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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Temperatur im
Innenraum von Fahrzeugen mit Elektromotor.
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Sie
betrifft insbesondere eine Vorrichtung der Bauart mit einem Kreislauf,
durch den ein Kältemittel fließt, dass
unter der Wirkung eines Kompressors zwischen einem innen liegenden
Wärmetauscher, der
sich im Strömungsweg
eines in Richtung des Innenraumes strömenden Luftstromes befindet
und einem außen
liegenden Wärmetauscher
zirkuliert und mit Mittel zur Umkehrung der Strömungsrichtung des Kältemittels,
so dass der innen liegende Wärmetauscher
und der außen
liegende Wärmetauscher
jeweils als Verdampfer und Kondensator in einem Kühlmodus
und jeweils als Kondensator und Verdampfer in einem Heizmodus arbeiten.
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So
arbeitet die Vorrichtung in der Ausführung Abkühlung wie eine klassische Klimaanlage,
in der der innen liegende Wärmetauscher
als Verdampfer zur Abkühlung
des Luftstroms, der in den Innenraum geleitet wird, dient, während der
außen
liegende Wärmetauscher
Wärme nach
außen
abgibt.
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Beim
Umkehren der Strömungsrichtung
des Kältemittels
im Kreislauf spielt der innen liegende Wärmetauscher die Rolle des Kondensators,
um die Temperatur des Luftstromes, der in Richtung des Innenraumes
strömt,
zu erhöhen,
während
der außen liegende
Wärmetauscher
die Rolle des Verdampfers übernimmt,
um Kalorien von einer Wärmequelle
zu entnehmen, wodurch der Heizmodus ermöglicht wird.
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Mit
anderen Worten: Die Vorrichtung arbeitet im letzteren Fall wie eine
Wärmepumpe,
die thermische Energie von außen
entnimmt, um sie dann dem Innenraum zuzuführen.
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Eine
solche Steuervorrichtung ist besonders für ein elektrisches Fahrzeug
geeignet, in dem die durch das elektrische Antriebssystem erzeugte
Wärme in
der Regel im Winter nicht dazu ausreicht, um dem Heizbedarf des
Innenraums gerecht zu werden.
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DE 1 251 493 B offenbart
eine Vorrichtung zum Heizen oder Kühlen eines Raumes, insbesondere
des Fahrgastraumes eines Kraftfahrzeugs mit einem nach dem Prinzip
der Wärmepumpe
arbeitenden Kühlmittelkreislauf,
wobei mindestens zwei Wärmetauscher
vorgesehen sind, die untereinander verbunden sind und eine Kühlmittelfüllung enthalten, wobei
einer der Wärmetauscher
mit dem zu heizenden bzw. zu kühlenden
Raum in Verbindung steht und der andere Wärmetauscher bei den wärmeabgebenden
Organen des Fahrzeugmotors angeordnet ist, und das Kühlmittel
im zweiten Wärmetauscher durch
Einwirkung der Motorwärme
verdampft und anschließend
im ersten Tauscher unter Abgabe der aufgenommenen Wärmemenge
an den zu heizenden Raum kondensiert.
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US 4,248,059 offenbart ein
Kühlsystem
mit geschlossenem Kreislauf zur Anwendung in Klimaanlagen umfassend
einen ersten und einen zweiten Wärmetauscher
und einen Kompressor.
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Es
wurden bereits verschiedene Vorrichtungen der vorgenannten Bauart
bereitgestellt, in der ein einziger außen liegender Wärmetauscher
vorgesehen ist, der sich in thermischem Austausch mit einer außen liegenden
Wärmequelle
befindet, wie zum Beispiel mit dem elektrischen Antriebssystem des Fahrzeugs.
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Eine
solche Vorrichtung arbeitet zwar zufriedenstellend im Kühl- oder
Klimatisierungsmodus, Heizmodus stellt sich jedoch heraus, dass
ihre Funktionsweise unzureichend ist, da die von dem elektrischen
Antriebssystem erzeugte Wärme
nicht ausreichend ist.
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Außerdem können im
Heizmodus durch den außen
liegenden Wärmetauscher
Vereisungsprobleme entstehen.
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Ziel
der vorliegenden Erfindung ist es, insbesondere die vorgenannten
Nachteile zu beseitigen.
