DE19613684A1 - Kälteanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage - Google Patents

Kälteanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kälteanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie sie beispielsweise in Fahr­ zeugen als Klimaanlage in Gebrauch ist.
Die Leistung der Verflüssigerkomponenten, d. h. von Kompressor und Kondensator, und damit die Kälteleistung heutiger Fahr­ zeugklimaanlagen sollte so ausgelegt sein, daß sie auch noch im ungünstigsten Betriebszustand bei hoher Umgebungstempera­ tur und gleichzeitig stehendem Fahrzeug mit im Leerlauf be­ triebenem Antriebsmotor ausreicht. Eine entsprechend große Auslegung von Kompressor, Kondensator und Kondensatorlüfter läßt sich prinzipiell durch eine Intensivierung der Wärme­ übertragung am Kondensator und/oder durch zusätzliche Unter­ kühlung des kondensierten Kältemittels in einem nachgeschal­ teten Unterkühler vermeiden. Als mögliche Technik hierfür ist von stationären Anlagen eine Sprühbefeuchtung des Kondensa­ tors oder eines nachgeschalteten Unterkühlers bekannt. Diese Technik hat jedoch einige Schwierigkeiten. Zum einen ist die Benetzung der besprühten Oberfläche meist unzureichend, so daß sich keine wesentliche Verbesserung des Wärmeübergangs­ koeffizienten erzielen läßt. Zum anderen ist die erwünschte adiabatische Abkühlung der Luft vor dem Kondensator unvoll­ ständig, da der Verdunstungsprozeß verglichen mit der Durch­ strömungszeit des Kondensators zu langsam erfolgt. Zum ande­ ren ergibt sich ein hoher Sprühwasserverbrauch, der bei einer Anwendung dieser Technik für eine Kraftfahrzeugklimaanlage dazu führen würde, daß der größte Teil des aufgesprühten Was­ sers in den Motorraum ausgetragen wird und dort erst ver­ dampft. Zudem besteht aufgrund der Rippenstruktur des Konden­ sators die Gefahr, daß das Kondensatornetz durch das Aufsprü­ hen von Wasser rasch verschmutzt und sich zusetzt. Eine ur­ sprünglich hydrophile Beschichtung der besprühten Oberfläche wird durch hydrophobe Verschmutzung schnell unwirksam, so daß es zum Abperlen des Wassers kommt.
Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstel­ lung einer Kälteanlage der eingangs genannten Art zugrunde, mit der sich eine vergleichsweise hohe Ausnutzung der erzeug­ ten Kälteleistung erzielen läßt.
Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Kälteanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bei die­ ser Kälteanlage ist ein Zusatz-Wärmeübertragerelement vorge­ sehen, mit dem durchströmendes Kältemittel von dem am Ver­ dampfer gebildeten und gesammelten und dem Wärmeübertragungs­ element zugeleiteten, kalten Kondenswasser je nach Bedarf zu­ mindest zeitweise zusätzlich gekühlt, d. h. unterkühlt werden kann. Während bei herkömmlichen Kälteanlagen, insbesondere in Form von Kraftfahrzeugklimaanlagen, das am Verdampfer je nach Feuchtebeladung der dort abzukühlenden Luft in nicht unerheb­ lichen Mengen gebildete Kondenswasser, zu dessen Abkühlung ein Teil der Kompressorantriebsenergie erforderlich ist, un­ genutzt abgeführt wird, z. B. durch entsprechende Öffnungen im Klimaanlagengehäuse, wird vorliegend die latente ,,Kälteener­ gie" des kalten Kondenswassers zur Kältemittelunterkühlung genutzt, was den Wirkungsgrad der Anlage erhöht. Diese Maß­ nahme steigert somit die Kälteleistung der Anlage bzw. redu­ ziert bei gegebener Kälteleistung deren Energieverbrauch. Be­ sonders vorteilhaft ist diese leistungssteigernde Kondenswas­ sernutzung zur Kältemittelunterkühlung in Fahrzeugklimaanla­ gen bei Fahrzuständen mit begrenzter Klimaanlagenleistung, wie Standbetrieb oder Stop-and-Go-Betrieb, oder in einer Ab­ kühlphase des Fahrzeugs. Da durch die Kondenswassernutzung zur Kältemittelunterkühlung Lastspitzen abgedeckt werden kön­ nen, können der Kompressor, der Kondensatorlüfter und eventu­ ell auch der Kondensator bei gegebener, maximal geforderter Kälteleistung kleiner und kostengünstiger ausgeführt werden als bei herkömmlichen Anlagen mit ungenutzter Kondenswas­ serableitung.
