DE102004003504A1

DE102004003504A1 - Klimaanlage für Fahrzeug, insbesodere für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102004003504A1
Application number: DE102004003504A
Authority: DE
Inventors: Hans Hammer; Dirk Schroeder; Christian Rebinger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2024-01-24
Also published as: DE102004003504B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage (1) für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, bei der einerseits ein Kälteanlagenbetrieb mit einem Kälteanlagen-Kreislauf und andererseits ein Heiz-/Zuheizbetrieb mit einem Heiz-/Zuheiz-Kreislauf möglich ist. Ein Verdampfer des Kälteanlagen-Kreislaufes und ein dritter Wärmetauscher des Heiz-/Zuheiz-Kreislaufes, die beide im Lufteintritt zu einem Fahrzeuginnenraum angeordnet sind, sind benachbart relativ nah zueinander an einem Innenraum-Lufteintrittsbereich im Fahrzeug angeordnet. Ein für beide Kreisläufe eingesetzter Klimaverdichter (3) ist demgegenüber relativ weit entfernt vom Innenraum-Lufteintrittsbereich im Fahrzeug angeordnet. Erfindungsgemäß sind die Heiz-/Zuheiz-Saugleitung und die Kälteanlagen-Saugleitung an einem nah zum Innenraum-Lufteintrittsbereich (16) angeordneten Vereinigungsbereich (17) zu einer einzigen Heiz-Kälte-Saugleitung (18) zusammengeführt, dergestalt, dass vom Vereinigungsbereich (17) zum Klimaverdichter (3) die Heiz-Kälte-Saugleitung (18) sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auch im Heiz-/Zuheiz-Betrieb als gemeinsame Saugleitung nutzbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine aus der DE 102 03 293 A1 bekannte, gattungsgemäße Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug weist wenigstens einen Klimaverdichter, wenigstens einen ersten Wärmetauscher, wenigstens ein erstes und ein zweites Expansionsorgan und wenigstens einen zweiten und einen dritten, jeweils im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordneten Wärmetauscher auf, die entsprechend angeordnet und durch Arbeitsmittelleitungen für einen Arbeitsmittelkreislauf verbunden sind. Des weiteren ist wenigstens ein Schaltelement in den Arbeitsmittelleitungen vorgesehen, vorzugsweise an einem Klimaverdichter-Auslass, mit dem die Klimaanlage von einem Kälteanlagenbetrieb in einen Heiz-/Zuheizbetrieb und umgekehrt umschaltbar ist. Im Kälteanlagenbetrieb ist der Arbeitsmittelkreislauf als Kälteanlagen-Kreislauf so geführt, dass der Reihe nach in Fließrichtung des Arbeitsmittels der wenigstens eine Klimaverdichter, der wenigstens eine erste Wärmetauscher als Gaskühler, das erste Expansionsorgan und der zweite Wärmetauscher als Verdampfer durchströmbar sind. Dabei ist die wenigstens eine Arbeitsmittelleitung nach dem Verdampfer durch eine Kälteanlagen-Saugleitung gebildet. Im Heiz-/Zuheizbetrieb ist der Arbeitsmittelkreislauf als Heiz-/Zuheiz-Kreislauf so geführt, dass der Reihe nach in Fließrichtung des Arbeitsmittels der wenigstens eine Klimaverdichter, das zweite Expansionsorgan und der dritte Wärmetauscher durchströmbar sind.

Dabei ist die wenigstens eine Arbeitsmittelleitung nach dem dritten Wärmetauscher durch eine Heiz-/Zuheiz-Saugleitung gebildet. Der Verdampfer und der dritte Wärmetauscher sind benachbart relativ nah zueinander an einem Innenraum-Lufteintrittsbereich im Fahrzeug angeordnet. Der Klimaverdichter ist demgegenüber relativ weit entfernt vom Innenraum-Lufteintrittsbereich im Fahrzeug angeordnet.