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Zu
diesem Zweck stellt sie eine Vorrichtung der in der Einleitung definierten
Bauart bereit, die folgendes umfasst:
- – einen
ersten außenliegenden
Wärmetauscher, der
sich im Strömungsweg
eines entnommenen Luftstroms befindet, der aus dem Innenraum kommt,
und
- – einen
zweiten außen
liegenden Wärmetauscher, der
zumindest im Heizmodus dazu dient, Wärme mit einer außerhalb
des Innenraums liegenden Wärmequelle
auszutauschen.
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So
ermöglicht
der erste außen
liegende Wärmetauscher
im Heizmodus es, die Wärmeenergie
der heißen
entnommenen Luftmenge des Innenraums zurückzugewinnen, während der
zweite außen
liegende Wärmetauscher
es ermöglicht,
die Wärmeenergie
einer sich außerhalb
des Innenraums befindlichen Wärmequelle
zurückzugewinnen,
wobei letztere wenigstens ein elektrisches Bauteil und/oder den Elektromotor,
der zum Antrieb des Fahrzeugs dient, umfassen kann.
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Im
Kühlmodus
dient der erste außen
liegende Wärmetauscher
als Kondensator, während
der zweite außen
liegende Wärmetauscher
entweder als Kondensator dient oder ganz einfach ausgeschaltet sein
kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind der erste außen
liegende Wärmetauscher
und der zweite außen
liegende Wärmetauscher
parallel in den Kreislauf des Kältemittels
montiert.
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In
einer Variante sind der erste außen liegende Wärmetauscher
und der zweite außen
liegende Wärmetauscher
in Serie in den Kreislauf montiert.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst der erste außenliegende
Wärmetauscher
Mittel zur Begrenzung seines Dampfdrucks auf einen minimalen Wert,
wenn er als Verdampfer im Heizmodus läuft.
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Diese
Mittel zur Begrenzung des Drucks umfassen vorzugsweise ein Druckreduzierventil.
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Dies
ermöglicht
es, die Probleme des Vereisens auf dem ersten außen liegenden Wärmetauscher
zu vermeiden.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung ist der erste außenliegende
Wärmetauscher
ein Luft/Flüssigkeit-
Austauscher, der sich im Strömungsweg
des aus dem Innenraum entnommenen Luftstroms befindet.
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Dieser
erste außen
liegende Wärmetauscher kann
nur von dem entnommenen Luftstrom des Innenraums umspült werden
und zwar sowohl im Heizmodus als auch im Kühlmodus.
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Es
wird jedoch vorgezogen, dass dieser erste außen liegende Wärmetauscher
von dem entnommenen Luftstrom im Heizmodus und im Kühlmodus von
einer Mischung, die aus dem entnommenen Luftstrom und aus einem
von außen
kommenden- Luftstrom zusammengesetzt ist, umströmt wird.
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So
wird im Kühlmodus
der erste außen
liegende Wärmetauscher
von einem Luftstrom mit einer Temperatur durchströmt, die
zwischen der Temperatur des vom Innenraum kommenden umgewälzten Luftstroms
und der Temperatur des sich außen
befindenden Luftstroms liegt, wodurch die Kühlleistung verbessert wird.
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In
einer ersten allgemeinen Ausführungsform
ist der zweite außen
liegende Wärmetauscher ein
Luft/Flüssigkeit-Austauscher,
der im Strömungsweg
des außen
strömenden
aufgeheizten Luftstroms angebracht ist, wobei dieser Luftstrom von
einer außen
liegenden Wärmequelle,
wie z. B. von wenigstens einem elektrischen Bauteil des Fahrzeugs
aufgeheizt wurde.
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So
wird der zweite außen
liegende Wärmetauscher
direkt von einem außen
strömenden
aufgeheizten Luftstrom umströmt.
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In
einer zweiten allgemeinen Ausführungsform
ist der zweite außen
liegende Wärmetauscher ein
Flüssigkeit/Flüssigkeit-Austauscher,
der in einen Kühlkreislauf
montiert ist, der dazu dient, wenigstens ein elektrisches Bauteil
und/oder den Elektromotor des Fahrzeugs abzukühlen.
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So
findet der thermische Austausch, der am zweiten außen liegenden
Wärmetauscher
vor sich geht, in einem Kühlkreislauf
statt.
