DE102013101721A1

DE102013101721A1 - Vorrichtung zur Aufteilung eines Kältemittelmassenstromes

Info

Publication number: DE102013101721A1
Application number: DE102013101721.5A
Authority: DE
Inventors: Marc Graaf; Tobias Haas
Original assignee: Halla Visteon Climate Control Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2014-09-18
Also published as: KR20140104927A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufteilung eines Kältemittelmassenstromes mit einem Einlass zum Einleiten des Kältemittelmassenstromes als Zweiphasengemisch aus Dampf und Flüssigkeit sowie einem ersten und einem zweiten Auslass zum Ableiten eines ersten und eines zweiten Kältemittelteilmassenstromes. Die Auslässe sind jeweils als Verbindung mit einem Wärmeübertrager konfiguriert, wobei die Wärmeübertrager als Verdampfer zur Wärmeübertragung an die Kältemittelteilmassenströme ausgebildet sind. Die Vorrichtung weist Mittel zur Variation der Anteile der flüssigen und der dampfförmigen Phase der Kältemittelteilmassenströme auf. Zudem betrifft die Erfindung einen für einen kombinierten Betrieb im Kälteanlagen- und Wärmepumpenmodus sowie für einen Nachheizmodus ausgebildeten Kältemittelkreislauf mit einem Verdichter, einem als Kondensator/Gaskühler betreibbaren Wärmeübertrager, einem Expansionsorgan, zwei im Wärmepumpenmodus oder Nachheizmodus jeweils als Verdampfer betreibbaren und parallel mit Kältemittel beaufschlagbaren Wärmeübertragern sowie einer Vorrichtung zur Aufteilung eines Kältemittelmassenstromes.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufteilung eines Kältemittelmassenstromes mit einem Einlass zum Einleiten des Kältemittelmassenstromes als Zweiphasengemisch aus Dampf und Flüssigkeit sowie einem ersten und einem zweiten Auslass zum Ableiten eines ersten und eines zweiten Kältemittelteilmassenstromes. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Kältemittelkreislauf mit der Vorrichtung zur Aufteilung eines Kältemittelmassenstromes. Der Kältemittelkreislauf ist für einen kombinierten Betrieb im Kälteanlagen- und Wärmepumpenmodus sowie für einen Nachheizmodus ausgebildet und weist einen Verdichter, einen als Kondensator/Gaskühler betreibbaren Wärmeübertrager, ein Expansionsorgan sowie zwei im Wärmepumpenmodus oder Nachheizmodus jeweils als Verdampfer betreibbare und parallel mit Kältemittel beaufschlagbare Wärmeübertrager auf.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Kältemittelkreisläufe von für den kombinierten Betrieb im Kälteanlagen- und Wärmepumpenmodus ausgebildeten Klimaanlagen weisen neben einem Verdichter und einem Expansionsorgan, einen inneren, der Klimatisierung der Zuluft des Fahrgastraumes vorgesehenen Wärmeübertrager sowie einen äußeren, der Wärmeaufnahme oder Wärmeabfuhr dienenden Wärmeübertrager auf. Im äußeren Wärmeübertrager wird die Wärme zwischen dem Kältemittel und der Umgebungsluft übertragen. Die Strömungsrichtung des Kältemittels, insbesondere durch den äußeren Wärmeübertrager, und damit der Betriebsmodus des Kältemittelkreislaufes werden mit Hilfe von Ventilen oder Ventilkombinationen eingestellt.
Aus der DE 10 2006 026 359 A1 geht eine Klimaanlage für den kombinierten Kälteanlagen- und Wärmepumpenbetrieb hervor. Die Klimaanlage umfasst einen Primärkreislauf und eine aus zwei Abschnitten bestehende Sekundärpassage. Der Primärkreislauf ist mit einem Verdichter, einem bidirektional durchströmbaren Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und der Umgebung, einem bidirektional durchströmbaren Drosselorgan sowie einen bidirektional durchströmbaren Wärmeübertrager zur Wärmezufuhr von der zu konditionierenden Luft des Fahrzeuginnenraums an das Kältemittel ausgebildet. Unabhängig vom Betriebsmodus und der Strömungsrichtung des Kältemittels wird der Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und der Umgebung vom gesamten, im Kältemittelkreislauf zirkulierenden Kältemittelmassenstrom beaufschlagt. Beim Betrieb im Wärmepumpenmodus wird das Kältemittel vor dem Eintritt in den Wärmeübertrager in das Zweiphasengebiet mit gasförmiger und flüssiger Phase entspannt. Bei der anschließenden Durchströmung des Wärmeübertragers mit Kältemittel in gasförmiger und flüssiger Phase ergeben sich im Vergleich zur Durchströmung mit reiner flüssiger Phase ein größerer Strömungswiderstand und infolge des hohen Dampfanteils eine schlechtere Wärmeübertragung, mit entsprechend größerem Bedarf an Antriebsleistung des Verdichters und größerer Dimensionierung des Wärmeübertragers.
Nach der DE 101 22 000 A1 ist parallel zu einem in Strömungsrichtung des Kältemittels nach dem Expansionsventil angeordneten Wärmeübertrager ein Bypasskanal auszubilden. An der Abzweigstelle des Bypasskanals zwischen dem Expansionsventil und dem Wärmeübertrager ist ein Phasentrenner angeordnet, dessen Flüssigauslass zu dem Wärmeübertrager und dessen Gasauslass in den Bypasskanal führt. Ein mit dem Phasentrenner kombiniertes Drosselelement ist auf den im Wärmeübertrager auftretenden Druckverlust abgestimmt, sodass nur ein minimaler, für die Förderung der flüssigen Phase erforderlicher Anteil an gasförmigem Kältemittel durch den Wärmeübertrager strömt und somit der wesentlich größere Anteil gasförmigem Kältemittel mit erheblich geringerem Strömungswiderstand als im Wärmeübertrager durch den Bypasskanal geleitet wird.
