DE102018201829A1

DE102018201829A1 - Elektromotorischer Kältemittelverdichter

Info

Publication number: DE102018201829A1
Application number: DE102018201829.4A
Authority: DE
Inventors: Marcus Podack
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2019-08-08
Also published as: CN110118182A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektromotorischen Kältemittelverdichter (12) eines Kraftfahrzeugs (2), der einen Verdichterkopf (54), insbesondere Scrollverdichterkopf, mit einem Verdichterauslass (60) zum Ausstoß eines verdichteten Kältemittels (10) aufweist. Der Verdichterauslass (60) mündet in ein eine Innenwand (58) aufweisendes Hochdruckfach (56) eines Verdichtergehäuses (50), und dem Verdichterauslass (60) ist fluidtechnisch ein Schalldämpfer (66) nachgeschaltet. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug (2) mit einem Kältemittelkreislauf (8).

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromotorischer Kältemittelverdichter eines Kraftfahrzeugs, der einen Verdichterkopf mit einem Verdichterauslass zum Ausstoß eines verdichteten Kältemittels aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einem elektromotorischen Kältemittelverdichter.
Kraftfahrzeuge weisen üblicherweise eine Klimaanlage auf, mittels derer eine Temperierung eines Innenraums des Kraftfahrzeugs erfolgt. Auch werden bei mittels eines Elektromotors angetriebenen Kraftfahrzeugen die benötigten Energiespeicher, wie eine Hochvoltbatterie, gekühlt. Die Klimaanlage weist einen Kältemittelkreislauf auf, der einen Kältemittelverdichter, diesem nachgeschaltet einen Kondensator sowie diesem fluidtechnisch nachgeschaltet einen Verdampfer umfasst. Diesem ist fluidtechnisch ein weiterer Wärmetauscher nachgeschaltet, der in thermischem Kontakt mit einer Gebläseleitung, die in den Innenraum des Kraftfahrzeugs führt, oder mit etwaigen Energiezellen des Hochvoltenergiespeichers ist. Der Kältemittelkreislauf ist mit einem Kältemittel befüllt, wie R134a, R1234yf oder CO2.
Bei Betrieb wird mittels des Kältemittelverdichters ein Druck des Kältemittels erhöht, was zu einer Temperaturerhöhung des Kältemittels führt. Dieses wird zu dem Kondensator geleitet, der in thermischem Kontakt mit einer Umgebung des Kraftfahrzeugs ist. Hierbei erfolgt eine Temperaturerniedrigung des Kältemittels, welches in dem nachgeschalteten Verdampfer wiederum auf den ursprünglichen Druck entspannt wird, weshalb die Temperatur des Kältemittels weiter verringert wird. In dem nachgeschalteten Wärmetauscher wird von dem mit dem Wärmetauscher thermisch kontaktierten Bauteil thermische Energie auf das Kältemittel übertragen, was zu einer Abkühlung des Bauteils und einer Erwärmung des Kältemittels führt. Das erwärmte Kältemittel wird zum Schließen des Kältemittelkreislaufs erneut dem Kältemittelverdichter zugeführt.
Zur Kompression des Kältemittels wird üblicherweise ein Verdichterkopf herangezogen, mittels dessen das Kältemittel in dem Kältemittelverdichter verdichtet und bewegt wird. Hierbei ist beispielsweise eine pulsartige Verdichtung des Kältemittels gegeben, das dann pulsartig in ein Hochdruckfach des Kältemittelverdichters eingeleitet wird. Aufgrund des stoßweisen Betriebes und aufgrund der Bewegung des Kältemittels sowie aufgrund der Bewegung etwaiger mechanischer Teile des Kältemittelverdichters erfolgt eine Geräuschentwicklung, die in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs als störend empfunden werden kann.
Zur Abminderung einer übermäßigen akustischen Belastung der Benutzer des Kraftfahrzeugs ist es daher erforderlich, dass der Kältemittelverdichter mit einer akustischen Isolierung umgeben wird. Hierbei ist jedoch eine effektive Kühlung des elektromotorischen Kältemittelverdichters nicht mehr ermöglicht, weswegen zusätzliche Vorkehrungen zur Kühlung des elektromotorischen Kältemittelverdichters getroffen werden müssen, was zu erhöhten Herstellungskosten führt. Hierbei ist es dennoch möglich, dass sich in Leitungen des Kältemittelkreislaufs die Schallwellen ausbilden, weswegen trotz der akustischen Isolierung ein Betrieb des elektromotorischen Kältemittelverdichters wahrnehmbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten elektromotorischen Kältemittelverdichter eines Kraftfahrzeugs sowie ein besonders geeignetes Kraftfahrzeugs anzugeben, wobei insbesondere Herstellungskosten reduziert und/oder ein akustischer Eindruck verbessert ist.
Hinsichtlich des elektromotorischen Kältemittelverdichters wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Kraftfahrzeugs durch die Merkmale des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Der elektromotorische Kältemittelverdichter ist ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs. Vorzugsweise ist der elektromotorische Kältemittelverdichter mit einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs elektrisch kontaktiert und/oder mit einer elektrischen Spannung von wenigen Volt bis zu 1000V betrieben, insbesondere mit einer elektrischen Spannung von 12V, 24V, 48V, 288V, 450V, 650V oder 830V. Mittels des elektromotorischen Kältemittelverdichters wird bei Betrieb ein Kältemittel komprimiert. Das Kältemittel ist beispielsweise ein chemisches Kältemittel, wie R134a oder R1234yf. Alternativ ist das Kältemittel CO2. Vorzugsweise ist der Kältemittelverdichter derart ausgelegt, dass mittels dessen das jeweilige Kältemittel komprimiert werden kann, wobei beispielsweise eine Druckerhöhung zwischen 5bar und 20bar erfolgt. Beispielsweise ist der elektromotorische Kältemittelverdichter signaltechnisch mit einem BUS-System gekoppelt, insbesondere einem LIN- oder CAN-Bus.
Der Kältemittelverdichter ist insbesondere ein Bestandteil eines Kältemittelkreislaufs (Kältekreislauf), der beispielsweise der Klimatisierung eines Innenraums oder der Abkühlung eines Energiespeichers des Kraftfahrzeugs dient, wie einer Hochvoltbatterie. Der Kältemittelkreislauf umfasst ferner insbesondere einen (Klima-)Kondensator, und einen Verdampfer. Der Kondensator ist fluidtechnisch zwischen den elektromotorischen Kältemittelverdichter und den Verdampfer geschaltet. Vorzugsweise umfasst der Kältemittelkreislauf einen weiteren Wärmetauscher, der zwischen den Verdampfer und den elektromotorischen Kältemittelverdichter geschaltet ist, und der vorzugsweise thermisch mit einem weiteren Bauteil des Kraftfahrzeugs kontaktiert ist, wie einer Gebläseleitung einer Klimaanlage oder einem Energiespeicher, wie einem Hochvoltenergiespeicher. Der Kältemittelkreislauf ist insbesondere mit einem Kältemittel befüllt, beispielsweise einem chemischen Kältemittel, wie R134a, R1234yf, oder mit CO2.
