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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Sammler für einen Kältemittelkreislauf, insbesondere für einen Kältemittelkreislauf eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs.
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Hintergrund der Erfindung
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Bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen wird zur Kühlung und gegebenenfalls auch zur Beheizung des Fahrgastraums ein Kältemittelkreislauf verwendet, wobei dieser Kältemittelkreislauf im Klimatisierungsbetrieb einerseits und gegebenenfalls auch Heizbetrieb als Wärmepumpenkreislauf benutzbar ist. In diesem Kältemittelkreislauf sind ein Sammler für das Kältemittel und ein Kondensator zum Kondensieren des Kältemittels im Klimatisierungsbetrieb vorgesehen. Dabei können aus Platzgründen der Kondensator und der Sammler an unterschiedlichen Orten im Kraftfahrzeug angeordnet sein.
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Insbesondere bei elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugen ist die Effektivität der Beheizung und der Klimatisierung besonders wichtig, da die für die Beheizung oder für die Klimatisierung benötigte elektrische Energie sich unmittelbar nachteilig auf die Reichweite des elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs auswirkt, da die zum Fahren benötigte elektrische Energie aus dem gleichen elektrischen Energiespeicher entnommen wird, so dass bei einem höheren Bedarf an elektrischer Energie für das Beheizen oder Klimatisieren insgesamt nur weniger elektrische Energie für das Fahren verfügbar ist.
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Darstellung der Erfindung, Aufaabe, Lösung, Vorteile
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Sammler für einen Kältemittelkreislauf, insbesondere für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug zu schaffen, welcher bei geringem Bauraumbedarf dennoch eine verbesserte Effektivität des Kältemittelkreislaufs bewirkt.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Sammler für einen Kältemittelkreislauf, insbesondere eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse mit einem Innenvolumen als Sammlervolumen für das Kältemittel, mit einem ersten Fluideinlassanschluss und mit einem ersten Fluidauslassanschluss, wobei der erste Fluideinlassanschluss mit einem ersten Fluidkanal mit dem Innenvolumen des Gehäuses fluidverbunden ist und der erste Fluidauslassanschluss mit einem zweiten Fluidkanal mit dem Innenvolumen des Gehäuses fluidverbunden ist, wobei ein dritter Fluidkanal, ein zweiter Fluideinlassanschluss und ein zweiter Fluidauslassanschluss vorgesehen sind, wobei der zweite Fluideinlassanschluss als Fluideinlass des dritten Fluidkanals dient und der zweite Fluidauslassanschluss als Fluidauslass des dritten Fluidkanals dient, wobei der dritte Fluidkanal mit dem ersten Fluidkanal, mit dem zweiten Fluidkanal und/oder mit dem Innenvolumen zum Wärmeaustausch in thermischer Verbindung steht. Dadurch wird die Funktion des inneren Wärmeübertragers mittels des Sammlers erreicht, so dass bauraumsparend sowohl das Sammeln des Kältemittels als auch die Trennung von flüssiger und dampfförmiger Phase erreicht wird und weiterhin eine Wärmeübertragung stattfindet, welche die Effizienz des Kältemittelkreislaufs erhöht. Dabei wird insbesondere eine Wärmeübertragung zwischen Kältemittel im Hochdruckbereich mit Kältemittel im Niederdruckbereich durchgeführt.
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Dabei ist es auch zweckmäßig, wenn das Gehäuse eine Gehäusewandung aufweist, die zumindest teilweise doppelwandig ausgebildet ist, mit einer inneren Wand und mit einer äußeren Wand mit einem Freiraum zwischen der inneren Wand und der äußeren Wand. Durch die doppelwandige Gestaltung wird eine gute Wärmeübertragung bei gleichzeitig sehr kompakter Bauweise und geringem Bauraum erreicht.
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Auch ist es bei einem weiteren Ausführungsbeispiel zweckmäßig, wenn das Gehäuse eine Gehäusewandung aufweist, wobei auf das Gehäuse ein Aufsatz aufgesetzt ist, so dass die Gehäusewandung zusammen mit dem Aufsatz eine doppelwandige Struktur ausgebildet ist, mit der Gehäusewandung als innere Wand und mit einer Wandung des Aufsatzes als äußere Wand, wobei zwischen der inneren Wand und der äußeren Wand ein Freiraum gebildet ist. Durch den aufgesetzten Aufsatz, welcher zu einer doppelwandigen Gestaltung führt, kann die Ausdehnung des wärmeübertragenden Bereichs einfach konfektioniert werden, so dass eine gute Wärmeübertragung bei gleichzeitig sehr kompakter Bauweise und geringem Bauraum erreicht werden kann.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn der Freiraum den dritten Fluidkanal ausbildet. Dadurch wird der Wärmeübertrag einfach und bauraumsparend erreicht.