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Dieser
Kühlkreislauf
wird von einem Kühlmittel
durchströmt
und umfasst einen ersten Zweig, in der sich der zweite außen liegende
Wärmetauscher befindet,
einen zweiten Zweig, in dem ein Kühler mit seinem assoziiertem
Ventilator montiert ist und ein Dreiwegventil, das dazu dient, die
Kühlflüssigkeit
wenigstens in dem ersten Zweig im Heizmodus zirkulieren zu lassen,
so dass der zweite außen
liegende Wärmetauscher
in Betrieb ist; außerdem
dient das Dreiwegventil dazu, die Kühlflüssigkeit nur in dem zweiten
Zweig im Abkühlmodus
zirkulieren zu lassen, so dass dieser zweite außen liegende Wärmetauscher
nicht in Betrieb ist.
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Daraus
ergibt sich, dass im Heizmodus der zweite außen liegende Wärmetauscher
die Wärmeenergie
von außerhalb
des Innenraums im Verlauf des Kühlkreislaufs
wiedergewinnt. Im Kühlmodus
ist der zweite außen
liegende Wärmetauscher
nicht in Betrieb.
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In
einer ersten Variante dient der vorgenannte Kühlkreislauf dazu, wenigstens
ein elektrisches Bauteil des Fahrzeugs abzukühlen, während der Elektromotor des
Fahrzeugs durch einen getrennten Luftstrom abgekühlt wird. In dieser Variante wird
der vom Motor aufgewärmte
Luftstrom nicht verwendet.
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In
einer anderen Variante dient der Kühlkreislauf auch hier dazu,
wenigstens ein elektrisches Bauteil des Fahrzeugs abzukühlen. Der
Luftstrom, der den Elektromotor wird jedoch mit dem aus dem Innenraum
entnommenen Luftstrom vermischt, um den ersten außen liegenden
Wärmetauscher
zu speisen, was nur im Heizmodus geschieht.
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In
einer dritten Ausführungsvariante
dient der Kühlkreislauf
auch hier dazu, wenigstens ein elektrisches Bauteil des Fahrzeugs
abzukühlen, während der
Kühler,
der im zweiten Zweig des Kreislaufs montiert ist, von dem Luftstrom,
der den Elektromotor abkühlt,
durchquert wird.
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So
wird im Heizmodus die Wärmeenergie des
Motors am zweiten Wärmetauscher
(beim Durchlauf des Kühlkreislaufs)
zurückgewonnen
und nicht am ersten außen
liegenden Wärmetauscher
wie in der ersten vorgenannten Variante.
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In
der nachfolgenden Beschreibung, die zu Beispielzwecken dient, wird
auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug genommen, in denen folgendes dargestellt ist:
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1 ist
das Schema einer Vorrichtung nach einer ersten Ausführungsform,
die im Heizmodus dargestellt wird;
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2 ist
ein Schema derselben Vorrichtung, jedoch im Kühlmodus dargestellt;
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3 ist
das Schema einer Vorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform,
die im Heizmodus dargestellt ist;
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4 ist
ein Schema, in dem die Vorrichtung von 4 im Kühlmodus
dargestellt wird;
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5 ist
das Schema einer Vorrichtung nach einer dritten Ausführungsform,
die im Heizmodus dargestellt ist;
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6 ist
ein Schema, in dem die Vorrichtung von 5 im Kühlmodus
dargestellt ist;
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7 ist
das Schema einer Vorrichtung nach einer dritten Ausführungsform,
die im Heizmodus dargestellt ist; und
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8 ist
ein Schema, das die Vorrichtung von 7 im Kühlmodus
darstellt.
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Es
wird zunächst
auf 1 Bezug genommen, die eine Vorrichtung zum Steuern
der Temperatur im Innenraum H (schematisch mit gestrichelter Linie
dargestellt) eines von einem Elektromotor (M) angetriebenen Fahrzeugs
darstellt.
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Die
Vorrichtung umfasst ein Gehäuse 10 zur Verteilung
der Luft, das mit einem Einlass 12 für die von außerhalb
des Innenraums H kommende Luft und mit einem Einlass 14 für die aus
dem Innenraum (H) kommende umgewälzte
Luft versehen ist. Das Gehäuse 10 umfasst
außerdem
einen Auslass 16, der dazu dient, warme oder abgekühlte Luft
im Innenraum H des Fahrzeugs zu verteilen.
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Im
Inneren des Gehäuses 10 befindet
sich ein innen liegender Wärmetauscher 18,
der in den Kreislauf 20 montiert ist, der von dem Kühlmittel durchströmt wird,
das in der Lage ist, vom flüssigen in
den gasförmigen
Zustand zu wechseln, wobei es Wärme
aufnimmt, und vom gasförmigen
in den flüssigen
Zustand zu wechseln, wobei es Wärme
abgibt.