Zum Stand der Technik gehörende Kältemittelkreisläufe von Klimaanlagen weisen zusätzliche Wärmeübertrager auf, um im Wärmepumpenmodus neben der Umgebungsluft weitere Wärmequellen zu nutzen. Als Wärmequellen werden dabei beispielsweise die Wärme der Batterie oder anderer elektronischer Komponenten beziehungsweise des Motorkühlkreislaufes genutzt. In der DE 10 2010 042 127 A1 wird ein Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Elektrofahrzeuges oder Hybridfahrzeuges, umfassend einen Primärkreislauf und einen Sekundärstrang, offenbart. Dabei sind dem als Verdampfer betriebenen inneren Wärmeübertrager zum Entfeuchten und/oder Abkühlen der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft weitere Wärmeübertrager zur Wärmeaufnahme parallel geschaltet. Beim Betrieb des Kältemittelkreislaufes im Wärmepumpen- oder Nachheizmodus, in welchem auch der äußere Wärmeübertrager zur Wärmeaufnahme aus der Umgebung dient, können alle besagten Wärmeübertrager als Verdampfer parallel betrieben werden. Den Wärmeübertragern ist dabei in Strömungsrichtung des Kältemittels jeweils ein Expansionsorgan vorgeschaltet. Die Kältemittelleitung wird in Strömungsrichtung des Kältemittels vor den Expansionsorganen verzweigt.
Um die Anzahl der Komponenten im Kältemittelkreislauf jedoch zu minimieren und damit beispielsweise zum einen die Herstellungs-, Montage- und Wartungskosten zu senken und den Platzbedarf zu verringern, kann die Kältemittelleitung in Strömungsrichtung des Kältemittels nach einem einzelnen Expansionsorgan verzweigt werden. Der Kältemittelmassenstrom wird nach der Expansion im zweiphasigen Zustand aufgeteilt.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, diese Verzweigungspunkte als sogenannte T-Stücke auszubilden. Die Aufteilung des als Zweiphasengemisches vorliegenden Kältemittelmassenstromes in zwei Kältemittelteilmassenströme mittels eines T-Stücks führt jedoch zu einer unkontrollierten Zusammensetzung der Anteile von Dampf und Flüssigkeit innerhalb der Kältemittelteilmassenströme, sodass die Zusammensetzung der Kältemittelteilmassenströme auch vom jeweiligen Betriebszustand und damit vom gesamten im Kältemittelkreislauf zirkulierenden Kältemittelmassenstrom abhängig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Klimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf für verschiedene Betriebsmodi weiterzubilden. Dabei soll bei der Aufteilung eines zuvor beim Durchströmen eines Expansionsorgans in das Zweiphasengebiet entspannten Kältemittelmassenstromes die Zusammensetzung der Kältemittelteilmassenströme beeinflussbar sein, um die Druckverluste in den Wärmeübertragern und damit die Antriebsleistung des Verdichters zu minimieren und die Vorgänge der Wärmeübertragung zu optimieren. Mit optimaler Wärmeübertragung können wiederum die Wärmeübertragungsflächen der Wärmeübertrager und damit deren äußere Abmessungen verringert und der Platzbedarf der Komponenten gesenkt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zur Aufteilung eines Kältemittelmassenstromes mit einem Einlass zum Einleiten des Kältemittelmassenstromes als Zweiphasengemisch aus Dampf und Flüssigkeit, einem ersten Auslass zum Ableiten eines ersten Kältemittelteilmassenstromes und einem zweiten Auslass zum Ableiten eines zweiten Kältemittelteilmassenstromes gelöst.
Nach der Konzeption der Erfindung sind die Auslässe der Vorrichtung jeweils als Verbindung mit einem Wärmeübertrager ausgebildet. Die Wärmeübertrager werden dabei als Verdampfer zur Wärmeübertragung an die Kältemittelteilmassenströme ausgelegt und betrieben. Die Vorrichtung ist zudem erfindungsgemäß mit Mitteln zur Variation der Anteile der flüssigen und der dampfförmigen Phase der Kältemittelteilmassenströme ausgebildet. Damit wird unabhängig vom Betriebsmodus des Kältemittelkreislaufes einerseits gewährleistet, dass einer der beiden Kältemittelteilmassenströme gezielt einen höheren Anteil an flüssigem Kältemittel und geringeren Anteil an Dampf aufweist als der andere Kältemittelteilmassenstrom, sodass der zweite Kältemittelteilmassenstrom einen höheren Anteil an Dampf und einen geringeren Anteil an Flüssigkeit aufweist als der erste Kältemittelteilmassenstrom. Andererseits kann auch sichergestellt werden, dass unabhängig vom Betriebsmodus des Kältemittelkreislaufes beide Kältemittelteilmassenströme mit einer nahezu gleichen Zusammensetzung aus Dampf und Flüssigkeit, das heißt einem gleichen Flüssigkeits- oder Dampfgehalt, zu den Wärmeübertragern geleitet werden.
Der bevorzugt einzige Einlass der Vorrichtung ist vorteilhaft als Verbindung mit einem Expansionsorgan ausgebildet.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung eine von einer kreiszylindrischen Wandung, einem Deckelement und einem Bodenelement umschlossene Kammer auf. Die Kammer ist mit einem in Richtung einer vertikal ausgerichteten Längsachse zunehmenden Durchmesser der Wandung ausgebildet. Der Einlass ist im oberen Bereich mit dem geringeren Durchmesser und der erste Auslass im unteren Bereich mit dem größeren Durchmesser angeordnet. Der Einlass mündet dabei tangential in die Kammer ein. Der Einlass und der Auslass sind vorteilhaft senkrecht zur Längsachse ausgerichtet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist konzentrisch zur Wandung ein zylinderförmiges Dampfleitungselement mit kreisrundem Querschnitt angeordnet. Das Dampfleitungselement weist dabei einen geringeren Durchmesser als die Wandung auf und begrenzt die Kammer in radialer Richtung zur Längsachse. Die Längsachse, das Dampfleitungselement und die Wandung der Kammer sind koaxial zueinander angeordnet.
Innerhalb der Kammer ist vorteilhaft ein scheibenförmiges Trennelement senkrecht und konzentrisch zur Längsachse derart angeordnet, dass das Trennelement einen äußeren Durchmesser aufweist, welcher kleiner ist als der innere Durchmesser der Wandung. Das Trennelement weist bevorzugt eine zentrisch angeordnete Durchlassöffnung auf. Der Durchmesser der Durchlassöffnung ist dabei größer als der Außendurchmesser des Dampfleitungselementes, sodass zwischen der Wandung und dem Trennelement sowie zwischen dem Trennelement und dem Dampfleitungselement jeweils ein Spalt ausgebildet ist. Die Spalte sind derart konfiguriert, um das Hindurchströmen von Kältemittel in flüssiger oder dampfförmiger Phase und damit die Trennung der flüssigen von der dampfförmigen Phase des Kältemittelmassenstromes zu gewährleisten.
Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung ist das Dampfleitungselement als zweiter Auslass der Vorrichtung hohlzylinderförmig mit einer offenen Stirnseite innerhalb der Kammer und einer offenen Stirnseite außerhalb der Kammer zum Ableiten des zweiten Kältemittelteilmassenstromes ausgebildet. Der zweite Kältemittelteilmassenstrom weist dabei unabhängig vom Betriebsmodus des Kältemittelkreislaufes einen geringeren Anteil an flüssigem und damit höheren Anteil an dampfförmigem Kältemittel auf als der erste Kältemittelteilmassenstrom. Die unterschiedlichen Anteile der Zusammensetzungen der Kältemittelteilmassenströme schließen die Möglichkeit ein, dass der erste Kältemittelteilmassenstrom aus nahezu reiner Flüssigkeit und der zweite Kältemittelteilmassenstrom aus nahezu reinem Dampf besteht. Die Vorrichtung weist in Richtung der Längsachse unterhalb der offenen Stirnseite des Dampfleitungselementes innerhalb der Kammer vorteilhaft eine Umlenkvorrichtung auf. Die Umlenkvorrichtung dient dem Umlenken des am äußeren Umfang des Dampfleitungselementes durch den zwischen dem Trennelement und dem Dampfleitungselement ausgebildeten Spalt nach unten strömenden Dampfes zur offenen Stirnseite des Dampfleitungselementes. Der Dampf wird anschließend durch das Dampfleitungselement aus der Kammer abgesaugt.
Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung ist der zweite Auslass im unteren Bereich der Kammer in Bezug auf die Längsachse in Höhe des ersten Auslasses angeordnet. Die aus den beiden Auslässen ableitbaren Kältemittelteilmassenströme weisen unabhängig vom Betriebsmodus des Kältemittelkreislaufes die gleichen Anteile an Dampf und Flüssigkeit auf. Das zylindrische Dampfleitungselement ist als Vollzylinder ausgebildet oder verschlossen, sodass es keinen inneren Durchlass zwischen den Stirnseiten aufweist. Die Ausgestaltung der Vorrichtung mit der Wandung, dem Dampfleitungselement und dem Trennelement sowie der Anordnung des Einlasses und der Auslässe umfasst damit Mittel zur Vergleichmäßigung und Strömungsgleichrichtung des eingeleiteten Kältemittelmassenstromes. Die nach der Vergleichmäßigung aufgeteilten Kältemittelteilmassenströme weisen die gleiche Zusammensetzung aus Dampf und Flüssigkeit auf.
Alternativ kann die Vorrichtung zur Vergleichmäßigung und Strömungsgleichrichtung des eingeleiteten Kältemittelmassenstromes einen Strömungsgleichrichter, bevorzugt in der Form eines Siebeinsatzes oder einer Lochplatte, aufweisen. Der Strömungsgleichrichter ist dabei vorteilhaft innerhalb des Einlasses einer als T-Stück ausgebildeten Verzweigung der Kältemittelleitung angeordnet. Damit wird der Kältemittelmassenstrom beim Durchströmen des Strömungsgleichrichters in der Zusammensetzung vergleichmäßigt und anschließend aufgeteilt.
Nach einer weiteren alternativen Ausgestaltung weist die Vorrichtung eine vertikal ausgerichtete Kältemittelleitung auf, welche mit einem in Strömungsrichtung vorgelagerten Bogenelement verbunden ist. Ein Auslass zum Ableiten des zweiten Kältemittelteilmassenstromes ist vorteilhaft nach dem Übergang vom Bogenelement auf die Kältemittelleitung an der Seite des inneren Radius des Bogenelementes, senkrecht an der Kältemittelleitung angeordnet. Der durch den Auslass aus der Vorrichtung abgeleitete zweite Kältemittelteilmassenstrom weist einen geringeren Anteil an flüssigem Kältemittel als der erste Kältemittelteilmassenstrom auf. Der erste Kältemittelteilmassenstrom strömt in der vertikal ausgerichtet angeordneten Kältemittelleitung am Auslass vorbei nach unten und tritt als Kältemittelteilmassenstrom mit hohem Anteil an flüssigem Kältemittel aus der Vorrichtung aus.
Alternativ kann die Kältemittelleitung auch horizontal ausgerichtet und mit einem Auslass ausgebildet sein, welcher senkrecht an der Kältemittelleitung angeordnet und vertikal nach oben ausgerichtet ist. Das überwiegend flüssige Kältemittel strömt im unteren Bereich der Kältemittelleitung am Auslass vorbei und wird als erster Kältemittelteilmassenstrom aus der Vorrichtung abgeleitet. Das überwiegend dampfförmige Kältemittel wird als zweiter Kältemittelteilmassenstrom durch den Auslass abgesaugt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß zudem durch einen Kältemittelkreislauf mit einer vorgenannten Vorrichtung zur Aufteilung eines Kältemittelmassenstromes gelöst. Die Vorrichtung weist einen Einlass zum Einleiten des Kältemittelmassenstromes als Zweiphasengemisch aus Dampf und Flüssigkeit, einen ersten Auslass zum Ableiten eines ersten Kältemittelteilmassenstromes und einen zweiten Auslass zum Ableiten eines zweiten Kältemittelteilmassenstromes auf. Der für einen kombinierten Betrieb im Kälteanlagen- und Wärmepumpenmodus sowie für einen Nachheizmodus ausgebildete Kältemittelkreislauf umfasst einen Verdichter, einen als Kondensator/Gaskühler betreibbaren Wärmeübertrager, ein Expansionsorgan sowie zwei im Wärmepumpenmodus oder Nachheizmodus jeweils als Verdampfer betreibbare und parallel mit Kältemittel beaufschlagbare Wärmeübertrager.
Nach einer Konzeption der Erfindung sind der Einlass der Vorrichtung mit dem Expansionsorgan und die Auslässe jeweils mit einem der parallel mit Kältemittel beaufschlagbaren Wärmeübertrager verbunden.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind das Expansionsorgan, die Vorrichtung zur Aufteilung des Kältemittelmassenstromes und die parallel mit Kältemittel beaufschlagbaren Wärmeübertrager derart zueinander angeordnet, dass das Kältemittel im Wärmepumpenmodus oder Nachheizmodus vom Expansionsorgan zur Vorrichtung zur Aufteilung des Kältemittelmassenstromes geleitet wird und die in der Vorrichtung aufgeteilten Kältemittelteilmassenströme zu den parallel mit Kältemittel beaufschlagbaren Wärmeübertragern strömen.