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Auch ist es bei einem weiteren Ausführungsbeispiel zweckmäßig, wenn der Freiraum den dritten Fluidkanal ausbildet und zumindest einen Fluidkanal von dem ersten Fluidkanal und/oder dem zweiten Fluidkanal ausbildet. Dadurch wird der Wärmeübertrag einfach und bauraumsparend erreicht.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn in dem Freiraum Rippen angeordnet sind, welche von der inneren Wand und/oder von der äußeren Wand in den Freiraum ragen. Durch die Rippen wird die Wärmeübertragung deutlich verbessert, obgleich der Bauraum nicht verändert wird.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn der Freiraum sich im Wesentlichen über die gesamte axiale Erstreckung des Gehäuses erstreckt oder dass sich der Freiraum nur über einen Teil der axialen Erstreckung des Gehäuses erstreckt. Damit kann je nach Wärmeübertragungsbedarf der vorhandene Bauraum und die axiale Baulänge gut ausgenutzt werden.
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Vorteilhaft ist es auch, wenn der Freiraum sich nur über einen Teil der axialen Erstreckung des Gehäuses erstreckt und einen Bereich des ersten Fluideinlassanschlusses und des ersten Fluidauslassanschlusses ausspart. Damit kann je nach Wärmeübertragungsbedarf der vorhandene Bauraum und die axiale Baulänge ebenso gut ausgenutzt werden.
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Figurenliste
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Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sammlers,
- 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sammlers,
- 3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sammlers,
- 4 eine Schnittansicht des Sammlers nach 3, und
- 5 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sammlers.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Sammler 1 für einen Kältemittelkreislauf, insbesondere für einen Kältemittelkreislauf eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs.
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Die 1, 2, 3 und 4 sowie 5 zeigen jeweils eines von vier Ausführungsbeispielen, um den Gedanken der erfindungsgemäßen Gestaltung beispielhaft darzustellen.
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In 1 ist ein Sammler 1 für einen Kältemittelkreislauf dargestellt. Der Sammler 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches mit einem Innenvolumen 3 ausgebildet ist.
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Das Innenvolumen 3 dient als Sammlervolumen für das Kältemittel, insbesondere für Kältemittel im Hochdruckbereich des Kältemittelkreislaufs. Innerhalb des Sammlervolumens kann Kältemittel flüssig bevorratet werden und es kann beim Einströmen oder nach dem Einströmen des Kältemittels in das Sammlervolumen eine Phasentrennung zwischen dem flüssigen Kältemittel und etwaig noch vorhandenen gas- bzw. dampfförmigen Resten des Kältemittels geben. Auch kann in dem Sammlervolumen ein Filter und/oder ein Entfeuchter angeordnet sein, um das Kältemittel zu filtern und etwaig vorhandenes Wasser dem Kältemittel zu entziehen.
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Das Gehäuse 2 weist einen ersten Fluideinlassanschluss 4 und einen ersten Fluidauslassanschluss 5 auf. Dabei ist der erste Fluideinlassanschluss 4 mit einem ersten Fluidkanal 6 mit dem Innenvolumen 3 des Gehäuses 2 fluidverbunden und der erste Fluidauslassanschluss 5 ist mit einem zweiten Fluidkanal 7 mit dem Innenvolumen 3 des Gehäuses 2 fluidverbunden ausgestaltet.
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Der erste Fluideinlassanschluss 4 dient der Zuführung von Kältemittel in das Innenvolumen 3 und der erste Fluidauslassanschluss 5 dient dem Auslassen von Kältemittel aus dem Innenvolumen 3. Dabei strömt Kältemittel in den ersten Fluideinlassanschluss 4 und durch den ersten Fluidkanal 6 in das Innenvolumen 3 des Gehäuses 2. Auch strömt Kältemittel durch den zweiten Fluidkanal 7 aus dem Innenvolumen 3 des Gehäuses 2 und durch den ersten Fluidauslassanschluss 5 aus.
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Der erste Fluidkanal 6, der zweite Fluidkanal 7 und/oder das Innenvolumen 3 können dabei der Wärmeübertragung dienen.