Mittels des elektromotorischen Kältemittelverdichters wird bei Betrieb ein Druck des Kältemittels erhöht, welches im Anschluss zu dem Kondensator geleitet wird, der vorzugsweise in thermischem Kontakt mit einer Umgebung des Kraftfahrzeugs ist. Geeigneterweise erfolgt mittels des Kondensators eine Temperaturangleichung des Kältemittels an die Umgebungstemperatur oder zumindest eine Temperaturerniedrigung des Kältemittels. Mit dem nachgeschalteten Verdampfer wird das Kältemittel entspannt, weshalb die Temperatur des Kältemittels weiter verringert wird. In dem nachgeschalteten weiteren Wärmetauscher wird von dem mit dem weiteren Wärmetauscher thermisch kontaktierten Bauteil thermische Energie auf das Kältemittel übertragen, was zu einer Abkühlung des Bauteils und einer Erwärmung des Kältemittels führt. Das erwärmte Kältemittel wird zum Schließen des Kältemittelkreislaufs vorzugsweise erneut dem Kältemittelverdichter zugeführt.
Der elektromotorische Kältemittelverdichter weist einen Verdichterkopf auf. Der Verdichterkopf selbst dient der Bewegung und Kompression des Kältemittels. Hierfür ist der Verdichterkopf geeignet eingerichtet und vorgesehen. Beispielsweise weist der Verdichterkopf mehrere Bauteile auf, die zueinander relativ beweglich sind, um eine Kompression zu erreichen. Der Verdichterkopf weist einen Verdichterauslass auf, durch den bei Betrieb das komprimierte Kältemittel ausgestoßen wird. Insbesondere weist der Verdichterkopf einen Verdichtereinlass auf, durch den bei Betrieb das unverdichtete Kältemittel eingeleitet, beispielsweise eingesaugt, wird. Hierbei ist die Dichte des Kältemittels auf Seiten des Verdichtereinlasses geringer als auf Seiten des Verdichterauslasses bei Betrieb des elektromotorischen Kältemittelverdichters. Beispielsweise erfolgt bei Betrieb ein kontinuierliches Ansaugen des Kältemittels.
Zum Beispiel erfolgt bei Betrieb ein kontinuierlicher Ausstoß des verdichteten Kältemittels durch den Verdichterauslass. Besonders bevorzugt jedoch erfolgt lediglich ein stoßweises und/oder pulsartiges Ausstoßen des verdichteten Kältemittels. Auf diese Weise ist eine Konstruktion des Verdichterkopfs vereinfacht. Besonders bevorzugt ist der Verdichterkopf ein Scrollverdichter(-Kopf). Dieser weist zwei Scroll-Teile auf, die ineinander greifen und zueinander beweglich sind. Insbesondere ist einer der Scroll-Teile starr an weiteren Bestandteilen des elektromotorischen Kältemittelverdichters befestigt, und der weitere Teil bezüglich des feststehendes Scroll-Teils beweglich. Bei Betrieb werden zwischen den beiden Scroll-Teilen Kammern gebildet, deren Volumen in Abhängigkeit der Bewegung verändert wird. Somit wird insbesondere eine sukzessive Verdichtung des Kältemittels erreicht, wobei das Kältemittel bei Betrieb stoßweisen durch den Verdichterauslass ausgestoßen wird.
Der elektromotorische Kältemittelverdichter weist ein Hochdruckfach mit einer Innenwand auf, in das der Verdichterauslass mündet. Infolgedessen wird bei Betrieb das komprimierte Kältemittel in das Hochdruckfach geleitet, welches geeigneterweise kein Bestandteil des Verdichterkopfs ist. Innerhalb des Hochdruckfachs erfolgen somit eine Sammlung des verdichteten Kältemittels und eine Homogenisierung, insbesondere sofern das Kältemittel bei Betrieb stoßweise in das Hochdruckfach geleitet wird. Das Hochdruckfach umfasst vorzugsweise einen Auslass, durch den das verdichtete Kältemittel aus dem Hochdruckfach ausgeleitet und vorzugsweise aus dem elektromotorischen Kältemittelverdichter ausgeleitet wird. In dem Auslass ist beispielsweise ein Filter, insbesondere ein Ölabscheider, angeordnet, mittels dessen Partikel aus dem Kältemittel gefiltert werden. Mit dem Auslass ist vorzugsweise fluidtechnischen eine Leitung des Kältemittelkreislaufs verbunden.
Der elektromotorische Kältemittelverdichter weist ferner einen Schalldämpfer auf, der dem Verdichterauslass fluidtechnisch nachgeschaltet ist. Zweckmäßigerweise ist der Schalldämpfer zwischen dem Verdichterauslass und dem etwaigen vorhandenen Auslass angeordnet. Geeigneterweise ist der Schalldämpfer in dem Hochdruckfach angeordnet. Der Schalldämpfer dient der Reduzierung einer Geräuschentwicklung und/oder Schallausbreitung in dem verdichteten Kältemittel und ist hierfür geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet. Bei einem stoßweisen Ausstoß des verdichteten Kältemittels in das Hochdruckfach erfolgt eine im Wesentlichen schlagartig Zustandsänderung des Kältemittels. So weist bei Betrieb das sich in dem Hochdruckfach befindende Kältemittel eine im Vergleich zu dem ausgestoßenen Kältemittel verringerte Dichte auf. Auch weist das aus dem Verdichterauslass ausgestoßenen verdichtete Kältemittel im Vergleich zu dem sich in dem Hochdruckfach befindenden Kältemittel eine erhöhte Geschwindigkeit auf, was ebenfalls, insbesondere im Bereich des Verdichterauslasses, zu einer Geräuschentwicklung aufgrund der relativen Geschwindigkeit zueinander führt. Mittels des Schalldämpfers wird die Geräuschentwicklung verhindert oder zumindest abgemildert.
Alternativ oder in Kombination hierzu erfolgen eine Dämpfung der entstehenden Schallwellen und insbesondere eine Umwandlung der kinetischen Energie der Schallwellen in thermische Energie. Zum Beispiel erfolgt mittels des Schalldämpfers eine Änderung der Geschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung des aus dem Verdichterauslass ausgestoßenen verdichteten Kältemittels. Alternativ oder in Kombination hierzu erfolgt eine Einbringung von Wirbeln in das ausgestoßene verdichtete Kältemittel, sodass eine Homogenität des Geschwindigkeitsfeldes des ausgestoßenen Kältemittels verringert wird. Geeigneterweise erfolgt eine zeitliche Verzögerung einer Wechselwirkung des ausgestoßenen Kältemittels mit weiteren Bestandteilen des elektromotorischen Kältemittelverdichters mittels des Schalldämpfers.
Beispielsweise ist in dem komprimierten Kältemittel ein Öl enthalten oder mit diesem vermischt, welches zur Schmierung des elektromotorischen Kältemittelverdichters, insbesondere des Verdichterkopfs, und/oder zur Abdichtung dient. Bei einem Ausstoß des Schmiermittels, welches beispielsweise eine Flüssigkeit ist, aus dem Verdichterauslass und der damit einhergehenden Dichteänderung, werden etwaige Tropfen des Schmiermittel auseinandergerissen, und auf mehrere, verkleinerte, Tropfen aufgeteilt. Auch dies führt zu einer Geräuschentwicklung, die insbesondere mittels des Schalldämpfers vermindert wird.
