DE10258524A1 - Refrigerant circuit for an automotive air conditioning system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkreislauf für eine Kfz-Klimaanlage, bei dem das Kältemittel nacheinander einen Kompressor, einen Kältemittelverflüssiger, ein den Kältemittelfluß regelndes Expansionsorgan und einen Verdampfer, die jeweils durch eine Kältemittelleitung miteinander verbunden sind, durchströmt. Sie löst die Aufgabe, den Kältemittelkreislauf und die Kreislaufführung so zu gestalten, daß dessen Wirkungsgrad auf einfache Weise erhöht wird. Dazu ist zwischen dem Expansionsorgan (4) und dem Verdampfer (7) ein Flüssigkeitsabscheider (6) mit einem Ausgang für flüssiges Kältemittel angeordnet, der dem Eingang des Verdampfers (7) vorgeschaltet ist, und das Stellglied des Expansionsorgans (4) ist über einen Thermomechanismus betätigbar, der über einen Temperaturfühler (5) mit der Kältemittelleitung am Ausgang des Verdampfers (7) verbunden ist, die ausschließlich verdampftes Kältemittel führt.The invention relates to a refrigerant circuit for a motor vehicle air conditioning system, in which the refrigerant flows successively through a compressor, a refrigerant condenser, an expansion element regulating the refrigerant flow and an evaporator, each of which is connected to one another by a refrigerant line. It solves the task of designing the refrigerant circuit and the circuit management in such a way that its efficiency is increased in a simple manner. For this purpose, a liquid separator (6) with an outlet for liquid refrigerant is arranged between the expansion member (4) and the evaporator (7), which is connected upstream of the inlet of the evaporator (7), and the actuator of the expansion member (4) is via a thermomechanism Can be actuated, which is connected via a temperature sensor (5) to the refrigerant line at the outlet of the evaporator (7), which only carries evaporated refrigerant.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkreislauf für eine Kfz-Klimaanlage, insbesondere auch für CO2 als Kältemittel (Kältemittel R744).The invention relates to a refrigerant circuit for a motor vehicle air conditioning system, in particular also for CO 2 as a refrigerant (refrigerant R744).

In Kfz-Klimaanlagen wird die Luft, die der Fahrgastzelle zugeführt wird, an einem Wärmetauscher (Verdampfer) gekühlt, wobei das in diesen geleitete Kältemittel verdampft und die dafür erforderliche Wärmemenge der Luft entzieht. In einem Kreisprozeß wird das Kältemittel durch Zustandsänderungen aufbereitet, so daß für das Kühlen der Luft eine begrenzte Kältemittelmenge ausreicht. In einem zweiten Wärmetauscher, dem Gaskühler oder Kondensator (Kältemittelverflüssiger), wird dem Kältemittel die im Verdampfer zugeführte Wärmemenge durch Außenluft wieder entzogen, wozu zwischen dem Kältemittel und der Außenluft eine Temperaturdifferenz herrschen muß. Daher wird das gasförmige Kältemittel in einem Kompressor verdichtet und in seiner Temperatur erhöht, bevor es in den Gaskühler geleitet und dort verflüssigt wird. Zwischen dem Verdampfer und dem Gaskühler ist des weiteren ein Expansionsorgan angeordnet, um das im Kompressor verdichtete und somit mit einem höheren Druck und mit einer höheren Temperatur versehene Kältemittel wieder zu entspannen und um den Kältemittelfluß zu regeln. Kompressor und Expansionsventil trennen den Kältemittelkreislauf in einen Hochdruck- und einen Niederdruckbereich. Üblicherweise befindet sich im Hochdruckbereich, also im Bereich des verdichteten Kältemittels zwischen dem Kompressor und dem Expansionsorgan auch ein Kältemittelsammler, in dem das stark hygroskopische Kältemittel getrocknet wird, um Korrossionsschäden im Verdichter zu vermeiden.In automotive air conditioning systems, the air the supplied to the passenger compartment is on a heat exchanger (Evaporator) cooled, where the refrigerant conducted in this evaporates and the for it required amount of heat deprived of air. In a cycle, the refrigerant through changes in state processed so that for cooling the Air a limited amount of refrigerant sufficient. In a second heat exchanger, the gas cooler or condenser (refrigerant condenser), becomes the refrigerant the supplied in the evaporator Amount of heat through outside air withdrawn again, for which purpose between the refrigerant and the outside air there must be a temperature difference. Therefore, the gaseous refrigerant compressed in a compressor and raised in temperature before passed it into the gas cooler and liquefied there becomes. There is also an expansion element between the evaporator and the gas cooler arranged to the compressed in the compressor and thus with a higher Pressure and with a higher Refrigerant with temperature again to relax and to regulate the refrigerant flow. The compressor and expansion valve separate the refrigerant circuit into one High pressure and a low pressure area. Usually located in High pressure area, i.e. in the area of the compressed refrigerant also a refrigerant collector between the compressor and the expansion device, in which the highly hygroscopic refrigerant is dried, about corrosion damage to avoid in the compressor.

