DE102006011416A1 - Arrangement of air conditioning system with CO2 refrigerant circuit in forward section of vehicle has accumulator arranged close to evaporator in region of vehicle's front bulkhead - Google Patents

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Abstract

The arrangement of an air conditioning system with a CO2 refrigerant circuit in the forward section of a vehicle, has an accumulator (3.2) which is arranged close to an evaporator (7) in the region of the vehicle's front bulkhead (5). The accumulator is combined with an internal heat exchanger (3.1) and forms a module (3). The internal heat exchanger may be a coaxial heat exchanger. The accumulator is arranged in the flow direction of the CO2 refrigerant upstream of the internal heat exchanger.

Description

Die Erfindung betrifft die Anordnung einer Klimaanlage mit einem CO2-Kältemittelkreislauf im Vorderwagen eines Fahrzeugs mit einem integrierten Akkumulator und einem inneren Wärmetauscher.The invention relates to the arrangement of an air conditioning system with a CO 2 -Kältemittelkreislauf in the front of a vehicle with an integrated accumulator and an inner heat exchanger.

Eine mit CO2 (R744) betriebene Klimaanlage in einem Fahrzeug weist in dem dieser zu Grunde liegenden Kältemittelkreislauf einen regelbaren Kompressor und in Strömungsrichtung nacheinander einen Gaskühler, den ersten Strömungszweig eines inneren Wärmetauschers und ein den Kältemittelfluss regelndes Expansionsorgan zur Entspannung des Kältemittels als Hochdruckabschnitt sowie einen Verdampfer, einen Akkumulator und den zweiten Strömungszweig des inneren Wärmetauschers, der in die Saugseite des Kompressors eingebunden ist, als Niederdruckabschnitt auf. Dabei sind die genannten Komponenten jeweils durch Kältemittelleitungen miteinander verbunden. Der CO2-Kältemittelkreislauf wird mittels einer elektronischen Steuereinheit geregelt, in die die von einem Temperatursensor am Ausgang des Verdampfers gemessene Temperatur der durch diesen geströmten Luft eingegeben wird, wie es beispielsweise in der DE 198 32 479 beschrieben ist. Bei dieser Klimaanlage ist zudem im Niederdruckabschnitt zwischen dem inneren Wärmetauscher und dem Kompressor ein Drucksensor angeordnet, der die Höhe des Saugdruckes erfasst und ebenfalls an die Steuereinheit weitergibt. Abhängig von diesen erfassten Werten und von Eingaben der Umgebungstemperatur und der gewünschten Abkühlung erfolgt eine Regelung des Kreislaufs durch die Regelung des Kompressors durch Ein- und Ausschalten desselben oder durch eine interne oder externe Verstellung des Verdichtungshubes.A CO 2 (R744) operated air conditioning system in a vehicle has in the underlying this refrigerant circuit a variable speed compressor and in the flow direction successively a gas cooler, the first flow branch of an inner heat exchanger and a refrigerant flow regulating expansion device for expansion of the refrigerant as a high pressure section and a Evaporator, an accumulator and the second flow branch of the inner heat exchanger, which is integrated into the suction side of the compressor, as a low-pressure section. In each case, the components mentioned are connected to one another by means of refrigerant lines. The CO 2 -Kältemittelkreislauf is controlled by an electronic control unit, in which the measured by a temperature sensor at the outlet of the evaporator temperature of the air flowed through this is entered, as for example in the DE 198 32 479 is described. In this air conditioner, a pressure sensor is also arranged in the low pressure section between the inner heat exchanger and the compressor, which detects the height of the suction pressure and also passes it on to the control unit. Depending on these detected values and inputs of the ambient temperature and the desired cooling, the control of the circuit by the control of the compressor by switching on and off of the same or by an internal or external adjustment of the compression stroke takes place.

