DE102014005576A1

DE102014005576A1 - Inner heat exchanger with accumulator

Info

Publication number: DE102014005576A1
Application number: DE102014005576.0A
Authority: DE
Inventors: Dirk Buhlmann; Jürgen Eberle; Bernd Eichberger; Peter Lehmann; Maximilian Müller; Markus Schneider; Marc van Geffen
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2015-10-22

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Innerer Wärmetauscher mit Akkumulator, umfassend einen Innenbehälter (3), welcher von einem Gehäuse (5) umgeben ist, wobei der als Akkumulator wirkende Innenbehälter (3) eine Niederdruckkammer (9) umfasst, welche einen Niederdruckeinlass (13) und einen Niederdruckauslass (15) für ein erstes Medium aufweist und an seinem Boden eine Medienreserve (11) vorhält, wobei zwischen dem Innenbehälter (3) und dem Gehäuse (5) eine Wärmetauscherstruktur (7, 31, 45) vorgesehen ist, welche einen Hochdruckeinlass (17) und einen Hochdruckauslass (19) für ein zweites Kältemittel aufweist, und der Niederdruckeinlass (13) und der Niederdruckauslass (15) des Innenbehälters (3) sowie der Hochdruckeinlass (17) und der Hochdruckauslass (19) der Wärmetauscherstruktur (7, 31) aus dem Gehäuse (5) nach außen geführt sind. Bei einem inneren Wärmetauscher mit Akkumulator, bei welchem die Performance erhöht werden kann, sind der Niederdruckeinlass (13) und der Niederdruckauslass (15) des Innenbehälters (3) sowie der Hochdruckeinlass (17) und der Hochdruckauslass (19) der Wärmetauscherstruktur (7, 31, 45) in dieselbe Richtung nach außen geführt.The invention relates to an internal heat exchanger with accumulator, comprising an inner container (3), which is surrounded by a housing (5), wherein acting as an accumulator inner container (3) comprises a low pressure chamber (9) having a low pressure inlet (13) and a Low pressure outlet (15) for a first medium and at its bottom a media reserve (11) holds, wherein between the inner container (3) and the housing (5) has a heat exchanger structure (7, 31, 45) is provided which a high pressure inlet (17 ) and a high-pressure outlet (19) for a second refrigerant, and the low-pressure inlet (13) and the low-pressure outlet (15) of the inner container (3) and the high-pressure inlet (17) and the high-pressure outlet (19) of the heat exchanger structure (7, 31) the housing (5) are guided to the outside. In an internal heat exchanger with accumulator, in which the performance can be increased, the low pressure inlet (13) and the low pressure outlet (15) of the inner container (3) and the high pressure inlet (17) and the high pressure outlet (19) of the heat exchanger structure (7, 31 , 45) led outwards in the same direction.

Description

Die Erfindung betrifft einen inneren Wärmetauscher mit Akkumulator, umfassend einen Innenbehälter, welcher von einem Gehäuse umgeben ist, wobei der als Akkumulator wirkende Innenbehälter eine Niederdruckkammer umfasst, welche einen Niederdruckeinlass und einen Niederdruckauslass für ein erstes Medium aufweist und an seinem Boden eine Medienreserve vorhält, wobei zwischen dem Innenbehälter und dem Gehäuse eine Wärmetauscherstruktur vorgesehen ist, welche einen Hochdruckeinlass und einen Hochdruckauslass für ein zweites Medium aufweist, wobei der Niederdruckeinlass und der Niederdruckauslass des Innenbehälters sowie der Hochdruckeinlass und der Hochdruckauslass der Wärmetauscherstruktur aus dem Gehäuse nach außen geführt sind.The invention relates to an internal heat exchanger with accumulator, comprising an inner container, which is surrounded by a housing, wherein the inner container acting as accumulator comprises a low pressure chamber having a low pressure inlet and a low pressure outlet for a first medium and holds at its bottom a media reserve, wherein between the inner container and the housing a heat exchanger structure is provided, which has a high pressure inlet and a high pressure outlet for a second medium, wherein the low pressure inlet and the low pressure outlet of the inner container and the high pressure inlet and the high pressure outlet of the heat exchanger structure are guided outwardly from the housing.

