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Die Erfindung betrifft einen Kältemittelakkumulator für eine Kältemaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch eine Kältemaschine mit dem Kältemittelakkumulator.
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Eine Kältemaschine für ein Fahrzeug wird üblicherweise zum Kühlen der Innenluft eingesetzt. Dabei umfasst die Kältemaschine einen Verdampfer, einen Kondensator, einen Verdichter und ein Expansionsventil. Ferner kann die Kältemaschine einen Kältemittelakkumulator aufweisen, in dem das Kältemittel vor dem Expansionsventil vorgelagert wird. Neben dem Expansionsventil kann auch ein Ejektor verwendet werden, durch den die Effizienz der Kältemaschine erhöht werden kann. Nachteiligerweise müssen weitere Komponenten in einer derartigen Kältemaschine entsprechend angepasst werden. Grundsätzlich werden bei einer Kältemaschine ein einfacher Aufbau und eine hohe Effizienz angestrebt.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, für eine Kältemaschine der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, um den Aufbau zu vereinfachen und die Effizienz zu erhöhen. Die Aufgabe der Erfindung ist es auch, für die Kältemaschine einen Kältemittelakkumulator bereitzustellen, mit dem die oben beschriebenen Vorteile erreicht werden können.
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Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein Kältemittelakkumulator ist für eine Kältemaschine und insbesondere für eine Kältemaschine eines Fahrzeugs vorgesehen. Der Kältemittelakkumulator weist dabei ein Akkumulatorgehäuse mit einem Akkumulatorinnenraum, einen Akkumulatoreingang, eine Akkumulatoreingangsleitung, einen Akkumulatorausgang und eine Akkumulatorausgangsleitung auf. Dabei ist der Akkumulatoreingang an dem Akkumulatorgehäuse ausgebildet und über die in den Akkumulatorinnenraum hineinragende Akkumulatoreingangsleitung mit dem Akkumulatorinnenraum fluidisch verbunden. Der Akkumulatorausgang ist an dem Akkumulatorgehäuse ausgebildet und über die in den Akkumulatorinnenraum hineinragende Akkumulatorausgangsleitung mit dem Akkumulatorinnenraum fluidisch verbunden. Erfindungsgemäß ist an dem Akkumulatorgehäuse ein aus dem Akkumulatorinnenraum herausführender Zweitausgang ausgebildet, mit welchem das Kältemittel aus dem Akkumulatorinnenraum zu einem Ejektor oder zu einem Verdampfer der Kältemaschine führbar ist.
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Der erfindungsgemäße Kältemittelakkumulator kann in einer Kältemaschine mit einem Ejektor vorteilhafterweise nicht nur zum Vorlagern des Kältemittels, sondern auch zum Abscheiden einer flüssigen Phase des Kältemittels beziehungsweise einer ölreichen Phase des Kältemittels mit einem Ölanteil eingesetzt werden. Dadurch können der Aufbau der Kältemaschine deutlich vereinfacht und insgesamt die Effizienz der Kältemaschine mit dem erfindungsgemäßen Kältemittelakkumulator erhöht werden.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass ein Zweitausgangsrohr in den Akkumulatorinnenraum hineinragt und den Zweitausgang mit dem Akkumulatorinnenraum fluidisch verbindet. Dabei kann eine dem Zweitausgang gegenüberliegende Ansaugöffnung des Zweitausgangsrohrs beabstandet zu einem Boden des Akkumulatorgehäuses angeordnet sein. Der Boden schließt dabei das Akkumulatorgehäuse an seinem unteren Längsende. Im Sinne dieser Erfindung sind die Begriffe „unten“ und „oben“ auf die Position des Kältemittelakkumulators im Betrieb bezogen. In diesem Zusammenhang ist „oben“ immer oberhalb von „unten“ in Bezug auf den Grund angeordnet. Das Zweiausgangsrohr kann dabei in den Akkumulatorinnenraum von unten, von der Seite oder auch von oben geführt sein. Bevorzugt wird jedoch das Zweiausgangsrohr von unten in das Akkumulatorinnenraum geführt, so dass das siedende Kältemittel in die Ansaugöffnung gelangen kann. Vorteilhafterweise kann der Abstand der Ansaugöffnung des Zweitausgangsrohrs zu einem an dem Boden des Akkumulatorgehäuses angeordneten Ölfilter wenigstens 2 mm betragen.