Konkret kann eine derart ausgeführte Klimaanlage sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen bzw. Zuheizen des Fahrzeuginnenraums des Kraftfahrzeuges eingesetzt werden. Mit dem Schaltelement kann eine Veränderung der Strömungsrichtung des Arbeitsmittels erzielt werden, so dass entsprechend der Kälteanlagenbetrieb oder der Heiz-/Zuheizbetrieb eingeschalten sind. Der Heiz-/Zuheiz-Kreislauf ist hier als sog. Dreiecksprozess aufgebaut. Da sowohl der Verdampfer als auch der dritte Wärmetauscher im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnet sind, werden sie üblicher Weise benachbart relativ nah zueinander an einem Innenraum-Lufteintrittsbereich im Fahrzeug angeordnet. Der Klimaverdichter wird regelmäßig beispielsweise über einen Riementrieb mittels der Brennkraftmaschine angetrieben, so dass eine brennkraftmaschinennahe Anordnung des Klimaverdichters im Fahrzeug vorteilhaft ist. Daraus folgend sind die am Innenraum-Lufteintrittsbereich angeordneten Bauteile Verdampfer und dritter Wärmetauscher relativ weit vom Klimaverdichter entfernt, so dass sowohl die vom Verdampfer kommende Kälteanlagen-Saugleitung als auch die vom dritten Wärmetauscher kommende Heiz-/Zuheiz-Saugleitung bezüglich ihrer Längenabmessung entsprechend groß dimensioniert sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Klimaanlage so weiterzubilden, dass auf einfache Weise ein funktionssicherer Betrieb der Klimaanlage möglich ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 sind die Heiz-/Zuheiz-Saugleitung und die Kälteanlagen-Saugleitung an einem nah zum Innenraum-Lufteintrittsbereich angeordneten Vereinigungsbereich zu einer einzigen Heiz-Kälte-Saugleitung zusammengeführt. Dadurch ist vom Vereinigungsbereich zum Klimaverdichter die Heiz-Kälte-Saugleitung sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auch im Heiz-/Zuheiz-Betrieb als gemeinsame Saugleitung nutzbar.

Vorteilhaft bei dieser Klimaanlage ist, dass aufgrund der im Kälteanlagenbetrieb und im Heiz-/Zuheizbetrieb gemeinsam genutzten Heiz-Kälte-Saugleitung ab dem Vereinigungsbereich nur eine einzige Saugleitung notwendig ist, wobei demgegenüber beim gattungsgemäßen Stand der Technik zwei separate Leitungen, nämlich die Kälteanlagen-Saugleitung und die Heiz-/Zuheiz-Saugleitung, jeweils vom Verdampfer bzw. vom dritten Wärmetauscher komplett bis zum Klimaverdichter geführt werden müssen. Dadurch kann eine Saugleitung entfallen, was sich einerseits positiv auf das Gewicht der Klimaanlage und andererseits positiv auf die Kosten der Klimaanlage auswirkt. Des weiteren wird mit nur dieser einen Heiz-Kälte-Saugleitung der im Motorraum oftmals begrenzte Bauraum weniger beansprucht. Bezüglich der an die Klimaanlage gestellten Forderungen hinsichtlich Funktion und Wirkungsweise werden durch die Verwendung der Heiz-Kälte-Saugleitung keine Änderungen erhalten. Je näher der Vereinigungsbereich, in dem die Heiz-/Zuheiz-Saugleitung und die Kälteanlagen-Saugleitung zusammengeführt sind, am Innenraum-Lufteintrittsbereich, in dem der Verdampfer und der dritte Wärmetauscher benachbart relativ nah zueinander angeordnet sind, umso kürzer sind die einzelnen Saugleitungen von den Auslässen des Verdampfers bzw. des dritten Wärmetauschers und umso länger und somit vorteilhafter für die gesamte Klimaanlage, insbesondere für die gesamte Bauraumsituation im Motorraum, ist die Heiz-Kälte-Saugleitung.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform gemäß Anspruch 2 kann der Verdampfer und der dritte Wärmetauscher zusammen in einem Belüftungsgehäuse als Klimagerät angeordnet sein, das im Innenraum-Lufteintrittsbereich im Fahrzeug angeordnet ist. Durch die Zusammenfassung von Verdampfer und dritten Wärmetauscher im Klimagerät ist eine Baueinheit geschaffen, die vorteilhaft einfach an einem Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum als Innenraum-Lufteintrittsbereich angeordnet werden kann.

