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Dokumentenidentifikation DE10158104B4 02.10.2008
Titel Wärmemanagementvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
Anmelder Daimler AG, 70327 Stuttgart, DE
Erfinder Cäsar, Roland, Dipl.-Ing., 70378 Stuttgart, DE;
Frühauf, Frank, Dr.-Ing., 73773 Aichwald, DE;
Gärtner, Jan, Dipl.-Ing., 70327 Stuttgart, DE;
Wertenbach, Jürgen, Dipl.-Ing., 70734 Fellbach, DE
DE-Anmeldedatum 27.11.2001
DE-Aktenzeichen 10158104
Offenlegungstag 26.06.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 02.10.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.2008
IPC-Hauptklasse B60H 1/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60H 1/32(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Wärmemanagementvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die DE 198 18 649 A1 zeigt eine Fahrzeugklimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf, in welchem ein Kältemittelkompressor, ein Kühler, ein Expansionsventil, ein Verdampfer und ein zusätzlicher Kältemittel-Flüssigkeitswärmetauscher angeordnet sind, der eine Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel der Klimaanlage und dem Kühlmittel des Antriebsaggregats des Fahrzeugs ermöglicht.

Eine Patentschrift DE 28 32 571 C2 beschreibt eine Heizvorrichtung, bei der ein sogenannter Mehrfachwärmetauscher vorgesehen ist. Im Mehrfachwärmetauscher wird Wärme zwischen verschiedenen Betriebsmedien, wie beispielsweise Kühlmedium, Kraftstoff oder Schmierstoff ausgetauscht.

Die DE 198 06 654 A1 offenbart eine Fahrzeugklimaanlage mit durch Umschaltung einstellbaren zwei Kältemittelkreisläufen. Dabei ist ein Kreislauf für einen Kühlbetrieb der Klimaanlage und ein weiterer Kreislauf für einen Heizbetrieb der Klimaanlage vorgesehen, bei dem aus dem Kühlmittel des Antriebsaggregats Wärme an den Kältemittelkreislauf der Klimaanlage abgegeben werden kann.

Aus der Offenlegungsschrift DE 32 12 329 A1 ist eine Kühlanlage zum Kühlen eines fließfähigen Mediums mittels eines ein Kältemittel führenden Schaltungskreises bekannt. Der das Kältemittel führende Schaltungskreis weist nacheinander geschaltet einen Kompressor, einen Kondensator und ein Expansionsventil auf. Das Expansionsventil ist abhängig von der Temperatur des zu kühlenden Mediums (Öl) in seinem Durchsatz steuerbar. Der niederdruckseitige Verdampfer ist als Kältemittel-/Öl-Wärmetauscher gestaltet und ermöglicht einen Wärmetransfer vom Kältemittel zum Öl.

Die US 5 497 941 A offenbart eine Klimaanlage deren Kältemittelkreislauf von einem den Innenraum kühlenden Kühlbetrieb zu einem heizenden Wärmepumpenbetrieb umschaltbar ist. Dabei ist auch der Kreislauf des Kühlmediums des Antriebsaggregates abhängig von seiner Temperatur in verschiedene Strömungspfade umschaltbar.

