DE10320391A1

DE10320391A1 - Kältemittelkondensator, insbesondere für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10320391A1
Application number: DE2003120391
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Kaspar; Gerrit Dr.-Ing. Wölk
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2004-12-30
Also published as: EP1475584A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkondensator, insbesondere für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, mit einem aus Rohren (5) und Rippen (6) bestehenden Block (2), mit beiderseits des Blockes (2) angeordneten, mit den Rohren (5) in Kältemittelverbindung stehenden Sammelrohren (3, 4), die Kammern (7, 9, 11, 12, 13, 14) zum Ein- und Austritt sowie zur Umlenkung des Kältemittels aufweisen, und mit einem separaten, zwischen zwei hintereinander durchströmbaren Kammern (13, 14) geschalteten, über Kältemittelleitungen (16, 17) angeschlossenen Sammelbehälter (15), der einen Boden (18) und einen Deckel (19), einen Kältemitteleinlass und einen Kältemittelauslass sowie eine Filter/Trocknereinheit (20) aufweist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass der Kältemittelauslass (17a) im Boden (18) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkondensator, insbesondere für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 – bekannt durch die FR-A 2.757.610.
Kältemittelkondensatoren sind bekannte Komponenten von Kältemittelkreisläufen für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen. Das Kältemittel tritt als überhitzter Dampf unter hohem Druck in den Kondensator ein und wird dort unter Abgabe von Wärme an die Umgebungsluft kondensiert, wobei teilweise auch eine Unterkühlung des Kältemittels vor Austritt aus dem Kondensator vorgesehen ist. Eine weitere Komponente des Kältemittelkreislaufes ist ein so genannter Sammler oder Sammelbehälter, der einerseits als Speicher und andererseits als Filter und/oder Trockner für das Kältemittel dient. Es sind im Wesentlichen zwei Bauarten bekannt, bei welchen der Sammler entweder mit dem Kondensator zu einer Baueinheit integriert ist oder ein separates Teil zum Kondensator bildet. Der integrierte Sammler wurde durch zahlreiche Druckschriften der Anmelderin bekannt, z. B. die DE-A 42 38 853, die DE-A 43 19 293 und die DE-A 198 48 744. Bei diesen Bauarten ist der Sammler parallel zu einem der beiden Sammelrohre des Kondensators angeordnet und über Kältemitteldurchlassöffnungen mit dem Sammelrohr verbunden. Diese Bauweise ist zwar sehr kompakt, jedoch unter bestimmten Einbaubedingungen nicht immer die günstigste Lösung. In solchen Fällen kann ein separater oder externer Sammler vorteilhafter sein.
Durch die FR-A 2 757 610 wurde ein solcher Kondensator mit separatem Sammler bekannt, der über Kältemittelleitungen mit einem von zwei Sammelrohren des Kondensators verbunden ist. Letzterer ist mehrflutig durchströmt und weist daher durch Trennwände abgeteilte Kammern auf, die hintereinander durchströmt werden, wobei vor Austritt des Kältemittels aus dem Kondensator eine so genannte Unterkühlstrecke vorgesehen ist, in welcher das Kältemittel unter die Kondensationstemperatur abgekühlt wird. Das Kältemittel wird vor Eintritt in die Unterkühlstrecke über eine Kältemittelabsaugleitung dem Sammler und über eine Kältemittelzuführleitung der Unterkühlstrecke bzw. der ihr zugeordneten Kammer zugeführt. Der Sammelbehälter weist einen Boden und einen Deckel auf, wobei zwischen Boden und Deckel eine Filtereinheit angeordnet ist. Sowohl der Kältemitteleinlass als auch der Kältemittelauslass für beide Anschlussleitungen sind im Deckel angeordnet. Das Kältemittel durchströmt das Filter von oben nach unten, gelangt in den unteren Bereich des Sammlers, strömt dann durch ein das Filter durchsetzendes Steigrohr wieder nach oben und gelangt schließlich durch die Kältemittelzuführleitung vor die Unterkühlstrecke. Nachteilig bei dieser bekannten Bauweise ist das Steigrohr, welches praktisch die gesamte Höhe des Sammelbehälters durchsetzt, was zu einer relativ langen Kältemittelrücklaufleitung zum Sammelrohr führt und einen erhöhten Druckabfall bedeutet.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kältemittelkondensator der eingangs genannten Art konstruktiv zu verbessern, insbesondere hinsichtlich der Kältemittelanschlüsse.