Einer der Wärmeübertrager ist vorteilhaft bidirektional durchströmbar und wird je nach Betriebsmodus des Kältemittelkreislaufes in unterschiedlicher Richtung von Kältemittel durchströmt. Dieser Wärmeübertrager ist bevorzugt als Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager ausgebildet, welcher sowohl als Verdampfer als auch als Kondensator/Gaskühler betreibbar ist. Die Wärme wird dabei insbesondere zwischen dem Kältemittel und der Umgebungsluft übertragen.
Die Vorrichtung zur Aufteilung des Kältemittelmassenstromes ist vorteilhaft derart ausgebildet und angeordnet, dass der Auslass zum Ableiten des ersten Kältemittelteilmassenstromes mit dem Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager verbunden ist. Damit wird bevorzugt der Kältemittelteilmassenstrom mit dem hohen Anteil an Flüssigkeit zum Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager geleitet, um den Druckverlust über dem Wärmeübertrager zu minimieren. Der Unterschied zum Wärmeübertrager, welcher mit dem zweiten Kältemittelteilmassenstrom beaufschlagt wird, liegt in dessen Funktion. Der mit dem zweiten Kältemittelteilmassenstrom beaufschlagte Wärmeübertrager wird unabhängig vom Betriebsmodus des Kältemittelkreislaufes als Verdampfer betrieben und in der gleichen Richtung durchströmt. Der Wärmeübertrager ist folglich vorteilhaft für einen Betrieb mit einem Kältemittelmassenstrom auszulegen, welcher einen hohen Anteil an dampfförmigen Kältemittel aufweist und damit bezüglich des kältemittelseitigen Druckverlustes unempfindlich ist.
Neben der Minimierung der Druckverluste in den Wärmeübertragern und damit der Antriebsleistung des Verdichters des Kältemittelkreislaufes werden die Vorgänge der Wärmeübertragung in den Wärmeübertragern optimiert. Damit werden die Wärmeübertragungsflächen und äußeren Abmessungen der Wärmeübertrager verringert und der Platzbedarf gesenkt.
Der Kältemittelkreislauf wird bevorzugt in einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges verwendet.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen
1: einen Kältemittelkreislauf mit zwei parallel schaltbaren und von Kältemittel beaufschlagbaren Wärmeübertragern jeweils im Betrieb als Verdampfer mit einer Vorrichtung zur Aufteilung der zu verdampfenden Kältemittelteilmassenströme,
2a, 2b: Zyklonabscheider zur Trennung der flüssigen von der dampfförmigen Phase eines Kältemittelmassenstromes und
2a: getrennte Weiterleitung zweier Kältemittelteilmassenströme als Dampf und Flüssigkeit,
2b: Weiterleitung zweier Kältemittelteilmassenströme jeweils als Zweiphasengemisch,
3: Strömungsgleichrichter zur Aufteilung eines Kältemittelmassenstromes und Weiterleitung zweier Kältemittelteilmassenströme jeweils als Zweiphasengemisch,
4, 5: Vorrichtung zur Trennung der flüssigen von der dampfförmigen Phase eines Kältemittelmassenstromes und getrennte Weiterleitung zweier Kältemittelteilmassenströme als Dampf und Flüssigkeit in Ausbildung als Einbindung
4: in eine vertikal ausgerichtete Kältemittelleitung sowie
5: in eine horizontal ausgerichtete Kältemittelleitung.
In 1 ist ein Kältemittelkreislauf 1 mit zwei parallel schaltbaren und von Kältemittel beaufschlagbaren Wärmeübertragern 2, 3 jeweils im Betrieb als Verdampfer mit einer Vorrichtung 10 zur Aufteilung der zu verdampfenden Kältemittelteilmassenströme dargestellt.
Der Kältemittelkreislauf 1 umfasst neben den in Strömungsrichtung des Kältemittels bei Wärmepumpenmodus, welcher mit durchgezogenen Pfeilen gezeigt ist, nacheinander angeordnet den Verdichter 5, den als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager 4, die Vorrichtung 10 zur Aufteilung des Kältemittelmassenstromes sowie die beiden jeweils als Verdampfer betriebenen und parallel mit Kältemittel beaufschlagten Wärmeübertrager 2, 3. Der Kältemittelkreislauf 1 wird vorrangig bei geringen Umgebungstemperaturen zum Beheizen des Fahrgastraumes im Heiz- beziehungsweise Wärmepumpenmodus betrieben. Die Wärme wird dabei in den Wärmeübertragern 2, 3 aufgenommen.
Das Kältemittel wird nach dem Vorgang der Verdichtung im Verdichter 5 vom Abzweig 6 über das Ventil 7 zum Wärmeübertrager 4 geleitet. Das Ventil 8 ist geschlossen. Beim Durchströmen des Wärmeübertragers 4 gibt das Kältemittel Wärme an die Luft, speziell den dem Fahrgastraum des Fahrzeuges zuzuführenden Luftmassenstrom, ab. Das Kältemittel wird dabei verflüssigt.
Erfolgt die Verflüssigung des Kältemittels bei unterkritischem Betrieb, wie zum Beispiel mit dem Kältemittel R134a oder bei bestimmten Umgebungsbedingungen mit Kohlendioxid, wird der Wärmeübertrager 4 als Kondensator bezeichnet. Ein Teil der Wärmeübertragung findet bei konstanter Temperatur statt. Bei überkritischem Betrieb beziehungsweise bei überkritischer Wärmeabgabe im Wärmeübertrager 4 nimmt die Temperatur des Kältemittels stetig ab. In diesem Fall wird der Wärmeübertrager 4 auch als Gaskühler bezeichnet. Überkritischer Betrieb kann unter bestimmten Umgebungsbedingungen oder Betriebsweisen des Kältemittelkreislaufes 1 zum Beispiel mit dem Kältemittel Kohlendioxid auftreten.