Bei in Kraftfahrzeugen eingesetzten Klimaanlagen ist es möglich, das heiße, unter Hochdruck stehende Kältemittel durch einen zweiten, im Niederdruckbereich gehaltenen Kältemittelstrom dadurch abzukühlen, dass in einem Akkumulator zwischen den beiden Kältemittelströmen eine Wärmetauscherfläche eingerichtet ist. Wie in 7 dargestellt, umfasst ein solcher innerer Wärmetauscher mit Akkumulator 1 einen, als Akkumulator ausgebildeten Innendruckbehälter 3 mit einer Niederdruckkammer 9 für den durchzuleitenden Niederdruck-Kältemittelstrom. Dabei sind der Niederdruckeinlass 13 an der einen, oberen Seite eines, den Innenbehälter 3 umgebenden Gehäuses 5 und ein Niederdruckauslass 15 an der gegenüberliegenden, unteren Seite des Gehäuses 5 angeordnet. In einem Ringraum zwischen den Wandungen des Innenbehälters 3 und des Gehäuses 5 ist eine Wärmetauscherstruktur 7 angeordnet, längs derer das heiße, unter Hochdruck stehende Kältemittel geleitet wird, wobei der Hochdruckeinlass 17 an der unteren Seite des Gehäuses 5 und der Hochdruckauslass 19 an der gegenüberliegenden, oberen Seite des Gehäuses 5 angeordnet ist. Innenseitig der Wärmetauscherstruktur 7 wird im Gegenstrom das gasförmige, unter Niederdruck aus dem Innenbehälter 3 austretende Kältemittel geführt, wobei in dem Innenbehälter 3 eine Reserve 11 an flüssigem Kältemittel im Niederdruckbereich steht.In air conditioners used in motor vehicles, it is possible to cool the hot, high-pressure refrigerant by a second, held in the low-pressure region refrigerant flow characterized in that in a storage battery between the two refrigerant flows a heat exchanger surface is established. As in 7 illustrated comprises such an internal heat exchanger with accumulator 1 a, designed as an accumulator internal pressure vessel 3 with a low pressure chamber 9 for the low-pressure refrigerant flow to be passed through. Here are the low pressure inlet 13 on the one, upper side of, the inner container 3 surrounding housing 5 and a low pressure outlet 15 on the opposite, lower side of the housing 5 arranged. In an annulus between the walls of the inner container 3 and the housing 5 is a heat exchanger structure 7 along which the hot, high-pressure refrigerant is passed, wherein the high-pressure inlet 17 at the bottom of the case 5 and the high pressure outlet 19 on the opposite, upper side of the housing 5 is arranged. Inside the heat exchanger structure 7 is in countercurrent, the gaseous, under low pressure from the inner container 3 outgoing refrigerant, wherein in the inner container 3 a reserve 11 is on liquid refrigerant in the low pressure range.

Bedingt durch die komplexe Verschlauchung eines solchen inneren Wärmetauschers mit Akkumulator werden an beiden Enden der Konstruktion Anschlüsse für die Leitungen benötigt. Da der innere Wärmetauscher mit Akkumulator im Fahrzeug stehend oder nur leicht geneigt angeordnet ist, kommt es bei den meisten Anordnungen zu einer Begrenzung in der Höhe. Dies schränkt die Leistungsfähigkeit des inneren Wärmetauschers mit Akkumulator ein.Due to the complex tubing of such an internal heat exchanger with accumulator connections are required for the lines at both ends of the construction. Since the inner heat exchanger with accumulator in the vehicle standing or only slightly inclined, it comes with most arrangements to a limit in height. This restricts the performance of the internal heat exchanger with accumulator.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen inneren Wärmetauscher mit Akkumulator anzugeben, bei welchem eine Leistungssteigerung bei gleichem Bauraum möglich ist.The object of the invention is to provide an internal heat exchanger with accumulator, in which an increase in performance with the same space is possible.

Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.The invention results from the features of the independent claims. Advantageous developments and refinements are the subject of the dependent claims. Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description, as well as the explanation of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures.

Die Aufgabe ist mit einem inneren Wärmetauscher mit Akkumulator dadurch gelöst, dass der Niederdruckeinlass und der Niederdruckauslass des Innenbehälters sowie der Hochdruckeinlass und der Hochdruckauslass der Wärmetauscherstruktur in dieselbe Richtung nach außen geführt sind. Dies hat den Vorteil, dass die Bauhöhe des inneren Wärmetauschers mit Akkumulator reduziert wird, wodurch sich die Auswahl möglicher Positionen im Fahrzeug deutlich erhöht. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit die Leistungsfähigkeit eines solchen inneren Wärmetauschers mit Akkumulator durch Beibehaltung der ursprünglichen Bauhöhe zu erhöhen. Das Durchströmen der Hochdruckseite durch das unter Hochdruck stehende Medium ist dabei in zwei Richtungen möglich, welche zueinander entgegengesetzt sind.The object is achieved with an internal heat exchanger with accumulator in that the low pressure inlet and the low pressure outlet of the inner container and the high pressure inlet and the high pressure outlet of the heat exchanger structure are guided in the same direction to the outside. This has the advantage that the overall height of the inner heat exchanger with accumulator is reduced, which significantly increases the selection of possible positions in the vehicle. In addition, it is possible to increase the performance of such an internal heat exchanger with accumulator by maintaining the original height. The passage of the high pressure side through the medium under high pressure is possible in two directions, which are opposite to each other.

