DE102012019512A1

DE102012019512A1 - Refrigerant circuit and separator and evaporator for a refrigerant circuit

Info

Publication number: DE102012019512A1
Application number: DE201210019512
Authority: DE
Inventors: Rainer Sonnenberger; Mark Sondermann
Original assignee: HOCHSCHULE COBURG HOCHSCHULE fur ANGEWANDTE WISSENSCHAFTEN; Hochschule Coburg -Hochschule fur Angewandte Wissenschaften-; Valeo Klimasysteme GmbH
Current assignee: HOCHSCHULE COBURG HOCHSCHULE fur ANGEWANDTE WISSENSCHAFTEN; Hochschule Coburg -Hochschule fur Angewandte Wissenschaften-; Valeo Klimasysteme GmbH
Priority date: 2012-10-05
Filing date: 2012-10-05
Publication date: 2014-04-10
Also published as: WO2014053585A1

Abstract

Ein Kältemittelkreislauf (10), insbesondere für eine Fahrzeugklimaanlage, hat zumindest einen Kondensator (16), einen Verdampfer (20) mit einem Verteiler, wobei der Verdampfer (20) mehrere parallel angeordnete Verdampfungskanäle aufweist, und einen Kompressor (14). Stromaufwärts der Verdampfungskanäle ist eine Trennvorrichtung (12) zum Trennen von Kältemittelfluid (22) in einen flüssigen (24) und einen gasförmigen Anteil (26) vorgesehen, wobei zumindest der flüssige Anteil (24) über den Verteiler in die Verdampfungskanäle gelangt. Ferner sind eine Trennvorrichtung (12) und ein Verdampfer (20) vorgeschlagen.A refrigerant circuit (10), in particular for a vehicle air conditioning system, has at least one condenser (16), an evaporator (20) with a distributor, the evaporator (20) having several evaporation channels arranged in parallel, and a compressor (14). Upstream of the evaporation channels, a separating device (12) is provided for separating refrigerant fluid (22) into a liquid (24) and a gaseous portion (26), at least the liquid portion (24) reaching the evaporation channels via the distributor. A separating device (12) and an evaporator (20) are also proposed.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkreislauf, insbesondere für eine Fahrzeugklimaanlage, mit zumindest einem Kondensator, einem Verdampfer mit einem Verteiler, wobei der Verdampfer mehrere parallel angeordnete Verdampfungskanäle aufweist, und mit einem Kompressor.The invention relates to a refrigerant circuit, in particular for a vehicle air conditioning system, with at least one condenser, an evaporator with a distributor, wherein the evaporator has a plurality of evaporation channels arranged in parallel, and with a compressor.

Derartige Kältemittelkreisläufe sind aus dem Stand der Technik bekannt. Typischerweise liegt das Kältemittel, bevor es in den Verdampfer geleitet wird, in einem dampfförmigen Zustand vor. Das bedeutet, dass das Kältemittel teilweise flüssig und teilweise gasförmig ist. Die Problematik besteht nun darin, das Kältemittel auf die parallel angeordneten Verdampfungskanäle gleichmäßig zu verteilen. Im Stand der Technik wird dazu ein kompliziert aufgebauter Leitmechanismus verwendet, der das in den Verteiler des Verdampfers strömende Kältemittel über Umlenkbleche möglichst gleichmäßig auf die Verdampfungskanäle verteilt. Je größer jedoch die Anzahl der Verdampfungskanäle ist, desto komplizierter ist der Aufbau des Umlenkmechanismus. Aus Sicht des Kühlens ist es jedoch von Vorteil, so viele Verdampfungskanäle wie möglich parallel anzuordnen, weil so der Druckverlust verringert und die aktive Fläche des Verdampfers vergrößert wird.Such refrigerant circuits are known from the prior art. Typically, the refrigerant is in a vapor state before being directed into the evaporator. This means that the refrigerant is partly liquid and partly gaseous. The problem now is to evenly distribute the refrigerant to the parallel evaporation channels. In the prior art, a complicated constructed guide mechanism is used for this purpose, which distributes the refrigerant flowing into the distributor of the evaporator via baffles as evenly as possible to the evaporation channels. However, the greater the number of evaporation channels, the more complicated the structure of the deflection mechanism. However, from the point of view of cooling, it is advantageous to arrange as many evaporation channels as possible in parallel because this reduces the pressure loss and increases the active area of the evaporator.

Das Hauptproblem bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kältemittelkreisläufen besteht darin, dass das Kältemittel teilweise flüssig und teilweise gasförmig vorliegt, sodass Druckunterschiede bzw. Volumenunterschiede in den Verdampfungskanälen entstehen, da die homogene Verteilung des flüssigen Anteils des Kältemittels sehr schwierig zu gewährleisten ist. Gerade der flüssige Anteil des Kältemittels verteilt sich nicht homogen auf die Verdampfungskanäle, da die Flüssigkeit nicht derart sensibel auf Druckdifferenzen reagiert wie ein Gas.The main problem with the known from the prior art refrigerant circuits is that the refrigerant is partially liquid and partially gaseous, so that pressure differences or volume differences in the evaporation channels arise because the homogeneous distribution of the liquid portion of the refrigerant is very difficult to ensure. Especially the liquid portion of the refrigerant is not distributed homogeneously to the evaporation channels, since the liquid is not as sensitive to pressure differences as a gas.

Der Nachteil bei den aus dem Stand der Technik bekannten Kältemittelkreisläufen besteht demnach darin, dass das Gas zwar auf Druckunterschiede in den parallel angeordneten Verdampfungskanälen reagieren kann, jedoch der flüssige Anteil des Kältemittels nicht auf die Druckunterschiede reagiert, wodurch keine homogene Verteilung des gasförmigen und flüssigen Anteils des Kältemittels in den parallel angeordneten Verdampfungskanälen vorliegt. Dies führt dazu, dass der Verdampfer nicht optimal arbeitet und demnach Effizienzsteigerungsbedarf besteht.The disadvantage of the known from the prior art refrigerant circuits is therefore that the gas can indeed respond to pressure differences in the parallel evaporation channels, but the liquid portion of the refrigerant does not respond to the pressure differences, whereby no homogeneous distribution of the gaseous and liquid fraction of the refrigerant is present in the parallel evaporation channels. This means that the evaporator is not working optimally and therefore there is an increase in efficiency.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen Kältemittelkreislauf zu schaffen, der einen effizienteren Verdampfer aufweist.The object of the invention is therefore to provide a refrigerant circuit having a more efficient evaporator.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Kältemittelkreislauf, insbesondere für eine Fahrzeugklimaanlage, vorgesehen, mit zumindest einem Kondensator, einem Verdampfer mit einem Verteiler, wobei der Verdampfer mehrere parallel angeordnete Verdampfungskanäle aufweist, und mit einem Kompressor, wobei stromaufwärts der Verdampfungskanäle eine Trennvorrichtung zum Trennen von Kältemittelfluid in einen flüssigen und einen gasförmigen Anteil vorgesehen ist und wobei zumindest der flüssige Anteil über den Verteiler in die Verdampfungskanäle gelangt.To achieve this object, a refrigerant circuit according to the invention, in particular for a vehicle air conditioning system, provided with at least one condenser, an evaporator with a manifold, wherein the evaporator has a plurality of parallel arranged evaporation channels, and with a compressor, upstream of the evaporation channels, a separation device for separating Refrigerant fluid is provided in a liquid and a gaseous portion and wherein at least the liquid fraction passes through the distributor in the evaporation channels.

Der Grundgedanke dieser Erfindung ist es, dass das Kältemittel in seinen gasförmigen und flüssigen Anteil getrennt wird, bevor es in die Verdampfungskanäle gelangt. Durch die Trennung des gasförmigen und flüssigen Anteils wird ein völlig neues Konzept verfolgt, wodurch gewährleistet wird, dass den Verdampfungskanälen eine homogene Verteilung des Kältemittels zugeführt wird, sowohl den gasförmigen als auch den flüssigen Anteil des Kältemittels betreffend. Dazu wird die Trennvorrichtung verwendet, die das Kältemittel, das aus einem gasförmigen und einem flüssigen Anteil besteht, in seinen gasförmigen und flüssigen Anteil trennt.The basic idea of this invention is that the refrigerant is separated into its gaseous and liquid components before it enters the evaporation channels. By the separation of the gaseous and liquid fraction, a completely new concept is pursued, which ensures that the evaporation channels a homogeneous distribution of the refrigerant is supplied, both the gaseous and the liquid portion of the refrigerant concerning. For this purpose, the separation device is used, which separates the refrigerant, which consists of a gaseous and a liquid fraction, in its gaseous and liquid content.