Dabei ergibt sich beim Stand der Technik die Problemstellung, dass nur gewisse Funktionen einstellbar sind. Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Wärmemanagementvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die ein für Kraftfahrzeug-Anwendungen angepaßtes, besonders flexibles Wärmemanagement ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Wärmemanagementvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Die Wärmemanagementvorrichtung ist für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges vorgesehen und zeichnet sich durch einen, mit einem Kältemittelkreislauf einer Klimatisierungsanlage, der sowohl in einem Kälteprozess zum Kühlen von Innenraumzuluft als auch in einem Wärmepumpenprozess zum Heizen von Innenraumzuluft betreibbar ist aus. Der Kältemittelkreislauf weist einen Kältemittelkompressor zur Komprimierung von im Wesentlichen gasförmigem Kältemittel, einen Kältemittel/Umgebungsluft-Wärmetauscher zum Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Umgebungsluft sowohl im Kälteprozess als auch im Wärmepumpenprozess, wenigstens ein Expansionsventil zur Entspannung von im Wesentlichen flüssigem Kältemittel, einen Kältemittel/Innenraumzuluft-Wärmetauscher zur Übertragung von Wärme an das Kältemittel zum Kühlen der Innenraumzuluft im Kälteprozess bzw. zur Wärmeabfuhr aus dem Kältemittel zum Heizen der Innenraumzuluft im Wärmepumpenprozess, einen Gegenstromwärmeübertrager und einen dem Kältemittel/Umgebungsluft-Wärmetauscher und/oder dem Kältemittel/Innenraumzuluft-Wärmetauscher zugeordneten zusätzlichen Kältemittel/Betriebsflüssigkeits-Wärmetauscher auf, der bei Bedarf im Kälteprozess für eine Wärmeübertragung vom Kältemittel zu einer Betriebsflüssigkeit des Kraftfahrzeuges zur Erwärmung der Betriebsflüssigkeit und im Wärmepumpenprozess für eine Wärmeübertragung von der Betriebsflüssigkeit zum Kältemittel zur Kühlung der Betriebsflüssigkeit zuschaltbar ist. Der Kältemittel/Betriebsflüssigkeit-Wärmetauscher ist in einem Bypasskanal zwischen dem Kältemittelkompressor und dem Kältemittel/Umgebungsluft-Wärmetauscher angeordnet und über eine Ventilanordnung zuschaltbar. Als Betriebsflüssigkeit des Kraftfahrzeuges ist dabei ein zähflüssiges Medium, insbesondere ein Getriebe-, Hydraulik- oder Schmieröl gewählt, wobei der Kältemittel/Betriebsflüssigkeit-Wärmetauscher im Kälteprozess die Funktion eines Kältemittelkühlers und im Wärmepumpenprozess die Funktion eines Verdampfers übernimmt. Der Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher übernimmt dabei wenigstens einen Teil der Wärmeübertragungsleistung eines Kältemittelkühlers oder eines Kältemittelverdampfers. Er ersetzt ihn vollständig, wenn er entsprechend, insbesondere parallel zum Kältemittelwärmetauscher in den Kältemittelkreislauf schaltbar ist bzw. geschaltet ist.

In dem vorgeschlagenen Kältemittelkreislauf fällt nach einem Kaltstart in kurzer Zeit eine nennenswerte „Abwärme" an, die sowohl über einen als Kältemittel-/Luft-Wärmetauscher ausgeführten Kältemittelkühler als auch über den Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher aus dem Kältemittelkreislauf entnehmbar ist. Im Wärmepumpenprozeß wird diese „Abwärme" üblicherweise zur Heizung des Kraftfahrzeug-Insassenraumes genutzt. Die über den Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher aus dem Kältemittelkreislauf entnommene Wärmemenge kann nach einem Kaltstart des Kraftfahrzeuges bzw. dessen Brennkraftmaschine anstatt sie an die Umgebungsluft oder die Insassenraumzuluft zu transferieren in vorteilhafter Weise zur besonders raschen Erwärmung einer (zähflüssigen) Betriebsflüssigkeit des Kraftfahrzeuges verwendet werden.

Ist in dem Kältemittelkreislauf ein Verdampfer angeordnet, dem ein Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher zugeordnet ist, wird durch diesen wenigstens einen Teil der Wärmeübertragungsleistung des Verdampfers übernommen und insbesondere zur raschen Abkühlung einer Betriebsflüssigkeit des Kraftfahrzeuges verwendet.

Ist der Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher über eine Ventilanordnung in den Kältemittelkreislauf zwischen Kältemittelkompressor und Kühler einschaltbar bzw. eingeschaltet, kann über die Ventilanordnung eine bedarfsabhängige Aufteilung bzw. Umlenkung des Kältemittelstroms auf den Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher und/oder den Kühler durchgeführt werden.

Bei einer Reihenschaltung von Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher und Kühler ist beiden vorzugsweise jeweils ein Bypass zugeordnet, der eine flexible Steuerung des Wärmetransfers ermöglicht. Dazu ist der Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher funktionell in Reihe zum Kühler in den Kältemittelkreislauf einschaltbar bzw. eingeschaltet.