Vorteilhafterweise sind der Niederdruckauslass des Innenbehälters und der Hochdruckeinlass der Wärmetauscherstruktur über je eine Rückführleitung umgelenkt, wobei der Niederdruckeinlass und der Niederdruckauslass des Innenbehälters sowie der Hochdruckeinlass und der Hochdruckauslass der Wärmetauscherstruktur in einem Anschlussblock münden. Mittels der Rückführeinrichtungen wird ein zweiter Anschlussblock für den Niederdruckauslass des Innenbehälters und den Hochdruckeinlass der Wärmetauscherstruktur eingespart, wodurch sich die Reduzierung der Bauhöhe ergibt.Advantageously, the low pressure outlet of the inner container and the high pressure inlet of the heat exchanger structure are deflected via a respective return line, wherein the low pressure inlet and the low pressure outlet of the inner container and the high pressure inlet and the high pressure outlet of the heat exchanger structure open in a connection block. By means of the return means, a second connection block for the low-pressure outlet of the inner container and the high-pressure inlet of the heat exchanger structure is saved, resulting in the reduction of the overall height.

In einer Ausgestaltung ist die Wärmetauscherstruktur als Rohr ausgebildet, welches den Innenbehälter wendelförmig umschließt. Mittels einer solchen Helix-Rohrkonstruktion wird eine große Oberfläche geschaffen, um einen Temperaturaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Medium zu realisieren.In one embodiment, the heat exchanger structure is formed as a tube which surrounds the inner container helically. By means of such a helical tube construction, a large surface area is created in order to realize a temperature exchange between the first and the second medium.

In einer Variante weist der Innenbehälter unterschiedliche Abstände zu dem Gehäuse und/oder der Wärmetauscherstruktur auf, wobei durch einen, mit dem größten Abstand gebildeten Raum die Rückführleitung des Niederdruckauslasses des Innenbehälters und die Rückführleitung des Hochdruckeinlasses der Wärmetauscherstruktur innerhalb des Gehäuses zum Niederdruckeinlass des Innenbehälters und zum Hochdruckauslass der Wärmetauscherstruktur umgelenkt sind. Somit wird der, für die Rückführeinrichtungen benötigte Bauraum innerhalb des inneren Wärmetauschers zur Verfügung gestellt, so dass sich die äußeren Abmaße des Bauteils nicht verändern. Der den Akkumulator bildende Innenbehälter wird dabei in seiner Geometrie so gewählt, dass zumindest auf einer Seite ein Teilsegment für die Rückführeinrichtungen freigehalten wird.In one variant, the inner container has different distances to the housing and / or the heat exchanger structure, wherein the return line of the low pressure outlet of the inner container and the return line of the high pressure inlet of the heat exchanger structure within the housing to the low pressure inlet of the inner container and by High-pressure outlet of the heat exchanger structure are deflected. Thus, the, for the Return devices required space provided within the inner heat exchanger, so that the outer dimensions of the component do not change. The inner container forming the accumulator is chosen in its geometry so that at least on one side a partial segment for the return means is kept free.

In einer Weiterbildung weist der den Akkumulator bildende Innenbehälter entlang seiner Längserstreckung eine Aussparung auf, welche den Abstand des Innenbehälters zum Gehäuse vergrößert und in welchem die Rückführleitung des Niederdruckauslasses des Innenbehälters und die Rückführleitung des Hochdruckeinlasses der Wärmetauscherstruktur geführt sind. Eine solche Aussparung lässt sich konstruktiv einfach und kostengünstig herstellen.In one development, the inner container forming the accumulator along its longitudinal extent has a recess which increases the distance of the inner container from the housing and in which the return line of the low-pressure outlet of the inner container and the return line of the high-pressure inlet of the heat exchanger structure are guided. Such a recess can be constructively simple and inexpensive to produce.

In einer Alternative weist mindestens eine Rückführleitung eine Helixstruktur auf, welche den Innenbehälter umgibt. Hierbei bleiben die Abmessungen und somit auch die Volumina des Innenbehälters unangetastet.In an alternative, at least one return line has a helix structure which surrounds the inner container. Here, the dimensions and thus the volumes of the inner container remain untouched.

Vorteilhafterweise bestehen die Wärmetauscherstruktur und/oder der Innenbehälter zumindest teilweise aus einem Strangpressprofil. Durch die Verwendung eines Strangpressprofils werden die Bauteilkosten reduziert. Durch eine verbesserte Oberflächengeometrie des Strangpressprofils werden der Wärmeübertrag und damit die Kühlleistung des Systems verbessert.Advantageously, the heat exchanger structure and / or the inner container consist at least partially of an extruded profile. The use of an extruded profile reduces component costs. An improved surface geometry of the extruded profile improves the heat transfer and thus the cooling capacity of the system.