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kältemittelauslass im Boden des Sammelbehälters angeordnet ist und von dort direkt zum Kondensator führt. Damit werden ein Steigrohr und ein langer Kältemittelrücklauf hinfällig. Daraus ergeben sich Gewichts- und Kostenvorteile sowie ein geringerer Druckabfall für diese aus Sammelbehälter und Kondensator bestehende Baueinheit.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. So ist der Kältemitteleinlass des Sammelbehälters in dessen Deckel angeordnet und die Filter/Trocknereinheit befindet sich zwischen dem Einlass und dem Auslass, d. h. sie wird vom Kältemittel, welches hier weitestgehend kondensiert ist, von oben nach unten durchströmt. Mit diesen Anschlüssen im Boden und im Deckel ergeben sich äußerst kurze Kältemittelanschlussrohre und damit ein geringer kältemittelseitiger Druckabfall.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Filter/Trocknereinheit nach oben und nach unten durch Lochbleche abgeschlossen und auch im Sammelbehälter gehalten. Die Lochbleche erlauben einen Durchtritt des Kältemittels und nehmen ein Granulat zur Trocknung zwischen sich auf.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Kältemitteleinlass im Deckel und der Oberseite der Filter/Trocknereinheit eine Umlenkeinrichtung vorgesehen, die einen direkten Durchtritt des Kältemittels von oben nach unten, also ohne hinreichende Filterung und Trocknung verhindern soll. Dies kann beispielsweise durch ein unterhalb des Kältemitteleinlassquerschnittes angeordnetes Prallblech erfolgen, welches das Kältemittelkondensat radial nach außen verteilt und damit für eine gleichmäßige Durchströmung der Trockner/fFiltereinheit sorgt. Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann das Prallblech auch Teil des Lochbleches sein, in dem einige Öffnungen bzw. Poren des Lochbleches, die unterhalb des Kältemitteleinlassquerschnittes gelegen sind, verschlossen sind. Damit bildet sich somit in der Mitte des Lochbleches ein Staupunkt, der einen radialen Abfluss des Kondensats nach außen bewirkt.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind Kältemitteleinlass und Kältemittelauslass koaxial zur Mittelachse des Sammlers angeordnet, wobei die Anschlussrohre vorteilhafterweise im Boden und Deckel verschraubt sind, z. B. mittels einer Flanschverbindung. Dies erlaubt eine einfache Montage und Demontage sowie Positionierung des Sammelbehälters.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Sammelbehälter zwischen den vorletzten und den letzten Strömungsdurchgang, d. h. zwischen den Kondensationsbereich und die Unterkühlstrecke des Kondensators geschaltet. Damit ist sichergestellt, dass nur Kondensat, d. h. flüssiges Kältemittel in die Unterkühlstrecke gelangt und eine wirksame Unterkühlung stattfindet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschreiben.
Die einzige Figur zeigt einen gelöteten Kondensator 1 mit einem Rohr/Rippenblock 2, kurz Block genannt, und zwei Sammelrohren 3, 4. Der Block 2 besteht aus Flachrohren 5 und zwischen diesen angeordneten Wellrippen 6. Die Flachrohre 5 weisen beiderseits Rohrenden auf, welche in die Sammelrohre 3, 4 münden. Das Sammelrohr 3 weist eine Einlasskammer 7 mit einem Kältemitteleinlass 8 sowie eine Auslasskammer 9 mit einem Kältemittelauslass 10 auf. Zwischen beiden Kammer 7, 9 ist eine Umlenkkammer 11 angeordnet. Das Sammelrohr 4 weist drei Umlenkkammern 12, 13, 14 auf. Das durch den Kältemitteleinlass 8 eintretende Kältemittel durchströmt den Kondensator 1 insgesamt in vier Strömungsdurchgängen, wobei der obere Bereich der Kondensationsbereich und der untere zwischen den Kammern 9, 14 gelegene Bereich der Unterkühlbereich ist. Parallel zu dem Sammelrohr 4 ist ein separater Sammler oder Sammelbehälter 15 angeordnet, welcher über eine Kältemittelzuflussleitung 16 mit der Kammer 13 und eine Kältemittelrückflussleitung 17 mit der Kammer 14 des Sammelrohres 4 verbunden ist. Der Sammelbehälter 15 weist einen Boden 18 und einen Deckel 19 sowie eine Trockner/Filtereinheit 20 auf, die etwas unterhalb des Deckels 19 angeordnet ist und nach oben durch ein Lochblech 21 und nach unten durch ein Lochblech 22 abgeschlossen ist. Zwischen beiden Lochblechen 21, 22 befindet sich ein Granulat, welches der Trocknung des