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Kältemittelakkumulators ist vorgesehen, dass in dem Akkumulatorinnenraum an dem unteren Längsende des Akkumulatorgehäuses ein Stabilisierungsmittel angeordnet ist. Mit dem Stabilisierungsmittel ist eine Strömung in dem Kältemittel reduzierbar, so dass insbesondere bei dem Kältemittel mit einem Ölanteil eine ölarme Phase von einer ölreichen Phase des Kältemittels effizient und schnell separierbar ist. Das Stabilisierungsmittel kann durch eine poröse Struktur oder durch ein Schüttgut aus Füllkörpern oder durch wenigstens zwei in Längsrichtung des Akkumulatorgehäuses übereinander angeordnete Lochplatten oder durch in Längsrichtung des Akkumulatorgehäuses ausgerichtete Lamellen ausgebildet sein.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass der Kältemittelakkumulator eine Drossel zum Drosseln des in den Akkumulatorinnenraum strömenden Kältemittels aufweist. Die Drossel kann dabei dem Akkumulatoreingang stromauf oder in die Akkumulatoreingangsleitung dem Akkumulatoreingang stromab angeschlossen sein. Der Kältemittelakkumulator kann einen Fluidphasentrenner aufweisen, der in dem Akkumulatorinnenraum an dem oberen Längsende des Akkumulatorgehäuses angeordnet ist. Das obere Längsende ist dabei dem unteren Ende des Akkumulatorgehäuses gegenüberliegend und im Betrieb des Kältemittelakkumulators oberhalb des unteren Längsendes angeordnet. Der Fluidphasentrenner kann beispielweise aus einem Polyamid geformt sein. Der Kältemittelakkumulator kann ein Gasfilter aufweisen, das in dem Akkumulatorinnenraum an dem oberen Längsende des Akkumulatorgehäuses angeordnet ist. Der Kältemittelakkumulator kann ein Ölfilter aufweisen, das an dem unteren Längsende des Akkumulatorgehäuses angeordnet ist. Das Gasfilter und das Ölfilter können beispielsweise aus Polyamid-Körner bestehen und das Kältemittel von Schmutzpartikeln befreien. Insbesondere kann dadurch die Lebensdauer des Kältemittelakkumulators und der Kältemaschine mit dem Kältemittelakkumulator erhöht werden. Es kann vorgesehen sein, dass der Kältemittelakkumulator einen in dem Akkumulatorinnenraum angeordneten Trockner aufweist. Der Trockner kann dem Kältemittel die Feuchtigkeit entziehen, um dadurch die Kältemaschine vor Korrosion zu schützen.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass das Akkumulatorgehäuse durch einen Gehäusekörper, einen den Gehäusekörper schließenden Deckel und einen den Gehäusekörper schließenden Bodendeckel gebildet ist. Der Deckel schließt dabei den Gehäusekörper an dem oberen Längsende des Akkumulatorgehäuses. Der Bodendeckel schließt den Gehäusekörper an dem unteren Längsende des Akkumulatorgehäuses und bildet den Boden des Akkumulatorgehäuses. Der Gehäusekörper des Akkumulatorgehäuses kann beispielweise durch ein Aluminiumrohr gebildet sein. Denkbar ist auch, dass auch der Deckel und der Bodendeckel aus Aluminium geformt sind und das Aluminiumrohr beidseitig schließen. Bei dem hier beschriebenen Akkumulatorgehäuse können dann der Akkumulatoreingang und der Akkumulatorausgang in dem Deckel ausgebildet sein. Die Akkumulatoreingangsleitung und die Akkumulatorausgangsleitung können dann durch Aluminiumrohre gebildet sein, die an dem Deckel festgelegt sind. Der Zweitausgang kann in dem Bodendeckel, in dem Gehäusekörper oder in dem Deckel ausgebildet sein, so dass das Zweitausgangrohr von unten, von der Seite oder von oben in den Akkumulatorinnenraum geführt werden kann. Vorzugsweise ist jedoch der Zweitausgang in dem Bodendeckel ausgebildet und das Zweitausgangrohr von unten in den Akkumulatorinnenraum geführt. Das Zweitausgangrohr kann beispielsweise als Aluminium bestehen.