Der im Kältemittelkreislauf in Strömungsrichtung nach dem Verdampfer angeordnete Akkumulator (Flüssigkeits-Auffangbehälter) dient der Abscheidung und Zwischenspeicherung von Resten flüssigen Kältemittels sowie deren Abgabe in kleinen Mengen, um den Kompressor vor Flüssigkeitsschäden zu schützen. Zudem übernimmt der Akkumulator gleichzeitig eine Reinigung und vermittels eines Trocknereinsatzes mit einem Trocknergranulat die Kältemitteltrocknung. Der Aufbau eines solchen Akkumulators ist beispielsweise in der DE 199 21 975 A1 beschrieben. Ein solcher Akkumulator kann auch mit dem nachfolgenden inneren Wärmetauscher in zweckmäßiger Weise zu einer Baueinheit zusammengefasst sein. Ist das nicht der Fall, muss der innere Wärmetauscher separat zwischen dem Akkumulator und dem Gaskühler angeordnet sein, was mit einem Mehraufwand an Rohrleitungen verbunden ist. Seine Anordnung im Fahrzeug erfolgt gaskühlernah am Frontend desselben und dort vor dem rechten oder linken Radhaus. Da der Akkumulator entsprechend seiner Funktion eine hohe Masse und auch ein entsprechend großes Volumen haben muss, ist dessen Anordnung, insbesondere in Kombination mit dem Wärmetauscher, in kompakten Kleinfahrzeugen kaum möglich, ebenso bei Fahrzeugen mit einem in der Y-Richtung des Fahrzeugs angeordneten (querliegenden) Motor.The arranged in the refrigerant circuit in the flow direction downstream of the evaporator accumulator (liquid collecting tank) is used for the deposition and intermediate storage of residues of liquid refrigerant and their delivery in small quantities in order to protect the compressor from liquid damage. In addition, the accumulator simultaneously performs a cleaning and by means of a dryer insert with a dryer granules, the refrigerant drying. The structure of such a rechargeable battery is for example in the DE 199 21 975 A1 described. Such an accumulator can also be combined with the subsequent internal heat exchanger in an expedient manner to form a structural unit. If this is not the case, the inner heat exchanger must be arranged separately between the accumulator and the gas cooler, which is associated with an overhead of piping. Its arrangement in the vehicle takes place gaskühlernah at the front end of the same and there in front of the right or left wheelhouse. Since the accumulator according to its function must have a high mass and a correspondingly large volume, its arrangement, especially in combination with the heat exchanger in compact small vehicles is hardly possible, as well as arranged in vehicles with a in the Y-direction of the vehicle (transverse ) Engine.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Anordnung einer Klimaanlage mit einem CO2-Kältemittelkreislauf im Vorderwagen eines Fahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so vorzunehmen, dass diese auch in kompakten Kleinfahrzeugen und Fahrzeugen mit einem querliegenden Motor anordbar ist.It is an object of the invention to make the arrangement of an air conditioner with a CO 2 -Kältemittelkreislauf in the front of a vehicle according to the preamble of claim 1 so that it can be arranged in compact small vehicles and vehicles with a transverse engine.

Diese Aufgabe wird bei der Anordnung einer Klimaanlage nach Anspruch 1 durch dessen kennzeichnendes Merkmal gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.These The object is in the arrangement of an air conditioner according to claim 1 solved by its characterizing feature. Advantageous embodiments are in the subclaims listed.