In einer Ausführungsform der Erfindung gelangt zusätzlich zum flüssigen Anteil zumindest ein Teilvolumen des gasförmigen Anteils über den Verteiler in die Verdampfungskanäle.In one embodiment of the invention, in addition to the liquid fraction, at least a partial volume of the gaseous fraction passes via the distributor into the evaporation channels.

Vorzugsweise weist die Trennvorrichtung Auslässe auf, die mit den Verdampfungskanälen direkt fluidverbunden sind. Damit kann der flüssige Anteil des Kältemittels direkt in die Verdampfungskanäle des Verdampfers geleitet werden.Preferably, the separation device has outlets which are directly fluidly connected to the evaporation channels. Thus, the liquid portion of the refrigerant can be passed directly into the evaporation channels of the evaporator.

Insbesondere ist wenigstens eine Nebenleitung für einen Teil des getrennten Kältemittels vorgesehen, die von einem Auslass der Trennvorrichtung ausgehend im Verteiler mündet. Über diese Nebenleitung kann beispielsweise der gasförmige Anteil oder ein Teilvolumen des gasförmigen Anteils dem Verteiler zugeführt werden, wobei der Verteiler den gasförmigen Anteil des Kältemittels auf die Verdampfungskanäle entsprechend verteilen kann.In particular, at least one secondary line is provided for a part of the separate refrigerant which emanates from an outlet of the separating device in the distributor. About this secondary line, for example, the gaseous portion or a partial volume of the gaseous portion are supplied to the manifold, the distributor can distribute the gaseous portion of the refrigerant to the evaporation channels accordingly.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist eine Bypassleitung vorgesehen, die sich von einem Auslass der Trennvorrichtung parallel zum Verdampfer erstreckt und nach dem Verdampfer in den Kreislauf mündet. Die Bypassleitung kann zumindest ein Teilvolumen des gasförmigen Anteils um den Verdampfer lenken. Über diese Bypassleitung kann ein Teilvolumen des gasförmigen Anteils, insbesondere das heiße Gas, nach dem Verdampfer in den Kreislauf eingebracht werden, um einen eventuell vorhandenen Restanteil des flüssigen Anteils des Kältemittels zu verdampfen. Dies ist aufgrund der Überhitzungswärme des heißen Gases möglich.In a particularly preferred embodiment, a bypass line is provided, which extends from an outlet of the separator parallel to the evaporator and flows into the circuit after the evaporator. The bypass line can direct at least a partial volume of the gaseous fraction around the evaporator. Via this bypass line, a partial volume of the gaseous fraction, in particular the hot gas, can be introduced after the evaporator into the circuit, in order to evaporate any remaining portion of the liquid portion of the refrigerant. This is possible due to the heat of superheat of the hot gas.

Insbesondere weist die Trennvorrichtung wenigstens einen Auslass für den flüssigen Anteil sowie wenigstens zwei Auslässe für den gasförmigen Anteil des Kältemittels auf. Dadurch ist es möglich, dass die Trennvorrichtung das Kältemittel in den flüssigen und den gasförmigen Anteil trennt sowie den gasförmigen Anteil in bestimmte Teilvolumen aufteilt oder aber den gasförmigen Anteil in einen heißen und einen kalten Anteil trennt. Ein Teilvolumen des gasförmigen Anteils kann beispielsweise zum Druckausgleich in den Verdampfungskanälen benutzt werden. In particular, the separating device has at least one outlet for the liquid portion and at least two outlets for the gaseous portion of the refrigerant. This makes it possible for the separating device to separate the refrigerant into the liquid and gaseous components and to divide the gaseous component into certain partial volumes or else to separate the gaseous component into a hot and a cold component. A partial volume of the gaseous fraction can be used for example for pressure equalization in the evaporation channels.

Vorzugsweise münden die zwei Auslässe der Trennvorrichtung für den gasförmigen Anteil an gegenüberliegenden Enden in den Verteiler, vorzugsweise axialen Enden des rohrförmigen Verteilers. Dadurch ist gewährleistet, dass der Verteiler gleichmäßig von dem gasförmigen Anteil des Kältemittels beaufschlagt wird, sodass sich das Gas in dem Verteiler homogener verteilt und die homogene Verteilung des gasförmigen Anteils auf die Verdampfungskanäle vereinfacht wird.Preferably, the two outlets of the gaseous portion separator open at opposite ends into the manifold, preferably axial ends of the tubular manifold. This ensures that the distributor is uniformly acted upon by the gaseous portion of the refrigerant, so that the gas is distributed more homogeneously in the distributor and the homogeneous distribution of the gaseous portion is simplified to the evaporation channels.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Trennvorrichtung in dem Verdampfer integriert, vorzugsweise im Kopf des Verdampfers oder im Verteiler. Dies führt zu einer besonders kompakten Bauweise, da die Trennvorrichtung nicht als separates Bauteil ausgeführt werden muss, sondern in dem Verdampfer bereits integriert ist, wodurch auch die Zuleitungen zu dem Verdampfer wegfallen würden.In a particularly preferred embodiment, the separation device is integrated in the evaporator, preferably in the head of the evaporator or in the distributor. This leads to a particularly compact design, since the separator does not have to be designed as a separate component, but is already integrated in the evaporator, which would also eliminate the supply lines to the evaporator.

Des Weiteren umfasst die Erfindung eine Trennvorrichtung zum Trennen eines Kältemittels in einen flüssigen und einen gasförmigen Anteil für einen Kältemittelkreislauf der zuvor genannten Art, mit einem Einlass für ein Kältemittel, insbesondere für ein dampfförmiges Kältemittel, wenigstens einem Gasauslass für den gasförmigen Anteil des Kältemittels, wenigstens einem Flüssigkeitsauslass für den flüssigen Anteil des Kältemittels und einer rohrförmigen Trennkammer zum Trennen des Kältemittels, wobei das Kältemittel über den Einlass tangential zur Innenseite der Mantelfläche der Trennkammer in diese eingeleitet wird und der Flüssigkeitsauslass durch zumindest eine Öffnung in der Mantelfläche gebildet ist. Solch eine Trennvorrichtung ermöglicht es, das Kältemittel in seinen flüssigen und gasförmigen Anteil zu trennen, wobei dies auf einfache Weise, vorzugsweise ohne bewegte Teile geschieht. Das Kältemittel, das tangential zur Innenseite der Mantelfläche in die Trennkammer eingeleitet wird, wird in der rohrförmigen Trennkammer zu einer Wirbelströmung. Durch diesen Wirbel wird der flüssige Anteil von dem gasförmigen Anteil des Kältemittels getrennt und an die Innenseite der Trennkammer aufgrund der Zentrifugalkräfte gedrückt. An der Innenseite der Trennkammer ist der Flüssigkeitsauslass für den flüssigen Anteil des Kältemittels vorgesehen, sodass der flüssige Anteil die Trennkammer verlassen kann. Der gasförmige Anteil verläuft weiterhin wirbelförmig durch die Trennkammer bis zu dem axialen Ende der rohrförmigen Trennkammer. Zumindest ein Teil des Gases verlässt die Trennkammer über den Gasauslass.Furthermore, the invention comprises a separating device for separating a refrigerant into a liquid and a gaseous fraction for a refrigerant circuit of the aforementioned type, with an inlet for a refrigerant, in particular for a vaporous refrigerant, at least one gas outlet for the gaseous portion of the refrigerant, at least a liquid outlet for the liquid portion of the refrigerant and a tubular separation chamber for separating the refrigerant, wherein the refrigerant via the inlet tangentially to the inside of the lateral surface of the separation chamber is introduced into this and the liquid outlet is formed by at least one opening in the lateral surface. Such a separator makes it possible to separate the refrigerant in its liquid and gaseous portion, this being done in a simple manner, preferably without moving parts. The refrigerant, which is introduced tangentially to the inside of the lateral surface in the separation chamber, in the tubular separation chamber to a vortex flow. By this vortex, the liquid portion of the gaseous portion of the refrigerant is separated and pressed to the inside of the separation chamber due to the centrifugal forces. On the inside of the separation chamber, the liquid outlet for the liquid portion of the refrigerant is provided so that the liquid portion can leave the separation chamber. The gaseous portion continues to swirl through the separation chamber to the axial end of the tubular separation chamber. At least part of the gas leaves the separation chamber via the gas outlet.