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Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Kältemittelakkumulators ist vorgesehen, dass der Kältemittelakkumulator einen integrierten Wärmetauscher mit einer Wärmetauscherleitung aufweist. Die Wärmetauscherleitung liegt dabei an dem Akkumulatorgehäuse von außen wärmeübertragend an, so dass die Wärme zwischen dem Kältemittel in der Wärmetauscherleitung und dem Kältemittel in dem Akkumulatorinnenraum ausgetauscht werden kann. Die Wärmetauscherleitung kann beispielsweise ein Hochdruckrohr sein, das spiralartig um den Akkumulatorgehäuse angeordnet ist. Das Hochdruckrohr kann beispielweise aus Aluminium sein. Das Akkumulatorgehäuse und der das Akkumulatorgehäuse ummantelnde Wärmetauscher können dabei in einem Akkumulatorbehältnis angeordnet sein. Dadurch kann die Wärmetauscherleitung von außen geschützt sein und der Wärmetausch zwischen dem Kältemittel in der Wärmetauscherleitung und dem Kältemittel in dem Akkumulatorinnenraum intensiviert werden.
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Der erfindungsgemäße Kältemittelakkumulator kann in einer Kältemaschine mit einem Ejektor sowohl zum Vorlagern des Kältemittels als auch zum Abscheiden einer flüssigen Phase des Kältemittels beziehungsweise einer ölreichen Phase des Kältemittels mit einem Ölanteil eingesetzt werden. Dadurch können der Aufbau der Kältemaschine deutlich vereinfacht und insgesamt die Effizienz der Kältemaschine mit dem erfindungsgemäßen Kältemittelakkumulator erhöht werden.
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Die Erfindung betrifft auch eine Kältemaschine, insbesondere für ein Fahrzeug. Die erfindungsgemäße Kältemaschine weist dabei einen Kältemittelakkumulator, einen Verdampfer und einen Ejektor auf, die in einem ersten Kältemittelkreislauf fluidisch verbunden sind. Ferner weist die Kältemaschine einen Kondensator und einen Verdichter auf, die mit dem Kältemittelakkumulator und mit dem Ejektor in einem zweiten Kältemittelkreislauf fluidisch verbunden sind. Der Kältemittelakkumulator der Kältemaschine ist dabei wie oben beschrieben ausgestaltet und über seinen Zweitausgang mit dem Ejektor oder mit dem Verdampfer der Kältemaschine fluidisch verbunden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Kältemaschine mit einem erfindungsgemäßen Kältemittelakkumulator;
- 2 eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kältemittelakkumulators;
- 3 eine teilweise Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kältemittelakkumulators mit einem integrierten Wärmetauscher.
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1 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Kältemaschine 1 für ein Kraftfahrzeug 2. Die Kältemaschine 1 weist dabei einen Kältemittelakkumulator 3, ein Expansionsventil 4, einen Verdampfer 5 und einen Ejektor 6 auf, die in einem ersten Kältemittelkreislauf 7a einander stromab angeschlossen sind. Ferner weist die Kältemaschine 1 einen Verdichter 8 und einen Kondensator 9 auf, die dem Ejektor 6 und dem Kältemittelakkumulator 3 in einem zweiten Kältemittelkreislauf 7b stromauf angeschlossen sind. Der Kältemittelakkumulator 3 der Kältemaschine 1 ist dabei über seinen Zweitausgang 10 mit dem Verdampfer 5 der Kältemaschine 2, mit seinem Akkumulatoreingang 11 mit dem Ejektor und mit seinem Akkumulatorausgang 12 mit dem Verdichter 8 fluidisch verbunden. Die Strömungsrichtung des Kältemittels in den Kältemittelkreisläufen 7a und 7b ist mit Pfeilen angedeutet.