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Der
Kreislauf 20 umfasst einen Kompressor 22, dessen
Einlass 24 und dessen Auslass 26 mit einem Vierwegventil 28 verbunden
ist, das sich einerseits an eine Leitung 30, die zum Wärmetauscher 18 führt und
andererseits an eine Leitung 32, die zu einem Punkt A des
Kreislaufs führt,
anschließt.
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In
der Position von 1 verbindet das Ventil 28 den
Auslass 26 des Kompressors mit der Leitung 30 und
den Einlass 24 des Kompressors mit der Leitung 32.
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Daraus
ergibt sich, dass das Kältemittel
im gasförmigen
Zustand vom Kompressor 22 verdichtet wird und zum Wärmetauscher 18 geführt wird,
der die Funktion eines Kondensators übernimmt, um dort kondensiert
zu werden und somit Wärme
an den Innenraum H abzugeben.
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Der
Kondensator 18 ist außerdem
an eine Leitung 34 angeschlossen, der an einem Punkt B
des Kreislaufs endet.
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Die
Punkte A und B sind über
zwei Leitungen 36 und 38 miteinander verbunden,
die parallel angeordnet sind und auf denen ein erster außen liegender Wärmetauscher 40 und
ein zweiter außen
liegender Wärmetauscher 42 montiert
ist.
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Zwischen
Punkt B und dem Wärmetauscher 40 teilt
sich der Kanal 36 in zwei Zweige: in einen Zweig 36-1,
der ein Rückschlagventil 37 umfasst,
das die Zirkulation des Fluids vom Wärmetauscher 40 zum
Punkt B ermöglicht,
und einen Zweig 36-2, in dem ein Expansionsventil 44 zwischengesetzt
ist. Zwischen dem Austauscher 40 und dem Punkt A ist im
Kanal 36 ein Temperatursensor 46 angebracht, der über eine
kapillare Verbindung 48 mit dem Expansionsventil 44 verbunden
ist, wobei letzteres als thermostatisches Expansionsventil fungiert.
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Zwischen
dem Punkt B und dem Wärmetauscher 42 teilt
sich der Kanal 38 in einen ersten Zweig 38-1 auf
der ein Rückschlagventil 39 montiert
ist, das die Zirkulierung des Fluids zum Punkt B in Richtung des
Wärmetauschers 42 ermöglicht und
in einen Zweig 38-2, auf dem sich ein thermostatisches
Expansionsventil 50 befindet. Dieses Expansionsventil ist
mit einem Temperatursensor 52 verbunden, der auf dem Teil
des Kanals 38 zwischen dem Wärmetauscher 42 und
dem Punkt A angebracht ist. Der Temperatursensor 52 ist
mit dem Expansionsventil 50 über eine dazwischen liegende
kapillare Verbindung 54 verbunden.
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Zwischen
dem Temperatursensor 52 und dem Punkt A ist ein Rückschlagventil 56 angebracht, welches
das Zirkulieren des Fluids in Richtung des Wärmetauschers 42 zum
Punkt B ermöglicht.
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Auf
der Leitung 32, die das Vierwegventil 28 und den
Punkt A verbindet, ist ein Druckreduzierungsventil 58 angebracht,
das dazu dient, das Auftauchen des Phänomens des Vereisens auf dem Wärmetauscher 40 zu
verhindern.
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Der
Wärmetauscher 40 ist
ein Wärmetauscher
des Luft/Flüssigkeit-Typs
und wird von einem Luftstrom F1 umströmt, der aus dem Innenraum H entnommen
wurde und in einem Leitungssystem 60 zirkuliert.
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Der
Wärmetauscher 42 wird
von einem Luftstrom F2 umströmt,
der außerhalb
des Innenraums entnommen wurde und von einer außen liegenden Wärmequelle
aufgewärmt,
die in dem Beispiel einen Kompressor 22 und wenigstens
ein elektrisches Bauteil 62 (schematisch mit E bezeichnet)
umfasst. Dieses elektrische Bauteil kann zum Beispiel die elektrischen
Batterien des Fahrzeugs, seinen elektronischen Steuerkreislauf usw.
umfassen.
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Der
Luftstrom F2 zirkuliert im Inneren eines Kanals 64 und
wird vorzugsweise durch einen Lüftersatz 66 bewegt.