In einer Weiterbildung gemäß Anspruch 3 kann der Vereinigungsbereich innerhalb des Klimagerätes angeordnet sein. Damit ist der Vereinigungsbereich geschützt innerhalb des Klimagerätes aufgenommen, wobei bei einer solchen Anordnung des Vereinigungsbereichs zudem vorteilhaft kurze Wege vom Verdampfer bzw. vom dritten Wärmetauscher zum Vereinigungsbereich vorliegen. Zudem muss nur die Heiz-Kälte-Saugleitung aus dem Klimagerät heraus in Richtung zum Klimaverdichter geführt werden. Grundsätzlich ist aber auch eine Anordnung des Vereinigungsbereiches außerhalb des Klimagerätes, aber immer noch nah zum Klimagerät, denkbar.

In einer nächsten Ausführungsform gemäß Anspruch 4 kann zudem wenigstens ein Heizungs-Wärmetauscher im Klimagerät angeordnet sein. Dadurch kann die von der Brennkraftmaschine des Fahrzeuges produzierte Abwärme über das Kühlwasser der Brennkraftmaschine im Heizungs-Wärmetauscher an die Luft, die in Richtung Fahrzeuginnenraum durch das Klimagerät strömt, abgegeben werden für ein Aufheizen bzw. Heizen des Fahrzeuginnenraums. Somit sind alle im Innenraum-Lufteintrittsbereich notwendigen Komponenten für diese beispielhaft ausgeführte Klimaanlage mit separater Heizung im Klimagerät angeordnet, so dass je nach Einstellung durch den Fahrzeuginsassen die durch das Klimagerät zum Fahrzeuginnenraum strömende Luft mittels dem Verdampfer gekühlt, mittels des dritten Wärmetauschers oder mittels des Heizungs-Wärmetauschers erwärmt werden kann, wobei eine Erwärmung mittels dem dritten Wärmetauscher auch bei noch nicht warmer Brennkraftmaschine möglich ist. In einem beispielhaften Betriebsszenario der Klimaanlage mit separater Heizung wird somit bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine ein Zuheizen mit der Klimaanlage im Heiz-/Zuheizbetrieb über den dritten Wärmetauscher erfolgen und bei erwärmter Brennkraftmaschine ein Heizeffekt über den Heizungs-Wärmetauscher unter Ausnutzung der Abwärme der Brennkraftmaschine erfolgen. Dabei kann die Klimaanlage vorteilhaft wieder abgeschalten werden.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann nach Anspruch 5 der Vereinigungsbereich durch ein T-Stück oder ein Umschaltventil oder ein Rückschlagventil gebildet sein. Grundsätzlich ist bei der Ausführung bzw. Auslegung des Vereinigungsbereiches darauf zu achten, dass sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auch im Heiz-/Zuheizbetrieb jeweils ein störungsfreier Arbeitsmittelkreislauf erfolgen kann.

In einer nächsten Ausführungsform kann gemäß Anspruch 6 der Innenraum-Lufteintrittsbereich nah zum Fahrzeuginnenraum angeordnet sein. Dadurch sind vorteilhaft nur kurze Strömungswege der Luft von den im Innenraum-Lufteintrittsbereich angeordneten Wärmetauschern zum Fahrzeuginnenraum notwendig. Sind die entsprechenden Wärmetauscher zudem in einem Belüftungsgehäuse als Klimagerät angeordnet, wird die Montage derselben nah zum Fahrzeuginnenraum vereinfacht.