Aufgrund des Schalldämpfers erfolgt innerhalb des Hochdruckfachs eine Geräuschreduzierung und Schalldämpfung. Infolgedessen ist eine externe akustische Isolierung des elektromotorischen Kältemittelverdichters nicht mehr oder lediglich in geringem Maße erforderlich, sodass Herstellungskosten reduziert und ein akustischer Eindruck verbessert ist. Zudem ist auf diese Weise eine Ableitung von thermischer Energie von dem elektromotorischen Kältemittelverdichter in die Umgebung aufgrund der verringerten akustischen Isolierung möglich. Ferner ist ein Ausbreiten von Schallwellen in etwaigen Leitungen eines Kältemittelkreislaufs verhindert, die anderweitig mit weiteren Bauteilen des Kältemittelverdichters und beispielsweise über diese mit einer Gebläseleitung des Kraftfahrzeugs koppeln. Somit ist ein akustischer Eindruck des elektromotorischen Kältemittelverdichters und eines diesen elektromotorischen Kältemittelverdichter aufweisenden Kältemittelkreislaufs weiter verbessert.
Beispielsweise ist der Schalldämpfer direkt mit dem Verdichterauslass gekoppelt, sodass das ausgestoßene verdichtete Kältemittel stets durch den Schalldämpfer geleitet wird. Besonders bevorzugt jedoch befindet sich der Schalldämpfer lediglich in einem Pfad des ausgestoßenen verdichteten Kältemittels. Mit anderen Worten ist der Schalldämpfer derart angeordnet, dass das in das Hochdruckfach ausgestoßene verdichtete Kältemittel auf den Schalldämpfer zumindest teilweise trifft. Somit ist auch eine anderweitige Angleichung des ausgestoßenen verdichteten Kältemittels an das sich bereits in dem Hochdruckfach befindende verdichteten Kältemittels ermöglicht, was einen Wirkungsgrad erhöht. Zudem ist auf diese Weise lediglich ein vergleichsweise kleinbauender Schalldämpfer erforderlich, sodass eine Baugröße verringert ist.
Beispielsweise ist fluidtechnischen zwischen dem Schalldämpfer und dem Verdichterauslass kein weiteres Bauteil angeordnet und diese somit direkt miteinander gekoppelt. Besonders bevorzugt jedoch ist zwischen dem Verdichterauslass und dem Schalldämpfer ein Ventil angeordnet, mittels dessen ein Austritt des verdichteten Kältemittels aus dem Verdichterkopf eingestellt, gesteuert und/oder geregelt wird. Insbesondere ist das Ventil als Rückschlagventil ausgestaltet, sodass ein Rückfluss des verdichteten Kältemittels in den Verdichterkopf aus dem Hochdruckfach vermieden ist, was einen Wirkungsgrad des elektromotorischen Kältemittelverdichters verbessert. Auch ist auf diese Weise eine übermäßige Bewegung des verdichteten Kältemittels verringert.
Zum Beispiel weist der Verdichterkopf lediglich einen einzigen Verdichterauslass auf. Besonders bevorzugt jedoch umfasst der Verdichterkopf mehrere derartige Verdichterauslässe, die beispielsweise in Abhängigkeit einer Leistungsanforderung geöffnet bzw. geschlossen sind. Alternativ hierzu sind die Verdichterauslässe jeweils zur gleichen Zeit geöffnet bzw. geschlossen. Beispielsweise weist der Verdichterkopf zwei, drei oder mehr derartige Verdichterauslässe auf. Aufgrund der Anzahl der Verdichterauslässe ist die effektive Fläche des Übergang zwischen den Verdichterkopf und dem Hochdruckfach vergrößert, sodass eine Geschwindigkeit des ausgestoßenen verdichteten Kältemittels verringert ist. Folglich ist eine Geräuschentwicklung weiter vermindert.
Geeigneterweise weist hierbei das durch die unterschiedlichen Verdichterauslässe ausgestoßene verdichtete Kältemittel die gleiche Dichte und somit den gleichen Druck auf. Alternativ hierzu unterscheiden sich die Drücke des durch die unterschiedlichen Verdichterauslässe ausgestoßenen verdichteten Kältemittels. Infolgedessen ist es ermöglicht, dass das ausgestoßene verdichtete Kältemittel einen Geschwindigkeitsgradienten aufweist, was eine Geräuschbildung weiter verringert.
Beispielsweise ist jedem Verdichterauslass jeweils ein Schalldämpfer zugeordnet, die insbesondere zueinander baugleich sind oder sich hinsichtlich der Konstruktion und/oder Wirkungsweise unterscheiden. Vorzugsweise sind hierbei die Schalldämpfer auf die unterschiedlichen Austrittsgeschwindigkeiten/Drücke des durch die unterschiedlichen Verdichterauslässe ausgestoßenen verdichteten Kältemittels angepasst. Besonders bevorzugt jedoch ist sämtlichen Verdichterauslässen der gleiche Schalldämpfer zugeordnet. Infolgedessen ist eine Montage vereinfacht.
Mittels des Schalldämpfers bzw. der Schalldämpfer wird bevorzugt eine Wechselwirkung zwischen dem aus den unterschiedlichen Verdichterauslässen ausgestoßenen verdichteten Kältemittels verhindert oder zumindest zeitlich zögert. Beispielsweise erfolgt hierbei mittels des bzw. der Schalldämpfer zunächst eine Angleichung der Geschwindigkeiten und oder Drücken des aus den unterschiedlichen Verdichterauslässen ausgestoßenen verdichteten Kältemittels aneinander, was eine Geräuschentwicklung weiter reduziert.
Beispielsweise weist der Schalldämpfer eine Prallfläche für das ausgestoßene Kältemittel auf. Bei Betrieb trifft das ausgestoßene (verdichtete) Kältemittel auf die Prallfläche und wird von dieser zumindest teilweise umgelenkt. Die Orientierung der Prallfläche ist geeigneterweise nicht parallel zur Ausstoßrichtung des verdichteten Kältemittels, und beispielsweise im Wesentlichen senkrecht hierzu. Mit anderen Worten ist zwischen der Ausstoßrichtung und der Ausdehnungsfläche der Prallfläche ein Winkel von 90° gebildet, wobei beispielsweise eine Abweichung von 10°, 5° oder 0° vorhanden ist. Geeigneterweise weist die Prallfläche eine Ausdehnung im Wesentlichen in einer Ebene auf.
Mittels der Prallfläche wird ein entstehender Schall im Bereich des Verdichterauslasses, der sich parallel zur dem verdichteten Kältemittel ausbreitet, gebrochen und folglich umgelenkt. Aufgrund der Umlenkung erfolgt eine Abschwächung des Schalls. So wird insbesondere mittels der Prallfläche ein Teil der Energie des Schalls aufgenommen und beispielsweise in thermische Energie umgewandelt. Auch erfolgt beispielsweise ein Zurückstreuen des Schalls, wobei somit eine Diffusität zunimmt und der Schall auf eine vergleichsweise große Fläche/großes Volumen verteilt wird. Beispielsweise weist die Prallfläche eine aufgeraute Oberfläche auf, was den Effekt verstärkt. Folglich ist die Lautstärke des Schalls aufgrund der Aufteilung in die unterschiedlichen Raumrichtungen verringert. Insbesondere ist eine akustische Impedanz des Schalldämpfers auf ein derartiges Reflektieren und/oder Aufnahme von Energie eingestellt. Zweckmäßigerweise ist hierbei ein entsprechendes Material gewählt.