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2 zeigt eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kältemittelakkumulators 3. Der Kältemittelakkumulator 3 weist dabei ein Akkumulatorgehäuse 13 mit einem Akkumulatorinnenraum 14. Das Akkumulatorgehäuse 13 ist dabei durch einen Gehäusekörper 15 gebildet, der an einem oberen Längsende 13a des Akkumulatorgehäuses 13 mit einem Deckel 16 und an einem unteren Längsende 13b des Akkumulatorgehäuses 13 mit einem Bodendeckel 17 verschlossen ist. Der Akkumulatoreingang 11 ist in dem Deckel 16 des Akkumulatorgehäuses 13 ausgebildet und ist über die in den Akkumulatorinnenraum 14 hineinragende Akkumulatoreingangsleitung 18 mit dem Akkumulatorinnenraum 14 fluidisch verbunden. Der Akkumulatorausgang 12 ist auf gleiche Weise in dem Deckel 16 des Akkumulatorgehäuses 13 ausgebildet und über die in den Akkumulatorinnenraum 14 hineinragende Akkumulatorausgangsleitung 19 mit dem Akkumulatorinnenraum 14 fluidisch verbunden.
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Der Zweitausgang 10 des Kältemittelakkumulators 3 ist über ein Zweitausgangsrohr 20 mit dem Akkumulatorinnenraum 14 fluidisch verbunden. Eine dem Zweitausgang 10 gegenüberliegende Ansaugöffnung 21 des Zweitausgangsrohrs 20 ist dabei beabstandet zu einem Boden 22 des Akkumulatorgehäuses 13 angeordnet. Der Boden 22 ist dabei durch den Bodendeckel 17 gebildet, der den Gehäusekörper 15 an dem unteren Längsende 13b des Akkumulatorgehäuses 13 schließt. Das Zweitausgangsrohr 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel von unten in den Akkumulatorinnenraum 14 geführt, so dass das siedende Kältemittel in die Ansaugöffnung gelangen kann. Denkbar ist aber auch, dass das Zweitausgangsrohr 20 in den Akkumulatorinnenraum 14 von oben oder von der Seite geführt ist, wie mit unterbrochenen Linien angedeutet ist. Unabhängig von der Führung des Zweitausgangsrohrs 20 in dem Akkumulatorgehäuse 13 ist die Ansaugöffnung 21 beabstandet zu dem Boden 22 angeordnet. Der Abstand D zu einem Ölfilter 25 an dem unteren Längsende 13b beträgt dabei wenigstens 2 mm. Ferner sind in dem Akkumulatorinnenraum 14 ein Stabilisierungsmittel 23 an dem unteren Längsende 13b; ein Fluidphasentrenner 24 und ein Gasfilter 30 an dem oberen Längsende 13a und ein Trockner 26 angeordnet.
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3 zeigt eine teilweise Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kältemittelakkumulators 3. Der Kältemittelakkumulator 3 weist hier einen integrierten Wärmetauscher 27 mit einer Wärmetauscherleitung 28 auf. Die Wärmetauscherleitung 28 ummantelt das Akkumulatorgehäuse 13 spiralartig von außen, so dass das Kältemittel in der Wärmetauscherleitung 28 und das Kältemittel in dem Akkumulatorinnenraum 14 die Wärme austauschen können. Das Akkumulatorgehäuse 13 und der Wärmetauscher 27 sind in einem gemeinsamen Akkumulatorbehältnis 29 angeordnet.
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Der erfindungsgemäße Kältemittelakkumulator 3 kann in der Kältemaschine 1 sowohl zum Vorlagern des Kältemittels als auch zum Abscheiden einer flüssigen Phase des Kältemittels beziehungsweise einer ölreichen Phase des Kältemittels mit einem Ölanteil eingesetzt werden. Dadurch können der Aufbau der Kältemaschine 1 deutlich vereinfacht und insgesamt die Effizienz der Kältemaschine 1 mit dem erfindungsgemäßen Kältemittelakkumulator 3 erhöht werden.