Als Betriebsflüssigkeit des Kraftfahrzeuges ist ein zähflüssiges Medium, insbesondere ein Getriebe-, Hydraulik- oder Schmieröl gewählt. Das zähflüssige Medium ist über den Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher besonders rasch auf eine Arbeitstemperatur zu erwärmen, wenn dieses in einem Kreislauf umgewälzt wird. In der Folge verkürzt sich die Warmlaufphase des Kraftfahrzeuges bzw. dessen Brennkraftmaschine und es ergibt sich somit eine Kraftstoffverbrauchsreduktion.

Der Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher kann im Kälteprozeß die Funktion eines Kältemittelkühlers übernehmen. Dadurch kann hinsichtlich der Auslegung des Kältemittelkreislaufs theoretisch ganz oder wenigstens teilweise auf den Kältemittelkühler verzichtet werden. Im Wärmepumpenbetrieb kann der Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher stillgesetzt sein.

Ist der Kältemittelkreislauf derart gestaltet, daß er als Wärmepumpe nutzbar ist, fungiert der Kältemittelverdampfer als Kühler, und der Kältemittelkühler fungiert als Verdampfer. In gleicher Weise übernimmt ein Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher als Folge des umgekehrten Betriebs des Kältemittelkreislaufs beide Funktionen.

Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Wärmemanagementvorrichtung,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Wärmemanagementvorrichtung und

3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Wärmemanagementvorrichtung.

In 1 ist schematisch eine Wärmemanagementvorrichtung 1 für ein- Kraftfahrzeug dargestellt, die einen Kältemittelkreislauf 2 mit an sich bekannten Komponenten in Form von Kältemittelkompressor bzw Verdichter 3, Gaskühler 4, Expansionsventilen 5a, 5b sowie Verdampfer 6 aufweist. Ergänzend sind zur Verbesserung des Wirkungsgrades und der Prozeßführung ein Wärmetauscher 9 sowie ein Kältemittel-Sammler 10 in den Kältemittelkreislauf geschaltet. Ferner ist ein Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher 7 vorgesehen, der über eine Ventilanordnung 8a, 8b in den Kältemittelkreislauf geschaltet ist und dessen Funktion weiter unten beschrieben wird.

Der Gaskühler 4 ist als Kältemittel-/Umgebungsluft-Wärmetauscher ausgebildet und ist von Umgebungsluft durchströmt, so daß er in der Lage ist, Wärme an die Umgebung abzugeben. Die Expansionsventile sind in ihrem Durchsatz und Druckgefälle mittels einer Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 11 derart steuerbar, daß sie in einen neutralen Betriebszustand bringbar sind, in dem sie ohne wesentlichen Einfluß auf das sie durchströmende Kältemittel sind. Die Steuerungs-/Regelungsvorrichtung 11 ist im übrigen zur Ansteuerung nicht nur der Expansionsventile (eine Steuerleitung 17 ist beispielhaft. gezeichnet), sondern auch der Schaltventile, des Verdichters und der Wärmetauscher vorsehbar. Der Verdampfer 6 ist als Luft-/Kältemittel-Wärmetauscher ausgebildet und vorzugsweise von einem zur Insassenraumklimatisierung genutzten, durch eine Leitung K geführten Luftstrom (Innenraumzuluft) durchströmt.

Die grundsätzliche Funktion der Wärmemanagementvorrichtung 1 wird im folgenden idealisiert beschrieben: Das Kältemittel wird im Kältemittelkompressor 3 von Niederdruck auf Hochdruck verdichtet. Das durch die Kompression erhitzte Kältemittel passiert eine Ventilanordnung in Form eines 3/2-Wege-Ventils 12 sowie eines 4/3-Wege-Ventils) und gibt über den Gaskühler 4 isobar Wärme an die Umgebung ab. Anschließend durchströmt das Kältemittel das im neutralen Betriebszustand befindliche Expansionsventil 5b und den Wärmetauscher 9, über den es isobar Wärme an das im Niederdruckbereich zwischen Verdampfer und Verdichtereintritt entgegenströmende Kältemittel abgibt. Durch das Expansionsventil 5a wird das Kältemittel nachfolgend isenthalp von Hochdruck auf Niederdruck entspannt. Die Temperatur sinkt. Das Kältemittel befindet sich im 2-Phasen-Zustand und passiert den Verdampfer 6. Über dessen Wandungen nimmt es isobar Wärme von der Innenraumzuluft auf, welche dadurch gekühlt dem Innenraum zugeführt wird. Über Schaltventile 13, 14 wird das Kältemittel zum Sammler 10. geführt, in dem nicht am Prozess teilnehmendes Kältemittel gespeichert wird. Das Kältemittel wird danach durch den Wärmetauscher 9 geleitet, in dem es überhitzt wird. Im Anschluß saugt der Verdichter 3 das Kältemittel wieder an und der Kälteprozeß wird erneut durchlaufen.