Besonders bevorzugt ist die Prallfläche bezüglich einer Ausstoßrichtung des Kältemittels geneigt und weist somit geeigneterweise einen Winkel auf, der von 90° abweicht. Beispielsweise ist hierbei ein Winkel zwischen 80° und 20°, zwischen 70° und 30° oder zwischen 60° und 40° gebildet. Infolgedessen erfolgt keine Zurücklenkung des verdichteten Kältemittels zu dem Verdichterauslass, was zu einer Beeinträchtigung der Funktionsweise und einer erhöhten Geräuschbildung führen würde. Vielmehr wird mittels der Prallfläche auf diese Weise das verdichtete Kältemittel umgelenkt und innerhalb des Hochdruckfachs verteilt.
Insbesondere ist hierbei die Prallfläche gebogen. Mit anderen Worten variiert der Winkel zwischen der Ausstoßrichtung und der Hauptausdehnung der Prallfläche.
Insbesondere ist hierbei die Biegung progressiv. Zweckmäßigerweise weist die Prallfläche somit einen exponentiellen oder parabelförmigen Querschnitt parallel zur Ausstoßrichtung auf. Infolgedessen ist eine Umlenkung des ausgestoßenen verdichteten Kältemittels in unterschiedliche Bereiche des Hochdruckfachs ermöglicht, sodass die mit dem ausgestoßenen verdichteten Kältemittel transportierte Schallenergie in einem vergleichsweise großen Raumbereich des Hochdruckfachs verteilt wird. Infolgedessen ist eine Homogenisierung des Kältemittels verbessert.
Besonders bevorzugt ist die Prallfläche von der Innenwand des Hochdruckfachs beabstandet. Infolgedessen ist die Änderung der Bewegungsrichtung des ausgestoßenen verdichteten Kältemittels von der Innenwand beabstandet, sodass die damit einhergehende Geräuschentwicklung und die Aufnahme von einem Teil der Schallenergie des ausgestoßenen verdichteten Kältemittels in einem Abstand zu der Innenwand des Hochdruckfachs erfolgt. Infolgedessen ist eine Einkopplung des Schalls in die Innenwand vermindert, sodass eine Abstrahlung des Schalls von dem elektromotorischen Kältemittelverdichter in die Umgebung verringert ist.
Besonders bevorzugt weist der Schalldämpfer eine Oberfläche auf, die zumindest teilweise an der Innenwand des Hochdruckfachs anliegt. Mit anderen Worten liegt ein Teil des Schalldämpfers an der Innenwand an, vorzugsweise flächig. Infolgedessen ist der Schalldämpfer mittels der Innenwand stabilisiert, und eine Montage des Schalldämpfers ist vereinfacht. Zweckmäßigerweise liegt eine Oberfläche des Schalldämpfers, die dem Verdichterauslass abgewandt ist, an der Innenwand an. Somit befindet sich der Schalldämpfer zwischen dem Verdichterauslass und der Innenwand, weswegen ein direktes Auftreffen des ausgestoßenen verdichteten Kältemittels auf die Innenwand unterbunden ist. Ferner wird auf diese Weise eine von dem verdichteten Kältemittel auf den Schalldämpfer übertragene kinetische Energie mittels der Innenwand aufgenommen, sodass eine Anbindung und Montage des Schalldämpfers vereinfacht ist. Folglich wird der Schalldämpfer selbst nicht mittels des verdichteten Kältemittels bewegt und in eine Schwingung versetzt, sodass keine weiteren Dämpfungsmaßnahmen zur Dämpfung einer Geräuschentwicklung des Schalldämpfers selbst getroffen werden müssen. Auch ist auf diese Weise eine Stabilität und Robustheit erhöht.
Beispielsweise ist der Schalldämpfer einstückig mit weiteren Bestandteilen des Hochdruckfachs und insbesondere an die Innenwand angeformt. Besonders bevorzugt jedoch ist der Schalldämpfer ein separates Bauteil. Somit ist eine Optimierung des Schalldämpfers auf die Geräuschminderung/Schalldämpfers vereinfacht. Geeigneterweise ist der Schalldämpfer aus einem Kunststoff erstellt, beispielsweise in einem Kunststoffspritzgussverfahren. Somit ist eine vergleichsweise freie Wählbarkeit der Form des Schalldämpfers ermöglicht, sodass eine Geräuschminderung /Schalldämpfung mittels des Schalldämpfers vergleichsweise effizient ist. Vorzugsweise ist der Schalldämpfer einstückig, also lediglich ein einziges Teil. Infolgedessen ist eine Montage vereinfacht. Besonders bevorzugt ist der Schalldämpfer einstückig aus dem Kunststoff erstellt. Zweckmäßigerweise dient der Schalldämpfer lediglich der Geräuschminderung/Schalldämpfung. Alternativ hierzu weist der Schalldämpfer eine zusätzliche weitere Funktion auf, beispielsweise die Stabilisierung des Hochdruckfachs, sodass der elektromotorische Kältemittelverdichter mit vergleichsweise wenigen Bauteilen erstellt werden kann.
Zum Beispiel weist der elektromotorische Kältemittelverdichter ein Verdichtergehäuse auf, welches das Hochdruckfach umfasst. Das Hochdruckfach weist zweckmäßigerweise den Auslass auf, durch den bei Betrieb das verdichtete Kältemittel aus dem Hochdruckfach ausgeleitet wird. Vorzugsweise weist das Verdichtergehäuse ferner ein Verdichterfach auf, innerhalb dessen der Verdichterkopf zumindest teilweise, beispielsweise vollständig, angeordnet ist. Das Verdichtergehäuse weist somit zwei Fächer auf, die beispielsweise fluidtechnisch voneinander getrennt sind und/oder ineinander übergehen. Aufgrund des Verdichtergehäuses, das sowohl das Verdichterfach als auch das Hochdruckfach aufweist, ist ein Verlust an Kältemittel durch etwaige Schlitze oder dergleichen verhindert. Vorzugsweise sind die beiden Fächer direkt zueinander benachbart, was das Einleiten des Kältemittels vereinfacht. Zudem ist der elektromotorische Kältemittelverdichter vergleichsweise kompakt.
Beispielsweise ist das Verdichtergehäuse hohlzylindrisch oder topfförmig. Insbesondere ist das Verdichtergehäuse aus einem Aluminium, also reinem Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, erstellt. Geeigneterweise ist das Verdichtergehäuse ein Druckgussteil. Infolgedessen ist auch eine Beherrschung von vergleichsweise hohen Drücken mittels des Verdichtergehäuses ermöglicht, was einen Wirkungsgrad und eine Kühlleistung des elektromotorischen Kältemittelverdichters erhöht. Zweckmäßigerweise ist das Verdichtergehäuse einstückig ausgestaltet, also mittels eines einzigen Teils gebildet. Infolgedessen ist ein unbeabsichtigter Austritt von Kältemittel aus dem Verdichtergehäuse verhindert und eine Dichtigkeit somit erhöht. Zudem sind die Stabilität des Verdichtergehäuses und die mechanische Integrität erhöht. Besonders bevorzugt ist das Verdichtergehäuse aus einem Aluminium erstellt und einstückig. Folglich ist eine Montage vereinfacht und eine Stabilität erhöht.