Wegen der schnellen Änderung der Betriebsbedingungen infolge der Fahrzeugbewegung mit wechselnden Fahrgeschwindigkeiten und unterschiedlichem Wärmeeinfall unterliegt der Kältebedarf großen Schwankungen, an den sich die Kälteleistung des Verdichters anpassen muß. Eine Kapazitätssteuerung im Kältemittelkreislauf erfolgt hauptsächlich durch eine Regulierung des Massendurchsatzes des den Verdampfer passierenden Kältemittels. Dazu dienen beispielsweise eine Steuerung des Kompressorfördervolumens, eine Drosselung oder ein Ableiten, wobei diese Verfahren jedoch den Kältemittelkreislauf verkomplizieren und zusätzliche Komponenten erfordern. Eine bekannte Flüssigkeitsreguliervorrichtung ist ein thermostatisches Expansionsventil, durch das die Überhitzung des verdampften Kältemittels am Ausgang des Verdampfers gesteuert werden kann. Zum Betreiben des Expansionsventils unter wechselnden Betriebsbedingungen wird ein Teil des Verdampfers zum Überhitzen des Kältemittels verwendet.Because of the quick change the operating conditions due to the vehicle movement with changing Travel speeds and different heat input, the cooling requirement is subject to large fluctuations, to which the cooling capacity of the Compressor must adjust. A capacity control in the refrigerant circuit is mainly done by regulation of the mass flow rate of the evaporator passing through it Refrigerant. This is done, for example, by controlling the compressor delivery volume, throttling or deriving, however, these methods the refrigerant circuit complicate and additional Components require. A known fluid control device is a thermostatic expansion valve that prevents overheating of the evaporated refrigerant can be controlled at the outlet of the evaporator. To operate of the expansion valve under changing operating conditions part of the evaporator for overheating of the refrigerant used.

In der DE 689 08 181 T1 (WO 90/07683) wird ein Verfahren zum Betreiben eines Kältemittelkreislaufs in einer Klimaanlage angegeben, bei dem mit überkritischem Druck auf der Hochdruckseite gearbeitet wird. Dieses Verfahren sieht vor, daß der Druck auf der Hochdruckseite, also vor dem Entspannen, durch eine Veränderung der jeweiligen Kältemittelfüllung auf der Hochdruckseite reguliert wird. Dazu dient ein im Kältemittelkreislauf angeordneter Kältemittel-Pufferbehälter. Durch eine Verringerung des Inhaltes desselben wird der Druck erhöht und umgekehrt, wodurch wiederum die spezifische Kapazität des Kältemittelkreislaufs beeinflußt wird.In the DE 689 08 181 T1 (WO 90/07683) describes a method for operating a refrigerant circuit in an air conditioning system, in which supercritical pressure is used on the high pressure side. This method provides that the pressure on the high pressure side, that is to say before the expansion, is regulated by changing the respective refrigerant charge on the high pressure side. A refrigerant buffer tank arranged in the refrigerant circuit is used for this. By reducing the content of the same, the pressure is increased and vice versa, which in turn affects the specific capacity of the refrigerant circuit.