Beim Wärmepumpenprozeß wird das Kältemittel im Kältemittelkompressor 3 von Niederdruck auf Hochdruck verdichtet. Das durch die Kompression erhitzte Kältemittel passiert das Schaltventil 12, über das es zum Verdampfer 6 geleitet wird, der beim Wärmepumpenprozeß als Kühler fungiert. Das Kältemittel gibt über den Verdampfer 6 isobar Wärme an die dem Innenraum zugeführte Luft ab. Nachfolgend durchströmt das Kältemittel das in seinem neutralen Betriebszustand befindliche Expansionsventil 5a und dann den Wärmetauscher 9. Über ihn gibt es isobar Wärme an das im Niederdruckbereich zwischen Gaskühler und Verdichtereintritt entgegenströmende Kältemittel ab. Durch das Expansionsventil 5b wird das Kältemittel isenthalp von Hochdruck auf Niederdruck entspannt. Die Temperatur sinkt. Das Kältemittel befindet sich im 2-Phasen-Zustand und passiert den Gaskühler 4, der als Verdampfer fungiert. Über die Wandungen des Gaskühlers 4 nimmt es isobar Wärme aus der Umgebung auf. Über die Schaltventile 8a, 14 wird das Kältemittel zum Akkumulator 10 geführt, in dem nicht am Prozeß teilnehmendes Kältemittel gespeichert wird. Das Kältemittel wird weiter durch den Wärmetauscher 9 geleitet, in dem es überhitzt wird. Im Anschluß saugt der Verdichter 3 das Kältemittel wieder an.

Zur Verbesserung des Wärmemanagements eines entsprechend ausgerüsteten Kraftfahrzeuges ist der Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher 7 vorgesehen, über den der Wärmehaushalt des Kältemittelkreislaufs mit dem einer weiteren Betriebsflüssigkeit des Kraftfahrzeuges koppelbar ist. Als Betriebsflüssigkeit ist vorzugsweise eine zähe Flüssigkeit in Form eines Schmier- oder Hydrauliköls vorgesehen. Insbesondere kommen Antriebswellengetriebe- oder Hinterachsgetriebeöle sowie das Motoröl als entsprechende Betriebsstoffe in Betracht. In einem modifizierten Ausführungsbeispiel sind zur mehrfachen Auskopplung von Wärme mehrere Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher in den Kältemittelkreislauf geschaltet.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach 1 ist der Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher in eine Bypass-Leitung 16 eingekoppelt, die parallel zur Kältemittelleitung zwischen Kältemittelverdichter 3 und Gaskühler 4 angeordnet ist. Das 4/3-Wege-Ventil 8a bildet dabei zusammen mit dem Schaltventil 8b eine Ventilanordnung, die es erlaubt, den Wärmetauscher 7 nach Bedarf in Reihe zum Gaskühler 4 in den Kältemittelkreislauf einzuschalten.

Im Kälteprozeß übernimmt der Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher 7 bei Bedarf, insbesondere bei nach einem Kaltstart des Kraftfahrzeuges, wenigstens einen Teil der Wärmeübertragungsleistung des Gaskühlers 4, wobei die anfallende Abwärme durch den Wärmetauscher 7 an eine Betriebsflüssigkeit des Kraftfahrzeuges abgegeben wird. Besonders vorteilhaft ist es, daß die Abwärme des Kälteprozesses nach einem Kaltstart innerhalb kürzester Zeit zur Verfügung steht, so daß die Betriebsflüssigkeit ebenfalls rasch erwärmt werden kann. Im Wärmepumpenprozeß kann der Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher 7 bei Bedarf zur Kühlung der Betriebsflüssigkeit herangezogen werden.