Das nach der Verflüssigung im flüssigen Zustand vorliegende Kältemittel wird beim Durchströmen des als Expansionsorgan 9 ausgebildeten Ventils in das Zweiphasengebiet entspannt. Der Kältemittelmassenstrom wird innerhalb der Vorrichtung 10 in zwei Kältemittelteilmassenströme aufgeteilt, welche anschließend zu den als Verdampfer betriebenen Wärmeübertragern 2, 3 geleitet werden. Im Wärmeübertrager 2 nimmt das Kältemittel Wärme aus der Luft, insbesondere der Umgebungsluft des Kraftfahrzeuges, auf. Der zweite Wärmeübertrager 3 kann beispielsweise zur Wärmeabfuhr von elektronischen beziehungsweise elektrischen Komponenten, wie der Batterie, als sogenannter Chiller zur Wärmeaufnahme aus dem Motorkühlkreislauf des Kraftfahrzeuges oder als Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager ausgebildet sein und damit ganz unterschiedliche Funktionen erfüllen. Als Wärmequellen werden damit zum Beispiel Luft, elektronische Komponenten oder der Motorkühlkreislauf genutzt.
Der aus dem Wärmeübertrager 2 austretende Kältemittelteilmassenstrom wird durch das geöffnete Ventil 11 zur Mündungsstelle 12 geleitet und vor dem Eintreten in den Verdichter 5 mit dem durch den Wärmeübertrager 3 geführten Kältemittelteilmassenstrom vermischt. Je nach Bedarf und Betriebsmodus ist das als Expansionsventil ausgebildete Ventil 13 geschlossen oder geöffnet, sodass ein Beaufschlagen des ebenfalls als Verdampfer betriebenen Wärmeübertragers 14 mit Kältemittel verhindert oder gefördert wird. Bei geöffnetem Ventil 13 nimmt das Kältemittel beim Durchströmen des Wärmeübertragers 14 Wärme aus der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft auf und verdampft. Der Luftmassenstrom wird entfeuchtet und/oder abgekühlt und anschließend beim Überströmen des Wärmeübertragers 4 wieder erwärmt. Der Kältemittelteilmassenstrom wird vor dem Eintritt in den Verdichter 5 mit den durch die Wärmeübertrager 2, 3 geführten Kältemittelteilmassenströmen vermischt. Die über ein nichtdargestelltes Gebläse angesaugte Luft wird in Strömungsrichtung zuerst über den Wärmeübertrager 14 und anschließend den Wärmeübertrager 4 geleitet, bevor sie in den Fahrgastraum einströmt. Die Wärmeübertrager 14, 4 sind folglich in angegebener Reihenfolge bezüglich der dem Fahrgastraum zuzuführenden Luft hintereinander angeordnet und werden je nach Bedarf und Betriebsmodus zu- oder abgeschaltet.
Die 2a und 2b zeigen die Vorrichtung 10 zur Aufteilung des Kältemittelmassenstromes jeweils in Ausbildung eines Zyklonabscheiders 10a', 10a'' zur Trennung der flüssigen von der dampfförmigen Phase des Kältemittelmassenstromes. Nach 2a wird der Kältemittelmassenstrom in einen dampfförmigen Anteil und einen flüssigen Anteil getrennt und die Kältemittelteilmassenströme als Dampf und Flüssigkeit weitergeleitet. Gemäß 2b werden die zwei Kältemittelteilmassenströme mit im Wesentlichen gleicher Zusammensetzung jeweils als Zweiphasengemisch weitergeleitet.
Der Zyklonabscheider 10a', 10a'' weist eine zylinderförmige Kammer 15 auf, welche von einer Wandung 16 vollumfänglich umschlossen ist. Die rotationssymmetrisch um eine vertikal ausgerichtete Längsachse 17 ausgebildete Wandung 16 weist im oberen Bereich einen geringeren Umfang als im unteren Bereich auf. Der Umfang nimmt von oben nach unten stetig zu. Die Bezeichnungen oberer und unterer Bereich beziehungsweise oben und unten beziehen sich auf die Anordnung in Richtung der Längsachse 17. Die Wandung 16 ist auf den Stirnseiten im oberen Bereich durch ein Deckelement 18 und im unteren Bereich durch ein Bodenelement 19 verschlossen.
Im oberem Bereich der Wandung 16 mündet ein Einlass 20a', 20a'' tangential durch die Wandung 16 in die Kammer 15. Durch den Einlass 20a', 20a'' wird in Strömungsrichtung 21 der Kältemittelmassenstrom als Zweiphasengemisch in den Zyklonabscheider 10a', 10a'' eingeleitet. Das Zweiphasengemisch wird infolge der Rotationsbewegung des Kältemittelmassenstromes um die Längsachse 17 getrennt. Die Flüssigkeit fließt aufgrund der Schwerkraft an der Wandung 16 nach unten. Der Dampf sammelt sich im Wesentlichen im Innenraum der Kammer 15. In der Mitte der Kammer 15 ist rotationssymmetrisch um die Längsachse 17 ein Dampfleitungselement 22a ausgebildet, welches aus dem Deckelement 18 aus dem Zyklonabscheider 10a', 10a'' herausragt und in der Ausgestaltung nach 2a als Auslass 22b den Kältemittelteilmassenstrom als Dampf beziehungsweise dampfreicher Kältemittelteilmassenstrom in Strömungsrichtung 23 nach oben aus der Kammer 15 abführt. Das Dampfleitungselement 22a weist die Form eines hohlen Kreiszylinders auf.
Um das Dampfleitungselement 22a ist koaxial zur Längsachse 17 ein die Form einer kreisrunden Scheibe aufweisendes Trennelement 24 angeordnet. Der äußere Durchmesser des Trennelementes 24 ist dabei geringer als der innere Durchmesser der Wandung 16, sodass zwischen dem Rand des Trennelementes 24 und der Wandung 16 ein Spalt 25 ausgebildet ist. Der Spalt 25 ermöglicht das Ablaufen der sich an der Wandung 16 ansammelnden Flüssigkeit in Strömungsrichtung 27 in den unteren Bereich der Kammer 15. Im unteren Bereich ist die Wandung 16 mit einem Auslass 26a', 26a'' ausgebildet. Gemäß der Ausgestaltung nach 2a wird der Kältemittelteilmassenstrom in Strömungsrichtung 27 als Flüssigkeit beziehungsweise flüssigkeitsreicher Kältemittelteilmassenstrom durch den Auslass 26' aus dem Zyklonabscheider 10a' abgeleitet.