Zum Beispiel weist elektromotorische Kältemittelverdichter einen Elektromotor auf. Der Elektromotor ist geeigneterweise ein Synchronmotor, beispielsweise ein bürstenloser Elektromotor. Zweckmäßigerweise ist in der Elektromotor ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC). Geeigneterweise umfasst der elektromotorische Kältemittelverdichter eine Elektronik zur Bestromung des Elektromotors, beispielsweise einen Umrichter, der beispielsweise eine Brückenschaltung, wie eine B4-oder B6-Schaltung, umfasst. Vorzugsweise umfasst der Elektromotor eine Anzahl an elektrischen Phasen, zum Beispiel zwei oder drei derartige Phasen. Die Phasen sind zweckmäßigerweise zu einer Stern- oder Dreiecksschaltung miteinander verschaltet und werden bei Betrieb mittels des Umrichters bestromt. Der Elektromotor ist in einem Motorgehäuse angeordnet, welches vorzugsweise aus einem Aluminium erstellt ist. Geeigneterweise ist das Motorgehäuse ein Druckgussteil. Die Steuerungselektronik, insbesondere der Umrichter, ist vorzugsweise in einem Elektronikfach des elektromotorischen Kältemittelverdichters angeordnet, welches beispielsweise einstückig mit dem Motorgehäuse oder zumindest an dieses angebunden ist.
Mittels des Elektromotors ist vorzugsweise der Verdichterkopf angetrieben. Beispielsweise ist der Verdichterkopf oder zumindest ein Teil des Verdichterkopfs drehfest an einer Motorwelle des Elektromotors befestigt. Das Verdichtergehäuse ist vorzugsweise an dem Motorgehäuse angebunden, beispielsweise an diesem befestigt, insbesondere mittels einer Anzahl an Schrauben. Somit wird das Verdichtergehäuse zumindest teilweise mittels des Motorgehäuses verschlossen, sodass ein Austritt des Kältemittels aus dem Verdichtergehäuse mittels des Motorgehäuses zumindest teilweise verhindert ist. Aufgrund der Anbindung des Verdichtergehäuses an dem Motorgehäuse ist ein vergleichsweise kompakter und robuster elektromotorischer Kältemittelverdichter bereitgestellt. Zudem ist eine Montage des elektromotorischen Kältemittelverdichters in dem Kraftfahrzeug vereinfacht, da der elektromotorische Kältemittelverdichter als ein einziges Bauteil montiert werden kann. Ferner ist es ermöglicht, den Verdichterkopf und/oder den in dem Motorgehäuse angeordneten Elektromotor auf bestimmte Anforderungen auszuwählen. Mit anderen Worten ist ein modularer elektromotorischer Kältemittelverdichter realisiert, was Herstellungskosten und/oder eine Lagerhaltung vereinfacht.
Das Kraftfahrzeug umfasst einen Kältemittelkreislauf mit einem (Klima-)Kondensator, sowie mit einem Verdampfer, und mit einem elektromotorischen Kältemittelverdichter, der einen Verdichterkopf mit einem Verdichterauslass zum Ausstoß eines verdichteten Kältemittels aufweist, der in ein eine Innenwand aufweisendes Hochdruckfach eines Verdichtergehäuses mündet, wobei dem Verdichterauslass fluidtechnisch ein Schalldämpfer nachgeschaltet ist.
Der Kondensator ist fluidtechnisch zwischen den elektromotorischen Kältemittelverdichter und den Verdampfer geschaltet. Vorzugsweise umfasst der Kältemittelkreislauf einen weiteren Wärmetauscher, der zwischen den Verdampfer und den elektromotorischen Kältemittelverdichter geschaltet ist, und der vorzugsweise thermisch mit einem weiteren Bauteil des Kraftfahrzeugs kontaktiert ist, wie einer Gebläseleitung einer Klimaanlage oder einem Energiespeicher, wie einem Hochvoltenergiespeicher. Der Kältemittelkreislauf ist insbesondere mit einem Kältemittel befüllt, beispielsweise einem chemischen Kältemittel, wie R134a, R1234yf, oder mit CO2.
Mittels des Kältemittelverdichters wird bei Betrieb ein Druck des Kältemittels erhöht, welches im Anschluss zu dem Kondensator geleitet wird, der vorzugsweise in thermischem Kontakt mit einer Umgebung des Kraftfahrzeugs ist. Vorzugsweise erfolgt mittels des Kondensators eine Temperaturangleichung des Kältemittels an die Umgebungstemperatur oder zumindest eine Temperaturerniedrigung des Kältemittels.
Mit dem nachgeschalteten Verdampfer wird das Kältemittel entspannt, weshalb die Temperatur des Kältemittels weiter verringert wird. In dem nachgeschalteten weiteren Wärmetauscher wird von dem mit dem weiteren Wärmetauscher thermisch kontaktierten Bauteil thermische Energie auf das Kältemittel übertragen, was zu einer Abkühlung des Bauteils und einer Erwärmung des Kältemittels führt. Das erwärmte Kältemittel wird zum Schließen des Kältemittelkreislaufs vorzugsweise erneut dem Kältemittelverdichter zugeführt.
Die im Zusammenhang mit dem elektromotorischen Kältemittelverdichter beschriebenen Weiterbildungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf das Kraftfahrzeug zu übertragen und umgekehrt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 schematisch ein Kraftfahrzeug mit einem elektromotorischen Kältemittelverdichter,
2 in einer Schnittdarstellung schematisch vereinfacht den elektromotorischen Kältemittelverdichter mit einem Verdichtergehäuse,
3 perspektivisch einen Verdichterkopf des elektromotorischen Kältemittelverdichters,
4 perspektivisch den Verdichterkopf mit drei Verdichterauslässen und einem fluidtechnisch nachgeschaltetem Schalldämpfer,
5, in einer Schnittdarstellung den in dem in dem Verdichtergehäuse angeordneten Verdichterkopf, und
6 perspektivisch den elektromotorischen Kältemittelverdichter mit nicht gezeigtem Verdichtergehäuse.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist schematisch vereinfacht ein Kraftfahrzeug 2 mit zwei Vorderrädern 4 und zwei Hinterrädern 6 dargestellt. Zumindest zwei der Räder 4, 6 sind mittels eines nicht näher gezeigten Hauptantriebs angetrieben, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, einem Elektromotor oder einer Kombination hieraus. Das Kraftfahrzeug 2 umfasst einen Kältemittelkreislauf 8, der ein Bestandteil einer Klimaanlage ist. Der Kältemittelkreislauf 8 ist mit einem Kältemittel 10 befüllt, beispielsweise CO2, R1234yf oder R134a. Mittels eines elektromotorischen Kältemittelverdichters (eKMV) 12 wird das Kältemittel 10 verdichtet und einem fluidtechnisch nachgeschalteten Kondensator 14 zugeführt, der mit Umgebungsluft beaufschlagt ist, was zu einer Temperaturabsenkung des Kältemittels 10 führt. Der Druck und somit die Temperatur des Kältemittel 10 wird mittels eines nachgeschalteten Verdampfers 16 erniedrigt, der einen nicht näher dargestellten weiteren Wärmetauscher umfasst, der mit einer Gebläseleitung der Klimaanlage thermisch gekoppelt ist. Die Gebläseleitung fördert in Abhängigkeit einer Benutzereinstellung gekühlte Luft in einen Innenraum des Kraftfahrzeugs 2.