Des weiteren ist in der WO 00/03883 eine mit CO2 betreibbare Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug beschrieben, bei der im Kältemittelkreislauf als Expansionsorgan eine Festdrossel vorgesehen ist, deren Drosselöffnung in ihrer Länge und in ihrem Durchmesser derart auf die Anlage abgestimmt ist, daß in allen Betriebszuständen der Druck im Hochdruckabschnitt auf Werte von weniger als 14 Mpa begrenzt ist. Damit wird erreicht, daß die Klimaanlage in jedem Betriebszustand mit dem Hochdruck betrieben wird, in welchem das Optimum der Kälteleistung und das Optimum der Leistungszahl liegt. Diese Klimaanlage ist durch die Verwendung einer Festdrossel kostenreduziert herstellbar, wodurch der Einsatz des umweltfreundlichen CO2-Kältemittels in einer Kfz-Klimaanlage, der gegenüber dem Einsatz von anderen Kältemitteln normalerweise mit einer Verteuerung einer solchen Anlage verbunden ist, gefördert wird.Furthermore, WO 00/03883 describes a CO 2 -operable air conditioning system for a motor vehicle, in which a fixed throttle is provided in the refrigerant circuit as an expansion element, the throttle opening of which is matched in length and diameter to the system in such a way that in all Operating conditions the pressure in the high pressure section is limited to values of less than 14 Mpa. This ensures that the air conditioning system is operated in every operating state at the high pressure in which the optimum of the cooling capacity and the optimum of the coefficient of performance lie. This air conditioning system can be produced at a reduced cost by using a fixed throttle, which promotes the use of the environmentally friendly CO 2 refrigerant in a vehicle air conditioning system, which is normally associated with an increase in the cost of such a system compared to the use of other refrigerants.

Es ist Aufgabe der Endung, einen Kältemittelkreislauf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und die Kältekreislaufführung so zu gestalten, daß dessen Wirkungsgrad auf einfache Weise erhöht wird.It is the task of the ending, one Refrigerant circulation according to the preamble of claim 1 and the refrigeration cycle to shape that Efficiency is increased in a simple manner.

Diese Aufgabe wird bei einem Kältemittelkreislauf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.This task is done in a refrigerant cycle according to the preamble of claim 1 by its characterizing Features and a method with the features of claim 5 solved.

Der vorgeschlagene Kältemittelkreislauf besteht aus einem Kompressor, an dessen Ausgang ein Hochdruckabschnitt mit einem Gaskühler und an dessen Saugseite (Kompressoreingang) ein Niederdruckabschnitt mit einem Verdampfer angeschlossen sind, und einem den Hochdruckabschnitt mit dem Niederdruckabschnitt verbindenden regelbaren Expansionsorgan, wobei im Niederdruckabschnitt in Kreislaufrichtung nach dem Expansionsorgan ein Flüssigkeitsabscheider mit einem Ausgang für abgeschiedenes flüssiges Kältemittel angeordnet ist, der mit dem Eingang des Verdampfers verbunden ist. Das Stellglied des Expansionsorgans ist zur Regelung des Kältemittelflusses durch einen integrierten Thermomechanismus betätigbar, der über einen Temperaturfühler mit der Kältemittelleitung am Verdampferausgang verbunden ist. Anstelle des Thermofühlers kann auch aus dem Verdampfer austretender Kältemitteldampf durch den Thermomechanismus geleitet werden. Der Flüssigkeitsabscheider stellt sicher, daß nur flüssiges Kältemittel in den Verdampfer eintritt. Der Kältekreislauf ist so eingestellt, daß das Kältemittel im Verdampfer vollständig verdampft.The proposed refrigerant circuit consists of a compressor, at the output of which a high-pressure section with a gas cooler and on the suction side (compressor inlet) of a low-pressure section with an evaporator are connected, and an adjustable expansion element connecting the high-pressure section to the low-pressure section, with the low-pressure section downstream of the expansion device a liquid separator is arranged with an outlet for separated liquid refrigerant, which is connected to the inlet of the evaporator. The actuator of the expansion element is integrated to regulate the refrigerant flow Thermomechanism can be actuated, which is connected to the refrigerant line at the evaporator outlet via a temperature sensor. Instead of the thermal sensor, refrigerant vapor escaping from the evaporator can also be passed through the thermomechanism. The liquid separator ensures that only liquid refrigerant enters the evaporator. The refrigeration cycle is set so that the refrigerant evaporates completely in the evaporator.