Die Erfindung besteht darin, den im CO2-Kältemittelkreislauf im Niederdruckabschnitt zwischen dem Verdampfer und dem inneren Wärmetauscher erforderlichen Akkumulator im Bereich der Stirnwand des jeweiligen Fahrzeugs verdampfernah anzuordnen, an der freier Bauraum vorhanden ist oder geschaffen werden kann. Damit können Fahrzeuge mit einer CO2-betriebenen Klimaanlage ausgerüstet werden, die bislang nicht mit einer solchen ausrüstbar waren. Zudem kann als innerer Wärmetauscher ein Koaxialwärmetauscher eingesetzt werden, der im Kreislaufabschnitt zwischen dem an der Stirnwand angeordneten Akkumulator und dem am Frontend angeordneten Gaskühler erstreckt ist, wodurch die sonst zwischen dem Gaskühler und dem Expansionsventil erforderliche separate Hochdruckleitung, die auch den erster Strömungszweig im inneren Wärmetauscher bildet, ersetzt. Damit verbunden sind montagetechnische Vorteile, die den Aufwand für die Klimaanlage reduzieren. Der Akkumulator kann jedoch auch mit dem inneren Wärmetauscher kombiniert und als Baueinheit in den Kältemittelkreislauf integriert sein.The invention consists in disposing the accumulator required in the CO 2 refrigerant circuit in the low-pressure section between the evaporator and the inner heat exchanger in the region of the end wall of the respective vehicle, at which free space is available or can be created. This vehicle can be equipped with a CO 2- powered air conditioning, which were previously not equipped with such a system. In addition, a coaxial heat exchanger can be used as the inner heat exchanger, which is arranged in the circuit section between the arranged on the end wall accumulator and the front end gas cooler, whereby the otherwise required between the gas cooler and the expansion valve separate high-pressure line, which also the first flow branch in the inner heat exchanger forms, replaced. Connected with this are mounting advantages that reduce the cost of the air conditioning. However, the accumulator can also be combined with the inner heat exchanger and integrated as a unit in the refrigerant circuit.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: The Invention will be explained below with reference to two embodiments. In the associated Drawings show:

1: ein erstes Anlagenschema einer Klimaanlage mit einem CO2-Kältemittelkreislauf und 1 A first system diagram of an air conditioning system with a CO 2 refrigerant circuit and

2: ein zweites Anlagenschema einer derartigen Klimaanlage. 2 : a second system diagram of such an air conditioner.

Die in 1 gezeigte Klimaanlage weist im CO2-Kältemittelkreislauf einen Kompressor 1 und hochdruckseitig diesem nachgeordnet einen am Frontend des Fahrzeugs angeordneten Gaskühler 2, eine aus einem inneren Wärmetauscher 3.1 mit einem ersten Strömungszweig 3.1.1 auf der Hochdruckseite und einem zweiten Strömungszweig 3.1.2 auf der Niederdruckseite und einem Akkumulator 3.2 gebildete Baueinheit 3 sowie ein Expansionsorgan 4 auf, wobei dieses (4) und die Baueinheit 3 an einer Fahrzeugstirnwand 5 und damit hinter den Vorderrädern 6 angeordnet ist. Niederdruckseitig schließen sich an das Expansionsorgan 4 ein im Bereich der Fahrzeugstirnwand 5 angeordneter Verdampfer 7 als Bestandteil eines nicht dargestellten Klimagerätes, ein Akkumulator 8 und der in der Saugleitung des Kompressors 1 angeordnete zweite Strömungszweig 3.1.2 des inneren Wärmetauschers 3.1 an. Dabei sind die Baueinheit 3, das Expansionsorgan 4 und der Verdampfer 7 nahe beieinander angeordnet, wobei der Akkumulator 3.2 im Kältemittelkreislauf niederdruckseitig und vor dem inneren Wärmetauscher 3 angeordnet ist.In the 1 shown air conditioner has a compressor in the CO 2 refrigerant circuit 1 and high pressure side downstream of this arranged on the front end of the vehicle gas cooler 2 one from an internal heat exchanger 3.1 with a first flow branch 3.1.1 on the high pressure side and a second flow branch 3.1.2 on the low pressure side and an accumulator 3.2 formed unit 3 as well as an expansion organ 4 on, with this ( 4 ) and the assembly 3 on a vehicle front wall 5 and thus behind the front wheels 6 is arranged. Low pressure side close to the expansion organ 4 one in the area of the vehicle front wall 5 arranged evaporator 7 as part of an air conditioner, not shown, an accumulator 8th and in the suction line of the compressor 1 arranged second flow branch 3.1.2 of the internal heat exchanger 3.1 at. Here are the unit 3 , the organ of expansion 4 and the evaporator 7 arranged close to each other, wherein the accumulator 3.2 in the refrigerant circuit on the low pressure side and in front of the inner heat exchanger 3 is arranged.