Der elektromotorische Kältemittelverdichter 12 ist mittels eines Bus-Systems 18, das ein CAN-Bus-System oder ein Lin-Bus-System ist, signaltechnisch mit einer Kraftfahrzeugsteuerung 20 gekoppelt, wie einem Bordcomputer. Mittels eines Bordnetzes 22, welches die jeweilige elektrische Spannung, beispielsweise 48V, führt und mittels einer Batterie 24 gespeist ist, wird der elektromotorische Kältemittelverdichter 12 bestromt. Das Bordnetz 22 umfasst ferner eine Sicherungseinrichtung 26, mittels derer ein elektrischer Stromfluss zwischen der Batterie 24 und dem Kältemittelverdichter 12 unterbunden werden kann. Hierfür weist die Sicherungseinrichtung 26 beispielsweise einen Last- und/oder Schutzschalter auf. Die Sicherungseinrichtung 26 ist mittels des Bus-Systems 18 oder anderweitig signaltechnisch mit der Kraftfahrzeugsteuerung 20 verbunden, sodass mittels der Kraftfahrzeugsteuerung 20 der Last- bzw. Schutzschalter betätigt und somit der elektrische Stromfluss unterbunden werden kann.
2 zeigt schematisch vereinfacht den (elektromotorischen) Kältemittelverdichter 12 in einer Schnittdarstellung entlang einer Rotationsachse (Drehachse) 28 eines Elektromotors 30 des Kältemittelverdichters 12. Der Elektromotor 30 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) und weist einen zylindrischen Rotor 32 auf, der umfangsseitig mittels eines hohlzylindrischen Stators 34 umgeben ist. Der Rotor 32 ist drehfest an einer konzentrisch zur Rotationsachse 28 angeordneten Welle 36 befestigt, die mittels zweier nicht näher dargestellter Lager in Form von Kugellagern drehbar um die Rotationsachse 28 gelagert ist.
Der Elektromotor 30 ist in einem Motorgehäuse 38 angeordnet, welches sich entlang der Rotationsachse 28 erstreckt und hohlzylindrisch ausgestaltet ist. An einem Ende des Motorgehäuses 38 ist ein hohlzylindrisches Elektronikgehäuse 40 fluchtend angeformt und mittels einer Trennwand 42, welche im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse 28 angeordnet ist, von diesem getrennt. Innerhalb des Elektronikgehäuses 40 ist eine Elektronik 44 angeordnet, die mit dem Bussystem 18 und dem Bordnetz 22 verbunden ist. Die Elektronik 44 ist über eine Durchkontaktierung 46, die druckdicht ist, mit dem Stator 34 elektrisch kontaktiert, sodass bei Betrieb der Stator 34 mittels der Elektronik 44 bestromt wird. Das Elektronikgehäuse 40, das Motorgehäuse 38 und die Trennwand 42 sind einstückig miteinander und aus Aluminium in einem Druckgussverfahren erstellt. Mit anderen Worten sind das Elektronikgehäuse 40, das Motorgehäuse 38 und die Trennwand 42 ein Aluminiumdruckguss. Das Elektronikgehäuse 40 ist auf der der Trennwand 42 gegenüberliegenden Seiten mit einem Gehäusedeckel 48 verschlossen, welcher aus einem Metall gefertigt und mittels Schrauben an dem Elektronikgehäuse 40 lösbar befestigt ist.
Auf der dem Elektronikgehäuse 40 gegenüberliegenden Seite des Motorgehäuses 38 ist an diesem lösbar ein Verdichtergehäuse 50 fluchtend angebunden, welches aus einem Aluminium ebenfalls in einem Druckgussverfahren erstellt ist. Das Verdichtergehäuse 50 ist einstückig und im Wesentlichen topfförmig ausgestaltet, wobei die Topföffnung mittels des Motorgehäuses 38 verschlossen ist. Das Verdichtergehäuse 50 weist ein Verdichterfach 52 auf, innerhalb dessen ein Verdichterkopf 54 in Form eines Scroll-Verdichterkopfs angeordnet ist. Der ScrollVerdichterkopf weist zwei Scroll-Teile auf, nämlich ein feststehendes Scroll-Teil und ein drehbares Scrolls-Teil auf. Das feststehende Scroll-Teil ist drehfest an dem Verdichtergehäuse 50 befestigt. Das drehbare Scroll-Teil ist drehfest an der Welle 36 befestigt oder zumindest in Wirkverbindung mit dieser, sodass das drehbares Scroll-Teil bei einer Rotationsbewegung der Welle 36 bezüglich des feststehendes Scroll-Teils bewegt wird. Zwischen den beiden Scroll-Teilen ist eine Anzahl an Kammern gebildet, deren Volumen bei einer Drehbewegung der Welle 36 verändert wird. Dabei wird das sich in den Kammern befindende Kältemittel 10 sukzessive verdichtet. Das Verdichtergehäuse 50 weist ferner ein Hochdruckfach 56 mit einer Innenwand 58 auf, die zumindest teilweise mittels des Topfbodens des topfförmigen Verdichtergehäuses 50 gebildet wird. Folglich befindet sich das Verdichterfach 52 zwischen dem Hochdruckfach 56 und dem Motorgehäuse 38. Ein Verdichterauslass 60 des Verdichters 54 mündet in dem Hochdruckfach 56, das mittels einer nicht näher dargestellten Vorrichtung druckdicht von dem Verdichterfach 52 abgetrennt ist. Das Hochdruckfach 56 weist einen Auslass 62 auf, mittels dessen das Hochdruckfach 56 mit einem Ablauf 64 verbunden ist, der einen nicht näher dargestellten Ölabscheider aufweist.
In dem Hochdruckfach 56 ist ein Schalldämpfer 66 mit einer Prallfläche 68 angeordnet, die in Richtung des Verdichterauslasses 60 weist. Dabei befindet sich in Richtung des bei Betrieb aus dem Verdichterauslass 60 strömenden verdichteten Kältemittels 10 der Schalldämpfer 60 zwischen der Innenwand 58 und dem Verdichterauslass 60. Mit anderen Worten ist dem Verdichterauslass 60 der Schalldämpfer 66 fluidtechnisch nachgeschaltet, wobei der Schalldämpfer 66 derart angeordnet ist, dass bei Betrieb das verdichtete Kältemittel 10 zunächst auf die Prallfläche 68 trifft, die gebogen und somit bezüglich einer Ausstoßrichtung des verdichteten Kältemittels 10 kontinuierliche geneigt ist. Hierbei ist die Prallfläche 68 von der Innenwand 58 des Hochdruckfachs 56 beabstandet.