Dieses wird durch eine entsprechende Kreislaufführung und durch eine Überhitzung des im Verdampfer entstehenden Kältemitteldampfes erreicht, wobei die Temperatur des Kältemittels am Verdampferaustritt von Bedeutung ist. Ist diese zu hoch und damit die Überhitzung zu groß, wird der Kältemittel-Massendurchsatz durch das Expansionsorgan erhöht. Ist die Temperatur zu niedrig, und damit die Überhitzung zu gering, wird der Kältemittel-Massendurchsatz reduziert. Eine Erhöhung des Wikungsgrades bei gleichbleibender Kompressorleistung und gleichbleibendem durch den Kompressor verursachten Kraftstoffverbrauch wird somit auf einfache Weise auf der Niederdruckseite durch einen erhöhten Kältemittel-Massendurchsatz durch das Expansionsventil und den Flüssigkeitsabscheider erreicht. Der Kraftstoffverbrauch wird dabei nicht erhöht. In diesem Kältemittelkreislauf wird kein Akkumulator benötigt, um den schwankenden Kältemittelbedarf im Kältemittelkreislauf auszugleichen. Diese Aufgabe übernimmt der Flüssigkeitsabscheider. Da am Verdampferausgang nur überhitzter Kältemitteldampf in die Saugleitung des Kompressors gelangt, erübrigt sich ein Akkumulator, der noch flüssiges Kältemittel zurückzuhalten soll, um den Kompressor vor Flüssigkeitsschlägen zu schützen. Dieser Kältemittelkreislauf ist grundsätzlich mit den üblichen Kältemitteln betreibbar.This is confirmed by a corresponding Recycling and overheating of the refrigerant vapor generated in the evaporator reached, the temperature of the refrigerant at the evaporator outlet is important. If this is too high, the overheating will occur too large, becomes the refrigerant mass flow increased by the expansion organ. If the temperature is too low, and thus the overheating is too low, the refrigerant mass flow reduced. An increase the degree of efficiency with constant compressor performance and constant Fuel consumption caused by the compressor is thus in a simple way on the low pressure side due to an increased refrigerant mass flow reached by the expansion valve and the liquid separator. The fuel consumption is not increased. In this refrigerant cycle no accumulator is needed, fluctuating refrigerant requirements in the refrigerant circuit compensate. This takes over the Liquid separator. Because at the evaporator outlet only overheated Refrigerant vapor gets into the suction line of the compressor, there is no need for an accumulator, the still fluid refrigerant withhold to protect the compressor from liquid hammer. This Refrigerant circulation is fundamental with the usual refrigerants operated.

Der Flüssigkeitsabscheider kann zusätzlich mit einem Ausgang für das gasförmige Kältemittel versehen sein, der über ein Drosselorgan mit der verdampferausgangsseitigen Kältemittelleitung, die zugleich die Saugleitung des Kompressors ist, verbunden ist. Über diesen Ausgang wird bei hoher Kälteleistung, die zu einer größeren Überhitzung und einem erhöhten Kältemittel-Massendurchsatz führt, ein dadurch entstehender Gasüberschuß im Flüssigkeitsabscheider abgeführt, um den erforderlichen Kältemittel-Massendurchsatz an flüssigem Kältemittel zum Verdampfer sicherzustellen.The liquid separator can also be used an exit for the gaseous Provide refrigerant be the one over a throttle body with the evaporator outlet-side refrigerant line, which is also the suction line of the compressor, is connected. About this Output is at high cooling capacity, leading to greater overheating and an elevated Refrigerant mass flow rate leads, one by resulting excess gas in the liquid separator dissipated the required refrigerant mass flow on liquid refrigerant to the evaporator.

Auch kann ein innerer Wärmetauscher hochdruckseitig in der Ausgangsleitung des Kältemittelverflüssigers angeordnet sein, durch den das unter Hochdruck stehende gekühlte Kältemittel zum Expansionsorgan und das überhitzte entspannte Kältemittel zum Kompressor geleitet werden, so daß das zu entspannende und zu verdampfende Kältemittel abgekühlt wird mit der Folge, daß der Flüssigkeitsanteil des Kältemittels nach der Expansion steigt und somit mehr flüssiges Kältemittel zur Verdampfung zur Verfügung steht. Der innere Wärmetauscher erhöht damit die Kälteleistung und auch den Wirkungsgrad des Kältekreislaufs. Aber auch wegen der schnellen Änderung der Betriebsbedingungen ist ein innerer Wärmetauscher vorteilhaft. Diese Ausführung mit einem inneren Wärmetauscher eignet sich insbesondere für CO2-Kältemittel.An internal heat exchanger can also be arranged on the high-pressure side in the outlet line of the refrigerant condenser, through which the high-pressure cooled refrigerant is passed to the expansion element and the overheated, relaxed refrigerant to the compressor, so that the refrigerant to be expanded and evaporated is cooled, with the result that the amount of liquid in the refrigerant increases after expansion, so more liquid refrigerant is available for evaporation. The internal heat exchanger thus increases the cooling capacity and also the efficiency of the cooling circuit. An internal heat exchanger is also advantageous because of the rapid change in operating conditions. This version with an internal heat exchanger is particularly suitable for CO 2 refrigerants.