Das Trennelement 24 ist zudem mit einer in Bezug auf die Längsachse 17 mittig angeordneten Durchlassöffnung 28 versehen. Die kreisrunde Durchlassöffnung 28 weist einen größeren Durchmesser auf als das Dampfleitungselement 22a am äußeren Umfang, sodass zwischen dem äußeren Umfang des Dampfleitungselementes 22a und dem inneren Rand des Trennelementes 24 ein Spalt 29 ausgebildet ist. Der Spalt 29 ermöglicht das Abströmen des Dampfes in Strömungsrichtung 23.
Der durch den Spalt 29 in Strömungsrichtung 23 geleitete Dampf wird gemäß der Ausgestaltung nach 2a an der Umlenkvorrichtung 30 umgelenkt und in das Dampfleitungselement 22a eingeleitet. Das in den Zyklonabscheider 10a' eingeleitete Zweiphasengemisch wird in einen hauptsächlich flüssigen und einen hauptsächlich dampfförmigen Kältemittelteilmassenstrom aufgeteilt.
Im Unterschied zur Ausgestaltung des Zyklonabscheiders 10a' nach 2a weist der Zyklonabscheider 10a'' nach 2b keine Umlenkvorrichtung 30 auf und das Dampfleitungselement 22a ist verschlossen. Der Dampf und die Flüssigkeit strömen, wie zu 2a beschrieben, durch die Spalte 25, 29 in den unteren Bereich der Kammer 15 und werden dort gezielt miteinander vermischt. Die Wandung 16 ist im unteren Bereich neben dem Auslass 26'' mit einem weiteren Auslass 31 ausgebildet. Die Kältemittelteilmassenströme werden jeweils in Strömungsrichtung 32 als Zweiphasengemisch durch die Auslässe 26'', 31 aus dem Zyklonabscheider 10a'' abgeleitet. Beide Kältemittelteilmassenströme weisen unabhängig vom Betriebsmodus des Kältemittelkreislaufes 1 die gleiche Zusammensetzung bezüglich des Dampfgehaltes auf. Die Unterschiede im Dampfgehalt der Kältemittelteilmassenströme sind vernachlässigbar.
Der Einlass 20', 20'' und die Auslässe 26', 26'', 31 sind senkrecht zur Längsachse 17 ausgerichtet angeordnet.
In 3 ist die Vorrichtung 10 zur Aufteilung des Kältemittelmassenstromes in Ausbildung als ein Strömungsgleichrichter 10b zur Vergleichmäßigung der Zweiphasenströmung sowie zur Aufteilung des vergleichmäßigten Kältemittelmassenstromes und zur Weiterleitung der zwei getrennten, jeweils als Zweiphasengemisch vorliegenden Kältemittelteilmassenströme dargestellt. Damit erfüllt die Vorrichtung 10b aus 3 eine ähnliche Funktion wie die Vorrichtung 10a'' aus 2b.
Der Strömungsgleichrichter 10b weist in Richtung der Symmetrieebene 33 einen Einlass 34 auf, durch welchen der Kältemittelmassenstrom in Strömungsrichtung 21 als Zweiphasengemisch eingeleitet wird. Innerhalb des bevorzugt hohlzylinderförmig mit kreisrundem Querschnitt ausgebildeten Einlasses 34 ist ein Element 35 zur Strömungsgleichrichtung angeordnet. Das Element 35 kann dabei aus einem Siebeinsatz oder aus einer Lochplatte ausgebildet sein. Infolge des Druckverlustes beim Durchströmen des Elementes 35 wird der als Zweiphasengemisch vorliegende Kältemittelmassenstrom gleichmäßig über den Strömungsquerschnitt verteilt.
Im Anschluss wird der in seiner Zusammensetzung vergleichmäßigte Kältemittelmassenstrom aufgeteilt. Die Kältemittelteilmassenströme werden jeweils in Strömungsrichtung 32 als Zweiphasengemisch durch die Auslässe 36, 37 aus dem Strömungsgleichrichter 10b abgeleitet. Beide Kältemittelteilmassenströme weisen unabhängig vom Betriebsmodus des Kältemittelkreislaufes 1 die gleiche Zusammensetzung bezüglich des Dampfgehaltes auf.
In den 4 und 5 werden jeweils eine Vorrichtung 10 zur Trennung der flüssigen von der dampfförmigen Phase eines Kältemittelmassenstromes und die getrennte Weiterleitung eines dampfreichen und eines flüssigkeitsreichen Kältemittelteilmassenstromes dargestellt. 4 zeigt die Vorrichtung 10 als horizontalen Abzweig 10c und Einbindung in eine vertikal ausgerichtete Kältemittelleitung 38. Die vertikal ausgerichtete Kältemittelleitung 38 wird dabei als sogenanntes Fallrohr betrieben. In 5 wird die Vorrichtung 10 als vertikaler, nach oben ausgerichteter Abzweig 10d und Einbindung in eine horizontal ausgerichtete Kältemittelleitung 45 gezeigt.
Wie in 4 verdeutlicht, sind insbesondere im Anschluss an ein Bogenelement 39 oder eine Umlenkung in der Kältemittelleitung 38 die flüssige Phase 40 und die dampfförmige Phase 41 des das Bogenelement 39 durchströmenden Kältemittelmassenstromes nicht gleichmäßig über den anschließenden Strömungsquerschnitt der Kältemittelleitung 38 verteilt. Die flüssige Phase 40 wird beim Strömen infolge der Zentrifugalkraft an den äußeren Rand des Bogenelementes 39 gedrückt und damit von der dampfförmigen Phase 41 mit geringerer Trägheit getrennt. Der Kältemittelmassenstrom strömt durch den Einlass 43 in die Vorrichtung 10c ein. Der Auslass 42 für den Dampf beziehungsweise den dampfreichen und damit flüssigkeitsarmen Kältemittelteilmassenstrom des horizontalen Abzweiges 10c ist in Strömungsrichtung 21 im unmittelbaren Anschluss an das Bogenelement 39 innerhalb der vertikal ausgerichteten Kältemittelleitung 38 angeordnet. Der senkrecht zur Kältemittelleitung 38 ausgerichtete Auslass 42 ist dabei im Bereich der Kältemittelleitung 38 ausgebildet, welcher sich an die Innenseite des vom Bogenelement 39 aufgespannten Rohrbogens anschließt.
Der Dampf beziehungsweise dampfreiche Kältemittelteilmassenstrom wird in Strömungsrichtung 23 durch den Auslass 42 abgeleitet, während die Flüssigkeit beziehungsweise der flüssigkeitsreiche Kältemittelteilmassenstrom in Strömungsrichtung 27 in der Kältemittelleitung 38 weiterströmt und aus dem Auslass 44 ausströmt.