Die erfindungsgemäße Trennvorrichtung kann in einem Verdampfer oder auch in einem in umgekehrter Richtung betreibbaren Kondensator, der dann als Verdampfer arbeitet, eingesetzt werden.The separating device according to the invention can be used in an evaporator or in a condenser which can be operated in the reverse direction, which then works as an evaporator.

Insbesondere ist in die Trennvorrichtung für Gas und Flüssigkeit eine Gastrennvorrichtung integriert, die heißes und kaltes Gas trennt.In particular, a gas separation device which separates hot and cold gas is integrated into the gas and liquid separation device.

Vorzugsweise sind zwei sich axial gegenüberliegende Gasauslässe vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass der gasförmige Anteil die Trennkammer auf beiden Seiten verlassen kann, wodurch eine homogenere Verteilung des Gasstroms gewährleistet werden kann.Preferably, two axially opposite gas outlets are provided. This has the advantage that the gaseous portion can leave the separation chamber on both sides, whereby a more homogeneous distribution of the gas stream can be ensured.

Insbesondere ist an einem axialen Ende der Trennkammer ein insbesondere zentrisches Umlenkelement vorgesehen, von dem aus Gas, insbesondere kaltes Gas, in Richtung zum entgegengesetzten axialen Ende umgelenkt wird. Dabei wird ausgenutzt, dass das wirbelnde Gas in der rohrförmigen Trennkammer aufgrund der hohen Fliehkräfte in einen kalten und einen heißen Strom aufgeteilt wird. Dabei verläuft der kalte Strom des gasförmigen Anteils im Inneren des Wirbels, während der heiße Anteil des gasförmigen Anteils des Kältemittels am äußeren Rand des Wirbels, das heißt in der Nähe der Innenwand der Trennkammer verläuft. Dadurch, dass ein Umlenkelement an einem axialen Ende der Trennkammer zentral vorgesehen ist, stößt das kalte Gas an dieses Umlenkelement und wird an diesem Umlenkelement umgelenkt oder reflektiert.In particular, an in particular centric deflection element is provided at one axial end of the separation chamber, from which gas, in particular cold gas, is deflected in the direction of the opposite axial end. It is exploited that the swirling gas is divided in the tubular separation chamber due to the high centrifugal forces in a cold and a hot stream. In this case, the cold flow of the gaseous portion in the interior of the vortex, while the hot portion of the gaseous portion of the refrigerant at the outer edge of the vortex, that is, in the vicinity of the inner wall of the separation chamber. Characterized in that a deflecting element is provided centrally at one axial end of the separation chamber, the cold gas abuts this deflecting element and is deflected or reflected at this deflecting element.

Insbesondere ist zwischen dem Umlenkelement und der Mantelfläche wenigstens ein Gasauslass für heißes Gas vorgesehen. Das heiße Gas, das in dem Wirbelstrom des gasförmigen Anteils am äußeren Rand des Wirbels verläuft, kann die Trennkammer demnach an dem axialen Ende verlassen, indem es zwischen dem Umlenkelement und der Mantelfläche die Trennkammer über einen Gasauslass verlässt.In particular, at least one gas outlet for hot gas is provided between the deflecting element and the lateral surface. The hot gas, which runs in the eddy current of the gaseous portion at the outer edge of the vortex, can thus leave the separation chamber at the axial end by leaving the separation chamber via a gas outlet between the deflection element and the lateral surface.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist wenigstens ein Flüssigkeitsreservoir für den flüssigen Anteil des Kältemittels vorgesehen, das den durch den Flüssigkeitsauslass austretenden, flüssigen Anteil des Kältemittels sammelt. Das Flüssigkeitsreservoir dient dazu, den flüssigen Anteil des Kältemittels zu sammeln, um diesen gleichmäßiger auf die Verdampfungskanäle des Verdampfers zu verteilen.In a particularly preferred embodiment, at least one liquid reservoir for the liquid portion of the refrigerant is provided which collects the liquid portion of the refrigerant exiting through the liquid outlet. The liquid reservoir serves to collect the liquid portion of the refrigerant to distribute it more evenly to the evaporation channels of the evaporator.

Insbesondere weist die Mantelfläche über ihre Länge verteilt zahlreiche Flüssigkeitsauslässe auf. Dies hat den Vorteil, dass der flüssige Anteil des Kältemittels die Trennkammer dort verlassen kann, wo er auf die Mantelfläche trifft. Die Flüssigkeit muss demnach nicht entlang der Mantelfläche verlaufen, um zu dem einen Flüssigkeitsauslass zu gelangen. In particular, the lateral surface distributed over its length on numerous fluid outlets. This has the advantage that the liquid portion of the refrigerant can leave the separation chamber where it meets the lateral surface. Accordingly, the liquid does not have to run along the lateral surface in order to reach the one liquid outlet.

Insbesondere münden die Flüssigkeitsauslässe in wenigstens ein Flüssigkeitsreservoir. Dadurch ist gewährleistet, dass der gesamte flüssige Anteil des Kältemittels in einem Flüssigkeitsreservoir gesammelt wird, von dem aus die Flüssigkeit homogen auf die Verdampfungskanäle verteilt werden kann, wenn das Flüssigkeitsreservoir gefüllt ist.In particular, the liquid outlets open into at least one liquid reservoir. This ensures that the entire liquid portion of the refrigerant is collected in a liquid reservoir, from which the liquid can be homogeneously distributed to the evaporation channels when the liquid reservoir is filled.

Vorzugsweise ist wenigstens ein Leitelement vorgesehen, das die aus dem Flüssigkeitsauslass austretende Flüssigkeit in die Verdampfungskanäle leitet. Durch das Leitelement ist gewährleistet, dass der gesamte flüssige Anteil des Kältemittels in die Verdampfungskanäle gelangt, unabhängig von der Einbauweise der Trennvorrichtung.Preferably, at least one guide element is provided which directs the liquid emerging from the liquid outlet into the evaporation channels. By the guide element ensures that the entire liquid portion of the refrigerant passes into the evaporation channels, regardless of the manner of installation of the separator.

Des Weiteren ist erfindungsgemäß ein Verdampfer für einen Kältemittelkreislauf der zuvor genannten Art vorgesehen, mit einem Verteiler und mehreren parallel angeordneten Verdampfungskanälen, wobei eine Trennvorrichtung zum Trennen eines Kältemittels in einen flüssigen und einen gasförmigen Anteil vorgesehen ist. Erfindungsgemäß ist demnach vorgesehen, die Trennvorrichtung in den Verdampfer direkt zu integrieren, sodass eine kompakte Bauweise ermöglicht wird.Furthermore, an evaporator for a refrigerant circuit of the aforementioned type is provided according to the invention, with a distributor and a plurality of evaporation channels arranged in parallel, wherein a separating device is provided for separating a refrigerant into a liquid and a gaseous portion. According to the invention, it is accordingly provided to integrate the separating device directly into the evaporator, so that a compact design is made possible.

Insbesondere ist die Trennvorrichtung wie zuvor beschrieben ausgebildet. Dadurch werden die zuvor genannten Vorteile ebenfalls in dem erfindungsgemäßen Verdampfer verwirklicht.In particular, the separating device is designed as described above. As a result, the aforementioned advantages are also realized in the evaporator according to the invention.

Vorzugsweise sind die Flüssigkeitsauslässe an der Mantelfläche direkt mit den parallel angeordneten Verdampfungskanälen verbunden. Dies stellt einen besonders platzsparenden und kompakten Verdampfer mit Trennvorrichtung dar, da der flüssige Anteil des Kältemittels direkt in die Verdampfungskanäle gelangen kann.The liquid outlets on the lateral surface are preferably connected directly to the evaporation channels arranged in parallel. This represents a particularly space-saving and compact evaporator with separation device, since the liquid portion of the refrigerant can pass directly into the evaporation channels.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist der Verteiler eine die Trennkammer umgebende Verteilerkammer auf, wobei die Flüssigkeitsauslässe in der Mantelfläche der Trennkammer in die Verteilerkammer münden. Dies bietet den Vorteil, dass der flüssige Anteil des Kältemittels über den Verteiler homogen auf die Verdampfungskanäle verteilt werden kann, wodurch die Effizienz des Verdampfers gesteigert wird.In a particularly preferred embodiment, the distributor has a distribution chamber surrounding the separation chamber, wherein the liquid outlets open into the distribution chamber in the lateral surface of the separation chamber. This offers the advantage that the liquid portion of the refrigerant can be distributed homogeneously over the distributor to the evaporation channels, whereby the efficiency of the evaporator is increased.