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Der
Elektromotor M wird von einem Luftstrom F3 abgekühlt, der im Inneren eines Leitungssystems 68 unter
der Wirkung eines Ventilators 70 zirkuliert. Die vom Motor
so erzeugte Wärmeenergie wird
jedoch nicht wiedergewonnen.
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In
der Darstellung von 1 arbeitet die Vorrichtung im
Heizmodus. Das Kältemittel,
das sich im gasförmigen
Zustand befindet, wird vom Kompressor 22 verdichtet und
zum innen liegenden Wärmetauscher 18 (der
die Funktion eines Kondensators hat) geschickt, wo es unter Abgabe
von Wärme
kondensiert, die dazu dient, einen Luftstrom aufzuwärmen, der
in den Innenraum geschickt wird. Das gasförmige Fluid im flüssigen Zustand
erreicht dann Punkt B des Kreislaufs und verteilt sich in den beiden
Leitungen 36 und 38. In der Leitung 36 fließt es zuerst
durch das Entspannungsventil 44 des Zweigs 36-2,
bevor es den Wärmetauscher 40 durchquert
und den Punkt A erreicht.
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In
der Leitung 38 fließt
das Kältemittel
im flüssigen
Zustand durch das Entspannungsventil 50 des Zweigs 38-2,
bevor es den Wärmetauscher 42 durchquert
und den Punkt A erreicht. Das Fluid verdampft in beiden Wärmetauschern 40 und 42,
die die Funktion von Verdampfern haben. Das gasförmige Fluid, das vom Wärmetauscher 40 kommt,
fließt
anschließend
durch das Druckreduzierungsventil 58, bevor es zum Kompressor 22 zurückkehrt.
Das Ventil 58 ermöglicht
eine Begrenzung des Verdampfungsdrucks des Austauschers 40 auf
einen minimalen vorbestimmten Wert, so dass die Lufttemperatur am Austritt
des Wärmetauschers 40 immer
positiv bleibt, um Probleme des Vereisens zu vermeiden. Dies Lösung ermöglicht es,
zu vermeiden, dass die Wiedergewinnung der in der entnommenen Luft
des Innenraums enthaltenen Wärmeenergie
nicht am Wärmetauscher 42 stattfindet
nach Mischung mit der kalten und trockenen Außenluft. Dies ermöglicht es
auch, die Phänomene
des Aufkommens von Vereisung am Wärmetauscher 42 aufzuhalten.
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Es
wird anschließend
auf 2 Bezug genommen, die dieselbe Vorrichtung im
Kühlmodus zeigt.
Die Position des Ventils 28 ist umgekehrt, so dass der
Auslass 26 des Kompressors mit der Leitung 32 kommuniziert,
während
sein Einlass 24 mit der Leitung 30 kommuniziert.
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Das
Kältemittel
im gasförmigen
Zustand wird vom Kompressor 22 verdichtet und wird zu Punkt
A des Kreislaufs geschickt. Von da verteilt sich das Fluid zwischen
den beiden Zweigen 36 und 38. Im Zweig 36 durchfließt es zunächst das
Klappenventil 56 und dann den Wärmetauscher 40 (der
als Kondensator fungiert), wo das Fluid in den flüssigen Zustand
kondensiert. Anschließend
durchfließt
es den Zweig 36-1, der das Rückschlagventil 37 enthält.
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In
dem Zweig 38 durchfließt
das Kältemittel im
gasförmigen
Zustand zunächst
den Wärmetauscher 42 (der
als Kondensator fungiert), wo es in den flüssigen Zustand kondensiert,
bevor es das Klappenventil 39 durchquert.
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Das
Fluid gelangt anschließend
zum Punkt B und erreicht von da aus den innen liegenden Wärmetauscher 18,
der dann als Verdampfer fungiert.
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So
entnimmt in diesem Funktionsmodus die Vorrichtung Wärmeenergie
aus dem Luftstrom, der in den Innenraum geleitet wird, um ihn abzukühlen und gibt
diese Energie an die außen
liegenden Wärmetauscher 40 und 42 ab.
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In
der Ausführungsform
von 3, auf die jetzt Bezug genommen wird, werden Elemente,
die den Elementen in den 1 und 2 entsprechen mit
den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Der Kompressor 22 befindet
sich in dem Leitungssystem 60, das den aus dem Innenraum
entnommenen Luftstrom F1 befördert.
