-
Die Erfindung betrifft einen Trockner
für einen
Kältemittelkreislauf,
insbesondere für
Kraftfahrzeugklimaanlagen, sowie einen Sammler mit einem solchen
Trockner und einen Wärmetauscher
mit einem solchen Sammler. Ein solcher Trockner wurde durch die
DE-A 197 12 714 der
Anmelderin bekannt. Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung eines
unter der Marke CSP Technologies bekannten Polymer-Produktes.
-
Kraftfahrzeugklimaanlagen werden
mit einem Kältemittel
(R134 a) betrieben, welches, z. B. infolge Undichtigkeiten im System
nach einer gewissen Betriebszeit Feuchtigkeit (H
2O)
aufnimmt. Dieses Wasser im Kältemittel
ist unerwünscht
und wird daher mittels eines Trockners, der entweder in einem separaten
Sammler oder einem mit dem Kondensator integrierten Sammler angeordnet
ist, entzogen. Durch die
DE-C
42 38 853 der Anmelderin wurde ein so genanntes Kondensatormodul
bekannt, bei welchem der Sammler in den Kondensator integriert ist und
in sich eine Trocknerpatrone oder ein so genanntes Trocknersäckchen aufnimmt.
Die Trocknerpatrone besteht aus einem perforierten Kunststoffbehälter, der
mit Trocknergranulat, z. B. aus Molekularsieb gefüllt ist.
Das Trocknersäckchen
besteht aus einem für das
Kältemittel
durchlässigen
Gewebe oder Vlies und ist ebenfalls mit Trocknergranulat gefüllt.
-
Eine ähnliche Trocknerpatrone wurde
durch die
DE-A 197
12 714 der Anmelderin bekannt: sie besteht aus einem käfigartigen
Kunststoffbehälter,
der mit einem Sieb ausgekleidet ist und ebenfalls Trocknergranulat
in Form einer Schüttung
in sich aufnimmt. Damit das Granulat während des Betriebes im Fahrzeug
nicht zu starkem Abrieb unterworfen ist, wird die Granulatfüllung durch
eine federbelastete Scheibe, die innerhalb des Kunststoffbehälters beweglich
ist, zusammengedrückt.
Diese bekannten Trocknerausführungen
für Kältemittelkreisläufe sind hinsichtlich
ihrer Herstellung und Verbringung sowie Positionierung im Sammler
mit einem gewissen Fertigungs- und Kostenaufwand verbunden.
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Trockner der eingangs genannten Art hinsichtlich seines Fertigungs-
und Kostenaufwandes zu reduzieren.
-
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale
des Patentanspruches 1 gelöst.
Der Trockner wird dabei als ein Kunststoftspritzgußteil aus
einer an sich bekannten Masse hergestellt, die im Wesentlichen aus einem
Polymer, einem so genannten Kanalbildner und einem Molekularsieb
besteht. Das Molekularsieb erfüllt
die Funktion des Trocknens, d. h. der Dehydrierung des Kältemittels.
Der Kanalbildner bewirkt, dass sich in der Polymermasse Kanäle ausbilden.
Somit hat das Kältemittel
von außen
Zutritt zu dem Molekursieb und kann getrocknet werden. Der Vorteil
dieses Trockners besteht darin, dass zwei Funktionen, nämlich die
des Behälters
und die des Trocknens in einem Spritzgussteil zusammengefasst sind,
weil die Polymermasse den Trockner in sich aufnimmt und somit quasi
als Behälter
fungiert. Es entfällt
damit der Abfüllvorgang
des Trocknergranulats einschließlich des
Verschließens
des Behälters
mit einem federbelasteten Verschluss, und darüber hinaus entfällt der Behälter selbst.
Der gesamte Trockner wird aus Kunststoff, wie beispielsweise aus
dem handelsüblichen,
unter der Marke „CSP
Technologies" vertriebenen Material, als Spritzgussteil beliebiger
Form hergestellt.
-
Vorteilhafterweise wird das Spritzgussteil
an die Innenform eines Sammlers des Kältemittelkreislaufes angepasst.
Dabei kann das Spritzgussteil massiv oder auch als Hohlkörper ausgebildet
sein – es
muss lediglich genügend
Trocknermaterial (Molekularsieb) für die Trocknung des Kältemittels
zur Verfügung
stellen. Dieses Spritzgussteil kann auch an beliebiger Stelle im
Sammler angeordnet und z. B. durch Klemmen fixiert sein. Vorteilhaft
kann ferner sein, wenn die Außenfläche des
Spritzgussteils mit Öffnungen
versehen ist, über
die das Kältemittel
einen besseren Zutritt in das „Kanalsystem"
mit dem eingelagerten Molekularsieb erhält. Ebenfalls vorteilhaft kann
eine Vergrößerung der
Oberfläche
des Spritzgussteils sein, die beispielsweise durch Erhebungen und/oder
Vertiefungen wie Mulden, Nuten, Rinnen und dergleichen erreicht
wird. Im Querschnitt kann das Spritzgussteil zum Beispiel eine tannenbaumförmige Struktur
besitzen.