Insbesondere hat die Verteilerkammer einen ungleichen Querschnitt, mit einem breiten Abschnitt, in den abgetrenntes Gas einströmt, und einen schmäleren Abschnitt, in dem ein Übergang zu den Verdampfungskanälen vorhanden ist, insbesondere unter Zwischenschaltung des Flüssigkeitsreservoirs. Dies hat den Vorteil, dass das aus der Trennkammer ausströmende Gas des Kältemittels über die Verteilerkammer homogen auf die Verdampfungskanäle verteilt und der flüssige Anteil in dem Flüssigkeitsreservoir zwischengespeichert oder gesammelt werden kann, um dann den Verdampfungskanälen homogen zugeführt zu werden. Die parallelen Kanäle können demnach mit homogenen Anteilen an gasförmigen und flüssigen Anteil versorgt werden.In particular, the distribution chamber has an unequal cross-section, with a wide section, into which separated gas flows, and a narrower section, in which a transition to the evaporation channels is present, in particular with the interposition of the liquid reservoir. This has the advantage that the gas of the refrigerant flowing out of the separation chamber can be distributed homogeneously to the evaporation channels via the distribution chamber and the liquid fraction can be temporarily stored or collected in the liquid reservoir, in order to be homogeneously supplied to the evaporation channels. The parallel channels can therefore be supplied with homogeneous proportions of gaseous and liquid fraction.

Der erfindungsgemäße Verdampfer kann auch ein kombinierter Verdampfer-Kondensator sein, der in einer Strömungsrichtung betrieben als Kondensator und in entgegengesetzter Strömungsrichtung betrieben als Verdampfer arbeitet.The evaporator according to the invention may also be a combined evaporator-condenser, which operates in a flow direction as a condenser and operated in the opposite direction of flow operates as an evaporator.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the following drawings, to which reference is made. In the drawings show:

1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufs nach einer ersten Ausführungsform, 1 a schematic representation of the refrigerant circuit according to the invention according to a first embodiment,

2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Kältemittelkreislaufs nach einer zweiten Ausführungsform, 2 a schematic representation of the refrigerant circuit according to the invention according to a second embodiment,

3 eine Teil-Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Verdampfers im Bereich der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform, 3 1 is a partial sectional view of an evaporator according to the invention in the region of the separating device according to the invention according to a first embodiment,

4 eine Teil-Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Verdampfers im Bereich der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform, 4 1 is a partial sectional view of an evaporator according to the invention in the region of the separating device according to the invention according to a second embodiment,

5 eine Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung, 5 a perspective view of the separation device according to the invention,

6 eine perspektivische Schnittansicht des Verdampfers im Bereich der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung, 6 a perspective sectional view of the evaporator in the region of the separation device according to the invention,

7 eine Perspektivansicht eines axialen Endes der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung, 7 a perspective view of an axial end of the separation device according to the invention,

8 das axiale Ende der Trennvorrichtung aus 7 ohne Abdeckung, 8th the axial end of the separator from 7 without cover,

9 das bezogen auf 8 andere axiale Ende der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung, 9 related to 8th other axial end of the separating device according to the invention,

10 das axiale Ende der Trennvorrichtung aus 9 mit Umlenkelement, 10 the axial end of the separator from 9 with deflecting element,

11 eine Teil-Schnittansicht durch den erfindungsgemäßen Verdampfer im Bereich der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung, 11 FIG. 2 shows a partial sectional view through the evaporator according to the invention in the region of the separating device according to the invention, FIG.

12 eine Teil-Schnittansicht des Verdampfers nach 11 im Bereich der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung entlang seiner Längsachse, 12 a partial sectional view of the evaporator after 11 in the region of the separating device according to the invention along its longitudinal axis,

13 eine vergrößerte Perspektivansicht des Übergangsbereichs in der Trennvorrichtung zu dem Flüssigkeitsreservoir, und 13 an enlarged perspective view of the transition region in the separator to the liquid reservoir, and

14 eine Perspektivansicht des in 13 gezeigten Bereichs aus einer anderen Perspektive. 14 a perspective view of the in 13 shown area from a different perspective.

1 zeigt einen Kältemittelkreislauf 10 einer Fahrzeugklimaanlage, der eine Trennvorrichtung 12, einen Kompressor 14, einen Kondensator 16, eine Expansionseinrichtung 18 sowie einen Verdampfer 20 aufweist. Ein Kältemittel 22 strömt durch die Komponenten und die Leitungen, die die zuvor genannten Komponenten des Kältemittelkreislaufs 10 miteinander verbinden. 1 shows a refrigerant circuit 10 a vehicle air conditioning system having a separator 12 , a compressor 14 , a capacitor 16 , an expansion device 18 as well as an evaporator 20 having. A refrigerant 22 flows through the components and the pipes, which are the aforementioned components of the refrigerant circuit 10 connect with each other.

Das Kältemittel 22 liegt im Kompressor 14 in einem gasförmigen Zustand vor. Der Kompressor 14 komprimiert das Kältemittel 22, wodurch sich das bereits gasförmige Kältemittel 22 stark erhitzt. Das nun erhitzte Kältemittel 22 gelangt zu dem Kondensator 16, in dem es kondensiert und somit größtenteils flüssig wird.The refrigerant 22 lies in the compressor 14 in a gaseous state. The compressor 14 compresses the refrigerant 22 , which causes the already gaseous refrigerant 22 strongly heated. The now heated refrigerant 22 gets to the condenser 16 in which it condenses and thus for the most part becomes liquid.

Von dem Kondensator 16 wird in dieser Ausführungsform das Kältemittel 22 zu der Trennvorrichtung 12 befördert, die das Kältemittel 22 in einen gasförmigen Anteil 24 und einen flüssigen Anteil 26 trennt. Der gasförmige Anteil 24 des Kältemittels 22 kann über eine Nebenleitung 28 direkt dem Verdampfer 20 zugeführt werden, während der flüssige Anteil 26 optional zunächst die Expansionseinrichtung 18 durchläuft. In der Expansionseinrichtung 18 wird die quasi siedende Flüssigkeit 26 expandiert, wodurch der flüssige Anteil 26 entspannt und abgekühlt wird. Der flüssige Anteil 26 wird nach Durchlaufen der Expansionseinrichtung 18 dem Verdampfer 20 (ebenfalls) zugeführt. In dem Verdampfer 20 wird der flüssige Anteil 26 verdampft, wodurch Verdunstungskälte entsteht, was zur Kühlung, beispielsweise eines Fahrzeuginnenraums verwendet werden kann.From the condenser 16 In this embodiment, the refrigerant 22 to the separator 12 that carries the refrigerant 22 in a gaseous portion 24 and a liquid portion 26 separates. The gaseous fraction 24 of the refrigerant 22 can have a secondary line 28 directly to the evaporator 20 be fed while the liquid portion 26 optionally first the expansion device 18 passes. In the expansion device 18 becomes the quasi-boiling liquid 26 expanded, causing the liquid fraction 26 relaxed and cooled. The liquid portion 26 is after passing through the expansion device 18 the evaporator 20 (also) fed. In the evaporator 20 becomes the liquid fraction 26 evaporates, creating evaporative cooling, which can be used for cooling, such as a vehicle interior.

Das nun so gut wie vollständig verdampfte Kältemittel 22 gelangt nach Durchlaufen des Verdampfers 20 wieder zu dem Kompressor 14 und der Kreislauf beginnt von Neuem.The now almost completely evaporated refrigerant 22 passes after passing through the evaporator 20 back to the compressor 14 and the cycle starts again.

2 zeigt eine alternative Ausführungsform des Kältemittelkreislaufs 10, wobei dieselben Komponenten dargestellt sind. Die optionale Expansionseinrichtung 18 ist in dieser Ausführungsform stromaufwärts der Trennvorrichtung 12 angeordnet. Darüber hinaus geht von der Trennvorrichtung 12 eine Bypassleitung 30 aus, die parallel zu dem Verdampfer 20 verläuft und hinter dem Verdampfer 20 wieder in den Kreislauf mündet. 2 shows an alternative embodiment of the refrigerant circuit 10 , wherein the same components are shown. The optional expansion device 18 is upstream of the separator in this embodiment 12 arranged. In addition, it starts from the separator 12 a bypass line 30 off, in parallel with the evaporator 20 runs and behind the evaporator 20 returns to the cycle.