Im Kanal 60 befindet sich ein Ventilator 66, der
sich in dem Leitungssystem 64 in den 1 und 2 befand.
Es sei jedoch angemerkt, dass der Ventilator 66 im Heizmodus
(3) nicht in Betrieb ist und nur im Kühlmodus
(4) läuft.
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Das
Leitungssystem 60 ist mit einem Lufteinlass 72 für die aus
dem Innenraum entnommene Luft und mit einem Lufteinlass 74 für Außenluft
versehen, wobei dieser Lufteinlass 74 von einer Zufuhrklappe 76 gesteuert
wird. Im Heizmodus (3) ist die Klappe 76 geschlossen,
damit der Wärmetauscher 40 nur durch
Luft gespeist wird, die aus dem Innenraum entnommen wurde. Im Kühlmodus
(4) ist die Klappe in Öffnungsposition, so dass der
Wärmetauscher 40 von
einem Gemisch aus Luft, die aus dem Innenraum entnommen wurde (umgewälzte Luft)
und Außenluft, die
von außerhalb
des Innenraums entnommen wurde, gespeist wird.
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In
der Ausführungsform
der 3 und 4 ist der zweite außen liegende
Wärmetauscher 42 ein Wärmetauscher
des Flüssigkeit/Flüssigkeit-Typs. Der
Wärmetauscher 42 ist
in einem Kühlkreislauf 78 vorgesehen,
der dazu dient, wenigstens ein elektrisches Bauteil 62 (schematisch
mit dem Buchstaben E bezeichnet) abzukühlen. Der Kühlkreislauf 78 wird von
einer Kühlflüssigkeit
durchströmt
(im allgemeinen Wasser, das mit Frostschutzmittel versetzt ist). Er
umfasst einen ersten Zweig 80, in dem der Wärmetauscher 42 angebracht
ist, einen zweiten Zweig 82, in dem sich ein Kühler 84 mit
seinem dazugehörigen
Ventilator 86 befindet und ein Dreiwegventil 88, das
dazu dient, im Heizmodus (3) die Kühlflüssigkeit
in dem ersten Zweig 80 und im Kühlmodus (4)
im zweiten Zweig 82 zirkulieren zu lassen. Der Kreislauf 78 umfasst
außerdem
einen gemeinsamen Zweig 90, auf dem sich das elektrische
Bauteil 62 und eine Wasserpumpe P befindet.
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Im
Heizmodus hat der innen liegende Wärmetauscher 18 die
Funktion eines Kondensators wie in der Ausführungsform der 1 und 2.
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Der
außen
liegende Wärmetauscher 40 spielt
seinerseits dann die Rolle eines Verdampfers und gewinnt einen Teil
der Wärmeenergie
der Luft, die dem Innenraum entnommen wurde, und des Kompressors 22 zurück.
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Immer
noch im Heizmodus hat der Wärmetauscher 42 die
Rolle eines Verdampfers, indem er im Verlaufe des Kühlkreislaufs 78 Wärmeenergie
zurückgewinnt,
die sich außerhalb
des Innenraums befindet, wobei diese Energie insbesondere von dem oder
den elektrischem(n) Bauteil(en) 62 geliefert wird.
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Es
sei angemerkt, dass wie in der Ausführungsform der 1 und 2 die
Wärmeenergie, die
vom Motor M des Fahrzeugs erzeugt wird, nicht zurückgewonnen
wird.
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In
dem in 4 dargestellten Kühlmodus ist die Strömungsrichtung
der Kühlflüssigkeit
umgedreht, und der innen liegende Wärmetauscher 18 spielt
die Rolle eines Verdampfers, während
der Wärmetauscher 40 die
Rolle eines Kondensators spielt. Letzterer wird dann von einer Mischung
aus umgewälzter
Luft, die aus dem Innenraum kommt und Luft von außerhalb
des Innenraums durchströmt.
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Der
Wärmetauscher 42 dagegen
arbeitet nicht, da die Kühlflüssigkeit
des Kreislaufs 78 nur in dem zweiten Zweig 82 und
in dem gemeinsamen Zweig 90 zirkuliert. Das oder die elektrische(n)
Bauteil(e) des Fahrzeugs wird (werden) vom Kühler 84 und seinem
dazugehörigen
Ventilator 86 abgekühlt.
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Es
wird nun auf die 5 und 6 Bezug genommen,
die eine Variante der Vorrichtung der 3 und 4 darstellen.