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Weiterhin ist ein dritter Fluidkanal 8 vorgesehen, welcher mit einem zweiten Fluideinlassanschluss 9 und mit einem zweiten Fluidauslassanschluss 10 fluidverbunden ausgebildet ist, um Kältemittel, insbesondere aus dem Niederdruckbereich des Kältemittelkreislaufs durch den dritten Fluidkanal 8 zu leiten. Dabei dient der zweite Fluideinlassanschluss 9 als Fluideinlass des dritten Fluidkanals 8 und der zweite Fluidauslassanschluss 10 dient als Fluidauslass des dritten Fluidkanals 8.
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Zur Wärmeübertragung des Kältemittels des Kältemittelkreislaufs mit dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufs selbst steht der dritte Fluidkanal 8 mit dem ersten Fluidkanal 6, mit dem zweiten Fluidkanal 7 und/oder mit dem Innenvolumen 3 in thermischer Verbindung.
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Gemäß 1 weist das Gehäuse 2 eine Gehäusewandung 11 auf, wobei auf das Gehäuse 2 ein Aufsatz 12 aufgesetzt ist, so dass die Gehäusewandung 11 zusammen mit dem Aufsatz 12 eine doppelwandige Struktur 13 ausbildet, mit der Gehäusewandung 11 als innere Wand und mit einer Wandung 14 des Aufsatzes 12 als äußere Wand, wobei zwischen der inneren Wand und der äußeren Wand ein Freiraum 15 gebildet ist.
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Entsprechend bildet im Ausführungsbeispiel der 1 der Freiraum 15 den dritten Fluidkanal 8 aus. Alternativ kann der Freiraum 15 auch den dritten Fluidkanal 8 ausbilden und zumindest einen Fluidkanal von dem ersten Fluidkanal 6 und/oder dem zweiten Fluidkanal 7.
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Optional können in dem Freiraum 15 Rippen angeordnet sein, welche von der inneren Wand und/oder von der äußeren Wand in den Freiraum 15 ragen. Dadurch kann der Wärmeübergang von dem Kältemittel im dritten Fluidkanal 8 auf die Wand und auf das Kältemittel im Innenraum 3 und/oder im ersten Fluidkanal 6 und/oder im zweiten Fluidkanal 7 verbessert werden.
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Auch kann der Fluidkanal 8 beispielsweise umlaufend ausgeführt sein und/oder in das Gehäuse 2 integriert sein.
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Gemäß 1 erstreckt sich der Freiraum 15 nur über einen Teil der axialen Erstreckung des Gehäuses 2. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Freiraum 15 sich nur über einen Teil der axialen Erstreckung des Gehäuses 2 erstreckt und einen Bereich des ersten Fluideinlassanschlusses 4 und des ersten Fluidauslassanschlusses 5 ausspart.
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Die 2 zeigt eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sammlers 1, welcher im Wesentlichen gleich bzw. ähnlich zu dem Sammler 1 des Ausführungsbeispiels der 1 ist, wobei jedoch die Erstreckung des Freiraums 15 in axialer Richtung unterschiedlich ist. Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 erstreckt sich der Freiraum 15 nur über einen Teil der axialen Erstreckung des Gehäuses 2. Entgegen dieser Gestaltung erstreckt sich der Freiraum 15 bei dem Ausführungsbeispiel der 2 im Wesentlichen über die gesamte axiale Erstreckung des Gehäuses 2.
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Die 3 und 4 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel eines Sammlers 1, welcher dem Sammler 1 der 1 ähnlich ist.
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In 3 ist ein Sammler 1 für einen Kältemittelkreislauf dargestellt. Der Sammler 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches mit einem Innenvolumen 3 ausgebildet ist.
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Das Innenvolumen 3 dient als Sammlervolumen für das Kältemittel, insbesondere für Kältemittel im Hochdruckbereich des Kältemittelkreislaufs. Innerhalb des Sammlervolumens kann Kältemittel flüssig bevorratet werden und es kann beim Einströmen oder nach dem Einströmen des Kältemittels in das Sammlervolumen eine Phasentrennung zwischen dem flüssigen Kältemittel und etwaig noch vorhandenen gas- bzw. dampfförmigen Resten des Kältemittels geben. Auch kann in dem Sammlervolumen ein Filter und/oder ein Entfeuchter angeordnet sein, um das Kältemittel zu filtern und etwaig vorhandenes Wasser dem Kältemittel zu entziehen.