Als Expansionsorgan wird vorteilhafterweise ein themostatisches Expansionsventil eingesetzt. Im Anfahrzustand der Klimaanlage ist die Überhitzung am Verdampferausgang erhöht, so daß das Expansionsventil weit öffnet und der Kältemittelmassenstrom erhöht wird, wodurch in kürzester Zeit die maximale Kälteleistung erreicht wird.A is advantageously used as an expansion element thematic expansion valve used. When starting the Air conditioning is overheating Evaporator outlet increased, so that Expansion valve opens wide and the refrigerant mass flow is increased, whereby in the shortest possible time Time the maximum cooling capacity is achieved.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen schematisch:The invention is illustrated below of embodiments explained. In the accompanying drawings show schematically:

1: einen Kältemittelkreislauf für CO2-Kältemittel mit einem inneren Wärmetauscher und 1 : a refrigerant circuit for CO 2 refrigerants with an internal heat exchanger and

2: einen Kältemittelkreislauf für CO2-Kältemittel mit einem inneren Wärmetauscher, mit einem Gas-Bypass und einem in diesem angeordneten Drosselorgan. 2 : A refrigerant circuit for CO 2 refrigerants with an internal heat exchanger, with a gas bypass and a throttle element arranged in this.

Der in 1 gezeigte Kältemittelkreislauf weist in Kreislaufrichtung nacheinander einen Kompressor 1, einen Gaskühler (Kältemittelverflüssiger) 2, einen inneren Wärmetauscher 3 mit einer ersten Kältemittel-Leitungsschlange 3.1, ein thermostatisches Expansionsventil 4 bekannter Bauart mit einem thermostatischen Sensor 5, einen Flüssigkeitsabscheider 6 mit einem Ausgang in dessen unteren Teil für in diesem abgeschiedenes flüssiges Kältemittel, einen Verdampfer 7, an dessen Ausgang der Sensor 5 angeordnet ist, und den Wärmetauscher 3 mit einer zweiten Kältemittel-Leitungsschlange 3.2 vor dem Kompressor 1 auf.The in 1 The refrigerant circuit shown has a compressor one after the other in the circuit direction 1 , a gas cooler (refrigerant condenser) 2 , an internal heat exchanger 3 with a first refrigerant line coil 3.1 , a thermostatic expansion valve 4 known type with a thermostatic sensor 5 , a liquid separator 6 with an outlet in its lower part for liquid refrigerant separated in it, an evaporator 7 , at the output of which the sensor 5 is arranged, and the heat exchanger 3 with a second refrigerant line coil 3.2 in front of the compressor 1 on.