Kältemittels dient. Ferner können Mikrofilter zur Zurückhaltung von Verunreinigungen des Kältemittels vorgesehen sein, die jedoch nicht dargestellt sind. Das Kältemittelzuflussrohr 16 mündet in den Deckel 19 und bildet dort den Kältemitteleinlass 16a. Das Kältemittelabflussrohr 17 ist an den Boden 18 angeschlossen und bildet dort den Kältemittelauslass 17a. Kältemitteleinlass und -auslass 16a, 17a sind als Schraubverbindungen ausgebildet und vorzugsweise auf der Mittelachse des Behälters 15 angeordnet. Unterhalb des Kältemitteleinlasses 16a ist ein Prallblech 23 angeordnet, welches schematisch eine Strömungsumlenkeinrichtung darstellen soll. Alternativ zu diesem Prallblech 23 ist in dem oberen Lochblech 21 ein mittlerer Bereich 24 angeordnet, der geschlossen, d. h. kältemittelundurchlässig ist. Mit diesem undurchlässigen Bereich 24 bzw. mit dem Prallblech 23 soll eine Umlenkung des aus dem Kältemitteleinlass 16a austretenden Kondensats in der Weise bewirkt werden, dass es sich radial nach außen verteilt und nicht direkt die Filter/Trocknereinheit 20 von oben nach unten durchströmt. Unterhalb des Lochbleches 22 befindet sich ein Raum 25, der als Speichervolumen für das Kältemittel genutzt werden kann.
Die Funktion des Kondensators 1 mit separatem Sammler 15 ist die Folgende: das Kältemittel tritt in gasförmigem Zustand durch den Kältemitteleinlass 8 in den Kondensator 1 ein, durchströmt den oberen Bereich des Kondensators in abwechselnden Richtungen, d. h. von der Kammer 7 zur Kammer 12, wird dort umgelenkt, gelangt in die Kammer 11, wo es erneut umgelenkt wird und in die Kammer 13 gelangt. Dort wird das Kältemittel bzw. Kondensat über das Kältemittelzuflussrohr 16 abgezogen und dem Sammelbehälter 15 zugeführt, durchströmt diesen von oben nach unten und gelangt über die Kältemittelrückflussleitung 17 in die Kammer 14; von dort durchströmt es die Unterkühlstrecke und erreicht schließlich den Kältemittelauslass 10. Es ist offensichtlich, dass die Kaltmittelrückflussleitung 17 aufgrund ihres Anschlusses im Boden 18 nur eine geringe Länge und nur einen Krümmer aufweist. Dies vermindert den kältemittelseitigen Druckabfall.

Claims

Kältemittelkondensator, insbesondere für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, mit einem aus Rohren (5) und Rippen (6) bestehenden Block (2), mit beiderseits des Blockes (2) angeordneten, mit den Rohren (5) in Kältemittelverbindung stehenden Sammelrohren (3, 4), die Kammern (7, 9, 11, 12, 13, 14) zum Ein- und Austritt sowie zur Umlenkung des Kältemittels aufweisen, und mit einem separaten, zwischen zwei hintereinander durchströmbaren Kammern (13, 14) geschalteten, über Kältemittelleitungen (16, 17) angeschlossenen Sammelbehälter (15), der einen Boden (18) und einen Deckel (19), einen Kältemitteleinlass und einen Kältemittelauslass sowie eine Filter/Trocknereinheit (20) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelauslass (17a) im Boden (18) angeordnet ist.
Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemitteleinlass (16a) im Deckel (19) angeordnet ist.
Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockner/Filtereinheit (20) zwischen Einlass (16a) und Auslass (17a) angeordnet ist.
Kondensator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Trockner/Filtereinheit (20) nach oben und unten durch Lochbleche (21, 22) abgeschlossen ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kältemitteleinlass (16a) und Trock ner/Filtereinheit (20) eine Strömungsumlenkreinrichtung angeordnet ist.
Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsumlenkeinrichtung als Prallblech (23) ausgebildet ist.
Kondensator nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsumlenkeinrichtung in dem oberen Lochblech (21) angeordnet und als geschlossener, kältemittelundurchlässiger Bereich (24) ausgebildet ist.
Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kältemitteleinlass (16a) und Kältemittelauslass (17a) koaxial und mittig im Deckel (19) und Boden (18) angeordnet sind.
Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelleitungen (16, 17) mit dem Deckel (19) bzw. dem Boden (18) verschraubt sind.
Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammelbehälter (15) zwischen die vorletzte (13) und die letzte (14) Kammer des Sammelrohres (4) geschaltet ist.