In einer nach Anspruch 2 weitergebildeten Kälteanlage ist das Zusatz-Wärmeübertragerelement als ein Verdunstungs-Wärmeüber­ trager ausgelegt, an welchem das zugeleitete Kondenswasser verdunstet wird und mit der entsprechenden Verdunstungskälte das durchströmende Kältemittel unterkühlt wird. Zu diesem Zweck ist der Verdunstungs-Wärmeübertrager in den Kondensator selbst oder in die anschließende Hochdruckleitung zwischen Kondensator und einem vor dem Verdampfer angeordneten Expan­ sionsventil integriert.
In einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 ist der Verdunstungs-Wärmeübertrager aus einem geeignet gestalteten Verdunstungsrohrprofil gebildet, bei dem das zwecks Verdun­ stung zugeleitete Kondenswasser in Verdunstungskanäle einge­ leitet wird, von denen enge Kapillarspalte nach außen führen. Diese Art der Einbringung und Verdunstung des Kondenswassers ermöglicht eine merklich bessere und problemlosere Kondens­ wassernutzung als dies durch eine Sprühbefeuchtung des Zu­ satz-Wärmeübertragerelementes möglich wäre, wobei die Schwie­ rigkeiten einer derartigen Sprühbefeuchtung bereits oben an­ geführt wurden.
Bei der Kälteanlage nach Anspruch 4 ist der Verdunstungs- Wärmeübertrager zu einem spiraligen Wärmeübertrager weiterge­ bildet, der mit relativ geringem Aufwand durch Biegen des verwendeten Verdunstungsrohrprofils zu einer Spiralform her­ stellbar ist. Diese Spiralform eignet sich besonders gut zur Positionierung innerhalb der aktiven, meist kreisförmigen Fläche eines Lüfters, mit dem die Verdunstung gefördert wer­ den kann.
Bei einer nach Anspruch 5 weitergebildeten Kälteanlage ist der Verdunstungs-Wärmeübertrager direkt in einen herkömmli­ chen Rohr-Rippenblock-Kondensator integriert, indem das Ver­ dunstungsrohrprofil, das den Verdunstungs-Wärmeübertrager bildet, in den Rohr-Rippenblock integriert ist. Der Kondensa­ torlüfter dient dann gleichzeitig zur Unterstützung der Ver­ dunstungswirkung des Verdunstungs-Wärmeübertragers.
Bei einer nach Anspruch 6 weitergebildeten Kälteanlage weist zur Integration des Verdunstungs-Wärmeübertragers in die Käl­ temittel-Hochdruckleitung zwischen Kondensator und Expan­ sionsventil das für ihn verwendete Verdunstungsrohrprofil ei­ nen Kältemittel-Hochdruckströmungskanal auf, der mit der au­ ßenseitigen Verdunstungsstruktur in Wärmeaustauschverbindung steht. Gleichzeitig ist wenigstens ein Abschnitt der Nieder­ druckseite, d. h. der Sauggasseite der Anlage in den Verdun­ stungs-Wärmeübertrager dadurch integriert, daß das Verdun­ stungsrohrprofil einen inneren Sauggasströmungskanal auf­ weist, von dem der Hochdruckströmungskanal radial beabstandet ist, wobei er mit dem Sauggasströmungskanal in Wärmeaus­ tauschverbindung steht. Auf diese Weise wird das flüssige Kältemittel auf der Hochdruckseite sowohl durch das verdun­ stende Kondenswasser als auch durch das vom Verdampfer zum Kompressor geleitete Sauggas abgekühlt und damit unterkühlt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeich­ nungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Hier­ bei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Fahrzeugklimaan­ lage mit Verdunstungs-Wärmeübertrager,
Fig. 2 eine Querschnittansicht des für den Verdunstungs- Wärmeübertrager von Fig. 1 verwendeten Verdunstungs­ rohrprofils,
Fig. 3 eine ausschnittweise Längsschnittansicht aus einem Zuführungsbereich des Verdunstungsrohrprofils von Fig. 2,
Fig. 4 eine Querschnittansicht eines weiteren Beispiels ei­ nes Verdunstungsrohrprofils für einen Verdunstungs- Wärmeübertrager,
Fig. 5 eine schematische Draufsicht eines Rippen-Rohrblock- Kondensators bei einem weiteren Beispiel einer Fahr­ zeugklimaanlage mit spiraligem Verdunstungs-Wärme­ übertrager,
Fig. 6 eine Seitenansicht auf den Kondensator von Fig. 5,
Fig. 7 eine schematische Draufsicht auf einen spiraligen Verdunstungs-Wärmeübertrager ähnlich der in den Fig. 5 und 6 verwendeten Art,
Fig. 8 eine Querschnittsansicht durch das für die Herstel­ lung des spiraligen Verdunstungs-Wärmeübertragers von Fig. 7 verwendete Verdunstungsrohrprofil,
Fig. 9 eine schematische, ausschnittweise Querschnittsan­ sicht eines Rippen-Rohrblock-Kondensators mit inte­ griertem Verdunstungs-Wärmeübertrager und
Fig. 10 eine Querschnittsansicht des zur Herstellung des in den Kondensator von Fig. 9 integrierten Verdun­ stungs-Wärmeübertragers verwendeten Verdunstungs­ rohrprofils.