Wie aus 5 hervorgeht, sind insbesondere in einer horizontal ausgerichteten Kältemittelleitung 45 die flüssige Phase 40 und die dampfförmige Phase 41 eines als Zweiphasengemisch strömenden Kältemittelmassenstromes aufgrund der Schwerkraft nicht gleichmäßig über den Strömungsquerschnitt verteilt. Die flüssige Phase 40 strömt im unteren Bereich beziehungsweise am Boden der Kältemittelleitung 45, während sich die dampfförmige Phase 41 aufgrund der geringeren Dichte oberhalb der flüssigen Phase 40 ansammelt. Der Kältemittelmassenstrom strömt durch den Einlass 47 in die Vorrichtung 10d ein. Der Dampf beziehungsweise dampfreiche Kältemittelteilmassenstrom wird in Strömungsrichtung 23 durch den Auslass 46 abgeleitet, während die Flüssigkeit beziehungsweise der flüssigkeitsreiche Kältemittelteilmassenstrom in Strömungsrichtung 27 in der Kältemittelleitung 45 weiterströmt und aus dem Auslass 48 ausströmt. Der Auslass 46 ist senkrecht zur horizontal ausgerichteten Kältemittelleitung 45 derart angeordnet, dass der dampfreiche Kältemittelteilmassenstrom nach oben aus der Kältemittelleitung 45 abgeleitet wird.
Die Trennung der flüssigen Phase 40 von der dampfförmigen Phase 41 mittels der Zentrifugalkraft nach 4 oder der Schwerkraft nach 5 wird somit zur Aufteilung des als Zweiphasengemisches vorliegenden Kältemittelmassenstromes in einen flüssigkeitsarmen und einen flüssigkeitsreichen Kältemittelteilmassenstrom genutzt.
Der flüssigkeitsreiche Kältemittelteilmassenstrom nach den Ausgestaltungen der Vorrichtung 10a', 10c, 10d gemäß den 2a, 4 und 5 wird im Kältemittelkreislauf 1 nach 1 zum Wärmeübertrager 2 geleitet. Der zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und der Umgebungsluft ausgebildete Wärmeübertrager 2 wird je nach Betriebsmodus des Kältemittelkreislaufes in unterschiedlicher Richtung vom Kältemittel durchströmt und sowohl als Verdampfer als auch als Kondensator/Gaskühler betrieben. Beim Betrieb als Kondensator/Gaskühler tritt das Kältemittel in flüssigem Zustand mit hoher Dichte aus dem Wärmeübertrager 2 aus. Beim Betrieb als Verdampfer durchströmt expandiertes zweiphasiges Kältemittel die ursprüngliche Unterkühlstrecke des Wärmeübertragers 2 und verdampft. Dieser Abschnitt des nunmehr als Verdampfer betriebenen Wärmeübertragers 2, welcher eigentlich für die Durchströmung mit flüssigem Kältemittel und erheblich größerer Dichte mit einem geringeren Strömungsquerschnitt ausgelegt ist, würde einen sehr hohen Druckverlust aufweisen, da sich mit zunehmender Verdampfung die Dichte des Kältemittels verringert. Das Beaufschlagen des Wärmeübertragers 2 im Betrieb als Verdampfer mit einem Kältemittelmassenstrom mit hohem Anteil an Flüssigkeit führt damit zur Verringerung des Druckverlustes beim Durchströmen. Der zweite, dampfreiche Kältemittelteilmassenstrom wird durch den Wärmeübertrager 3 geleitet, welcher unabhängig vom Betriebsmodus des Kältemittelkreislaufes 1 vom Kältemittel in einer Richtung durchströmt wird und stets als Verdampfer betrieben wird. Aufgrund der Auslegung des Wärmeübertragers 3 ausschließlich in Funktion eines Verdampfers ist der kältemittelseitige Druckverlust weniger ausschlaggebend für die dem Kältemittelkreislauf 1 am Verdichter 5 zuzuführende Leistung.
Bezugszeichenliste

1: Kältemittelkreislauf
2: Wärmeübertrager
3: Wärmeübertrager
4: Wärmeübertrager
5: Verdichter
6: Abzweig
7: Ventil
8: Ventil
9: Expansionsorgan
10: Vorrichtung zur Aufteilung eines Kältemittelmassenstromes
10a', 10a'': Vorrichtung, Zyklonabscheider
10b: Vorrichtung, Strömungsgleichrichter
10c: Vorrichtung, horizontaler Abzweig
10d: Vorrichtung, vertikaler Abzweig
11: Ventil
12: Mündungsstelle
13: Ventil
14: Wärmeübertrager
15: Kammer
16: Wandung
17: Längsachse
18: Deckelement
19: Bodenelement
20', 20'': Einlass Zweiphasengemisch
21: Strömungsrichtung Zweiphasengemisch
22a: Dampfleitungselement
22b: Auslass
23: Strömungsrichtung Dampf
24: Trennelement
25: Spalt
26': Auslass Flüssigkeit
26'': Auslass Zweiphasengemisch
27: Strömungsrichtung Flüssigkeit
28: Durchlassöffnung
29: Spalt
30: Umlenkvorrichtung
31: Auslass Zweiphasengemisch
32: Strömungsrichtung Zweiphasengemisch
33: Symmetrieebene
34: Einlass Zweiphasengemisch
35: Element zur Strömungsgleichrichtung
36: Auslass Zweiphasengemisch
37: Auslass Zweiphasengemisch
38: Kältemittelleitung
39: Bogenelement
40: flüssige Phase
41: dampfförmige Phase
42: Auslass Dampf
43: Einlass Zweiphasengemisch
44: Auslass Flüssigkeit
45: Kältemittelleitung
46: Auslass Dampf
47: Einlass Zweiphasengemisch
48: Auslass Flüssigkeit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006026359 A1 [0003]
DE 10122000 A1 [0004]
DE 102010042127 A1 [0005]

Claims

Vorrichtung (10, 10a', 10a'', 10b, 10c, 10d) zur Aufteilung eines Kältemittelmassenstromes, aufweisend einen Einlass (20', 20'', 34, 43, 47) zum Einleiten des Kältemittelmassenstromes als Zweiphasengemisch aus Dampf und Flüssigkeit, einen ersten Auslass (26', 26'', 37, 44, 48) zum Ableiten eines ersten Kältemittelteilmassenstromes und einen zweiten Auslass (22b, 31, 36, 42, 46) zum Ableiten eines zweiten Kältemittelteilmassenstromes, dadurch gekennzeichnet, dass – die Auslässe (22b, 26', 26'', 31, 36, 37, 42, 44, 46, 48) jeweils als Verbindung mit einem Wärmeübertrager (2, 3) konfiguriert sind, wobei die Wärmeübertrager (2, 3) als Verdampfer zur Wärmeübertragung an die Kältemittelteilmassenströme ausgebildet sind und – Mittel zur Variation der Anteile der flüssigen und der dampfförmigen Phase der Kältemittelteilmassenströme ausgebildet sind.