In einer Weiterbildung kann gemäß Anspruch 7 der Klimaverdichter nah zu einer Brennkraftmaschine des Fahrzeuges angeordnet sein. Da regelmäßig der Klimaverdichter beispielsweise über einen Riemen- oder Kettentrieb von der Brennkraftmaschine des Fahrzeuges mit angetrieben werden kann ist dementsprechend eine nahe Anordnung zur Brennkraftmaschine vorteilhaft. Durch den erfindungsgemäßen Einsatz der Heiz-Kälte-Saugleitung ist somit der relativ weite Weg vom fahrzeuginnenraumnahen Innenraum-Lufteintrittsbereich zum brennkraftmaschinennahen Klimaverdichter vorteilhaft mit nur einer einzi gen gemeinsamen Saugleitung für den Kälteanlagenbetrieb und den Heiz-/Zuheizbetrieb ausgelegt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann nach Anspruch 8 wenigstens ein Sammelbehälter als Receiver vorgesehen sein, der in den Kälteanlagen-Kreislauf eingebunden ist. Der Receiver kann dabei in Fließrichtung des Arbeitsmittels gesehen nach dem Verdampfer nah zum Innenraum-Lufteintrittsbereich angeordnet sein. Der Vereinigungsbereich ist in Fließrichtung des Arbeitsmittels gesehen nach dem Receiver angeordnet. Auch hier ist aufgrund der relativ nahen Anordnung des Receivers zum Verdampfer und der relativ nahen Anordnung des dritten Wärmetauschers zum Verdampfer der Vereinigungsbereich relativ weit entfernt vom Klimaverdichter angeordnet.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform nach Anspruch 9 kann im Kälteanlagen-Kreislauf wenigstens ein innerer Wärmetauscher vorgesehen sein. Der innere Wärmetauscher kann dabei in Fließrichtung des Arbeitsmittels gesehen nach dem ersten Wärmetauscher und vor dem ersten Expansionsorgan im Kälteanlagen-Kreislauf angeordnet sein. Dadurch ist der innere Wärmetauscher dem ersten Wärmetauscher, der im Kälteanlagen-Kreislauf als Gaskühler eingesetzt ist, nachgeschaltet, so dass das Arbeitsmittel beim Durchströmen des inneren Wärmetauschers weiter abgekühlt werden kann, was zu einem besseren Wirkungsgrad des Kälteanlagen-Kreislaufs führt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann gemäß Anspruch 10 der innere Wärmetauscher so im Kälteanlagen-Kreislauf angeordnet sein, dass das hochtemperierte vom ersten Wärmetauscher kommende zum ersten Expansionsorgan strömende Arbeitsmittel im Gegenstrom mit dem niedrigtemperierten vom Verdampfer kommende zum Klimaverdichter strömende Arbeitsmittel abkühlbar ist. Durch die Ausbildung des Gegenstroms im inneren Wärmetauscher kann die Effektivität desselben verbessert werden.

In einer nächsten Ausgestaltung gemäß Anspruch 11 kann wenigstens ein schaltbares Sperrorgan, vorzugsweise ein schaltbares Absperrventil, vorgesehen sein, das so in den Kälteanlagen-Kreislauf und/oder in den Heiz-/Zuheiz-Kreislauf integriert ist, dass mittels dem schaltbaren Sperrorgan eine Segmentierung der Klimaanlage möglich ist. Eine derartige Segmentierung der Klimaanlage bzw. eine Separierung einzelner Klimaanlage-Komponenten kann beispielsweise im Rahmen eines Sicherheitskonzeptes für die Klimaanlage erforderlich sein. Dadurch ist beispielsweise bei einer Leckage der Klimaanlage ein vollständiges Auslaufen bzw. Ausströmen des Arbeitsmittels aus derselben verhindert.

In einer Weiterbildung gemäß Anspruch 12 kann ein erstes Sperrorgan in der Arbeitsmittelleitung zwischen dem ersten Expansionsorgan und dem Verdampfer vorgesehen sein. Ein zweites Sperrorgan kann in der Arbeitsmittelleitung zwischen dem zweiten Expansionsorgan und dem dritten Wärmetauscher vorgesehen sein. Ein drittes Sperrorgan kann in der Heiz-Kälte-Saugleitung vorgesehen sein. Sind alle drei Sperrorgane relativ nah zu den jeweiligen Einlässen bzw. Auslässen des Verdampfers bzw. des dritten Wärmetauschers angeordnet, so kann eine Segmentierung bzw. Separierung der im Innenraum-Lufteintrittsbereich angeordneten Bauteile, nämlich des Verdampfers und des dritten Wärmetauschers, einfach vorgenommen werden. Demgegenüber wäre beim Stand der Technik mit einer separaten Kälteanlagen-Saugleitung und einer separaten Heiz-/Zuheiz-Saugleitung ein viertes Sperrorgan notwendig, was zu einer entsprechenden Erhöhung an Gewicht und Kosten führen würde. Grundsätzlich kann auch das Expansionsorgan so ausgeführt sein, dass es die Funktion des ersten Sperrorgans mit übernehmen kann, so dass neben dem ohnehin vorhandenen Expansionsorgan nur noch zwei weitere Sperrorgane notwendig sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann gemäß Anspruch 13 das Arbeitsmittel CO₂ sein. Mit CO₂ ist ein Arbeitsmittel gewählt, das in den vorliegenden Temperatur- und Druckbereichen der Klimaanlage optimale physikalische und thermodynamische Eigenschaft aufweist. Insbesondere im Zusammenhang mit dem als Heiz-/Zuheizbetrieb ausgeführten Dreiecksprozess ist ein Einsatz von CO₂ als Arbeitsmittel vorteilhaft. Des weiteren ist CO₂ beispielsweise im Vergleich zu Fluorkohlenwasserstoff als umweltfreundliches Arbeitsmittel einzustufen. Grundsätzlich kann jeder Stoff als Arbeitsmittel eingesetzt werden, wobei darauf zu achten ist, dass die geforderten Temperaturdifferenzen durch Kompression und Expansion des eingesetzten Arbeitsmittels erzielbar sind.