Die in Fig. 1 gezeigte Fahrzeugklimaanlage beinhaltet in her­ kömmlicher Bauart ein Klimagerät (1) mit Gebläse (1b), Ver­ dampfer (1a) und Heizkörper (1c), einen Kondensator (2) in Rohr-Rippenblock-Bauweise mit integriertem Sammler (2a) und Lüfter (2b), einen Kompressor (3), ein Expansionsventil (4), eine Kältemittel-Hochdruckleitung (5) vom Kondensator (2) zum Expansionsventil (4) und eine Kältemittel-Niederdruckleitung, d. h. eine Sauggasleitung (6) vom Expansionsventil (4) zum Kompressor (3). Ein Kondensator der erwähnten Bauart ist bei­ spielsweise in der Offenlegungsschrift DE 42 38 853 A1 be­ schrieben. Als zusätzliche Elemente beinhaltet die Klimaanla­ ge ein Zusatz-Wärmeübertragerelement in Form eines koaxialen Verdunstungs-Wärmeübertragers (7) mit außenseitiger Verdun­ stungsstruktur sowie eine Wasserpumpe (8) und einen Kondens­ wasserspeicher (9), mit denen das am Verdampfer des Klimage­ rätes (1) gebildete Kondenswasser gesammelt und dem Verdun­ stungs-Wärmeübertrager (7) zugeleitet wird. Der Verdunstungs- Wärmeübertrager (7) bildet, wie aus Fig. 1 zu erkennen, einen gemeinsamen Abschnitt der von flüssigem Kältemittel unter ho­ hem Druck durchströmten Kältemittel-Hochdruckleitung (5) und der von gasförmigem Kältemittel mit niedrigem Druck durch­ strömten Sauggasleitung (6). Er dient dazu, das flüssige Käl­ temittel in der Hochdruckleitung (5) durch Wärmeaustausch mit verdunstendem Kondenswasser einerseits und dem Sauggas in der Sauggasleitung (6) andererseits zu unterkühlen.
Der Verdunstungs-Wärmeübertrager (7) ist von einem Verdun­ stungsrohrprofil gebildet, das in dem Querschnitt von Fig. 2 genauer dargestellt ist. Es beinhaltet einen inneren Saug­ gasströmungskanal (10), der den entsprechenden Abschnitt der Sauggasleitung (6) bildet, eine äußere Verdunstungsstruktur (11) zur Kondenswasserverdunstung und einen radial zwischen dem inneren Sauggasströmungskanal (10) und der außenliegenden Verdunstungsstruktur (11) liegenden Kältemittel-Hochdruck­ strömungskanal (12), der sich aus vier einzelnen Kanalsegmen­ ten zusammensetzt. Der so gebildete Hochdruckströmungskanal (12) bildet einen entsprechenden Abschnitt der Kältemittel- Hochdruckleitung (5) und steht radial nach innen in Wärme­ austausch mit dem Sauggasströmungskanal (10) sowie radial nach außen in Wärmeaustausch mit der Verdunstungsstruktur (11).