Die Bypassleitung 30 ist vorgesehen für Kältemittelkreisläufe 10 mit einer Trennvorrichtung 12, die nicht nur das Kältemittel 22 in einen gasförmigen Anteil 24 und einen flüssigen Anteil 26, sondern zudem den gasförmigen Anteil 24 in einen heißen Anteil des Gases 32 und in einen kalten Anteil des Gases 34 aufteilt. Das in der Trennvorrichtung 12 separierte heiße Gas 32 wird über die Bypassleitung 30 um den Verdampfer 20 geführt und erst nach dem Verdampfer 20 in den Kreislauf wieder eingeführt. Die Idee dahinter ist, dass das heiße Gas 32 Überhitzungswärme aufweist, die dazu genutzt werden kann, um einen möglichen, verbliebenen flüssigen Anteil 26 nach dem Durchlauf durch den Verdampfer 20 zu verdampfen. Dadurch wird dem Kompressor 14 das Kältemittel 22 nur gasförmig zugeführt. Flüssige Anteile 26 des Kältemittels 22 im Kompressor 14 würden sich nachteilig auf die Lebensdauer des Kompressors 14 auswirken, weswegen die Bypassleitung 30 als zusätzliches Sicherheitselement für den Kompressor 14 anzusehen ist.The bypass line 30 is intended for refrigerant circuits 10 with a separator 12 that is not just the refrigerant 22 in a gaseous portion 24 and a liquid portion 26 , but also the gaseous portion 24 in a hot portion of the gas 32 and in a cold portion of the gas 34 divides. That in the separator 12 separated hot gas 32 is via the bypass line 30 around the evaporator 20 guided and only after the evaporator 20 reintroduced into the cycle. The idea behind it is that the hot gas 32 Has superheat heat that can be used to create a possible remaining liquid fraction 26 after passing through the evaporator 20 to evaporate. This will cause the compressor 14 the refrigerant 22 supplied only in gaseous form. Liquid shares 26 of the refrigerant 22 in the compressor 14 would be detrimental to the life of the compressor 14 which is why the bypass line 30 as an additional safety element for the compressor 14 is to be considered.

Alternativ kann auch der gesamte gasförmige Anteil 24 über die Bypassleitung 30 um den Verdampfer 20 geführt werden, sodass lediglich der flüssige Anteil 26 dem Verdampfer 20 zugeführt wird. Somit kann die Effizienz des Verdampfers 20 verbessert werden, da der Druck innerhalb des Verdampfers 20 über die Bypassleitung 30 und dem zugeführten gasförmigen Anteil 24 gesteuert werden kann.Alternatively, the entire gaseous fraction 24 over the bypass line 30 around the evaporator 20 so that only the liquid fraction 26 the evaporator 20 is supplied. Thus, the efficiency of the evaporator 20 be improved as the pressure within the evaporator 20 over the bypass line 30 and the supplied gaseous portion 24 can be controlled.

Vorzugsweise ist auch vorgesehen, dass die Trennvorrichtung 12 in dem Verdampfer 20 integriert ist. Zudem kann die Expansionseinrichtung 18 optional mit der Trennvorrichtung 12 kombiniert werden.Preferably, it is also provided that the separating device 12 in the evaporator 20 is integrated. In addition, the expansion device 18 optionally with the separator 12 be combined.

Die exakte Funktionsweise der Trennvorrichtung 12, um das Kältemittel 22 in einen gasförmigen Anteil 24 und einen flüssigen Anteil 26 zu teilen, und insbesondere die Separation des gasförmigen Anteils 24 in heißes Gas 32 und kaltes Gas 34, wird anhand der folgenden Figuren erläutert.The exact operation of the separator 12 to the refrigerant 22 in a gaseous portion 24 and a liquid portion 26 to divide, and in particular the separation of the gaseous fraction 24 in hot gas 32 and cold gas 34 , will be explained with reference to the following figures.

3 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Verdampfers 20 im Bereich seines Kopfes, der die Trennvorrichtung 12 und einen Verteiler 35 umfasst, wobei die Trennvorrichtung 12 im Verteiler 35 des Verdampfers 20 angeordnet ist. 3 shows a sectional view of an evaporator according to the invention 20 in the area of his head, the separator 12 and a distributor 35 includes, wherein the separating device 12 in the distributor 35 of the evaporator 20 is arranged.

Die Trennvorrichtung 12 weist eine Trennkammer 36 auf, die vorzugsweise rohrförmig ausgebildet ist. Die Trennkammer 36 verfügt über eine Mantelfläche 38, die die Trennkammer 36 nach außen hin abschließt. Des Weiteren weist die Trennkammer 36 einen Einlass 40 nahe an einem ersten axialem Ende der Trennkammer 36 auf, durch den das Kältemittel 22 in die Trennkammer 36 tangential zur Mantelfläche 38 eingeleitet wird.The separator 12 has a separation chamber 36 on, which is preferably tubular. The separation chamber 36 has one lateral surface 38 that the separation chamber 36 closes to the outside. Furthermore, the separation chamber 36 an inlet 40 near a first axial end of the separation chamber 36 on, through which the refrigerant 22 in the separation chamber 36 tangential to the lateral surface 38 is initiated.

Die Trennkammer 36 weist an dem gegenüberliegenden axialen Ende einen Gasauslass 42 auf, durch den der von der Trennvorrichtung 12 geteilte gasförmige Anteil 24 des Kältemittels 22 die Trennkammer 36 verlassen kann. Der gasförmige Anteil 24 kann in der gezeigten Ausführungsform die Trennkammer 36 über den Gasauslass 42 in eine Verteilerkammer 44 des Verteilers 35 verlassen. Von der Verteilerkammer 44 ausgehend kann der gasförmige Anteil 24 oder ein Teilvolumen des gasförmigen Anteils 24 zu zahlreichen, nebeneinander angeordneten, insbesondere flachen Verdampfungskanälen 46 homogen geleitet werden. Alternativ kann der gasförmige Anteil 24 die Verteilerkammer 44 über die Gasauslassleitung 28' verlassen.The separation chamber 36 has a gas outlet at the opposite axial end 42 on, by that of the separator 12 divided gaseous fraction 24 of the refrigerant 22 the separation chamber 36 can leave. The gaseous fraction 24 may in the embodiment shown, the separation chamber 36 over the gas outlet 42 in a distribution chamber 44 of the distributor 35 leave. From the distribution chamber 44 starting from the gaseous fraction 24 or a partial volume of the gaseous portion 24 to numerous, juxtaposed, especially flat evaporation channels 46 be conducted homogeneously. Alternatively, the gaseous fraction 24 the distribution chamber 44 via the gas outlet pipe 28 ' leave.

Die Kanäle 46 sind hier nur abschnittsweise dargestellt.The channels 46 are shown here only in sections.

Der flüssige Anteil 26 des Kältemittels 22 sammelt sich an der Mantelfläche 38 der Trennkammer 36, da das Kältemittel 22 durch den Einlass 40 derart eingelassen wird, dass sich eine Wirbelströmung bildet und der dichtere, flüssige Anteil 26 an die Innenseite der Trennkammer 36, das heißt an die Mantelfläche 38 gedrückt wird. Die Mantelfläche 38 weist über ihre Längserstreckung Flüssigkeitsauslässe 48 auf, die es dem flüssigen Anteil 26 erlauben, die Trennkammer 36 zu verlassen. Direkt an den Flüssigkeitsauslässen 48 angrenzend ist ein Flüssigkeitsreservoir 50 angeordnet, welches in dieser Ausführungsform als Teil der Verteilerkammer 44 ausgebildet ist. Das Flüssigkeitsreservoir 50 sammelt den durch die Flüssigkeitsauslässe 48 austretenden flüssigen Anteil 26 des Kältemittels 22 und verteilt es homogen auf die Verdampfungskanäle 46.The liquid portion 26 of the refrigerant 22 collects on the lateral surface 38 the separation chamber 36 because the refrigerant 22 through the inlet 40 is inserted so that forms a turbulent flow and the denser, liquid portion 26 to the inside of the separation chamber 36 that is to the lateral surface 38 is pressed. The lateral surface 38 has liquid outlets over its longitudinal extent 48 on it's the liquid portion 26 allow the separation chamber 36 to leave. Directly at the liquid outlets 48 Adjacent is a liquid reservoir 50 arranged, which in this embodiment as part of the distribution chamber 44 is trained. The liquid reservoir 50 Collects through the liquid outlets 48 leaking liquid fraction 26 of the refrigerant 22 and distributes it homogeneously to the evaporation channels 46 ,

Damit ist in 3 eine Trennvorrichtung 12 gezeigt, die das Kältemittel 22 in einen flüssigen Anteil 26 und einen gasförmigen Anteil 24 trennt und zudem im Verdampfer 20 integriert ist.This is in 3 a separator 12 shown the refrigerant 22 into a liquid portion 26 and a gaseous portion 24 separates and also in the evaporator 20 is integrated.