Anhand einer Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

In der einzigen Figur ist eine Klimaanlage 1 dargestellt, die folgenden grundsätzlichen Aufbau aufweist:
Die Klimaanlage 1 kann entweder in einem Kälteanlagenbetrieb oder in einem Heiz-/Zuheizbetrieb betrieben werden. Ein entsprechendes Umschalten kann mit einem Schaltelement 2 erfolgen. Im Kälteanlagenbetrieb wird ein gasförmig zu einem Klimaverdichter 3 kommendes Arbeitsmittel in diesem verdichtet, so dass sowohl die Temperatur als auch der Druck des Arbeitsmittels dadurch ansteigt. Vom Klimaverdichter 3 strömt das Arbeitsmittel über das Schaltelement 2, das in der entsprechend dem Kälteanlagenbetrieb zugeordneten Schaltstellung befindlich ist, zu einem ersten Wärmetauscher 4, der als Gaskühler eingesetzt ist. Der erste Wärmetauscher 4 ist beispielsweise mit Umgebungsluft beaufschlagbar, so dass das durchströmende Arbeitsmittel entsprechend abgekühlt werden kann. Vom ersten Wärmetauscher 4 strömt das Arbeitsmittel weiter über einen inneren Wärmetauscher 5 zu einem ersten Expansionsorgan 6. Nach dem Expansionsorgan 6 liegt das Arbeitsmittel weitestgehend flüssig und niedertemperiert vor, so dass im folgenden zweiten Wärmetauscher 7, der als Verdampfer eingesetzt ist, eine Verdampfung des Arbeitsmittels erfolgt. Der zweite Wärmetauscher 7 ist dabei im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnet, so dass der am zweiten Wärmetauscher 7 auf dem Weg in den Fahrzeuginnenraum vorbeiströmenden Luft Wärme für die Verdampfung des Arbeitsmittels entzogen werden kann, so dass eine entsprechend abgekühlte Luft in den Fahrzeuginnenraum zur Kühlung desselben einströmt. Nach dem zweiten Wärmetauscher 7 strömt das nun wieder weitgehend gasförmig vorliegende Arbeitsmittel über einen Sammelbehälter als Receiver 8 im Gegenstrom durch den inneren Wärmetauscher 5. Dabei werden im Receiver 8 eventuell noch vorhandene Flüssigkeitsanteile im Arbeitsmittel gesammelt, so dass nur noch gasförmiges Arbeitsmittel vorhanden ist. Beim Durchströmen des inneren Wärmetauschers 5 kann das vom Receiver 8 zum Klimaverdichter 3 strömende Arbeitsmittel Wärme vom im Gegenstrom durch den inneren Wärmetauscher 5 vom ersten Wärmetauscher 4 kommenden zum ersten Expansionsorgan 6 strömenden Arbeitsmittel aufnehmen. Zum Schließen des Kälteanlagen-Kreislaufs strömt das Arbeitsmittel vom inneren Wärmetauscher 5 zum Klimaverdichter 3. Zwischen den einzelnen Komponenten des Kälteanlagen-Kreislaufs sind jeweils Arbeitsmittelleitungen 9 angeordnet. Die Fließrichtung des Arbeitsmittels im Kälteanlagen-Kreislauf ist jeweils mit Pfeilen 10 in 1 eingezeichnet.