Die außenseitige Verdunstungsstruktur (11) besteht aus einer Vielzahl von längsverlaufenden, in Rohrprofilumfangsrichtung nebeneinanderliegenden Verdunstungskanälen (13), die nach au­ ßen bis auf sehr enge Kapillarspalte (14) geschlossen sind, durch die hindurch das in den Verdunstungskanälen (13) ge­ führte Kondenswasser verdunsten kann. Ein derartiges Verdun­ stungsrohrprofil kann beispielsweise als extrudiertes Alumi­ niumprofil hergestellt werden. Verdunstungsstrukturen dieser Art sind beispielsweise in der älteren deutschen Patentanmel­ dung 195 12 048.5-16 beschrieben, worauf an dieser Stelle verwiesen wird. Die Kapillarspalte (14) sind dadurch gebil­ det, daß sich je zwei benachbarte, einen Verdunstungskanal (13) nach außen abschließende Kanalrandkanten berühren, ohne den Verdunstungskanal (13) hermetisch dampfdicht nach außen hin zu verschließen. Eine definierte Restporosität für die Verdunstungsstruktur (11) kann bei Bedarf dadurch erreicht werden, daß die den jeweiligen Verdunstungskanal (13) nach außen abdeckenden Kanalrandkanten mit Querrillen oder -riefen versehen werden. In Verbindung mit der Aufbringung einer hy­ drophilen Beschichtung in Form einer Lackierung, Ohromatie­ rung etc. läßt sich ein sehr hoher Benetzungsgrad der Ober­ fläche der Verdunstungsstruktur (11) mit dem zugeleiteten, zu verdunstenden Kondenswasser erreichen. Eine weitere Möglich­ keit zur Erzielung einer definierten Porosität besteht darin, die Oberfläche der Verdunstungsstruktur (11) zu anodisieren. Mit dieser Technik wird die gesamte Außenfläche des Verdun­ stungsrohrprofils mit einer hydrophilen und wasserführenden, dünnen Schicht überzogen.
Fig. 3 zeigt das Verdunstungsrohrprofil in einem Längsschnitt auf einer seiner Anschlußseiten. Diese Anschlußseite beinhal­ tet eine mittels jeweiliger Lotringe (15a, 15b, 15c) auf das abgestufte Rohrprofilende (17) auflötbare, als Drehteil oder Fließpreßteil gefertigte Abschlußhülse (16), die so gestaltet und angebracht ist, daß zwischen ihr und dem Rohrprofilende (17) ein erster Anschlußringraum (18) zur Ausleitung des durch die vier Segmente des Hochdruckströmungskanals (12) durchgeführten Kältemittels sowie ein zweiter Anschlußring­ raum (19) zur Einleitung des von der Wasserpumpe (8) zugelei­ teten Kondenswassers in die einzelnen Verdunstungskanäle (13) gebildet sind.
Die Integration des Verdunstungs-Wärmeübertragers (7) in die Kältemittel-Hochdruckleitung (5) und die Sauggasleitung (6) stellt eine sehr bauraumsparende Realisierung dar. Es ver­ steht sich, daß der Verdunstungs-Wärmeübertrager (7) an einer ausreichend belüfteten Stelle verlegt ist oder alternativ da­ zu aktiv mittels eines zusätzlichen Lüfters belüftet wird, um die gewünschte Kondenswasserverdunstung zu erzielen.
Im Betrieb der Fahrzeugklimaanlage von Fig. 1 wird das durch den Hochdruckströmungskanal (12) des Verdunstungs-Wärmeüber­ tragers (7) hindurchströmende, flüssige Kältemittel zum einen vom innen hindurchgeleiteten Sauggas und zum anderen vor al­ lem durch die Verdunstungskälte, die bei der Verdunstung des Kondenswassers in der Verdunstungsstruktur (11) entsteht, zu­ sätzlich abgekühlt, d. h. unterkühlt. Diese Wiederverdunstung des Kondenswassers an dem in die Kältemittel-Hochdruckleitung (5) integrierten Verdunstungs-Wärmeübertrager (7) steigert die Kälteleistung der Klimaanlage und reduziert deren Ener­ gieverbrauch. Dabei kann die auf diese Weise erreichte, zu­ sätzliche Unterkühlung des Kältemittels auf bestimmte Be­ triebsphasen beschränkt werden. Besonders vorteilhaft ist die leistungssteigernde Kondenswasserverdunstung bei Fahrzustän­ den mit begrenzter Klimaanlagenleistung, z. B. in einer Ab­ kühlphase des Fahrzeugs oder im Stand- oder Stop-and-Go- Betrieb. Die Kältemittelunterkühlung mittels Kondenswasser­ verdunstung ermöglicht eine Deckung von Lastspitzen, ohne daß die übrigen Klimaanlagenkomponenten auf eine solche Spitzen­ leistung ausgelegt zu werden brauchen. Der Kompressor, der Kondensatorlüfter und gegebenenfalls auch der Kondensator können folglich bei gegebener, zu erbringender maximaler Käl­ teleistung kleiner und kostengünstiger ausgelegt werden als bei Anlagen ohne einen solchen Verdunstungs-Wärmeübertrager, mit dem die von der Klimaanlage bereits erbrachte Leistung bei der Abkühlung des Kondenswassers am Verdampfer zur Kälte­ mittelabkühlung nutzbar wird.