Elemente, die den Elementen in den vorstehenden Figuren entsprechen, werden
mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
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In
dieser Variante ist das Leitungssystem 68, das die Luft
zur Kühlung
des Elektromotors M transportiert, an den Einlass 74 des
Leitungssystems 60 gekoppelt, das zum Wärmetauscher 40 führt.
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Der
Ventilator 70, der dem Motor M assoziiert ist, befindet
sich in einer seitlichen Leitung 92, die zum Einlass 74 des
Rohrleitungssystems 60 führt. Das Rohrleitungssystem 60 ist
ebenfalls mit einem Einlass 94 für Außenluft versehen.
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Der
Einlass des Leitungssystems 60 wird von zwei Klappen 96 und 98 gesteuert.
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In
Heizposition (5) ermöglichen die Klappen 96 und 98 der
vom Elektromotor M aufgewärmten
Luft, sich mit dem aus dem Innenraum kommenden umgewälzten Luftstrom
zu vermischen, um so den Wärmetauscher 40 zu
speisen.
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Im
Kühlmodus
(6) ermöglichen
die Klappen 96 und 98 es zugleich, dass die Kühlluft für den Elektromotor
dank des in Betrieb genommenen Lüftersatzes 70 direkt
nach außen
geleitet wird und auch, dass der außen liegende Wärmetauscher 40 mit
von außen
kommender Luft gespeist wird. Letzterer wird dann mit einer Mischung
aus umgewälzter Luft,
die aus dem Innenraum kommt und Außenluft, die von außerhalb
des Innenraums stammt, gespeist.
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In
der Ausführungsform
der 5 und 6 ist die Funktionsweise des
zweiten außen
liegenden Wärmetauschers 42 identisch
wie die im vorstehenden Fall. Er arbeitet nur im Heizmodus, wie
in 5 dargestellt.
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Es
wird nun auf die Variante der 7 und 8 Bezug
genommen. Diese letzte Variante ist ähnlich der Variante der 3 und 4,
und sich entsprechende Elemente werden mit gleichen Bezugsziffern
bezeichnet.
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Die
Speisung des Wärmetauschers 40 ist identisch
wie die in den 3 und 4:
Der
Wärmetauscher 40 wird
im Heizmodus nur mit der aus dem Innenraum entnommenen umgewälzten Luft
(7) und im Kühlmodus
mit einer Mischung aus umgewälzter
Luft, die dem Innenraum entnommen wurde und einer von außen kommenden
Mischung, die von außerhalb
des Innenraums kommt (8), gespeist.
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Der
wesentliche Unterschied betrifft hier den Wärmetauscher 42. Dieser
ist immer in einen Kühlkreislauf 78 integriert,
der zwei Zweige 80 und 82, einen gemeinsamen Zweig 90 und
ein Dreiwegventil 88 umfasst.
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In
dieser Variante sind die Wasserpumpe P und die elektrischen Bauteile 62 in
dem zweiten Zweig 82 montiert. Der Kühler 84 und der Ventilator 86 befinden
sich in einer Rohrleitung 100, die außerdem vom warmen Luftstrom
durchströmt
wird, der zur Abkühlung
des Motors M gedient hat.
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Im
Heizmodus (7) nimmt das Ventil 88 eine
solche Position ein, dass die Kühlflüssigkeit gleichzeitig
den Zweig 80 und den Zweig 82 durchfließt, ohne
durch den Zweig 90 zu fließen. Der Kühler 84 ermöglicht es
dann, dem Kühlkreislauf 78 einen
Teil der durch die Abkühlung
des Elektromotors erzeugten Wärmeenergie
zurückzugeben.
Diese Wärmeenergie
wird am Wärmetauscher 42 wiedergewonnen,
der die Rolle des Verdampfers spielt.
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Im
Kühlmodus
(8) nimmt das Ventil 88 eine solche Position
ein, dass die Kühlflüssigkeit
den ersten Zweig und den Zweig 90 durchströmt, ohne durch
den Wärmetauscher 42 zu
laufen.
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Der
Kühlkreislauf
trägt dann
zur Abkühlung des
Elektromotors M bei.
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Im
Heizmodus gewinnt der Kühlkreislauf auch
einen Teil der Wärmeenergie
zurück,
die von dem oder den elektrischen Bauteil(en) des Fahrzeugs abgegeben
wurde.