-
Die Lösung der o. g. Aufgabe besteht
auch in der Verwendung eines bekannten Polymer-Produktes, welches
unter der Marke CSP Technologies bekannt ist und vertrieben wird.
Die neue Verwendung dieses Produktes besteht darin, dass es als
Spritzgussteil in einer Kunststoffspritzmaschine verarbeitet und
als Trockner zur Dehydrierung von Kältemittel einer Klimaanlage
benutzt wird. Die Polymermasse wird somit als amorpher Träger des
Molekularsiebs bzw. Trocknermaterials benutzt.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist
der erfindungsgemäße Trockner
mit einer Filtereinheit verbindbar, so dass ein den Trockner durch- oder umströmendes Kältemittel
auch gefiltert wird. Die Verbindung ist dabei beispielsweise eine
Steck-, eine Clips-, eine Klebe- oder eine beliebige andere Verbindung.
Besonders bevorzugt bildet der Trockner mit einer Filtereinheit
eine bauliche Einheit.
-
In beiden Fällen ist ein Montageaufwand
reduziert, da anstatt zweier Bauteile, nämlich Trockner und Filter,
nur noch eine Bauteilgruppe beziehungsweise ein Bauteil in einen
Kältemittelkreislauf
eingebaut werden muß.
Die Filtereinheit kann dabei beispielsweise ein feinmaschiges Netz
aufweisen, mit dem Fremdkörper
wie mit einem Sieb aus dem Kältemittel
gefiltert werden.
-
In einer vorteilhaften Ausführung wird
der erfindungsgemäße Trockner
in einen Sammler für
ein Kältemittel
in einem geschlossenen Kreislauf eingesetzt, so dass ein durch den
Sammler strömendes Kältemittel
getrocknet werden kann, das heißt
dass dem Kältemittel
Wasser entzogen werden kann. Durch ein in Strömungsrichtung vor oder nach
dem Trockner angeordnetes Filterelement, wie beispielsweise ein
Sieb, kann das Kältemittel
gegebenenfalls zusätzlich
gefiltert werden, womit der Sammler mehrere Funktionen in sich vereinigt.
-
Gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausführung
wird der Sammler mit dem erfindungsgemäßen Trockner in einen Wärmetauscher
mit Rohren, Rippen und zwei Kopfstücken derart eingesetzt, dass
ein Kältemittel,
das den Wärmetauscher
durchströmt, zuvor,
währenddessen
oder anschließend
den Sammler durchströmt.
Insbesondere ist dabei der Wärmetauscher
als Kondensator ausgebildet. Solche Wärmetauscher sind durch die
DE 42 38 853 C2 bekannt
geworden, welche hiermit ausdrücklich
zum Offenbarungsinhalt gehört.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
-
1 ein
Spritzgussteil als Trockner,
-
2 eine
Einzelheit X aus einem Schnitt II-II durch das Spritzgussteil und
-
3 eine
Anordnung eines Spritzgussteiles in einem Sammler eines Kondensatormoduls.
-
4 eine
weitere Anordnung eines Spritzgussteils in einem Sammler
-
1 zeigt
ein Spritzgussteil 1, welches als Trockner im Kältemittelkreislauf
einer nicht dargestellten Kraftfahrzeug-Klimaanlage fungiert. Dieses Spritzgussteil 1 ist
als massiver Zylinder aus einer speziellen Kunststoffmischung, die
unten erläutert wird,
durch Spritzgießen
hergestellt. In seinem oberen und unteren Bereich weist das Spritzgussteil 1 über den
Umfang verteilte nockenartige Abstandshalter 2 auf, die
der Fixierung in einem hier nicht dargestellten Gehäuse dienen.
Auf der Außenfläche des zylindrischen
Spritzgussteils 1 sind Öffnungen 3 vorgesehen,
die einen besseren Zutritt des Kältemittels in
die innere Struktur des Trockners 1 ermöglichen.
-
Die Masse dieses Spritzgussteiles 1 ist
porös,
wobei der Träger,
der auch die Festigkeit bewirkt, aus einem Polymer besteht. Der
Kunststoff in Form von Polymer ist von einer Vielzahl von Kanälen durchzogen,
die durch einen so genannten Kanalbildner bei der Herstellung erzeugt
werden. In diese Kanäle
ist als dritte Komponente ein Molekularsieb in Form von Partikeln
eingelagert. Eine solche Kunststoffmischung ist als handelsübliches
Produkt unter der Marke CSP Technologies bekannt.
-
2 zeigt
in vergrößerter Darstellung
eine Einzelheit X aus einem Schnitt in der Ebene II-II durch die
Masse des Spritzgussteiles 1 – in stark vereinfachter, schematischer
Darstellung. Eine Trägersubstanz 4 (kreuzschraffiert)
besteht aus einem Polymer, welches von Kanälen 5 durchzogen ist.