In einer Ausgestaltung ist mindestens die Wärmetauscherstruktur als Aluminiumstrangprofil ausgebildet, wodurch der Wärmeübertrag weiter verbessert wird.In one embodiment, at least the heat exchanger structure is formed as an aluminum extruded profile, whereby the heat transfer is further improved.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Wärmetauscherstruktur aus einem annähernd parallel zum Innenbehälter sich erstreckenden, Rohre aufweisenden Strangpressprofil, welches den Innenbehälter zylinderähnlich umschließt, ausgebildet. Die Verwendung eines solchen Strangpressprofiles kann die Baukosten weiter reduzieren. Ebenso können durch geeignete Oberflächengeometrien des Strangpressprofils der Wärmeübergang und damit die Kühlleistung des Systems verbessert werden.In a further embodiment, the heat exchanger structure of an approximately parallel to the inner container extending, tubes having extruded profile, which surrounds the inner container cylinder-like formed. The use of such an extruded profile can further reduce construction costs. Likewise, by suitable surface geometries of the extruded profile of the heat transfer and thus the cooling capacity of the system can be improved.

In einer Ausgestaltung ist die, mit dem Hochdruckeinlass der Wärmetauscherstruktur verbundene Rückflusseinrichtung rohrähnlich in das Strangpressprofil integriert. Somit wird eine platzsparende Geometrie der Rückflusseinrichtung ermöglicht, wobei die Rückflusseinrichtung gleichzeitig mit der eigentlichen Wärmetauscherstruktur in einem Arbeitsgang hergestellt werden kann, was die Herstellungskosten reduziert.In one embodiment, the return flow device connected to the high-pressure inlet of the heat exchanger structure is tube-like integrated into the extruded profile. Thus, a space-saving geometry of the reflux device is made possible, wherein the reflux device can be produced simultaneously with the actual heat exchanger structure in one operation, which reduces the manufacturing cost.

Eine Weiterbildung der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem inneren Wärmetauscher mit Akkumulator, welcher wenigstens ein Merkmal dieser Schutzrechtsanmeldung aufweist.A development of the invention relates to a motor vehicle with an internal heat exchanger with accumulator, which has at least one feature of this patent application.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further advantages, features and details will become apparent from the following description in which - where appropriate, with reference to the drawings - at least one embodiment is described in detail. Described and / or illustrated features may form the subject of the invention itself or in any meaningful combination, optionally also independent of the claims, and in particular may also be the subject of one or more separate application / s. The same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.

Es zeigen:Show it:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Wärmetauschers mit Akkumulator, 1 A first embodiment of the heat exchanger with accumulator according to the invention,

2 eine Draufsicht auf den inneren Wärmetauscher mit Akkumulator gemäß 1, 2 a plan view of the inner heat exchanger with accumulator according to 1 .

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel des inneren Wärmetauschers mit Akkumulator, 3 another embodiment of the internal heat exchanger with accumulator,

4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des inneren Wärmetauschers mit Akkumulator, 4 another embodiment of the internal heat exchanger with accumulator,

5 ein weiteres Ausführungsbeispiel des inneren Wärmetauschers mit Akkumulator, 5 another embodiment of the internal heat exchanger with accumulator,

6 ein weiteres Ausführungsbeispiel des inneren Wärmetauschers mit Akkumulator, 6 another embodiment of the internal heat exchanger with accumulator,

7 ein innerer Wärmetauscher mit Akkumulator gemäß dem Stand der Technik. 7 an internal heat exchanger with accumulator according to the prior art.

In kombinierten inneren Wärmetauschern mit Akkumulator, wie sie in einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges zur Anwendung kommen, vereinigt sich die Funktionalität der beiden Einzelkomponenten in einem Bauteil. Eine solche Vorrichtung ermöglicht den systeminternen Austausch von Energie in Form von Wärme zwischen der warmen Hochdruckseite (Wärmequelle) und der kalten Saugseite (Wärmesenke), die ihrerseits dadurch erhitzt bzw. überhitzt wird.In combined internal heat exchangers with accumulator, as used in an air conditioning system of a motor vehicle, the functionality of the two individual components unites in one component. Such a device allows the system-internal exchange of energy in the form of heat between the hot high-pressure side (heat source) and the cold suction side (heat sink), which in turn is heated or overheated.