4 zeigt eine zweite Ausführungsform des Verdampfers 20, wobei sich dieser Verdampfer 20 von dem Verdampfer 20 der ersten Ausführungsform dahin gehend unterscheidet, dass die Trennvorrichtung 12 zwei entgegengesetzt gerichtete Gasauslässe 42 aufweist. 4 shows a second embodiment of the evaporator 20 , with this evaporator 20 from the evaporator 20 The first embodiment is different in that the separating device 12 two oppositely directed gas outlets 42 having.

An dem ersten axialen Ende der Trennvorrichtung 12, an dem auch der Einlass 40 angeordnet ist, ist ein zweiter Gasauslass 42 vorgesehen, der in der hier gezeigten Ausführungsform mit der Verteilerkammer 44 in Strömungsverbindung steht.At the first axial end of the separator 12 on which also the inlet 40 is arranged, is a second gas outlet 42 provided in the embodiment shown here with the distribution chamber 44 is in flow communication.

Darüber hinaus ist in der Trennkammer 36 der Trennvorrichtung 12 ein Umlenkelement 52 angeordnet. Das Umlenkelement 52 ist dabei vorzugsweise an dem zweiten axialen Ende der Trennkammer 36 angeordnet, das dem Einlass 40 gegenüberliegt. Das Umlenkelement 52 ist insbesondere konisch ausgeführt.In addition, in the separation chamber 36 the separator 12 a deflecting element 52 arranged. The deflecting element 52 is preferably at the second axial end of the separation chamber 36 arranged that the inlet 40 opposite. The deflecting element 52 is designed in particular conical.

Wie zuvor schon beschrieben, wird das Kältemittel 22 tangential durch den Einlass 40 in die Trennkammer 36 eingeleitet, wodurch sich eine Wirbelströmung bildet. Dabei wird zunächst der flüssige Anteil 26 vom gasförmigen Anteil 24 derart getrennt, dass sich der flüssige Anteil 26 an der Innenseite der Trennkammer 36, vorzugsweise der Mantelfläche 38, sammelt, um durch die Flüssigkeitsauslässe 48 die Trennkammer 36 zu verlassen. Der flüssige Anteil 26 wird dabei von dem Flüssigkeitsreservoir 50 aufgefangen und von dort auf die Verdampfungskanäle 46 homogen verteilt.As previously described, the refrigerant 22 tangentially through the inlet 40 in the separation chamber 36 introduced, whereby a vortex flow forms. First, the liquid portion 26 from the gaseous portion 24 so separated that the liquid portion 26 on the inside of the separation chamber 36 , preferably the lateral surface 38 , collects to pass through the liquid outlets 48 the separation chamber 36 to leave. The liquid portion 26 is doing from the liquid reservoir 50 collected and from there on the evaporation channels 46 distributed homogeneously.

Der durch die Trennkammer 36 wirbelnde gasförmige Anteil 24 des Kältemittels 22 ist aufgrund der Wirbelbewegung derart gestaltet, dass sich im Inneren des Wirbels das kältere Gas 34 sammelt, während im Außenbereich des Wirbels das heiße Gas 32 vorliegt. Der wirbelnde gasförmige Anteil 24 bewegt sich nun von dem ersten axialen Ende, an dem der Einlass 40 vorgesehen ist, zu dem gegenüberliegenden, zweiten axialen Ende der Trennkammer 36.The through the separation chamber 36 swirling gaseous fraction 24 of the refrigerant 22 is due to the swirling motion designed such that inside the vortex the colder gas 34 collects, while in the outer area of the vortex the hot gas 32 is present. The swirling gaseous portion 24 now moves from the first axial end, where the inlet 40 is provided, to the opposite, second axial end of the separation chamber 36 ,

An dem zweiten axialen Ende ist das Umlenkelement 52 vorgesehen, auf das der gasförmige Anteil 24 stößt. Aufgrund der konischen Ausführung des Umlenkelements 52 kann das heiße Gas 32 durch den Gasauslass 42, der zwischen der Mantelfläche 38 und dem Umlenkelement 52 vorgesehen ist, die Trennkammer 36 verlassen. Das kalte Gas 34, das im Inneren des Wirbels angeordnet ist, trifft dagegen auf das Umlenkelement 52 und wird von diesem umgelenkt, sodass das kalte Gas 34 entlang der Trennkammer 36 zu dem ersten axialen Ende läuft, an dem der Einlass 40 angeordnet ist. An diesem axialen Ende ist der zweite Gasauslass 42 vorgesehen, durch den das kalte Gas 34 die Trennkammer 36 verlassen kann und in die Verteilerkammer 44 geleitet wird.At the second axial end is the deflection element 52 provided on which the gaseous fraction 24 encounters. Due to the conical design of the deflecting element 52 can the hot gas 32 through the gas outlet 42 that is between the lateral surface 38 and the deflecting element 52 is provided, the separation chamber 36 leave. The cold gas 34 , which is arranged in the interior of the vortex, however, encounters the deflecting element 52 and is diverted by this, so the cold gas 34 along the separation chamber 36 to the first axial end, at which the inlet 40 is arranged. At this axial end is the second gas outlet 42 provided by the cold gas 34 the separation chamber 36 can leave and into the distribution chamber 44 is directed.

In der gezeigten Ausführungsform sind beide Gasauslässe 42 mit der Verteilerkammer 44 verbunden und münden in der Verteilerkammer 44 an axial gegenüberliegenden Enden.In the embodiment shown, both are gas outlets 42 with the distribution chamber 44 connected and open in the distribution chamber 44 at axially opposite ends.

Es kann auch vorgesehen sein, dass der erste Gasauslass 42 für das heiße Gas 32 nicht in der Verteilerkammer 44 mündet, sondern gemäß dem in 2 beschriebenen Kältemittelkreislauf 10 über eine von dem Auslass 42 für heißes Gas 32 ausgehende Bypassleitung 30 um den Verdampfer 20 geführt wird. Dadurch wird das heiße Gas 32 nicht in die Verdampfungskanäle 46 geleitet, sondern erst nach dem Verdampfer 20 wieder eingespeist. Das heiße Gas 32 weist aufgrund seiner hohen Temperatur Überhitzungswärme auf, die zum Verdampfen eines restlichen flüssigen Anteils 26 nach dem Durchlaufen der Verdampfungskanäle 46 stromabwärts des Verdampfers 20 genutzt werden kann.It can also be provided that the first gas outlet 42 for the hot gas 32 not in the distribution chamber 44 but according to the in 2 described refrigerant circuit 10 over one of the outlet 42 for hot gas 32 outgoing bypass line 30 around the evaporator 20 to be led. This turns the hot gas 32 not in the evaporation channels 46 but only after the evaporator 20 fed again. The hot gas 32 Due to its high temperature has superheat, which evaporates a residual liquid portion 26 after passing through the evaporation channels 46 downstream of the evaporator 20 can be used.

5 zeigt die Trennvorrichtung 12 ohne Verdampfungskanäle 46 von außen, wobei der Einlass 40 für das Kältemittel 22 zu erkennen ist sowie das Gehäuse der Verteilerkammer 44. Die axialen Enden der Trennvorrichtung 12 weisen Flansche 53 auf, mit denen sie befestigt werden kann. Zudem ist in der 5 ein Blick in die Trennkammer 36 durch das eine axiale Ende möglich, wobei zwei Flüssigkeitsauslässe 48 zu erkennen sind. 5 shows the separator 12 without evaporation channels 46 from the outside, with the inlet 40 for the refrigerant 22 can be seen and the housing of the distribution chamber 44 , The axial ends of the separator 12 have flanges 53 on, with which it can be attached. Moreover, in the 5 a look into the separation chamber 36 through the one axial end possible, with two liquid outlets 48 can be seen.