Im Heiz-/Zuheizbetrieb der Klimaanlage 1 strömt das im Klimaverdichter 3 verdichtete Arbeitsmittel über das Schaltelement 2 zu einem zweiten Expansionsorgan 11. Das nach dem Expansionsorgan 11 expandiert vorliegende Arbeitsmittel strömt weiter zu einem dritten Wärmetauscher 12, der im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordnet ist. Vom dritten Wärmetauscher 12 strömt das Arbeitsmittel wieder zurück zum Klimaverdichter 3, so dass damit der Heiz-/Zuheiz-Kreislauf geschlossen ist. Ein derartiger Heiz-/Zuheiz-Kreislauf ist als sog. Dreiecksprozess bekannt, bei dem das Arbeitmittel in jedem Abschnitt des Kreislaufs gasförmig vorliegt. Am dritten Wärmetauscher 12 gibt das Arbeitsmittel Wärme an die in Richtung Fahrzeuginnenraum strömende Luft ab, so dass damit ein Heizen bzw. Zuheizen des Fahrzeuginnenraums stattfinden kann. Grundsätzlich kann anstelle des dritten Wärmetauschers 12, der hier als Arbeitsmittel-Luft-Wärmetauscher ausgeführt ist, auch ein Arbeitsmittel-Wasser-Wärmetauscher eingesetzt sein, so dass entsprechend das Wasser in diesem Wärmetauscher erwärmt wird, wobei auch diese wassergebundene Wärme dann für eine Aufheizung des Fahrzeuginnenraums beispielsweise in einem weiteren Wärmetauscher genutzt werden kann. Die einzelnen Komponenten des Heiz-/Zuheiz-Kreislaufs sind mittels Arbeitsmittelleitungen 14 entsprechend verbunden, wobei mit strichlierten Pfeilen 15 die Fließrichtung des Arbeitsmittels im Heiz-/Zuheizbetrieb in 1 entsprechend eingezeichnet ist.
Zudem ist in 1 ein zusätzlicher Wasser-Luft-Wärmetauscher als Heizungs-Wärmetauscher 13 eingezeichnet, mittels dem eine üblicherweise eingesetzte Heizung des Fahrzeuginnenraums durch Nutzung der im Kühlwasser der Brennkraftmaschine gespeicherten Abwärme der Brennkraftmaschine genutzt wird. So kann beispielsweise kurz nach dem Start der Brennkraftmaschine aufgrund des zu diesem Zeitpunkt noch kalten Kühlwassers ein Heizen des Fahrzeuginnenraums mit der Klimaanlage 1 im Heiz-/Zuheizbetrieb erfolgen, wobei bei erwärmter Brennkraftmaschine und erwärmtem Kühlwasser die Klimaanlage 1 abgeschalten werden kann, da ein Heizeffekt für den Fahrzeuginnenraum mit dem Wasser-Luft-Wärmetauscher 13 erfolgt.
Der Verdampfer 7 und der dritte Wärmetauscher 12 sind dabei relativ nah zueinander benachbart im Fahrzeug angeordnet und vorzugsweise innerhalb eines Belüftungsgehäuses als Klimagerät 16', das schematisch strichliert in 1 eingezeichnet ist, zusammen aufgenommen. Zudem ist der Heizungs-Wärmetauscher 13 ebenfalls im Klimagerät 16' mit aufgenommen. Das Klimagerät 16' ist im montierten Zustand im Innenraum-Lufteintrittsbereich 16 angeordnet, d. h., dass in den Fahrzeuginnenraum strömende Luft durch das Klimagerät 16' geführt ist und in Abhängigkeit der eingestellten Betriebsart der Klimaanlage 1 entweder abgekühlt oder aufgewärmt werden kann. Die vom Verdampfer 7 und vom dritten Wärmetauscher 12 in Richtung Klimaverdichter 3 abgehenden Arbeitsmittelleitungen sind in einem Vereinigungsbereich 17, der ebenfalls im Klimagerät 16' angeordnet ist, zusammengeführt. Der Vereinigungsbereich 17 kann dabei als einfaches T-Stück ausgeführt sein, wobei aber auch eine Ausführung als Umschaltventil oder als Rückschlagventil denkbar ist. Vom Vereinigungsbereich 17 führt nur eine einzige Heiz-Kälte-Saugleitung 18 zum Klimaverdichter 3, der im montierten Zustand relativ weit entfernt vom Innenraum-Lufteintrittsbereich 16 und somit vom Klimagerät 16' angeordnet ist. Die Heiz-Kälte-Saugleitung 18, die in 1 mit einer dickeren Linie gekennzeichnet ist, kann sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auch im Heiz-/Zuheizbetrieb als gemeinsame Saugleitung genutzt werden. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Heiz-Kälte-Saugleitung 18 über den Receiver 8 und den inneren Wärmetauscher 5 zum Klimaverdichter 3 geführt.