Das CO2-Kältemittel, das auf der Saugseite des Kompressors 1 einen Druck von etwa 35 bis 45 bar und eine Temperatur von ca. 20°C aufweist, wird im Kompressor 1 auf einen Druck von im wesentlichen 110 bar verdichtet, wobei die Temperatur des Kältemittels auf ca. 100°C steigt. Im Gaskühler 2 wird das Kältemittel durch vorbeiströmende Außenluft auf ca. 55° bis 60°C abgekühlt und dabei verflüssigt. Die dem CO2-Kältemittel entnommene Wärme wird mit der Außenluft abgeführt. Im inneren Wärmetauscher 3 gibt das durch die Leitungsschlange 3.1 strömende CO2-Kältemittel Wärme an das durch die Leitungsschlange 3.2 strömende Kältemittel ab, die in die Saugleitung des Kompressors integriert ist, wobei es auf eine Temperatur von im wesentlichen 25°C abgekühlt wird. Im Expansionsventil 4 wird das flüssige CO2-Kältemittel, das auf der Hochdruckseite einen Druck von etwa 110 bar und eine Temperatur von im wesentlichen 25°C aufweist, in den Naßdampfzustand überführt, wobei es auf einen Druck von 35 bis 45 bar entspannt und eine Temperatur von 0° bis 10°C abgekühlt wird. Mit diesem Zustand gelangt das CO2-Kältemittel in den Flüssigkeitsabscheider 6, in dessen unteren Teil sich die flüssige Phase absetzt. Über den Ausgang am Flüssigkeitsabscheider 6 gelangt ausschließlich flüssiges CO2-Kältemittel in den Verdampfer 7, in dem es durch Wärmeaufnahme von der zu kühlenden Außen- oder Umluft für den Fahrgastraum bei einem gleichbleibendem Druck von 35 bis 45 bar, der dem Saugdruck am Kompressor 1 entspricht, verdampft. Das Expansionsventil 4 als verstellbares Massenstromventil wird dabei so eingestellt, daß der zum Kühlen der Luft das Expansionsventil 4 passierende Kältemittel-Massenstrom so eingestellt ist, daß das Kältemittel im Verdampfer 7 vollständig in den gasförmigen Zustand überführt wird und am Verdampferausgang um etwa 2° bis 4°C überhitzt ist. Bei einer erhöhten geforderten Kälteleistung, also wenn das CO2-Kältemittel mehr Wärme von der Außen- oder Umluft aufnehmen muß, steigt der Anteil der gasförmigen Phase im Verdampfer 7 und damit auch die Überhitzung, und es wird über den Sensor 5 die Ventilöffnung im Expansionsventil 4 geweitet, so daß der Kältemittel-Massenstrom verstärkt und die Überhitzung reduziert werden.The CO 2 refrigerant on the suction side of the compressor 1 has a pressure of about 35 to 45 bar and a temperature of about 20 ° C in the compressor 1 compressed to a pressure of essentially 110 bar, the temperature of the refrigerant rising to approximately 100 ° C. In the gas cooler 2 the refrigerant is cooled to approx. 55 ° to 60 ° C by flowing outside air and liquefied in the process. The heat extracted from the CO 2 refrigerant is dissipated with the outside air. In the inner heat exchanger 3 gives that through the line queue 3.1 flowing CO 2 refrigerant heat to the through the conduit 3.2 flowing refrigerant, which is integrated into the suction line of the compressor, wherein it is cooled to a temperature of substantially 25 ° C. In the expansion valve 4 is the liquid CO 2 refrigerant, which has a pressure of about 110 bar and a temperature of substantially 25 ° C on the high pressure side, in the wet vapor state, whereby it is at a pressure of 35 to 45 bar relaxed and a temperature of 0 ° to 10 ° C is cooled. In this state, the CO 2 refrigerant gets into the liquid separator 6 , in the lower part of which the liquid phase settles. Via the outlet on the liquid separator 6 only liquid CO 2 refrigerant gets into the evaporator 7 , by absorbing heat from the outside or recirculated air to be cooled for the passenger compartment at a constant pressure of 35 to 45 bar, which corresponds to the suction pressure at the compressor 1 corresponds, evaporates. The expansion valve 4 as an adjustable mass flow valve is set so that the expansion valve for cooling the air 4 passing refrigerant mass flow is set so that the refrigerant in the evaporator 7 is completely converted into the gaseous state and is overheated by about 2 ° to 4 ° C. at the evaporator outlet. With an increased cooling capacity required, that is, when the CO 2 refrigerant has to absorb more heat from the outside or recirculating air, the proportion of the gaseous phase in the evaporator increases 7 and with it the overheating and it gets over the sensor 5 the valve opening in the expansion valve 4 expanded so that the refrigerant mass flow is increased and the overheating is reduced.

Bei dem in 2 gezeigten Kältemittel-Kreislauf, der bis auf den Flüssigkeitsabscheider die gleichen Komponenten wie der vorbeschriebene und diese in gleicher Reihenfolge aufweist und der ebenfalls bevorzugt mit CO2-Kältemittel betrieben wird, ist anstelle des dort beschriebenen Flüssigkeitsabscheiders ein Flüssigkeitsabscheider 8 angeordnet. Dieser weist zusätzlich einen Ausgang für gasförmiges Kältemittel auf, der über einen Gas-Bypass 9, in dem eine Festdrossel 10 angeordnet ist, mit der Saugleitung 11 des Kompressors 1 verbunden ist.At the in 2 The refrigerant circuit shown, which apart from the liquid separator has the same components as the one described above and has this in the same order and which is also preferably operated with CO 2 refrigerant, is a liquid separator instead of the liquid separator described there 8th arranged. This also has an outlet for gaseous refrigerant via a gas bypass 9 in which a fixed throttle 10 is arranged with the suction line 11 of the compressor 1 connected is.

