.
Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Klimatisierungskreislauf (3) einen stromaufwärts des Kompressors (7) angeordneten Akkumulator (23) aufweist.
Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sekundärkreislauf (5) einen zweiten inneren Wärmetauscher (21) aufweist, der einen Wärmeaustausch mit dem Innenraumluftstrom (FH) gewährleisten kann.
Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach Anspruch 10, bei der der erste innere Wärmetauscher (11) stromaufwärts des zweiten inneren Wärmetauschers (21) angeordnet ist.
Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach Anspruch 10 oder 11, bei der ein zusätzlicher Wärmetauscher (27) stromabwärts des zweiten inneren Wärmetauschers (21) angeordnet ist.
Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sekundärkreislauf (5) einen Hilfswärmetauscher (29) aufweist, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Wärmeträgerfluid (FC) und einem im Fahrzeug enthaltenen Bauteil gewährleisten kann.
Verfahren zum Betrieb einer Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen Schritt des Anordnens des ersten Schaltorgans (15 ₁), des zweiten Schaltorgans (15 ₂) und des dritten Schaltorgans (15 ₃) aufweist, so dass das Kältemittel (FR) ausgehend vom Kompressor (7) nacheinander durch den äußeren Wärmetauscher (9) und danach durch den ersten inneren Wärmetauscher (11) zirkuliert.
Verfahren zum Betrieb einer Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen Schritt des Anordnens des ersten Schaltorgans (15 ₁), des zweiten Schaltorgans (15 ₂) und des dritten Schaltorgans (15 ₃) aufweist, so dass das Kältemittel (FR) ausgehend vom Kompressor (7) nacheinander durch den Bi-Fluid-Wärmetauscher (19) und danach durch den ersten inneren Wärmetauscher (11) zirkuliert.
Verfahren zum Betrieb einer Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach Anspruch 15, bei dem das Kältemittel (FR) nacheinander durch den ersten inneren Wärmetauscher (11) und danach durch den äußeren Wärmetauscher (9) zirkuliert.
Verfahren zum Betrieb einer Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt des Deaktivierens des Sekundärkreislaufs (5) aufweist.
Verfahren zum Betrieb einer Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt des Aktivierens des Sekundärkreislaufs (5) aufweist.
Verfahren zum Betrieb einer Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt des Öffnens einer ersten Umgehungsvorrichtung (25 ₁) aufweist, die parallel zu einem ersten Expansionsorgan (13 ₁) angeordnet ist, wobei das erste Expansionsorgan (13 ₁) zwischen dem äußeren Wärmetauscher (9) und dem dritten Schaltorgan (15 ₃) angeordnet ist.
Verfahren zum Betrieb einer Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt des Öffnens einer zweiten Umgehungsvorrichtung (25 ₂) aufweist, die parallel zu einem zweiten Expansionsorgan (13 ₂) angeordnet ist, wobei das zweite Expansionsorgan (13 ₂) zwischen dem dritten Schaltorgan (15 ₃) und dem ersten inneren Wärmetauscher (11) angeordnet ist.
Verfahren zum Betrieb einer Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt des Öffnens einer dritten Umgehungsvorrichtung (25 ₃) aufweist, die parallel zu einem dritten Expansionsorgan (13 ₃) angeordnet ist, wobei das dritte Expansionsorgan (13 ₃) zwischen dem ersten inneren Wärmetauscher (11) und dem Bi-Fluid-Wärmetauscher (19) angeordnet ist.
Verfahren zum Betrieb nach einem der Ansprüche 14 bis 21, einer Heizungs-, Lüftungs- und/oder Klimaanlage (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Schritt des Aktivierens des zusätzlichen Wärmetauschers (27) aufweist.