DE3741288A1 - Auf kuehl- oder heizbetrieb umschaltbare klimaanlage fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine auf Kühl- oder Heizbetrieb um­ schaltbare Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere Per­ sonenkraftwagen, mit einem Kältemittelkreislauf, der einen vom Fahrzeugmotor antreibbaren Kompressor, einen Kondensator, ein Expansionsventil und einen Verdampfer enthält, wobei zwischen dem Kompressor einerseits und dem Verdampfer und dem Kondensa­ tor andererseits ein die Strömungsrichtung des Kältemittels um­ kehrendes Vierwegeventil angeordnet ist, und wobei zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer parallel zu einer das Expan­ sionsventil und ein zum Verdampfer hin öffnendes Rückschlagven­ til enthaltenden Leitung eine während des Heizbetriebes Kälte­ mittel vom Verdampfer zum Kondensator führende Mittel und ein zum Kondensator hin öffnendes Rückschlagventil aufweisende Lei­ tung vorgesehen ist, und wobei ferner die Eintrittsseite und die Austrittsseite des Kondensators durch eine Kurzschlußlei­ tung verbunden sind, die ein in Richtung zum Verdampfer schlie­ ßendes Rückschlagventil enthält, insbesondere nach Patent 36 43 620.

Bei der Klimaanlage nach dem Hauptpatent wird während des Heiz­ betriebes das dem Kondensator zugeführte, entspannte Kältemit­ tel an der Eintrittsseite und an der Austrittsseite des Kon­ densators abgesaugt. Damit wird der kältemittelseitige Druckab­ fall durch die größere Anzahl von von dem Kältemittel durchflu­ teten Rohren vermindert, während gleichzeitig die Heizleistung der Wärmepumpe durch die Ausnutzung der gesamten Wärmetausch­ fläche des Kondensators gesteigert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage der eingangs genannten Art weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Rückschlagventil als ein Schaltventil ausgebildet ist, das abhängig von dem Konden­ sationsdruck im Verdampfer bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckwertes in Schließstellung bringbar ist.

Durch diese Ausbildung wird erreicht, daß bei niedrigen Außen­ temperaturen und damit niedrigen Kondensationsdrücken die ge­ samte Wärmetauschfläche des als Verdampfer wirkenden Kondensa­ tors ausgenutzt werden kann, so daß sich bei den niedrigen Au­ ßentemperaturen eine hohe Heizleistung ergibt. Bei höheren Au­ ßentemperaturen und höheren Kompressordrehzahlen steigt der Kondensationsdruck an. Bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes wird dann das Ventil der Kurzschlußleitung abgesperrt, so daß nur noch eine Teilfläche des als Verdampfer wirkenden Kondensa­ tors zur Verfügung steht. Damit wird auch bei diesen Zuständen noch der Wärmepumpenkreislauf gewährleistet, während gleichzei­ tig ein Überlastungsschutz der Anlage erhalten wird. Bei hohen Kompressordrehzahlen und Außentemperaturen bis ca. 20°C wird mittels des Absperrens der einen Absaugleitung die Leistung des im Heizbetrieb als Verdampfer wirkenden Kondensators reduziert, wodurch der Saugdruck reduziert wird, wodurch verhindert wird, daß der Hochdruck zu weit ansteigt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsform.

Die in der Zeichnung dargestellte Klimaanlage enthält einen Kompressor (2), der über eine schaltbare Kupplung (11) mit ei­ nem Fahrzeugmotor (1) verbunden ist. In dem Kältemittelkreis­ lauf der Klimaanlage sind weiter ein Kondensator (3), ein Ex­ pansionsventil (4) und ein Verdampfer (5) angeordnet, der mit dem Innenraum eines Kraftfahrzeuges zugeführter Umluft oder Frischluft durchströmt wird. Zwischen dem Kondensator (3) und dem Verdampfer (5) sind in Reihe mit dem Expansionsventil (4) ein Abscheidebehälter (13) und ein Rückschlagventil (7) ange­ ordnet, das in Richtung zu dem Kondensator (3) sperrt.

Parallel zu der den Kondensator (3) mit dem Verdampfer (5) ver­ bindenden, das Expansionsventil (4), das Rückschlagventil (7) und den Abscheidebehälter (13) enthaltenden Leitung ist zwischen dem Kondensator (3) und dem Verdampfer (5) eine weitere Leitung angeordnet. Diese Leitung enthält ein Druckhalteventil (8), und ein Rückschlagventil (10), das in Richtung zu dem Verdampfer (5) sperrt. Das Druckhalteventil (8) öffnet bei einem Mindest­ druck, der fest eingestellt ist oder der auch beispielsweise abhängig von der Außentemperatur veränderbar sein kann. Die zu dem Kondensator (3) führende Leitung kann ferner noch Mittel zum Einspritzen des Kältemittels enthalten, die in dem Konden­ sator (3) enthalten sind. Zwischen der Eintrittsseite und der Austrittsseite des Kondensators (3) ist eine Kurzschlußleitung (14) angeordnet, in welcher ein als Magnetventil ausgebildetes Schaltventil (151) angeordnet ist. Das Schaltventil (151) gibt in der dargestellten Stellung die Kurzschlußleitung (14) frei, während es in der anderen Stellung die Kurzschlußleitung (14) sperrt. Das Schaltventil (151) wird von einem Druckschalter (16) gesteuert, der auf der Saugseite des Verdampfers (5) ange­ ordnet ist. Dieser Druckschalter (16) ist auf einen vorgegeben­ en Druckwert eingestellt, dessen Höhe abhängig von der gesamten Anlage ist. Der Druckwert wird so gewählt, daß die Anlage nicht überlastet wird.