Der Schalldämpfer 66 ist einstückig aus einem Kunststoff in einem Spritzgussverfahren erstellt und weist eine Oberfläche 70 auf. Die Oberfläche 70 ist der Prallfläche 68 abgewandt und bildet das Ende des Schalldämpfers 66 auf der der Prallfläche 68 gegenüberliegenden Seite. Die Oberfläche 70 ist im Wesentlichen plan und liegt an der Innenwand 58 des Hochdruckfachs 56 an. Somit wird die Position des Schalldämpfers 66 mittels der Innenwand 58 vorgegeben und stabilisiert. Zur Montage wird der Schalldämpfer 66 innerhalb des Hochdruckfachs 56 positioniert, wobei die Oberfläche 70 an der Innenwand 58 angelegt wird. Hierbei erfolgt beispielsweise eine zusätzliche Stabilisierung mittels eines Klebers oder anderweitige Befestigungselemente. Bei Betrieb trifft das verdichtete Kältemittel 10 auf die Prallfläche 68 auf, wobei auftretende Kräfte aufgrund der Anlage der Oberfläche 70 an der Innenwand 58 im Wesentlichen mittels des Verdichtergehäuses 50 kompensiert werden. Somit sind etwaige Verbindungsmittel zwischen dem Schalldämpfer 66 und dem Hochdruckfach 56 sowie weiteren Bestandteilen des Verdichtergehäuses 50 vergleichsweise gering belastet.
Bei Betrieb wird über einen Zulauf 72 des Motorgehäuses 38 das Kältemittel 10 in das Motorgehäuse 38 im Bereich der Trennwand 42 geleitet. Aufgrund der Trennwand 42 wird ein Übertritt des Kältemittels 10 in das Elektronikgehäuse 40 verhindert. Das Kältemittel 10 wird entlang des Elektromotors 30 zu dem Verdichterkopf 54 gesaugt und dort komprimiert, sodass eine Druckerhöhung und somit auch eine Verdichtung des Kältemittels 10 erfolgt. Das verdichtete Kältemittel 10 wird durch den Verdichterauslass 60 in das Hochdruckfach 56 geleitet, wobei dies aufgrund der Ausgestaltung des Verdichterkopfs 54 als Scroll-Verdichter stoßweise erfolgt. Wenn nun das komprimierte Kältemittel 10 stoßweise in das Hochdruckfach 56 eingeleitet wird, erfolgt eine vergleichsweise plötzliche Änderung des Zustands des verdichteten Kältemittels 10, welches sich in dem Hochdruckfach 56, wenn auch nur um einen geringen Betrag, entspannt. Infolgedessen tritt im Bereich des Verdichterauslasses 60 ein Geräusch, insbesondere ein Knall, auf, welche in Richtung des Schalldämpfers 66, also in Ausstoßrichtung des verdichteten Kältemittels 10 gerichtet ist.
Die Schallwellen treffen auf die Prallfläche 68 auf, und werden mittels dieser in unterschiedliche Bereiche des Hochdruckfachs 56 geleitet. Somit wird die Ausbreitungsrichtung des Schalls umgelenkt und von der Innenwand 58 abgelenkt. Aufgrund der geneigten Ausführung der Prallfläche 68 treffen die umgelenkten Schallwellen nicht senkrecht auf weitere Bestandteile der Innenwand 58, sodass eine Einkopplung des Schalls in das Verdichtergehäuse 50 lediglich in vergleichsweise geringem Maß erfolgt. Ferner wird das verdichtete Kältemittel 10 mittels der Prallfläche 68 ebenfalls umgelenkt, wobei sich hierin Wirbel bilden. Diese Wirbel dämpfen ebenfalls die Schallwellen. Zudem ist die Prallfläche 68 aufgeraut, weswegen weitere Inhomogenitäten in Schallwellen eingebracht werden, sodass diese gedämpft werden. Der Kunststoff des Schalldämpfers 66 hierbei ebenfalls Energie der Schallwellen auf und wandelt diese in thermische Energie um, sodass eine weitere Dämpfung erfolgt. Das Kältemittel 10 tritt über den Auslass 66 in den Ablauf 66 ein und wird von dort zu dem Kondensator 14 geleitet.
In 3 ist perspektivisch von Seiten des Auslasses 62 her der Verdichterkopf 54, nämlich der feststehendes Scroll-Teil, gezeigt. Der Verdichterkopf 54 weist insgesamt drei Verdichterauslässe 60 auf, die in unterschiedlichen Kammern zwischen den beiden Scroll-Teilen münden, und die im Wesentlichen entlang einer Geraden angeordnet sind. Bei Betrieb weist das durch den mittleren der Verdichterauslässe 60 austretende verdichtete Kältemittel 10 einen höheren Druck und eine höhere Geschwindigkeit als der durch die verbleibenden Verdichterauslässe 10 austretende Teil des verdichteten Kältemittels 10 auf. Infolgedessen bildet sich in dem austretenden verdichteten Kältemittel 60 ein Geschwindigkeitsprofil, weswegen sich in dem austretenden verdichteten Kältemittel 10 Wirbel bilden, was ebenfalls zu einer Dämpfung des entstehenden Schalls führt. Ferner ist an dem Verdichterkopf 54 eine Dichtung 74 angebunden, mittels derer eine fluidtechnische Abdichtung des Hochdruckfachs 56 von dem Verdichterfach 52 erfolgt.
In 4 ist teilweise der Montagezustand des elektromotorischen Kältemittelverdichters 12 gezeigt. Den drei Verdichterauslässen 60 ist fluidtechnisch ein Ventil 76 in Form eines 3-Finger-Ventils nachgeschaltet, wobei jedem Verdichterauslass 60 einer der drei Finger des Ventil 76 zugeordnet ist. Mittels jedes der Finger des 3-Finger-Ventils 76 erfolgt eine Umlenkung des aus den jeweiligen Verdichterauslässen 60 austretenden verdichteten Kältemittels 10 um im Wesentlichen 90° in Richtung des Schalldämpfers 66. Das Ventil 76 wirkt als Rückschlagventil, sodass ein Zurückfließen des Kältemittels 10 in den Verdichterkopf 54 verhindert ist. Der Schalldämpfer 66 ist hierbei allen drei Verdichterauslässen 60 zugeordnet und kreissektorförmig ausgestaltet.
Ferner weist der Schalldämpfer 66, wie in 5 in einer Schnittdarstellung senkrecht zur Rotationsachse 28 gezeigt, eine exponentiell verlaufende Prallfläche 68 auf. Die Oberfläche 70 verläuft parallel zur Rotationsachse 28 und liegt an der Innenwand 58 an. Das Verdichterfach 52 und das Hochdruckfach 56 sind mittels eines dazwischen angeordneten parallel zur Rotationsachse 28 verlaufenden Vorsprungs voneinander getrennt, der auf einer Oberfläche des Verdichterkopfs 54, und auf der Dichtung 74 abgestützt ist. An diesem Vorsprung liegt die Oberfläche 70 des Schalldämpfers 66 an, der bis zur mittleren der Verdichterauslässe 60 ragt, wie in 6 mit weggelassenem Verdichtergehäuse 50 gezeigt.