Der innere Wärmetauscher mit Akkumulator wird mit einem zeitlich variierenden Gemisch aus flüssigem und gasförmigem Kältemittel sowie Öl beaufschlagt und erfüllt folgende Hauptfunktionen:

– Abscheidung des flüssigen Kältemittelanteils von dem eintretenden Kältemittel-Öl-Gemisch,
– Versorgung des inneren Wärmetauschers mit einer definierten Kältemittelqualität,
– Rückführung des abgeschiedenen Verdichteröls zu einem Verdichter,
– Pufferung von unterschiedlichen Mengen flüssigen und gasförmigen Kältemittels bei unterschiedlichen Betriebszuständen,
– Speicherung von zusätzlichem Kältemittel zur Kompensation von geringen Kältemittelverlusten über die Lebensdauer bzw. Betriebszeit,
– Abscheidung und Deponierung von Verunreinigungen aus dem Kältemittel bzw. dem Öl.

The inner heat exchanger with accumulator is charged with a time-varying mixture of liquid and gaseous refrigerant and oil and fulfills the following main functions:

Separation of the liquid refrigerant portion from the incoming refrigerant-oil mixture,
Supply of the internal heat exchanger with a defined refrigerant quality,
Return of the separated compressor oil to a compressor,
- Buffering of different amounts of liquid and gaseous refrigerant at different operating conditions,
Storage of additional refrigerant to compensate for low refrigerant losses over the lifetime or operating time,
- Separation and landfill of impurities from the refrigerant or the oil.

In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen inneren Wärmetauschers mit Akkumulator 1 angegeben, welcher aus zwei konzentrisch angeordneten Behältern 3, 5 besteht. Der Innenbehälter 3 übernimmt die Funktion des Akkumulators. Im Ringspalt zwischen dem Innenbehälter 3 und dem, von dem äußeren Behälter 5 gebildeten Gehäuse befindet sich die, als innerer Wärmeübertrager arbeitende Wärmetauscherstruktur 7. Diese besteht aus einem zur Rohrwendel aufgewickelten Wärmeübertragerrohr, das koaxial im Spalt zwischen dem Innenbehälter 3 und dem Gehäuse 5 angeordnet ist. Der als Akkumulator ausgebildete Innenbehälter 3 umfasst eine Niederdruckkammer 9, die ein Reservoir 11 an einem ersten Kältemittel an ihrem Boden aufweist. Der Niederdruckeinlass 13, mittels welchen der Innenbehälter 3 mit einem Verdampfer der Klimaanlage verbunden ist und der Niederdruckauslass 15, der zu einem Kältemittelverdichter führt, sind genauso an einer Oberseite des inneren Wärmetauschers 1 mit Akkumulator nach außen geführt wie der Hochdruckeinlass 17 für die Wärmetauscherstruktur 7, der mit einem Gaskühler verbunden ist, und der zu einem Expansionsventil führende Hochdruckauslass 19 der Wärmetauscherstruktur 7. Alle Anschlüsse 13, 15, 17, 19 enden dabei in einem Anschlussblock 21. Es sei darauf verwiesen, dass alternativ auch die Möglichkeit besteht, dass alle Anschlüsse 13, 15, 17, 19 am unteren Ende des inneren Wärmetauschers 1 mit Akkumulator in dem Anschlussblock 21 enden.In 1 is a first embodiment of the internal heat exchanger according to the invention with accumulator 1 indicated, which consists of two concentrically arranged containers 3 . 5 consists. The inner container 3 takes over the function of the accumulator. In the annular gap between the inner container 3 and that, from the outer container 5 formed housing is the working as an internal heat exchanger heat exchanger structure 7 , This consists of a coiled tubing heat exchanger tube coaxial in the gap between the inner container 3 and the housing 5 is arranged. The trained as an accumulator inner container 3 includes a low pressure chamber 9 that is a reservoir 11 has at a first refrigerant at its bottom. The low pressure inlet 13 , by means of which the inner container 3 connected to an evaporator of the air conditioning and the low pressure outlet 15 leading to a refrigerant compressor are also at an upper side of the inner heat exchanger 1 led with accumulator to the outside as the high pressure inlet 17 for the heat exchanger structure 7 connected to a gas cooler and the high pressure outlet leading to an expansion valve 19 the heat exchanger structure 7 , All connections 13 . 15 . 17 . 19 end up in a terminal block 21 , It should be noted that alternatively there is also the possibility that all connections 13 . 15 . 17 . 19 at the lower end of the inner heat exchanger 1 with accumulator in the terminal block 21 end up.