Diese Kanäle
werden durch Beimischung eines Kanalbildners während der Herstellungsprozesses
erzeugt. In die Kanäle 5 sind
etwa würfelförmige Partikel 6 (schraffiert)
eingelagert, die als Molekularsieb bezeichnet werden und aus einem
bekannten Trocknermaterial bestehen. Dieses Molekularsieb 6 ist
also in der Lage, die im Kältemittel
enthaltene Feuchtigkeit zu absorbieren.
-
3 zeigt
einen Abschnitt eines Kältemittelkondensators 10 mit
einem Sammelrohr 11 und einem integrierten Sammler 12,
der z. T. als Ansicht dargestellt und z. T. aufgeschnitten ist,
d. h. durch ein Fenster 13 den Blick in das Innere freigibt.
Der Sammler 12 ist in bekannter Weise über die beiden Überströmöftnungen 14, 15 mit
dem Sammelrohr 11 verbunden, so dass der Sammler 13 beim
Betrieb der Klimaanlage ständig
von Kältemittel
durchströmt wird.
Etwa oberhalb der Überströmöffnung 14 ist
der in 1 dargestellte
Trockner 1 angeordnet, und zwar etwa koaxial zum Querschnitt
des Sammlers 13. Zwischen der Innenwand des Sammlers 13 und der
Außenfläche des
Trockners 1 befindet sich aufgrund der Abstandhalter 2 ein
Ringspalt 16, über
den das Kältemittel
(nicht dargestellt) in flüssiger
oder dampfförmiger
Phase aufsteigen und die Oberfläche des
Trockners 1 umspülen
oder umströmen
kann. Über
die Öffnungen 3 dringt
das Kältemittel
zunächst unter
die Oberfläche
des Spritzgussteiles 1 ein und gelangt damit in die in 2 schematisch dargestellte
Kanalstruktur 5 mit dem Molekularsieb 6. Damit wird
eine Trocknung des Kältemittels
bewirkt.
-
Der Sammler 13 kann – was hier
nicht dargestellt ist – mit
einem lösbaren
Deckel versehen sein, so dass ein Austausch des Spritzgussteiles 1 aus Wartungsgründen möglich ist.
Das Spritzgussteil 1 ist in hier nicht dargestellter Weise
im Sammler 13 fixiert, z. B. durch Klemmen mit der Innenwand
des Sammlers 13 oder durch Auflage auf einem nicht dargestellten
Siebteil im unteren Bereich des Sammlers 13.
-
In der dargestellten Position des
Trockners 1 wird dieser also nicht – wie zum Teil beim Stand der Technik
bei Granulatbehältern
der Fall – vom
Kältemittel
durchströmt,
sondern im Wesentlichen umströmt,
wobei das Kältemittel
von außen
durch die Öffnungen 3 in
das Kanalsystem der porösen
Masse hinein diffundiert. Insofern stellt dieser Trockner auch keinen
Strömungswiderstand
für das
Kältemittel
dar.
-
In 4 ist
eine weitere Anordnung eines Trockners 20 in einem Sammler 21 eines
Kondensatormoduls 22 dargestellt. Der Trockner 20 besteht aus
einem Polymer, einem Kanalbildner und einem Molekularsieb, und ist
im Gegensatz zu dem in 3 abgebildeten
Trockner mit einer Filtereinheit 23 einstückig ausgebildet,
indem die Filtereinheit 23 an den Trockner 20 angespritzt
ist.
-
Die Filtereinheit 23 weist
einen Rahmen 24 mit Öffnungen 25 für eine Durchströmung eines
Kältemittels
auf. Dichtlippen 26 sorgen für eine Abdichtung gegen den
Sammler 21, so dass das Kältemittel gezwungen ist, ein
in die Filtereinheit 23 eingespritztes Sieb 27 zu
durchströmen.
Die Dichtlippen 26 dienen gleichzeitig einer Fixierung
der aus der Filtereinheit 23 und dem Trockner 20 bestehenden
Bauteilgruppe in dem Sammler 21.
-
Der Sammler 21 ist derart
in das Kondensatormodul 22 integriert, dass ein Kältemittel,
das durch den Kondensator 22 strömt, nach einer Abkühlung in dem
Rohr-Rippen-Netz 28 durch eine Eintrittsöffnung 29 von
einem Sammelrohr 30 des Kondensatormoduls 22 in
den Sammler 21 strömt.
Nach einer gegebenenfalls stattfindenden Trocknung in dem Trockner 20 und
einer Filterung durch die Filtereinheit 23 strömt das Kältemittel
durch eine Austrittsöffnung 31 zurück in das
Sammelrohr 30 und von dort zu einer weiteren Abkühlung in
eine nicht näher
gekennzeichnete Unterkühlstrecke
des Kondensatormoduls 22.