Eine Klimaanlage dieser Art ist u. a. bekannt durch die US-Pa- tentschrift 5291941. Zum beschleunigten Erwärmen des Fahr- gastraumes wird die Leistung des Kompressors der Klimaanlage eingesetzt, indem durch die Betätigung eines Schaltventils ein Kanalbereich durchströmt wird, der im Bypass zum Kondensator des Kühlprozesses verläuft, so dass die durch den Kompressor erzeugte Wärmeenergie in den Verdampfer des Kühlprozesses ge- langt und durch das Gebläse der Fahrzeugbelüftung. in den Fahr- gastraum geführt wird. Da somit der Verdampfer der Klimaanlage sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen des Fahrgastraumes dient, hat der Wärmeträger beim Durchströmen des Verdampfers je nach Betriebsweise verschiedene physikalische Eigenschaften, so dass er nicht für beide Betriebsweisen optimal ausgelegt ist und in ihm störende Strömungsgeräusche auftreten können. Ausserdem muss beim Umschalten auf Heizbetrieb verhindert werden, dass die vom Kühlbetrieb am Verdampfer verbliebene Kondensatfeuch- tigkeit mit der Gebläseluft in den Fahrgastraum geführt wird und dort an den Fenstern des Fahrgastraumes kondensiert, mit der Folge einer gefährlichen Behinderung der Sicht des Fah- rers.

Um das Eindringen von Feuchtigkeit aus dem Verdampfer in den Fahrgastraum zu verhindern, wurde durch die DE-A-3907201 vorge- schlagen, nur jeweils einen von zwei parallel geschalteten Kli- matisierungswärmetauschern zu verwenden, von denen einer den Verdampfer und der andere einen Heizwärmetauscher bildet. Diese Anordnung ist konstruktiv aufwändig, indem sie durch die Paral- lelanordnung einen grösseren Raumbedarf hat und somit eine Neu- konstruktion des die Wärmetauscher und das Gebläse umfassenden Belüftungsgehäuses erfordert, die sich schwerer in das Fahrzeug integrieren lässt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage der eingangs genannten Art mit geringem konstruktiven Aufwand der- art zu verbessern, dass sie bei Kaltstart des Fahrzeugmotors innerhalb kurzer Zeit eine für die schnelle Erwärmung des Fahr- gastraumes geeignete, grosse Wärmemenge liefern kann und dabei ein plötzliches Beschlagen der Fahrzeugscheiben aufgrund von an einem Klimatisierungswärmetauscher vorhandener Restfeuchtigkeit verhindert.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt erfindungsgemäss aufgrund der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigt : Fig. 1 eine vereinfachte, schematische Darstellung des Kanal- systems einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Klimaanlage, mit einem zusätzlichen, im Belüftungsgehäuse ange- ordneten Heizwärmetauscher, Fig. 2 und 3 zwei Varianten einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Klimaanlage, mit Wärmeaustausch zwischen zwei verschiedenen Wärmeträgern, Fig. 4 eine schematische Teildarstellung des Kanalsystems der zweiten Ausführungsform mit einer weiteren Variante.

Die Darstellungen der Fig. 1 bis 3 zeigen das Kanalsystem 1 ei- ner z. B. mit Kohlendioxid betriebenen Klimaanlage, deren zent- raler Bestandteil ein Kompressor 2 ist, um den Wärmeträger, je nach Betriebsweise, durch einen von zwei Systembereichen 3 und 4 bzw. 5 zirkulieren zu lassen. Die Umschaltung zwischen beiden Systembereichen erfolgt durch ein Umschaltventil 6.

Der erste Systembereich 3 dient dem Kühlbetrieb und ist ent- sprechend auf übliche Weise mit einem Gaskühler 7, einem Zwi- schenwärmetauscher 8, einem Expansionsventil 9, einem Verdamp- fer 10 und einem Sammler 11 ausgerüstet, die in Strömungsrich- tung hintereinander angeordnet sind. Die im Kompressor 2 er- zeugte Wärmeenergie wird somit im Gaskühler 7 und Zwischenwär- metauscher 8 abgegeben, bevor der Wärmeträger im Ventil 9 ex- pandiert und abgekühlt den in einem Belüftungsgehäuse 12 ange- ordneten Verdampfer 10 durchströmt. In diesem steht er in Wär- meaustausch mit einem durch ein Gebläse erzeugten, durch die Pfeile 14 angedeuteten Luftstrom, der zur Klimatisierung dem nichtdargestellten Fahrgastraum eines Fahrzeuges zugeführt wird.

Der für den Heizbetrieb vorgesehene zweite Systembereich 4 oder . 5 wird mittels des als Dreiwegeventil ausgeführten Umschaltven- tils 6 an Stelle des ersten Systembereichs 3 in Betrieb genom- men. Dieser zweite Systembereich 4 bzw. 5 hat im wesentlichen zusätzlich zu dem zentralen Kompressor 2 nur ein Expansionsven- til 16 und einen Heizwärmetauscher 17 bzw. 22, die in Strö- mungsrichtung hintereinander angeordnet sind, so dass im Kom- pressor 2 erzeugte Wärmeenergie ohne vorherige Abkühlung diesem Heizwärmetauscher 17 bzw. 22 zugeführt wird. Durch die somit erheblich beschränkte Anzahl der Komponenten zeichnet sich die- ser Systembereich 4 durch einen schnellen Druckaufbau bzw. eine hohe Arbeitsdynamik aus.

Eine saugseitige, dem ersten Systembereich 3 zuzuordnende Ver- bindungsleitung 18 zwischen beiden Systembereichen 3 und 4 bzw.