Bei höherer Kälteleistung, die zu einem erhöhten CO2-Kältemittel-Massendurchsatz am Expansionsventil 4 führt, ist auch der Gasanteil des durch das Expansionsventil 4 entspannten und dabei in einen Naßdampfzustand überführten CO2-Kältemittels größer. Damit das Flüsigkeitsvolumen im Flüssigkeitsabscheider 8 konstant bleibt und infolge des erhöhten Massenstromes nicht schwindet, wird überschüssiges Gas über den Gas-Bypass 9 und die in diesem angeordnete Festdrossel 10 abgeleitet und dem überhitzten Dampf in der Ausgangsleitung des Verdampfers 7, die der Saugleitung 11 des Kompressors 1 entspricht, im Bereich zwischen dem Sensor 5 und dem inneren Wärmetauscher 3 zugeführt. Bevorzugt wird ein Verhältnis von 1 : 4 von gasförmigem zu flüssigem CO2-Kältemittel eingestellt. Ein über die 20% hinausgehender Gasanteil infolge eines erhöhten Massendurchsatzes wird somit über die Festdrossel 10 abgeführt. Die Regelung des Expansionsventils 4 durch am Verdampfer 7 austretenden überhitzten CO2-Kältemitteldampf wird bei der beschriebenen Anordnung durch den Gas-Bypass 9 nicht beeinträchtigt. Mit der Maßnahme wird sichergestellt, daß auch bei einer hohen geforderten Kälteleistung am Eingang des Verdampfers 7 nur flüssiges CO2-Kältemittel vorhanden ist.With higher cooling capacity, this leads to an increased CO 2 refrigerant mass flow rate at the expansion valve 4 leads, is also the gas portion of the through the expansion valve 4 relaxed and thereby converted into a wet vapor state of CO 2 refrigerant. So that the liquid volume in the liquid separator 8th remains constant and does not shrink due to the increased mass flow, excess gas is passed through the gas bypass 9 and the fixed throttle arranged in this 10 derived and the superheated steam in the outlet line of the evaporator 7 that of the suction line 11 of the compressor 1 corresponds in the area between the sensor 5 and the internal heat exchanger 3 fed. A ratio of 1: 4 of gaseous to liquid CO 2 refrigerant is preferably set. A gas portion exceeding 20% as a result of an increased mass throughput is thus via the fixed throttle 10 dissipated. The regulation of the expansion valve 4 through on the evaporator 7 escaping superheated CO 2 refrigerant vapor is in the arrangement described by the gas bypass 9 not affected. The measure ensures that even with a high required cooling capacity at the inlet of the evaporator 7 only liquid CO 2 refrigerant is available.

11
Kompressorcompressor
22
Gaskühlergas cooler
33
Wärmetauscherheat exchangers
3.13.1
Kältemittel-LeitungsschlangeRefrigerant piping snake
3.23.2
Kältemittel-LeitungsschlangeRefrigerant piping snake
44
Expansionsventilexpansion valve
55
Sensorsensor
66
Flüssigkeitsabscheiderliquid separator
77
VerdampferEvaporator
88th
Flüssigkeitsabscheiderliquid separator
99
Gas-BypassGas bypass
1010
Festdrosselfixed throttle
1111
Saugleitungsuction

Claims (9)