In 2 ist eine Draufsicht auf den inneren Wärmetauscher 1 mit Akkumulator gemäß 1 dargestellt, aus welchem ersichtlich ist, dass ein Teilsegment 23 des Innenbehälters 3 ausgespart ist, so dass einseitig ein größerer Abstand zwischen dem Innenbehälter 3 und der Wärmetauscherstruktur 7 besteht. Innerhalb dieses freien Raumes werden die als Steigleitungen arbeitenden Rückführleitungen 25, 27 vom Hochdruckeinlass 17 der Wärmetauscherstruktur 7 und vom Niederdruckauslass 15 des Innenbehälters 3 innerhalb der Wärmetauscherstruktur 7 in Richtung des Niederdruckeinlasses 13 des Innenbehälters 3 und des Hochdruckauslasses 19 der Wärmetauscherstruktur 7 mittels flexibler Leitungen gezogen, so dass alle Ein- und Auslässe 13, 15, 17, 19 in demselben Anschlussblock 21 münden, wodurch eine Bauraumreduzierung des inneren Wärmetauschers 1 mit Akkumulator durch Einsparung eines Anschlussblocks ermöglicht wird.In 2 is a plan view of the inner heat exchanger 1 with accumulator according to 1 shown, from which it is apparent that a sub-segment 23 of the inner container 3 is recessed, so that unilaterally a greater distance between the inner container 3 and the heat exchanger structure 7 consists. Within this free space are working as risers return lines 25 . 27 from the high pressure inlet 17 the heat exchanger structure 7 and from the low pressure outlet 15 of the inner container 3 within the heat exchanger structure 7 in the direction of the low pressure inlet 13 of the inner container 3 and the high pressure outlet 19 the heat exchanger structure 7 Pulled by flexible pipes, so that all inlets and outlets 13 . 15 . 17 . 19 in the same terminal block 21 lead, whereby a space reduction of the inner heat exchanger 1 is made possible with accumulator by saving a terminal block.

Ein solcher innerer Wärmetauscher 1 mit Akkumulator arbeitet nach den bekannten Prinzipien. Im Innenbehälter 3, dem eigentlichen Akkumulator, befindet sich ein Steigrohr 53, welches das Kältemittel auf niedrigem Druckniveau gasförmig ansaugt und aus dem Akkumulator leitet. Von dort fließt das gasförmige Kältemittel über die wendelförmig um den Innenbehälter 3 ausgebildete Wärmetauscherstruktur 7, in welchem sich das Kältemittel auf einem hohen Druckniveau befindet, nach unten. Hier findet der Wärmeaustausch zwischen Nieder- und Hochdruckseite statt. Von dort aus wird das Kältemittel in Richtung Kältemittelverdichter weitergesaugt.Such an internal heat exchanger 1 with accumulator works on the known principles. In the inner container 3 , the actual accumulator, there is a riser 53 , Which draws the refrigerant in gaseous form at a low pressure level and passes it from the accumulator. From there, the gaseous refrigerant flows helically around the inner container 3 formed heat exchanger structure 7 , in which the refrigerant is at a high pressure level, down. Here, the heat exchange between low and high pressure side takes place. From there, the refrigerant is sucked on in the direction of the refrigerant compressor.

Alternativ zur Ausbildung der Rückführleitungen 25, 27 als Steigleitungen, kann mindesten eine Rückführleitung 37 als Helix ausgebildet sein sein. Dies ist in 3 dargestellt, wo die Rückführleitung 37 mit der wendelförmigen Wärmetauscherstruktur 7 eine Doppelhelix für die Hochdruckleitungen bildet. Die zweite Rückführleitung 27 ist weiterhin als Steigleitung ausgebildet. Die Wendel der Wärmetauscherstruktur 7 leitet dabei das Kältemittel nach unten in Richtung Boden, während die Wendel der ersten Rückführleitung 37 das Kältemittel wieder zurück auf die andere Seite zum Anschlussblock leitet. Hierbei bleiben die Abmessungen und somit auch die Volumina des Innenbehälters 3 unangetastet.Alternatively to the formation of the return lines 25 . 27 as risers, can at least one return line 37 be designed as a helix. This is in 3 shown where the return line 37 with the helical heat exchanger structure 7 forms a double helix for the high pressure lines. The second return line 27 is still designed as a riser. The coil of the heat exchanger structure 7 It directs the refrigerant down towards the bottom, while the coil of the first return line 37 return the refrigerant back to the other side to the terminal block. Here remain the dimensions and thus the volumes of the inner container 3 untouched.