In einem modifizierten Ausführungsbeispiel ist der Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher 7 über eine zusätzliche Rohrleitungs- und Ventilanordnung in den Leitungszweig 18 zwischen Verdichter 3 und Verdampfer 4 einschaltbar, so daß er im Wärmepumpenprozeß als Gaskühler fungieren kann.

In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Wärmemanagementvorrichtung 1 dargestellt, wobei gleichwirkenden Komponenten im allgemeinen gleiche Bezugszeichen wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 zugeordnet sind.

Die Hauptkomponenten des Kältemittelkreislaufs 2 sind wie beim ersten Ausführungsbeispiel Verdichter 3, Gaskühler 4, Wärmetauscher 9, Expansionsventile 5a, 5b sowie Verdampfer 6 und Sammler 10. In einer zusätzlichen Kältemittelrohrleitung 21 ist zwischen Kältemittelverdichter 3 und Kühler 4 ein Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher 7 vorgesehen, der speziell beim Kälteprozeß einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufs 2 und einer Betriebsflüssigkeit in Form von Schmier- und/oder Hydrauliköl ermöglicht. Dem Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher 7 ist eine Ventilanordnung bestehend aus zwei Schaltventilen 22a, 22b sowie ein 4/3-Wege-Ventil 20 zugeordnet, die eine entsprechende Führung des Kältemittels gewährleistet. Ein Steuergerät 11 ist zur Ansteuerung der Komponenten des Kältemittelkreislaufs 2 und zur Regelung des Prozesses vorgesehen.

Beim Kälteprozeß wird das Kältemittel im Kältemittelverdichter 3 komprimiert und auf hohen Druck gebracht. Das durch die Kompression erhitzte Kältemittel wird über eine Sperrung des 4/3-Wege-Ventils 20 durch einen Kältemittel-Betriebsflüssigkeitswärmetauscher 7 geleitet, in dem es isobar Wärme an die Betriebsflüssigkeit abgibt. Das Kältemittel durchströmt anschließend das offene Schaltventil 22a sowie den Gaskühler 4, wobei es falls die Umgebungstemperatur kleiner als die der Betriebsflüssigkeit ist, d. h. das Kältemittel durch den Wärmeaustausch mit der Betriebsflüssigkeit noch einen Wärmeinhalt über der Umgebungstemperatur besitzt, weiterhin isobar Wärme an die Umgebung abgibt. Insbesondere in einem Fall, in dem die Temperatur der Betriebsflüssigkeit kleiner ist als die Umgebungstemperatur kann durch ein Sperren der Ventils 22a bei gleichzeitigem öffnen des Ventils 22b der Gaskühler 4 ausgekoppelt bzw. umgangen werden. Das Kältemittel passiert nachfolgend den Wärmetauscher 9. über ihn gibt es isobar Wärme an das im Niederdruckbereich zwischen Verdampfer 6 und Verdichter 3 entgegenströmende Kältemittel ab. Durch das Expansionsventil 5a wird das Kältemittel isenthalp von Hochdruck auf Niederdruck entspannt. Die Temperatur sinkt. Das Kältemittel befindet sich im 2-Phasen-Zustand. Es passiert den Verdampfer 6. Über dessen Wandungen nimmt es isobar Wärme von der Innenraumzuluft auf, welche dadurch gekühlt dem Innenraum zugeführt wird. Über das Ventil 20 wird das Kältemittel zum Akkumulator 10 geführt, in dem nicht am Prozeß teilnehmendes Kältemittel gespeichert wird. Das Kältemittel wird anschließend durch den Wärmetauscher 9 geleitet, wodurch es überhitzt. Im Anschluß saugt der Verdichter 3 das Kältemittel wieder an.