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Das Gehäuse 2 weist einen ersten Fluideinlassanschluss 4 und einen ersten Fluidauslassanschluss 5 auf. Dabei ist der erste Fluideinlassanschluss 4 mit einem ersten Fluidkanal 6 mit dem Innenvolumen 3 des Gehäuses 2 fluidverbunden und der erste Fluidauslassanschluss 5 ist mit einem zweiten Fluidkanal 7 mit dem Innenvolumen 3 des Gehäuses 2 fluidverbunden ausgestaltet.
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Der erste Fluideinlassanschluss 4 dient der Zuführung von Kältemittel in das Innenvolumen 3 und der erste Fluidauslassanschluss 5 dient dem Auslassen von Kältemittel aus dem Innenvolumen 3. Dabei strömt Kältemittel in den ersten Fluideinlassanschluss 4 und durch den ersten Fluidkanal 6 in das Innenvolumen 3 des Gehäuses 2. Auch strömt Kältemittel durch den zweiten Fluidkanal 7 aus dem Innenvolumen 3 des Gehäuses 2 und durch den ersten Fluidauslassanschluss 5 aus.
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Der erste Fluidkanal 6, der zweite Fluidkanal 7 und/oder das Innenvolumen 3 können dabei der Wärmeübertragung dienen.
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Weiterhin ist ein dritter Fluidkanal 8 vorgesehen, welcher mit einem zweiten Fluideinlassanschluss 9 und mit einem zweiten Fluidauslassanschluss 10 fluidverbunden ausgebildet ist, um Kältemittel, insbesondere aus dem Niederdruckbereich des Kältemittelkreislaufs durch den dritten Fluidkanal 8 zu leiten. Dabei dient der zweite Fluideinlassanschluss 9 als Fluideinlass des dritten Fluidkanals 8 und der zweite Fluidauslassanschluss 10 dient als Fluidauslass des dritten Fluidkanals 8.
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Zur Wärmeübertragung des Kältemittels des Kältemittelkreislaufs mit dem Kältemittel des Kältemittelkreislaufs selbst steht der dritte Fluidkanal 8 mit dem ersten Fluidkanal 6, mit dem zweiten Fluidkanal 7 und/oder mit dem Innenvolumen 3 in thermischer Verbindung.
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Gemäß 3 weist das Gehäuse 2 eine Gehäusewandung 11 auf, die bereichsweise doppelwandig ausgebildet ist, mit einer inneren Wand 16 und mit einer äußeren Wand 17, wobei zwischen der inneren Wand 16 und der äußeren Wand 17 ein Freiraum 15 gebildet ist.
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Entsprechend bildet im Ausführungsbeispiel der 3 der Freiraum 15 den dritten Fluidkanal 8 aus. Alternativ kann der Freiraum 15 auch den dritten Fluidkanal 8 ausbilden und zumindest einen Fluidkanal von dem ersten Fluidkanal 6 und/oder dem zweiten Fluidkanal 7.
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Gemäß 3 sind in dem Freiraum 15 Rippen 18 angeordnet, welche von der inneren Wand 16 und/oder von der äußeren Wand 17 in den Freiraum 15 ragen. Dadurch kann der Wärmeübergang von dem Kältemittel im dritten Fluidkanal 8 auf die Gehäusewandung 11 und auf das Kältemittel im Innenraum 3 und/oder im ersten Fluidkanal 6 und/oder im zweiten Fluidkanal 7 verbessert werden.
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Gemäß 3 erstreckt sich der Freiraum 15 nur über einen Teil der axialen Erstreckung des Gehäuses 2. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Freiraum 15 sich nur über einen Teil der axialen Erstreckung des Gehäuses 2 erstreckt und einen Bereich des ersten Fluideinlassanschlusses 4 und des ersten Fluidauslassanschlusses 5 ausspart.
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Die 5 zeigt eine Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sammlers 1, welcher im Wesentlichen gleich bzw. ähnlich zu dem Sammler 1 des Ausführungsbeispiels der 3 ist, wobei jedoch die Erstreckung des Freiraums 15 in axialer Richtung unterschiedlich ist. Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 erstreckt sich der Freiraum 15 nur über einen Teil der axialen Erstreckung des Gehäuses 2. Entgegen dieser Gestaltung erstreckt sich der Freiraum 15 bei dem Ausführungsbeispiel der 5 im Wesentlichen über die gesamte axiale Erstreckung des Gehäuses 2.
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Der Sammler 1 gemäß der Ausführungsbeispiele ist beispielsweise als Hochdrucksammler ausgebildet, so dass der Druck des Fluids im Bereich des Innenvolumens 3 größer ist als der Druck des Fluids im Fluidkanal 8.