Zwischen dem Kompressor (2) einerseits und dem Kondensator (3) und dem Verdampfer (5) andererseits ist ein Vierwegeventil (6) angeordnet, das elektrisch umschaltbar ist, so daß die Strö­ mungsrichtung des Kältemittelkreislaufes umkehrbar ist. Zwischen dem Vierwegeventil (6) und der Saugseite des Kompressors (2) ist ein Flüssigkeitsabscheider (12) angeordnet.

Im Kühlbetrieb der Klimaanlage nimmt das Schaltventil (151) die nicht dargestellte Schließstellung ein, so daß die Kurzschluß­ leitung (14) gesperrt ist. Die Druckseite des Kompressors (2) ist dann über das Vierwegeventil (6) mit dem Kondensator (3) verbunden, von welchem das kondensierte Kältemittel über den Abscheidebehälter (13), das Rückschlagventil (7) und das Expan­ sionsventil (4) dem Verdampfer zugeführt wird. Der Kompressor (2) saugt das verdampfte Kältemittel von dem Verdampfer (5) ab. In diesem Betriebszustand sperrt das Rückschlagventil (10) die das Druckhalteventil (8) enthaltende Leitung, die den Kondensa­ tor (3) mit dem Verdampfer (5) verbindet.

Durch Umschalten des Vierwegeventils (6) in die dargestellte Stellung wird die Klimaanlage auf einen Heizbetrieb umgeschal­ tet, während dessen sie die Funktion einer Wärmepumpe hat. Das Vierwegeventil (6) verbindet dann die Druckseite des Kompres­ sors (2) mit dem Verdampfer (5) und die Saugseite des Kompres­ sors (2) mit dem Kondensator (3). Das Kältemittel strömt von dem dann als Kondensator wirkenden Verdampfer (5) über das Druckhalteventil (8) und das in dieser Strömungsrichtung öff­ nende Rückschlagventil (10) zu dem Kondensator (3), der in die­ sem Zustand als Verdampfer wirkt. Das verdampfte Kältemittel wird von dem Kompressor (2) aus dem Kondensator (3) abgesaugt.

In der dargestellten Stellung des Schaltventils (151) erfolgt die Absaugung des verdampften Kältemittels an zwei Stellen, nämlich an dem normalen Eintrittsanschluß und an dem normalen Austrittsanschluß, so daß die gesamte Wärmetauschfläche des Kondensators (3) ausgenutzt wird, so daß eine hohe Heizleistung erhalten wird. Gleichzeitig wird der kältemittelseitige Druck­ abfall durch die größere Anzahl der von dem Kältemittel durch­ fluteten Rohre des Kondensators (3) vermindert.

Bei höheren Kompressordrehzahlen und höheren Außentemperaturen besteht die Gefahr, daß der Kondensationsdruck in dem als Kon­ densator wirkenden Verdampfer (5) zu hoch wird und zu einer Überlastung der Anlage führt. In diesem Fall wird das Schalt­ ventil (151) derart umgeschaltet, daß es die Kurzschlußleitung (14) sperrt, so daß der Kondensators (3) nur noch an einer Stelle abgesaugt wird. Die Wärmetauschfläche wird entsprechend reduziert. Dabei ist es möglich, die Absaugstellen so zu legen, daß eine Abschaltung der Wärmetauschflächen im Verhältnis 1:1 oder in einem anderen Verhältnis wie 1:2 oder 1:3 erhalten wird. Gegebenenfalls ist es auch möglich, mehrere Absauglei­ tungen mit entsprechend mehreren Schaltventilen vorzusehen, so daß stufenweise die Wärmetauschflächen verringert werden kön­ nen.

Das Schalten des Schaltventils (51) erfolgt abhängig von dem Druckschalter (16), der auf den Kondensationsdruck in dem bei Heizbetrieb als Kondensator wirkenden Verdampfer (5) anspricht.

Claims (1)

1. Auf Kühl- oder Heizbetrieb umschaltbare Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, mit einem Kältemittelkreislauf, der einen vom Fahrzeugmotor antreibbaren Kompressor, einen Kondensator, ein Expansionsventil und einen Verdampfer enthält, wobei zwischen dem Kompressor einerseits und dem Verdampfer und dem Kondensator andererseits ein die Strömungsrichtung des Kältemittels umkehrendes Vierwege-Ventil angeordnet ist, und wobei zwischen dem Kondensator und dem Ver­ dampfer parallel zu einer das Expansionsventil und ein zum Ver­ dampfer hin öffnendes Rückschlagventil enthaltenden Leitung ein während des Heizbetriebes Kältemittel vom Verdampfer zum Kon­ densator führende Mittel und ein zum Kondensator öffnendes Rückschlagventil aufweisende Leitung vorgesehen ist, und wobei ferner die Eintrittsseite und die Austrittsseite des Kondensa­ tors durch eine Kurzschlußleitung verbunden sind, die ein in Richtung zum Verdampfer schließendes Rückschlagventil enthält, insbesondere nach Patent 36 43 620 (Patentanmeldung P 36 43 620.8), dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil als ein Schaltventil (151) ausgebildet ist, das abhängig von dem Kondensationsdruck im Verdampfer (5) bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckwertes in Schließstellung bringbar ist.