Kältemittelkreislauf für eine Kfz-Klimaanlage, bei dem das Kältemittel nacheinander einen Kompressor, einen Kältemittelkühler als Kältemittelverflüssiger, ein den Kältemittelfluß regelndes Expansionsorgan und einen Verdampfer, die jeweils durch eine Kältemittelleitung miteinander verbunden sind, durchströmt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Expansionsorgan (4) und dem Verdampfer (7) ein Flüssigkeitsabscheider (6) mit einem Ausgang für flüssiges Kältemittel angeordnet ist, der mit dem Eingang des Verdampfers (7) verbunden ist, und daß das Stellglied des Expansionsorgans (4) über einen Thermomechanismus betätigbar ist, der über einen Temperaturfühler (5) mit der Kältemittelleitung am Ausgang des Verdampfers (7) verbunden ist, die ausschließlich verdampftes Kältemittel führt.Refrigerant circuit for a motor vehicle air conditioning system, in which the refrigerant flows in succession through a compressor, a refrigerant cooler as a refrigerant condenser, an expansion element regulating the refrigerant flow and an evaporator, which are each connected to one another by a refrigerant line, characterized in that between the expansion element ( 4 ) and the evaporator ( 7 ) a liquid separator ( 6 ) is arranged with an outlet for liquid refrigerant, which is connected to the inlet of the evaporator ( 7 ) and that the actuator of the expansion element ( 4 ) can be operated via a thermomechanism which is activated via a temperature sensor ( 5 ) with the refrigerant line at the evaporator outlet ( 7 ) that only carries evaporated refrigerant. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsabscheider (6) einen Ausgang für gasförmiges Kältemittel aufweist, der mit der Saugleitung (11) des Kompressors (1) über ein Drosselorgan (10) verbunden ist.Refrigerant circuit according to claim 1, characterized in that the liquid separator ( 6 ) has an outlet for gaseous refrigerant, which is connected to the suction line ( 11 ) of the compressor ( 1 ) via a throttle device ( 10 ) connected is. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausgangsleitung des Kältemittelverflüssigers (2) ein innerer Wärmetauscher (3) mit der Saugleitung (11) des Kompressors (1) gebildet ist.Refrigerant circuit according to claim 1 or 2, characterized in that in the outlet line of the refrigerant condenser ( 2 ) an internal heat exchanger ( 3 ) with the suction line ( 11 ) of the compressor ( 1 ) is formed. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Expansionsorgan ein thermostatisches Expansionsventil (4) ist.Refrigerant circuit according to claim 1, characterized in that the expansion element is a thermostatic expansion valve ( 4 ) is. Verfahren zum Betreiben einer Kfz-Klimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf, bei dem gasförmiges Kältemittel in einem Kompressor verdichtet und erwärmt wird, durch einen Wärmetauscher gefördert, in diesem abgekühlt und verflüssigt wird, danach in einem Expansionsorgan entspannt und in einem als Wärmetauscher genutzten Verdampfer wieder in den gasförmigen Zustand versetzt und vom Kompressor angesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das im Expansionsorgan (4) entspannte Kältemittel über einen Flüssigkeitsabscheider (6) geleitet wird, aus dem nur flüssiges Kältemittel zum Verdampfer (7) strömt, und daß der Kältemittel-Massenstrom, der die Niederdruckseite des Expansionsorgans (4) und den Flüssigkeitsabscheider (6) durchströmt, durch eine am Ausgang des Verdampfers (7) eingestellte Überhitzung geregelt wird.Method for operating a motor vehicle air conditioning system with a refrigerant circuit, in which gaseous refrigerant is compressed and heated in a compressor, conveyed by a heat exchanger, cooled and liquefied therein, then in expanded in an expansion device and returned to the gaseous state in an evaporator used as a heat exchanger and sucked in by the compressor, characterized in that the expansion device ( 4 ) relaxed refrigerant via a liquid separator ( 6 ) from which only liquid refrigerant to the evaporator ( 7 ) flows, and that the refrigerant mass flow, which is the low pressure side of the expansion element ( 4 ) and the liquid separator ( 6 ) flows through one at the outlet of the evaporator ( 7 ) set overheating is regulated. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Flüssigkeitsabscheider (6) entstehender Gasüberschuß in die Saugleitung (11) des Kompressors (1) geleitet wird.A method according to claim 5, characterized in that a in the liquid separator ( 6 ) resulting excess gas in the suction line ( 11 ) of the compressor ( 1 ) is conducted. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem vom Kompressor (1) angesaugten gasförmigen Kältemittel und dem durch das im Kältemittelverflüssiger (2) gekühlten Kältemittel ein Wärmeaustausch stattfindet.Method according to Claim 5 or 6, characterized in that between the compressor ( 1 ) sucked in gaseous refrigerant and by the in the refrigerant condenser ( 2 ) cooled refrigerant heat exchange takes place. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel R134a ist.A method according to claim 5 or 6, characterized in that that this refrigerant R134a is. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kältemittel R744 (CO2-Kältemittel) ist.A method according to claim 7, characterized in that the refrigerant is R744 (CO 2 refrigerant).
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