6 zeigt die Trennvorrichtung 12 samt Verteiler 35 in einer perspektivischen Schnittansicht, wobei der Verdampfer 20 gegenüber der 5 um 180° gedreht ist, da der Einlass 40 für das Kältemittel 22 in dieser Figur auf der rechten Seite dargestellt ist. In der Figur sind die bekannten Merkmale des Verdampfers 20 aus der 4 gezeigt, wobei in dieser Figur rippenförmige Leitelemente 54 gezeigt sind, die nach den Flüssigkeitsauslässen 48 angeordnet sind und den flüssigen Anteil 26 des Kältemittels 22 in die Verdampfungskanäle 46 (von denen hier nur der Einlass gezeigt ist) leiten, wenn der Verdampfer 20 in einer um 90° verdrehten, aufrecht stehenden Position im Vergleich zu der gezeigten liegenden Position eingebaut wird. Der flüssige Anteil 26 verlässt die Trennkammer 36 der Trennvorrichtung 12 durch die Flüssigkeitsauslässe 48 und trifft dabei auf die Leitelemente 54. An diesen Leitelementen 54 verläuft der flüssige Anteil 26 und gelangt letztendlich in die Verdampfungskanäle 46. 6 shows the separator 12 including distributor 35 in a perspective sectional view, wherein the evaporator 20 opposite the 5 rotated by 180 °, since the inlet 40 for the refrigerant 22 in this figure is shown on the right side. In the figure are the known features of the evaporator 20 from the 4 shown, wherein rib-shaped guide elements in this figure 54 shown after the liquid outlets 48 are arranged and the liquid portion 26 of the refrigerant 22 in the evaporation channels 46 (of which only the inlet is shown here) conduct when the evaporator 20 is installed in a 90 ° twisted, upright position compared to the lying position shown. The liquid portion 26 leaves the separation chamber 36 the separator 12 through the fluid outlets 48 and thereby meets the guiding elements 54 , At these guiding elements 54 the liquid fraction proceeds 26 and finally enters the evaporation channels 46 ,

Wird die Trennvorrichtung 12 liegend eingebaut, so haben die Leitelemente 54 keine leitende Funktion für den flüssigen Anteil 26 des Kältemittels 22.Will the separator 12 installed horizontally, so have the vanes 54 no executive function for the liquid portion 26 of the refrigerant 22 ,

Bei der in 6 dargestellten Trennvorrichtung 12 handelt es sich um die Ausführungsform, die auch in 4 gezeigt worden ist, da die Trennvorrichtung 12 über zwei Gasauslässe 42 für das heiße Gas 32 und das kalte Gas 34 verfügt.At the in 6 illustrated separating device 12 it is the embodiment that is also in 4 has been shown since the separator 12 over two gas outlets 42 for the hot gas 32 and the cold gas 34 features.

Der gasförmige Anteil 24, der durch das heiße Gas 32 und das kalte Gas 34 gebildet ist, wird in die Verteilerkammer 44 geleitet, von wo der gasförmige Anteil 24 optional über die Gasauslassleitung 28' um die Verdampfungskanäle 46 geführt werden kann oder direkt in die Verdampfungskanäle 46 übergeht.The gaseous fraction 24 that by the hot gas 32 and the cold gas 34 is formed, is in the distribution chamber 44 directed, from where the gaseous portion 24 optionally via the gas outlet line 28 ' around the evaporation channels 46 can be performed or directly into the evaporation channels 46 passes.

7 zeigt das axiale Ende des Verdampfers 20, an dem der Einlass 40 der Trennvorrichtung 12 angeordnet ist. An diesem axialen Ende ist die Gasauslassleitung 28' gezeigt, die sich durch eine Abdeckung 58 erstreckt, die das axiale Ende des Verdampfers 20 dicht abschließt. 7 shows the axial end of the evaporator 20 at which the inlet 40 the separator 12 is arranged. At this axial end is the gas outlet line 28 ' shown through a cover 58 which extends the axial end of the evaporator 20 closes tightly.

8 zeigt das axiale Ende aus 7 ohne Abdeckung 58, wodurch ein seitlicher Einblick in die Verteilerkammer 44 sowie die Trennkammer 36 möglich ist. 8th shows the axial end 7 without cover 58 , giving a lateral view of the distribution chamber 44 as well as the separation chamber 36 is possible.

In 9 ist das gegenüberliegende axiale Ende des Verdampfers 20 gezeigt, wobei keine Abdeckung dargestellt ist, sodass ein seitlicher Einblick in die Trennkammer 36 sowie die Verteilerkammer 44 von der anderen axialen Seite der Trennvorrichtung 12 möglich ist. In der hier gezeigten Darstellung ist das Umlenkelement 52 nicht installiert, wobei jedoch ein Halteteil 60 für das Umlenkelement 52 gezeigt ist.In 9 is the opposite axial end of the evaporator 20 shown, with no cover is shown, so that a side view of the separation chamber 36 as well as the distribution chamber 44 from the other axial side of the separator 12 is possible. In the illustration shown here is the deflecting element 52 not installed, but with a holding part 60 for the deflecting element 52 is shown.

10 zeigt das axiale Ende des Verdampfers 20 aus 9 mit eingebautem Umlenkelement 52, welches von dem Halteteil 60 derart gehalten wird, sodass der Gasauslass 42 zwischen der Mantelfläche 38 und dem Umlenkelement 52 realisiert ist. Durch diesen Gasauslass 42 kann das heiße Gas 32 die Trennkammer 36 verlassen und in die Verteilerkammer 44 strömen. 10 shows the axial end of the evaporator 20 out 9 with built-in deflection 52 which of the holding part 60 held so that the gas outlet 42 between the lateral surface 38 and the deflecting element 52 is realized. Through this gas outlet 42 can the hot gas 32 the separation chamber 36 leave and into the distribution chamber 44 stream.

11 zeigt eine Schnittansicht des Verdampfers 20, wobei die Anordnung der Trennvorrichtung 12 mit der Trennkammer 36 innerhalb der Verteilerkammer 44 deutlich wird. Des Weiteren wird aus der Figur ersichtlich, wie der flüssige Anteil 26 des Kältemittels 22 die Trennkammer 36 durch die Flüssigkeitsauslässe 48 verlassen kann und in das in der Verteilerkammer 44 angeordnete Flüssigkeitsreservoir 50 fließen kann. Aus diesem Flüssigkeitsreservoir 50 fließt der flüssige Anteil 26 des Kältemittels 22 in die Verdampfungskanäle 46. 11 shows a sectional view of the evaporator 20 , wherein the arrangement of the separating device 12 with the separation chamber 36 inside the distribution chamber 44 becomes clear. Furthermore, it can be seen from the figure how the liquid fraction 26 of the refrigerant 22 the separation chamber 36 through the fluid outlets 48 can leave and in the distribution chamber 44 arranged liquid reservoir 50 can flow. From this liquid reservoir 50 the liquid portion flows 26 of the refrigerant 22 in the evaporation channels 46 ,

Darüber hinaus sind die geometrischen Abmessungen der Trennkammer 36 und der Verteilerkammer 44 zueinander aus dieser Figur erkennbar, wobei deutlich wird, dass die Verteilerkammer 44 einen ungleichen Querschnitt hat, da sie einen breiten Abschnitt aufweist, in den der gasförmige Anteil 24 strömt, und einen schmaleren Abschnitt, in dem das Flüssigkeitsreservoir 50 angeordnet ist.In addition, the geometric dimensions of the separation chamber 36 and the distribution chamber 44 to each other from this figure recognizable, it being clear that the distribution chamber 44 has an uneven cross-section, since it has a wide portion in which the gaseous portion 24 flows, and a narrower section in which the liquid reservoir 50 is arranged.