Zusammenfassend wird mittels des Schalldämpfers 60 das ausgestoßenen verdichtete Kältemittel 10 umgelenkt, zerstreut und von scharfen Kanten, wie dem Auslass 62 ferngehalten sowie von diesen abgelenkt. Hierbei ist der Schalldämpfer 66 ein separates Bauteil oder ist in einer nicht dargestellten Variante ein Bestandteil des Verdichterkopfs 54, insbesondere des feststehenden Scroll-Teils. Alternativ hierzu ist der Schalldämpfer 66 ein Bestandteil einer weiteren Einlage in das Verdichtergehäuse 50. Der Schalldämpfer 66 ist beispielsweise mittels eines zusätzlichen Materials beschichtet oder anderweitig versehen. Das Material des Schalldämpfers 66 sowie gegebenenfalls der Beschichtung ist derart eingestellt, dass eine Dämpfung der Schallwellen erfolgt.
Mittels des Schaldämpfers 66 erfolgt eine gezielte Umlenkung und Zerstreuung des verdichteten Kältemittels 10 im Wesentlichen unmittelbar im Bereich der Verdichterauslässe 60. Infolgedessen erfolgt eine Schalldämpfung eines sich im Bereich des Verdichterauslasses 60 bildenden Mündungskanals, wenn das verdichtete Kältemittel 10 stoßweise aus den Verdichterauslässen 60 ausgestoßen wird. Mittels des Schalldämpfers 60 erfolgt somit eine zeitlich verzögerte Zustandsänderung des verdichteten Kältemittels 10, was eine Ausbildung des Kanals verringert, und aufgrund der Prallfläche 68 wird der dennoch entstehende Schall in unterschiedliche Richtungen gelenkt. Sofern der Schalldämpfer 66 ein separates Bauteil ist, ist ein vergleichsweise hoher Freiheitsgrad bei der technischen Ausführung und der Adaption an die Ansprüche, also insbesondere einer vergleichsweise effizienten Dämpfungswirkung, ermöglicht. Sofern der Schalldämpfer 66 ein Bestandteil eines weiteren Bauteils des elektromotorischen Kältemittelverdichters 12, beispielsweise des Verdichtergehäuses 50 oder des Verdichterkopfs 54, ist, erfolgt insbesondere eine Kostenreduktion.
Zusammenfassend entsteht bei Betrieb unmittelbar nach den Verdichterauslässen 60 ein Knallgeräusch, wenn in einem vergleichsweise kurzen Zeitintervall das Ventil 76 geöffnet und vergleichsweise hoch verdichtetes Kältemittel 10 in das Hochdruckfach 56 geleitet wird. Innerhalb des Kältemittels 10 ist Öl enthalten, welches der Schmierung des Verdichterkopfs 54 sowie weitere Bestandteile des elektromotorischen Kältemittelverdichters 12, wie des Elektromotors 30, dient. Da das Öl nicht kompressibel ist, erfolgt bei einer Verdichtung des Gasanteils des Kältemittels 10 eine Erhöhung des spezifischen Ölgehalts. Bei Eintritt in die Hochdruckkammer 56 wird der Gasanteil des Kältemittels 10 zumindest teilweise expandiert, sodass sich ein Geschwindigkeitsgradient in dem Kältemittel 10 ausbildet. Aufgrund dessen werden die darin enthaltenen Öltropfen auseinandergerissen. Infolgedessen tritt das Knallgeräusch auf. Mittels des Schalldämpfers 66 wird die Ausbreitungsrichtung des Kältemittels 10 sowie des Schalls umgelenkt und von senkrechten Wänden des Verdichtergehäuses 50 ferngehalten. Auch erfolgt ein gezieltes Zerstreuen/Verwirbel des verdichteten Kältemittels 10 sowie des Schalls. Ferner wird mittels des Schalldämpfers 66 eine Wechselwirkung des aus den unterschiedlichen Verdichterauslässen 60 austretenden Kältemittels 10 verhindert oder verringert, was ebenfalls zu einer Vermeidung der Knallgeräuschbildung dient.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

2: Kraftfahrzeug
4: Vorderrad
6: Hinterrad
8: Kältemittelkreislauf
10: Kältemittel
12: elektromotorischer Kältemittelverdichter
14: Kondensator
16: Verdampfer
18: Bus-System
20: Kraftfahrzeugsteuerung
22: Bordnetz
24: Batterie
26: Sicherungseinrichtung
28: Rotationsachse
30: Elektromotor
32: Rotor
34: Stator
36: Welle
38: Motorgehäuse
40: Elektronikgehäuse
42: Trennwand
44: Elektronik
46: Durchkontaktierung
48: Gehäusedeckel
50: Verdichtergehäuse
52: Verdichterfach
54: Verdichterkopf
56: Hochdruckfach
58: Innenwand
60: Verdichterauslass
62: Auslass
64: Ablauf
66: Schalldämpfer
68: Prallfläche
70: Oberfläche
72: Zulauf
74: Dichtung
76: Ventil

Claims

Elektromotorischer Kältemittelverdichter (12) eines Kraftfahrzeugs (2), der einen Verdichterkopf (54), insbesondere Scrollverdichterkopf, mit einem Verdichterauslass (60) zum Ausstoß eines verdichteten Kältemittels (10) aufweist, der in ein eine Innenwand (58) aufweisendes Hochdruckfach (56) eines Verdichtergehäuses (50) mündet, wobei dem Verdichterauslass (60) fluidtechnisch ein Schalldämpfer (66) nachgeschaltet ist.
Elektromotorischer Kältemittelverdichter (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfer (66) eine Prallfläche (68) für das ausgestoßene Kältemittels (10) aufweist.
Elektromotorischer Kältemittelverdichter (12) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallfläche (68) bezüglich einer Ausstoßrichtung des verdichteten Kältemittels (10) geneigt ist.
Elektromotorischer Kältemittelverdichter (12) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallfläche (68) von der Innenwand (58) des Hochdruckfachs (56) beabstandet ist.
Elektromotorischer Kältemittelverdichter (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfer (66) mit einer dem Verdichterauslass (60) abgewandten Oberfläche (70) zumindest teilweise an der Innenwand (58) anliegt.
Elektromotorischer Kältemittelverdichter (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalldämpfer (66) aus einem Kunststoff erstellt ist.
Elektromotorischer Kältemittelverdichter (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein das Hochdruckfach (56) aufweisendes Verdichtergehäuse (50), das ein Verdichterfach (52) aufweist, innerhalb dessen der Verdichterkopf (54) zumindest teilweise angeordnet ist.
Elektromotorischer Kältemittelverdichter (12) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtergehäuse (50) aus einem Aluminium erstellt und einstückig ist.
Elektromotorischer Kältemittelverdichter (12) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichtergehäuse (50) an einem Motorgehäuse (38) angebunden ist, innerhalb dessen ein Elektromotor (30) angeordnet ist, mittels dessen der Verdichterkopf (54) angetrieben ist.
Kraftfahrzeug (2) mit einem Kältemittelkreislauf (8), der einen Kondensator (14) sowie einen Verdampfer (16) und einen elektromotorischen Kältemittelverdichter (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 umfasst.