Des weiteren ist die Klimaanlage mit drei Sperrorganen 19, 20 und 21 ausgestattet, wobei ein erstes Sperrorgan 19 in der Arbeitsmittelleitung zwischen dem ersten Expansionsorgan 6 und dem Verdampfer 7 vorgesehen ist, ein zweites Sperrorgan 20 in der Arbeitsmittelleitung zwischen dem zweiten Expansionsorgan 11 und dem dritten Wärmetauscher 12 vorgesehen ist und ein drittes Sperrorgan 21 in der Heiz-Kälte-Saugleitung 18 vorgesehen ist. Mit den Sperrorganen 19, 20 und 21 kann eine Segmentierung der Klimaanlage 1 bzw. eine Separierung der im Klimagerät 16' positionierten Wärmetauscher 7 und 12 im Rahmen eines Sicherheitskonzeptes der Klimaanlage 1 durchgeführt werden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausführung der Klimaanlage 1 mit der gemeinsam genutzten Heiz-Kälte-Saugleitung 18 kann gegenüber dem gattungsgemäßen Stand der Technik, bei dem sowohl eine Kälteanlagen-Saugleitung als auch eine Heiz-/Zuheiz-Saugleitung jeweils mit einem separaten Sperrorgan abgesperrt werden müssten, ein Sperrorgan eingespart werden, wodurch sowohl die Kosten als auch das Gewicht der Klimaanlage 1 gesenkt werden können. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass das Expansionsorgan 6 vollständig verschließbar ist, so dass das Expansionsorgan im Falle einer Seg mentierung bzw. Separierung das Expansionsorgan 6 die Funktion des Sperrorgans 19 erfüllt und dadurch das Sperrorgan 19 entfallen kann.
Insgesamt ist bei dieser Ausführung der Klimaanlage 1 eine der beiden Saugleitungen (Kälteanlagen-Saugleitung oder Heiz-/Zuheiz-Saugleitung) eingespart, so dass dadurch sowohl Kosten als auch Gewicht der Klimaanlage 1 gesenkt werden können. Durch die gemeinsame Nutzung der Heiz-Kälte-Saugleitung 18 ist die Funktion und Wirkungsweise der Klimaanlage 1 in keinster Weise verändert bzw. eingeschränkt. Grundsätzlich ist der erfindungsgemäße Gedanke einer einzigen Heiz-Kälte-Saugleitung 18 auch bei einem anderen Aufbau der Klimaanlage 1 denkbar. So könnte beispielsweise der Heiz-/Zuheizbetrieb mit einem dritten Wärmetauscher 12, der als Arbeitsmittel-Wasser-Wärmetauscher ausgeführt ist, betrieben werden. Auch ist anstelle des hier dargestellten Dreiecksprozesses im Heiz-/Zuheizbetrieb ein Wärmepumpenbetrieb als Heiz-/Zuheizbetrieb denkbar.