Die in 2 gezeigte Klimaanlage unterscheidet sich von der in 1 gezeigten dadurch, dass der innere Wärmetauscher ein separater Koaxialwärmetauscher 8 ist, der hochdruckseitig mit einem Strömungszweig 8.1 im Bereich zwischen dem Gaskühler 2 und dem Expansionsorgan 4 und niederdruckseitig mit einem Strömungszweig 8.2 zwischen einem separaten Akkumulator 9 und dem Kompressor 1 angeordnet ist. Dieser Koaxialwärmetauscher 8 ist eine Rohrleitung, die die Verbindung zwischen den im Frontend angeordneten Komponenten Kompressor 1 und Gaskühler 2 und den fahrzeugstirnseitig angeordneten Komponenten Expansionsorgan 4 und Akkumulator 9 mechanisch und strömungsseitig, wie beschrieben, herstellt.In the 2 shown air conditioning differs from that in 1 shown in that the inner heat exchanger, a separate coaxial heat exchanger 8th is, the high pressure side with a flow branch 8.1 in the area between the gas cooler 2 and the expansion organ 4 and low pressure side with a flow branch 8.2 between a separate accumulator 9 and the compressor 1 is arranged. This coaxial heat exchanger 8th is a pipeline that is the connection between the components arranged in the front end compressor 1 and gas cooler 2 and the vehicle front side arranged components expansion element 4 and accumulator 9 mechanically and flow side, as described, manufactures.

11
Kompressorcompressor
22
Gaskühlergas cooler
33
Baueinheitunit
3.13.1
Wärmetauscherheat exchangers
3.1.13.1.1
Strömungszweigflow branch
3.1.23.1.2
Strömungszweigflow branch
3.23.2
Akkumulatoraccumulator
44
Expansionsorganexpansion element
55
FahrzeugstirnwandVehicle bulkhead
66
Vorderradfront
77
VerdampferEvaporator
88th
Koaxialwärmetauschercoaxial heat
8.18.1
Strömungszweigflow branch
8.28.2
Strömungszweigflow branch
99
Akkumulatoraccumulator

Claims (4)

Anordnung einer Klimaanlage mit einem CO2-Kältemittelkreislauf im Vorderwagen eines Fahrzeugs, bei dem das Kältemittel nacheinander einen Kompressor, einen am Frontend angeordneten Gaskühler, den ersten Strömungszweig eines inneren Wärmetauschers und ein den Kältemittelfluss regelndes Expansionsorgan als Hochdruckabschnitt sowie einen Verdampfer, einen Akkumulator und den zweiten Strömungszweig des Wärmetauschers, der in die Saugleitung des Kompressors eingebunden ist, als Niederdruckabschnitt durchströmt, wobei die aufgeführten Komponenten jeweils durch eine Kältemittelleitung miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator (4, 9) nahe dem Verdampfer (7) im Bereich der Stirnwand (5) des Fahrzeugs angeordnet ist.Arrangement of an air conditioning system with a CO 2 -Kältemittelkreislauf in the front of a vehicle, in which the refrigerant sequentially a compressor, arranged at the front end gas cooler, the first flow branch of an inner heat exchanger and a refrigerant flow regulating expansion element as a high-pressure section and an evaporator, an accumulator and the second flow branch of the heat exchanger, which is integrated into the suction line of the compressor, flows through as a low-pressure section, wherein the listed components are connected to each other by a refrigerant line, characterized in that the accumulator ( 4 . 9 ) near the evaporator ( 7 ) in the area of the front wall ( 5 ) of the vehicle is arranged. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator (4) mit dem inneren Wärmetauscher (3.1) kombiniert ist und eine Baueinheit (3) bildet.Arrangement according to claim 1, characterized in that the accumulator ( 4 ) with the inner heat exchanger ( 3.1 ) and a structural unit ( 3 ). Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innere Wärmetauscher ein Koaxialwärmetauscher (8) ist.Arrangement according to claim 1, characterized in that the internal heat exchanger is a coaxial heat exchanger ( 8th ). Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Akkumulator (3.2, 9) in Strömungsrichtung des CO2-Kältemittels vor dem inneren Wärmetauscher (3.1, 8) angeordnet ist.Arrangement according to claim 1, characterized in that the accumulator ( 3.2 . 9 ) in the flow direction of the CO 2 refrigerant before the inner heat exchanger ( 3.1 . 8th ) is arranged.
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