In 4 ist eine Leitungsführung innerhalb des inneren Wärmetauschers 1 mit Akkumulator mit einer Dreifachhelixstruktur dargestellt, wo zusätzlich zu der Hochdruck führenden Wärmetauscherstruktur 7 und der ebenfalls Hochdruck führenden Rückführleitung 37 eine dritte Wendel 39 der Niederdruckseite dargestellt ist, welche nach unten hin offen ist, um das gasförmige Kältemittel anzusaugen.In 4 is a routing inside the inner heat exchanger 1 shown with accumulator with a triple helix structure, where in addition to the high-pressure leading heat exchanger structure 7 and the high-pressure leading return line 37 a third spiral 39 the low pressure side is shown, which is open at the bottom, to suck the gaseous refrigerant.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für den erfindungsgemäßen inneren Wärmetauscher 29 mit Akkumulator ist in 5 ersichtlich. Der Innenbehälter 3 ist dabei zylinderähnlich ausgebildet, welcher von einer, als Strangpressprofil ausgebildeten Wärmetauscherstruktur 31 vollständig umgeben ist. Die Wärmetauscherstruktur 31 weist dabei parallel zur Längserstreckung des Innenbehälters 3 sich erstreckende Rohre 33 auf, in welchen das zweite Kühlmittel zirkuliert. Integraler Bestandteil dieses Strangpressprofils ist die Rückführleitung 35 vom Hochdruckereinlass 17 der Wärmetauscherstruktur 31. Die im Niederdruckauslass 15 des Innenbehälters 3 endende Rückführleitung 41 ist innenseitig an der zylinderähnlichen Wärmetauscherstruktur 31 entlanggeführt. Das Strangpressprofil kann in seiner Oberfläche, vorzugsweise durch Rippen, vergrößert werden, so dass dem gewünschten Wärmeaustausch zwischen dem ersten und dem zweiten Kältemittel Rechnung getragen wird. Auch bei dieser Ausführungsform enden der Hochdruckeinlass 17 und der Hochdruckauslass 19 der Wärmetauscherstruktur 31 sowie der Niederdruckeinlass 13 und der Niederdruckauslass 15 des den Akkumulator bildenden Innenbehälters 3 in derselben Richtung.Another embodiment of the internal heat exchanger according to the invention 29 with accumulator is in 5 seen. The inner container 3 is designed cylinder-like, which of a formed as an extruded heat exchanger structure 31 is completely surrounded. The heat exchanger structure 31 points parallel to the longitudinal extent of the inner container 3 extending pipes 33 in which the second coolant circulates. An integral part of this extruded profile is the return line 35 from the high pressure inlet 17 the heat exchanger structure 31 , The in the low pressure outlet 15 of the inner container 3 ending return line 41 is inside of the cylinder-like heat exchanger structure 31 guided along. The extruded profile can be increased in its surface, preferably by ribs, so that the desired heat exchange between the first and the second refrigerant is taken into account. Also in this embodiment, the high pressure inlet ends 17 and the high pressure outlet 19 the heat exchanger structure 31 as well as the low pressure inlet 13 and the low pressure outlet 15 of the inner container forming the accumulator 3 in the same direction.

Ein Querschnitt eines inneren Wärmetauschers 43 mit Akkumulator, welcher aus einem Aluminiumstrangpressprofil besteht, ist in 6 dargestellt. Das zylinderförmige Strangpressprofil bildet dabei die Wärmetauscherstruktur 45, in dessen Innenraum 47 Platz für ein Sammlervolumen vorhanden ist und deshalb als Innenbehälter 3 genutzt werden kann. Wie der Querschnitt zeigt, ist die Wärmetauscherstruktur 45 dreifachwandig aufgebaut, weshalb die nach Anwendungsfall zu unterteilenden Zwischenräume 49, 51 zwischen jeweils zwei Wänden zum Transport des Kühlmittels der Hochdruckseite bzw. der Niederdruckseite ausgebildet werden können. Die Oberfläche des Strangpressprofils kann je nach Kühlungsbedarf hinsichtlich seiner Geometrie angepasst werden.A cross-section of an internal heat exchanger 43 with accumulator, which consists of an aluminum extruded profile is in 6 shown. The cylindrical extruded profile forms the heat exchanger structure 45 in whose interior 47 Space for a collector volume is present and therefore as an inner container 3 can be used. As the cross section shows, the heat exchanger structure is 45 constructed in three walls, which is why the subdivided by application case spaces 49 . 51 between each two walls for transporting the coolant of the high pressure side and the low pressure side can be formed. The surface of the extruded profile can be adjusted depending on the cooling requirements in terms of its geometry.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterung in der Beschreibung, definiert wird.Although the invention has been further illustrated and explained in detail by way of preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. It is therefore clear that a multitude of possible variations exists. It is also to be understood that exemplified embodiments are really only examples that are not to be construed in any way as limiting the scope, applicability, or configuration of the invention. Rather, the foregoing description and description of the figures enable one skilled in the art to practice the exemplary embodiments, and those skilled in the art, having the benefit of the disclosed inventive concept, can make various changes, for example, to the function or arrangement of individual elements recited in an exemplary embodiment, without Protected area, which is defined by the claims and their legal equivalents, such as further explanation in the description.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: innerer Wärmetauscher mit Akkumulatorinner heat exchanger with accumulator
33: Innenbehälterinner container
55: Gehäusecasing
77: Wärmetauscherstrukturheat exchanger structure
99: NiederdruckkammerLow-pressure chamber
1111: KältemittelreserveRefrigerant Reserve
1313: NiederdruckeinlassLow pressure inlet
1515: Niederdruckauslasslow pressure
1717: HochdruckeinlassHigh pressure inlet
1919: Hochdruckauslasshigh pressure outlet
2121: Anschlussblockterminal block
2323: Teilsegmentsubsegment
2525: RückführleitungReturn line
2727: RückführleitungReturn line
2929: innerer Wärmetauscher mit Akkumulatorinner heat exchanger with accumulator
3131: Wärmetauscherstrukturheat exchanger structure
3333: Rohrpipe
3535: RückführleitungReturn line
3737: RückführleitungReturn line
3939: RückführleitungReturn line
4141: RückführleitungReturn line
4343: innerer Wärmetauscher mit Akkumulatorinner heat exchanger with accumulator
4545: Wärmetauscherstrukturheat exchanger structure
4747: Innenrauminner space
4949: Zwischenraumgap
5151: Zwischenraumgap
5353: Steigrohrriser