Claims

Klimaanlage für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Klimaverdichter, wenigstens einem ersten Wärmetauscher, wenigstens einem ersten und einem zweiten Expansionsorgan, wenigstens einem zweiten und dritten, jeweils im Lufteintritt in den Fahrzeuginnenraum angeordneten Wärmetauscher, die entsprechend angeordnet und durch Arbeitsmittelleitungen für einen Arbeitsmittelkreislauf verbunden sind, mit wenigstens einem Schaltelement in den Arbeitsmittelleitungen, vorzugsweise an einem Klimaverdichter-Auslass, mit dem die Klimaanlage von einem Kälteanlagenbetrieb in einen Heiz-/Zuheizbetrieb und umgekehrt umschaltbar ist, wobei im Kälteanlagenbetrieb der Arbeitsmittelkreislauf als Kälteanlagen-Kreislauf so geführt ist, dass der Reihe nach in Fließrichtung des Arbeitsmittels der wenigstens eine Klimaverdichter, der wenigstens eine erste Wärmetauscher als Gaskühler, das erste Expansionsorgan und der zweite Wärmetauscher als Verdampfer durchströmbar sind, wobei die wenigstens eine Arbeitsmittelleitung nach dem Verdampfer durch eine Kälteanlagen-Saugleitung gebildet ist, wobei im Heiz-/Zuheizbetrieb der Arbeitsmittelkreislauf als Heiz-/Zuheiz-Kreislauf so geführt ist, dass der Reihe nach in Fließrichtung des Ar beitsmittels der wenigstens eine Klimaverdichter, das zweite Expansionsorgan und der dritte Wärmetauscher durchströmbar sind, wobei die wenigstens eine Arbeitsmittelleitung nach dem dritten Wärmetauscher durch eine Heiz-/Zuheiz-Saugleitung gebildet ist, wobei der Verdampfer und der dritte Wärmetauscher benachbart relativ nah zueinander an einem Innenraum-Lufteintrittsbereich im Fahrzeug angeordnet sind und der Klimaverdichter demgegenüber relativ weit entfernt vom Innenraum-Lufteintrittsbereich im Fahrzeug angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Heiz-/Zuheiz-Saugleitung und die Kälteanlagen-Saugleitung an einem nah zum Innenraum-Lufteintrittsbereich (16) angeordneten Vereinigungsbereich (17) zu einer einzigen Heiz-Kälte-Saugleitung (18) zusammengeführt sind dergestalt, dass vom Vereinigungsbereich (17) zum Klimaverdichter (3) die Heiz-Kälte-Saugleitung (18) sowohl im Kälteanlagenbetrieb als auch im Heiz-/Zuheizbetrieb als gemeinsame Saugleitung nutzbar ist.
Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (7) und der dritte Wärmetauscher (12) zusammen in einem Belüftungsgehäuse als Klimagerät (16') angeordnet sind, das im Innenraum-Lufteintrittsbereich (16) im Fahrzeug angeordnet ist.
Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vereinigungsbereich (17) innerhalb des Klimagerätes (16') angeordnet ist.
Klimaanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zudem wenigstens ein Heizungs-Wärmetauscher (13) im Klimagerät (16') angeordnet ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vereinigungsbereich (17) durch ein T-Stück oder ein Umschaltventil oder ein Rückschlagventil gebildet ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum-Lufteintrittsbereich (16) nah zum Fahrzeuginnenraum angeordnet ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Klimaverdichter (3) nah zu einer Brennkraftmaschine des Fahrzeuges angeordnet ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sammelbehälter als Receiver (8) vorgesehen ist, der in den Kälteanlagen-Kreislauf eingebunden ist, dass der Receiver (8) in Fließrichtung des Arbeitsmittels gesehen nach dem Verdampfer (7) nah zum Innenraum-Lufteintrittsbereich (16) angeordnet ist, und dass der Vereinigungsbereich (17) in Fließrichtung des Arbeitsmittels gesehen nach dem Receiver (8) angeordnet ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Kälteanlagen-Kreislauf wenigstens ein innerer Wärmetauscher (5) in Fließrichtung des Arbeitsmittels gesehen nach dem ersten Wärmetauscher (4) und vor dem ersten Expansionsorgan (6) im Kälteanlagen-Kreislauf angeordnet ist.
Klimaanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Wärmetauscher (5) so im Kälteanlagen-Kreislauf angeordnet ist, dass das hochtemperierte vom ersten Wärmetauscher (4) kommende zum ersten Expansionsorgan (6) strömende Arbeitsmittel im Gegenstrom mit dem niedrigtemperierten vom Verdampfer (7) kommende zum Klimaverdichter (3) strömende Arbeitsmittel abkühlbar ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein schaltbares Sperrorgan (19, 20, 21) vorzugsweise ein schaltbares Absperrventil, vorgesehen ist, das so in den Kälteanlagen-Kreislauf und/oder in den Heiz-/Zuheiz-Kreislauf integriert ist, dass mittels dem schaltbaren Sperrorgan (19, 20, 21) eine Segmentierung der Klimaanlage möglich ist.
Klimaanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Sperrorgan (19) in der Arbeitsmittelleitung zwischen dem ersten Expansionsorgan (6) und dem Verdampfer (7) vorgesehen ist, dass ein zweites Sperrorgan (20) in der Arbeitsmittelleitung zwischen dem zweiten Expansionsorgan (11) und dem dritten Wärmetauscher (12) vorgesehen ist, und dass ein drittes Sperrorgan (21) in der Heiz-Kälte-Saugleitung (18) vorgesehen ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmittel CO₂ ist.