12 zeigt eine Schnittansicht entlang der Längsachse des Verdampfers 20. Aus der Figur wird ersichtlich, wie die Leitelemente 54 den flüssigen Anteil 26 in die Verdampfungskanäle 46 leiten, wenn die Trennvorrichtung 12 in einer stehenden Anordnung verbaut wird. Der flüssige Anteil 26 tritt durch die Flüssigkeitsauslässe 48 aus der Trennkammer 36 aus und trifft auf die Leitelemente 54. Von diesen Leitelementen 54 wird der flüssige Anteil 26 derart geleitet, dass der flüssige Anteil 26 in die Verdampfungskanäle 46 eintreten kann. 12 shows a sectional view along the longitudinal axis of the evaporator 20 , The figure shows how the guide elements 54 the liquid portion 26 in the evaporation channels 46 conduct when the separator 12 is installed in a standing arrangement. The liquid portion 26 passes through the fluid outlets 48 from the separation chamber 36 and meets the guiding elements 54 , From these guiding elements 54 becomes the liquid fraction 26 conducted in such a way that the liquid portion 26 in the evaporation channels 46 can occur.

Die 13 und 14 sind perspektivische Ansichten der 12, wobei die Funktionsweise der Leitelemente 54 und das Zusammenwirken mit den Flüssigkeitsauslässen 48 verdeutlicht werden soll. Die Trennkammer 36 weist die Flüssigkeitsauslässe 48 auf, durch die der flüssige Anteil 26 die Trennkammer 36 verlässt. Dabei fließt der flüssige Anteil 26 in die trogförmigen Flüssigkeitreservoirs 50, von wo der flüssige Anteil 26 zu den Verdampfungskanälen 46 gelangt, sobald das jeweilige Reservoir 50 voll ist. Bei um 90° verdrehter Bauweise würden die Leitelemente 54 dafür sorgen, dass der flüssige Anteil 26 entlang der Leitelemente 54 verläuft und in die Flüssigkeitsreservoirs 50 oder direkt in die Verdampfungskanäle 46 gelangt.The 13 and 14 are perspective views of 12 , wherein the operation of the guide elements 54 and the interaction with the liquid outlets 48 should be clarified. The separation chamber 36 has the liquid outlets 48 on, by which the liquid portion 26 the separation chamber 36 leaves. The liquid portion flows 26 into the trough-shaped liquid reservoirs 50 from where the liquid portion 26 to the evaporation channels 46 as soon as the respective reservoir 50 is full. At 90 ° twisted construction would be the guiding elements 54 Make sure that the liquid portion 26 along the guiding elements 54 runs and into the liquid reservoirs 50 or directly into the evaporation channels 46 arrives.

Somit ist ein Kältemittelkreislauf 10, eine Trennvorrichtung 12 und insbesondere ein Verdampfer 20 mit integrierter Trennvorrichtung 12 geschaffen, die es ermöglichen, den Verdampfer 20 effizient zu betreiben oder die Effizienz des Verdampfers 20 zu steigern, indem das Kältemittel 22 vor dem Eintritt in die Verdampfungskanäle 46 in einen gasförmigen 24 und einen flüssigen Anteil 26 getrennt wird.Thus, a refrigerant circuit 10 , a separator 12 and in particular an evaporator 20 with integrated separation device 12 created that allow the evaporator 20 to operate efficiently or the efficiency of the evaporator 20 increase by the refrigerant 22 before entering the evaporation channels 46 in a gaseous 24 and a liquid portion 26 is disconnected.

Claims

Refrigerant circulation ( 10 ), in particular for a vehicle air conditioning system, with at least one capacitor ( 16 ), an evaporator ( 20 ) with a distributor ( 35 ), whereby the evaporator ( 20 ) a plurality of parallel evaporation channels ( 46 ), and with a compressor ( 14 ), characterized in that upstream of the evaporation channels ( 46 ) a separating device ( 12 ) for separating refrigerant fluid ( 22 ) into a liquid ( 26 ) and a gaseous ( 24 ) And that at least the liquid portion ( 26 ) via the distributor ( 35 ) into the evaporation channels ( 46 ).

Refrigerant circulation ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the separating device ( 12 ) Outlets ( 48 ), which with the evaporation channels ( 46 ) are directly fluidly connected.

Refrigerant circulation ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one secondary line ( 28 ) for a part of the separated refrigerant ( 22 ) provided by an outlet ( 42 ) of the separating device ( 12 ) starting in the distributor ( 35 ) opens.

Refrigerant circulation ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a bypass line ( 30 ), extending from an outlet ( 42 ) of the separating device ( 12 ) parallel to the evaporator ( 20 ) and after the evaporator ( 20 ) into the cycle ( 10 ) opens.

Refrigerant circulation ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the separating device ( 12 ) at least one outlet ( 48 ) for the liquid fraction ( 26 ) and at least two outlets ( 42 ) for the gaseous fraction ( 24 ) of the refrigerant ( 22 ) having.

Refrigerant circulation ( 10 ) according to claim 5, characterized in that the two outlets ( 42 ) of the separating device ( 12 ) for the gaseous fraction ( 24 ) at opposite ends in the distributor ( 35 ).

Refrigerant circulation ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the separating device ( 12 ) in the evaporator ( 20 ) is integrated, preferably in the head of the evaporator ( 20 ) or in the distributor ( 35 ).

Separating device ( 12 ) for separating a refrigerant ( 22 ) into a liquid ( 26 ) and a gaseous fraction ( 24 ) for a refrigerant circuit ( 10 ) according to one of the preceding claims, with an inlet ( 40 ) for refrigerants ( 22 ), in particular for vaporous refrigerant, at least one gas outlet ( 42 ) for the gaseous fraction ( 24 ) of the refrigerant ( 22 ), at least one liquid outlet ( 48 ) for the liquid fraction ( 26 ) of the refrigerant ( 22 ) and a tubular separation chamber ( 36 ) for separating the refrigerant ( 22 ), where the refrigerant ( 22 ) over the inlet ( 40 ) tangentially to the inside of the lateral surface ( 38 ) of the separation chamber ( 36 ) is introduced into this and the liquid outlet ( 48 ) by at least one opening in the lateral surface ( 38 ) is formed.

Separating device ( 12 ) according to claim 8, characterized in that in the separation chamber ( 36 ) two axially opposite gas outlets ( 42 ) are provided.

Separating device ( 12 ) according to one of claims 8 to 9, characterized in that at one axial end of the separation chamber ( 36 ) a particular centric deflection element ( 52 ), from which gas ( 24 ), in particular cold gas ( 34 ), is deflected towards the opposite axial end.

Separating device ( 12 ) according to claim 10, characterized in that between the deflecting element ( 52 ) and the lateral surface ( 38 ) at least one gas outlet ( 42 ) for hot gas ( 32 ) is provided.

Separating device ( 12 ) according to one of claims 8 to 11, characterized in that at least one liquid reservoir ( 50 ) for the liquid fraction ( 26 ) of the refrigerant ( 22 ) provided by the liquid outlet ( 48 ), liquid fraction ( 26 ) of the refrigerant ( 22 ) collects.

Separating device ( 12 ) according to one of claims 8 to 12, characterized in that the lateral surface ( 38 ) distributed over its length numerous fluid outlets ( 48 ) Has.

Separating device ( 12 ) according to one of claims 12 to 13, characterized in that the liquid outlets ( 48 ) into at least one liquid reservoir ( 50 ).

Separating device ( 12 ) according to one of claims 8 to 14, characterized in that at least one guide element ( 54 ) is provided, which from the liquid outlet ( 48 ) leaking fluid ( 26 ) into the evaporation channels ( 46 ).

Evaporator ( 20 ) for a refrigerant circuit ( 10 ) according to one of claims 1 to 7, with a distributor ( 35 ) and a plurality of parallel evaporation channels ( 46 ), characterized in that a separating device ( 12 ) for separating a refrigerant ( 22 ) into a liquid ( 26 ) and a gaseous fraction ( 24 ) is provided.

Evaporator ( 20 ) according to claim 16, characterized in that the separating device ( 12 ) is designed according to one of claims 8 to 15.

Evaporator ( 20 ) according to claim 17, characterized in that the liquid outlets ( 48 ) on the lateral surface ( 38 ) directly with the parallel arranged evaporation channels ( 46 ) are connected.

Evaporator ( 20 ) according to one of claims 16 to 18, characterized in that the distributor ( 35 ) a the separation chamber ( 36 ) surrounding distribution chamber ( 44 ), wherein the liquid outlets ( 48 ) in the lateral surface ( 38 ) of the separation chamber ( 36 ) in the distribution chamber ( 44 ).

Evaporator ( 20 ) according to claim 19, characterized in that the distribution chamber ( 44 ) has an unequal cross section, with a wide section, into the separated gas ( 24 ) flows in and a narrower section, in which a transition to the evaporation channels ( 46 ) is present, in particular with the interposition of the liquid reservoir ( 50 ).