Claims

Inner heat exchanger with accumulator, comprising an inner container ( 3 ), which of a housing ( 5 ), wherein the inner container acting as an accumulator ( 3 ) a low pressure chamber ( 9 ) having a low pressure inlet ( 13 ) and a low pressure outlet ( 15 ) for a first medium and at its bottom a media reserve ( 11 ), wherein between the inner container ( 3 ) and the housing ( 5 ) a heat exchanger structure ( 7 . 31 . 45 ) is provided, which a high-pressure inlet ( 17 ) and a high pressure outlet ( 19 ) for a second medium, and the low pressure inlet ( 13 ) and the low pressure outlet ( 15 ) of the inner container ( 3 ) as well as the high pressure inlet ( 17 ) and the high pressure outlet ( 19 ) of the heat exchanger structure ( 7 . 31 ) out of the housing ( 5 ) are guided to the outside, characterized in that the low pressure inlet ( 13 ) and the low pressure outlet ( 15 ) of the inner container ( 3 ) as well as the high pressure inlet ( 17 ) and the high pressure outlet ( 19 ) of the heat exchanger structure ( 7 . 31 . 45 ) are guided in the same direction to the outside.

Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the low-pressure outlet ( 15 ) of the inner container ( 3 ) and the high pressure inlet ( 17 ) of the heat exchanger structure ( 7 . 31 . 45 ) via a respective return line ( 25 . 27 . 35 . 39 ) are deflected, wherein the low pressure inlet ( 13 ) and the low pressure outlet ( 15 ) of the inner container ( 3 ) as well as the high pressure inlet ( 17 ) and the high pressure outlet ( 19 ) of the heat exchanger structure ( 7 . 31 . 45 ) in a terminal block ( 21 ).

Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the inner container ( 3 ) different distances to the housing ( 5 ) and / or the helically similar heat exchanger structure ( 7 ), wherein through a space formed with the greatest distance ( 23 ) the return line ( 25 ) of the low-pressure outlet ( 15 ) of the inner container ( 3 ) and the return line ( 27 ) of the high pressure inlet ( 17 ) of the heat exchanger structure ( 7 ) within the housing ( 5 ) in the direction of low pressure input ( 13 ) of the inner container ( 3 ) and high pressure outlet ( 19 ) of the heat exchanger structure ( 7 ) are deflected.

Heat exchanger according to claim 3, characterized in that the inner container forming the accumulator ( 3 ) along its longitudinal extent a, the space-forming recess ( 23 ), which the distance of the inner container ( 3 ) to the housing ( 5 ) and in which the return line ( 25 ) of the low-pressure outlet ( 15 ) of the inner container ( 3 ) and the return line ( 27 ) of the high pressure inlet ( 19 ) of the heat exchanger structure ( 7 ) are guided.

Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one return line ( 25 . 27 . 35 . 37 . 41 ) has a helical structure, which the cylinder-like inner container ( 3 ) surrounds.

Heat exchanger according to claim 1 or 2, characterized in that the heat exchanger structure ( 31 ) and / or the inner container ( 3 ) consist at least partially of an extruded profile.

Heat exchanger according to claim 6, characterized in that at least the heat exchanger structure ( 45 ) is designed as aluminum extruded profile.

Heat exchanger according to claim 6 or 7, characterized in that the heat exchanger structure ( 45 ) from an approximately parallel to the inner container ( 3 ) extending tubes ( 33 ) comprising extruded profile, which the inner container ( 3 ) encloses cylinder-like.

Heat exchanger according to claim 8, characterized in that with the high pressure inlet ( 19 ) of the heat exchanger structure ( 45 ) connected return line ( 35 ) tube-like integrated into the extruded profile.

Motor vehicle comprising an internal heat exchanger with accumulator ( 1 . 29 . 43 ), characterized in that the inner heat exchanger with accumulator ( 1 . 29 . 43 ) is formed according to at least one of the preceding claims.