5 gewährleistet z. B. über ein Rückschlagventil 21 eine ausrei- chende Befüllung auch des zweiten Systembereiches 4 bzw. 5 mit dem z. B. aus Kohlendioxid bestehenden Wärmeträger. Um dabei den Maximaldruck im zweiten Systembereich 4 bzw. 5 auf ein bestimm- tes Mass von z. B. 100 bar zu begrenzen, kann in der Verbin- dungsleitung 18 ausserdem ein Überdruckventils 35 vorgesehen sein, das bei Überschreitung eines bestimmten, von der vorgege- benen Kompressionsleistung des Kompressors 2 abhängigen, saug- seitigen Maximaldruckes die Verbindung zum ersten Systembereich 3 freigibt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist der Heizwärmetauscher 17, bezogen auf den Luftstrom 14, in Reihe hinter dem vom Kühl- medium des Fahrzeugmotors 19 beheizten Motorwärmetauscher 20 und mit diesem und dem Verdampfer 10 im gleichen, auch als Kli- makasten bezeichneten Belüftungsgehäuse 12 angeordnet, so dass eine Beheizung des Verdampfers 10 vermieden wird.

Der Heizbetrieb aufgrund der vom Kompressor 2 zugeführten Wär- meenergie ermöglicht, z. B. zum schnellen Abtauen vereister Scheiben, eine sofortige Wärmezufuhr zum Fahrgastraum des Fahr- zeuges, indem diesem über das Belüftungsgehäuse 12 bereits ein warmer Luftstrom zugeführt wird, bevor das Kühlmedium des Fahr- zeugmotores als zweitem Wärmeträger über den Motorwärmeaustau- scher 20 zur Erwärmung beitragen kann.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 3 erfolgt die be- schleunigte Erwärmung des Fahrgastraumes verbunden mit einer beschleunigten Erwärmung des üblicherweise flüssigen Kühlmedi- ums des Fahrzeugmotors 19. Hierzu ist ein Heizwärmetauscher 22 vorgesehen, in dem der in einem separaten Motorwärmekreislauf 23 zirkulierende zweite Wärmeträger in Wärmeaustausch mit dem unter Hochdruck gasförmig zirkulierenden ersten Wärmeträger des Systembereiches 5 in Wärmeaustausch steht. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass am Belüftungsgehäuse 12 keine konstruktiven Änderungen erforderlich sind, indem der Heizwärmetauscher 22 an beliebiger, geeigneter Stelle angeordnet werden kann. Er bildet ein Verbindungsglied zwischen dem Systembereich 4 bzw. 5 und dem Motorwärmekreislauf 23. Dieser für die Erwärmung des Fahr- gastraumes erforderliche Motorwärmekreislauf 23 ist auf für Mo- torkühlungen übliche Weise zusätzlich zu einem über einen Ther- mostat zuschaltbaren und den äusseren Motorkühler 24 aufweisen- den, zweiten Motorwärmekreislauf 25 vorgesehen. Entsprechend erfolgt bei dieser Ausführungsform die Wärmezufuhr zum Fahr- gastraum allein durch den Motorwärmetauscher 20.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 erfolgt die Zirkulation des zweiten Wärmeträgers durch die am Fahrzeugmotor ohnehin vorhan- dene, nichtdargestellte Kühlwasserpumpe und wird durch ein Thermostatventil 26 gesteuert. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist an Stelle eines Thermostatventils 26 eine zusätzliche Umlaufpumpe 27 vorgesehen, die durch einen Temperaturfühler 28 gesteuert wird. Der im Heizbetrieb über den Heizwärmetauscher 17 bzw. 22 ablau- fende thermische Kreislaufprozess erfolgt im Zustandsdiagramm nach Mollier entlang einer im Dampfbereich verlaufenden, drei- eckförmigen Kurve, mit isenthalper Expansion im Expansionsven- til 16 und isobarer Wärmeabgabe im Heizwärmetauscher 17 bzw. 22.

Es sind auch Ausführungsformen der Erfindung möglich, bei denen die Expansion des im Kompressor 2 einstufig komprimierten dampfförmigen Wärmeträgers mehrstufig über mehrere Expansions- ventile 29,30, 31, mit zwischen den Stufen erfolgender isobarer Wärmeabgabe, über mehrere in Reihe angeordnete Wärmetauscher 32,33, 34 erfolgt, so dass gegenüber der einstufigen Verfahrens- weise zwei senkrecht zueinander verlaufende Teile der Dreiecks- kurve des Mollier-Diagrammes durch einen stufenförmigen Kurven- bereich ersetzt werden. An Stelle einer mehrstufigen Expansion kann auch eine kontinuierliche Expansion, kombiniert mit einem dabei kontinuierlichen erfolgenden Wärmeaustausch, vorgesehen werden, indem der durch den Heizwärmetauscher 17 oder 22 füh- rende Dampfkanal im Querschnitt so eng ausgeführt wird, dass in ihm die Drosselung des Dampfstromes bis auf den Ansaugdruck des Kompressors 2 erfolgt. Im Mollier-Diagramm wird entsprechend der stufenförmige Kurvenverlauf des zuvor genannten Ausfüh- rungsbeispiels durch einen, flachen bogenförmigen Kurvenverlauf ersetzt.

Der Heizbetrieb mittels des Kompressors 2 über die Systemberei- che 4 bzw. 5 wird nur bis zum Erreichen der Betriebstemperatur des Fahrzeugmotors 19 benötigt, da anschliessend eine ausrei- chende Beheizung über den im Motorwärmekreislauf 23 vorhandenen Motorwärmetauscher 20 erfolgen kann. Das Signal eines nichtdar- gestellten Temperaturfühlers im Motorwärmekreislauf 23 gewähr- leistet, dass bei Betriebstemperatur des Fahrzeugmotors 19 die Zuheizung über die Klimaanlage unterbrochen oder verhindert wird.