Für einen Wärmepumpenprozeß mit einer Einkopplung von Wärme zur Erwärmung des Kältemittels über eine Betriebsflüssigkeit wird das Kältemittel gemäß 3 ebenfalls in einem Kältemittelverdichter 3 von Niederdruck auf Hochdruck verdichtet. Das durch die Kompression erhitzte Kältemittel wird im Wärmepumpenprozeß über ein 3/2-Wege-Verzweigungsventil 30 durch den Verdampfer 6 geführt. Im Verdampfer gibt das Kältemittel isobar Wärme an die dem Innenraum zugeführte Luft ab. Nachfolgend gelangt es zum Expansionsventil 31. Hier wird das Kältemittel isenthalp vom Hochdruck auf Niederdruck entspannt. Die Temperatur sinkt. Das Kältemittel befindet sich im 2-Phasen-Zustand. Über ein Ventil 32 wird das Kältemittel zu einem Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher 7 geleitet, der einen Wärmeaustuasch zwischen Kältekreislauf und einem Kreislauf einer Betriebsflüssigkeit ermöglicht und in dem es mittels der der Betriebsflüssigkeit entnehmbaren Wärme verdampft wird. Nachfolgend gelangt das Kältemittel in den Sammler 10, in dem nicht am Prozess teilnehmendes Kältemittel gespeichert wird. Über einen Wärmetauscher 9, der im Wärmepumpenprozeß ohne Funktion ist, wird das Kältemittel vom Verdichter 3 wieder angesaugt.

In weiteren modifizierten Ausführungsbeispielen sind dem Gaskühler und/oder dem Verdampfer jeweils ein Kältemittel-/Flüssigkeitswärmetauscher zur Aus- bzw. Einkopplung von Wärme parallel geschaltet, die die Funktion von Kühler bzw. Verdampfer ganz oder teilweise uübernehmen können.

Es besteht jeweils immer die Möglichkeit ergänzend zu einem normalen Betrieb, insbesondere in Warmlauf- oder Überlastphasen, einen direkten Wärmeaustausch zwischen Kältemittelkreislauf und einem Kreislauf einer weiteren Betriebsflüssigkeit des Kraftfahrzeuges durchzuführen. Eine insgesamt bessere Energieausnutzung sowie ein geringerer Kraftstoffverbrauch des Kraftfahrzeug sind die Folge.


Anspruch[de]
Wärmemanagementvorrichtung (1) für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit einem Kältemittelkreislauf (2) einer Klimatisierungsanlage, der sowohl in einem Kälteprozess zum Kühlen von Innenraumzuluft als auch in einem Wärmepumpenprozess zum Heizen von Innenraumzuluft betreibbar ist, wobei der Kältemittelkreislauf (2) aufweist:

einen Kältemittelkompressor (3) zur Komprimierung von im Wesentlichen gasförmigem Kältemittel;

einen Kältemittel/Umgebungsluft-Wärmetauscher (4) zum Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und Umgebungsluft sowohl im Kälteprozess als auch im Wärmepumpenprozess;

wenigstens ein Expansionsventil (5a, 5b) zur Entspannung von im Wesentlichen flüssigem Kältemittel;

einen Kältemittel/Innenraumzuluft-Wärmetauscher (6) zur Übertragung von Wärme an das Kältemittel zum Kühlen der Innenraumzuluft im Kälteprozess bzw. zur Wärmeabfuhr aus dem Kältemittel zum Heizen der Innenraumzuluft im Wärmepumpenprozess; einen Gegenstromwärmeübertrager (9) und einen dem Kältemittel/Umgebungsluft-Wärmetauscher (4) und/oder dem Kältemittel/Innenraumzuluft-Wärmetauscher (6) zugeordneten zusätzlichen Kältemittel/Betriebsflüssigkeits-Wärmetauscher (7), der bei Bedarf im Kälteprozess für eine Wärmeübertragung vom Kältemittel zu einer Betriebsflüssigkeit des Kraftfahrzeuges zur Erwärmung der Betriebsflüssigkeit und im Wärmepumpenprozess für eine Wärmeübertragung von der Betriebsflüssigkeit zum Kältemittel zur Kühlung der Betriebsflüssigkeit zuschaltbar ist, wobei der Kältemittel/Betriebsflüssigkeit-Wärmetauscher (7) in einem Bypasskanal (16) zwischen dem Kältemittelkompressor (3) und dem Kältemittel/Umgebungsluft-Wärmetauscher (4) angeordnet ist, über eine Ventilanordnung (8a, 8b) zuschaltbar ist und als Betriebsflüssigkeit des Kraftfahrzeuges ein zähflüssiges Medium, insbesondere ein Getriebe-, Hydraulik- oder Schmieröl gewählt ist der Kältemittel/Betriebsflüssigkeit-Wärmetauscher (7) im Kälteprozess die Funktion eines Kältemittelkühlers und im Wärmepumpenprozess die Funktion eines Verdampfers übernimmt.






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