Vorrichtung (10a', 10a'') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine von einer kreiszylindrischen Wandung (16), einem Deckelement (18) und einem Bodenelement (19) umschlossene Kammer (15) mit einem in Richtung einer vertikal ausgerichteten Längsachse (17) zunehmendem Durchmesser der Wandung (16) ausgebildet ist, wobei der Einlass (20', 20'') im oberen Bereich mit dem geringeren Durchmesser und der erste Auslass (26', 26'') im unteren Bereich mit dem größeren Durchmesser angeordnet ist und der Einlass (20', 20'') tangential in die Kammer (15) einmündet.
Vorrichtung (10a', 10a'') nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass konzentrisch zur Wandung (16) ein zylinderförmiges Dampfleitungselement (22a) mit kreisrundem Querschnitt angeordnet ist, wobei das Dampfleitungselement (22a) einen geringeren Durchmesser als die Wandung (16) aufweist und die Kammer (15) in radialer Richtung zur Längsachse (17) hin begrenzt.
Vorrichtung (10a', 10a'') nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Kammer (15) ein scheibenförmiges Trennelement (24) senkrecht und konzentrisch zur Längsachse (17) derart angeordnet ist, dass das Trennelement (24) einen äußeren Durchmesser aufweist, welcher kleiner ist als der innere Durchmesser der Wandung (16) und dass das Trennelement (24) eine zentrisch angeordnete Durchlassöffnung (28) aufweist, wobei der Durchmesser der Durchlassöffnung (28) größer ist als der Außendurchmesser des Dampfleitungselementes (22a), sodass zwischen der Wandung (16) und dem Trennelement (24) sowie zwischen dem Trennelement (24) und dem Dampfleitungselement (22a) jeweils ein Spalt (25, 29) ausgebildet ist.
Vorrichtung (10a') nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dampfleitungselement (22a) als zweiter Auslass (22b) hohlzylinderförmig mit einer offenen Stirnseite innerhalb der Kammer (15) und einer offenen Stirnseite außerhalb der Kammer (15) zum Ableiten des zweiten Kältemittelteilmassenstromes ausgebildet ist, wobei der zweite Kältemittelteilmassenstrom einen geringeren Anteil an flüssigem Kältemittel als der erste Kältemittelteilmassenstrom aufweist.
Vorrichtung (10a'') nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Auslass (31) im unteren Bereich der Kammer (15) in Bezug auf die Längsachse (17) in Höhe des ersten Auslasses (26'') angeordnet ist, wobei die aus den Auslässen (26'', 31) ableitbaren Kältemittelteilmassenströme die gleichen Anteile an Dampf und Flüssigkeit aufweisen.
Vorrichtung (10c) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine vertikal ausgerichtete Kältemittelleitung (38) mit einem in Strömungsrichtung (21) vorgelagerten Bogenelement (39) verbunden ist und ein Auslass (42) zum Ableiten des zweiten Kältemittelteilmassenstromes senkrecht an der Kältemittelleitung (38) angeordnet ist, wobei der Auslass (42) nach dem Übergang vom Bogenelement (39) auf die Kältemittelleitung (38) an der Seite des inneren Radius des Bogenelementes (39) angeordnet ist und der zweite Kältemittelteilmassenstrom einen geringeren Anteil an flüssigem Kältemittel als der erste Kältemittelteilmassenstrom aufweist.
Kältemittelkreislauf (1) mit einer Vorrichtung (10, 10a', 10a'', 10b, 10c, 10d) zur Aufteilung eines Kältemittelmassenstromes nach einem der voranstehenden Ansprüche, aufweisend einen Einlass (20', 20'', 34, 43, 47) zum Einleiten des Kältemittelmassenstromes als Zweiphasengemisch aus Dampf und Flüssigkeit, einen ersten Auslass (26', 26'', 37, 44, 48) zum Ableiten eines ersten Kältemittelteilmassenstromes und einen zweiten Auslass (22b, 31, 36, 42, 46) zum Ableiten eines zweiten Kältemittelteilmassenstromes, wobei der für einen kombinierten Betrieb im Kälteanlagen- und Wärmepumpenmodus sowie für einen Nachheizmodus ausgebildete Kältemittelkreislauf (1) einen Verdichter (5), einen als Kondensator/Gaskühler betreibbaren Wärmeübertrager (4), ein Expansionsorgan (9) sowie zwei im Wärmepumpenmodus oder Nachheizmodus jeweils als Verdampfer betreibbare und parallel mit Kältemittel beaufschlagbare Wärmeübertrager (2, 3) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (20, 34) der Vorrichtung (10, 10a', 10a'', 10b, 10c, 10d) mit dem Expansionsorgan (9), der erste Auslass (26', 26'', 37, 44, 48) mit dem Wärmeübertrager (2) sowie der zweite Auslass (22b, 31, 36, 42, 46) mit dem Wärmeübertrager (3) verbunden sind.
Kältemittelkreislauf (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Expansionsorgan (9), die Vorrichtung (10, 10a', 10a'', 10b, 10c, 10d) und die Wärmeübertrager (2, 3) derart zueinander angeordnet sind, dass das Kältemittel im Wärmepumpenmodus oder Nachheizmodus vom Expansionsorgan (9) zur Vorrichtung (10, 10a', 10a'', 10b, 10c, 10d) geleitet wird und die in der Vorrichtung (10, 10a', 10a'', 10b, 10c, 10d) aufgeteilten Kältemittelteilmassenströme zu den Wärmeübertragern (2, 3) strömen.
Kältemittelkreislauf (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeübertrager (2) bidirektional durchströmbar ausgebildet ist und je nach Betriebsmodus des Kältemittelkreislaufes (1) in unterschiedlicher Richtung von Kältemittel durchströmt wird.