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verdunstungs- Wärmeübertragers (20), der in die Kältemittel-Hochdruck­ leitung (5) einer Fahrzeugklimaanlage nach Art von Fig. 1 in­ tegriert werden kann, ohne dabei gleichzeitig in die Sauggas­ leitung (6) integriert zu sein. Dieser Verdunstungs-Wärme­ übertrager (20) beinhaltet eine Mehrzahl von parallel und im Abstand voneinander angeordneten Rohrbereichen (20a), die je­ weils einen Kältemittelkanal (21) enthalten, wobei in der Ausschnittansicht von Fig. 4 stellvertretend nur ein Rohrbe­ reich (20a) gezeigt ist, sowie eine flächige Verdun­ stungsstruktur (22), die sich zwischen den einzelnen Rohrbe­ reichen (20a) erstreckt. Der Aufbau der flächigen Verdun­ stungsstruktur (22) entspricht derjenigen von Fig. 2, d. h. sie beinhaltet eine Mehrzahl von Verdunstungskanälen (13), von denen jeweils ein enger Kapillarspalt (14) nach außen führt. Diese flächige Verdunstungsstruktur (22) ermöglicht das Verdunsten von zugeleitetem Kondenswasser zu einer Seite hin, d. h. in Fig. 4 nach unten. Die Kondenswasserzufuhr er­ folgt von der Rückseite her über Quernuten (23), von denen eine in der Schnittebene von Fig. 4 liegt, so daß dort zu er­ kennen ist, daß sich diese Quernuten (23) zwischen den kälte­ mittelführenden Rohrbereichen (20a) quer zu diesen und bis zu einer Tiefe erstrecken, die ungefähr bis zur halben Höhe der Verdunstungskanäle (13) reicht. Durch Abdecken der Quernuten (23) mittels einer oder mehrerer, nicht gezeigter Abdeckwan­ nen kann in einfacher Weise ein zugehöriger Verteilerkanal zur Kondenswasserverteilung gebildet werden. Der so gestalte­ te Verdunstungs-Wärmeübertrager (20) kann beispielsweise platzsparend an der Unterverkleidung eines Motorraumes des Fahrzeugs angebracht werden, so daß die Verdunstungsstruktur (22) ausreichend belüftet wird.
In den Fig. 5 bis 8 sind weitere Beispiele von in die Kälte­ mittel-Hochdruckleitung zwischen Kondensator und Expansions­ ventil integrierten Verdunstungs-Wärmeübertragern für eine Fahrzeugklimaanlage nach Art von Fig. 1 oder für eine andere Kälteanlage gezeigt. Wie aus den Fig. 5 und 6 zu erkennen, wird dort ein Rippen-Rohrblock-Kondensator (24) mit einem Rippen-Rohrblock (26), zwei seitlichen Sammlerkanälen (27, 28) und einem seitlichen Sammler (29) verwendet, wie er in der genannten DE 42 38 853 AI näher beschrieben ist. Vor dem Rippen-Rohrblock (26) ist zur aktiven Belüftung desselben ein zugehöriger Kondensatorlüfter (30) angeordnet. Zwischen dem Lüfter (30) und dem Rippen-Rohrblock (26) ist ein spiralig gebogener Verdunstungs-Wärmeübertrager (25) positioniert, so daß er aktiv vom Kondensatorlüfter (30) mitbelüftet wird. Der Verdunstungs-Wärmeübertrager (25) besitzt an seinem äußeren Spiralende nebeneinanderliegend einen Kältemitteleinlaß (31), in den das Kältemittel vom Sammler (29) eingeleitet wird, und einen Kondenswassereinlaß (32), in den das vom Verdampfer zu­ geleitete Kondenswasser eingeleitet wird. Am inneren Spiral­ ende befindet sich ein Kältemittelauslaß (33), von dem das unterkühlte Kältemittel zum Expansionsventil geleitet wird.
In den Fig. 7 und 8 ist der Aufbau eines spiraligen Verdun­ stungs-Wärmeübertrager (25′) dieser Bauart näher dargestellt. Der Verdunstungs-Wärmeübertrager (25′) ist aus einem Verdun­ stungsflachrohrprofil gebildet, das zunächst als extrudiertes Aluminiumprofil in der in Fig. 8 gezeigten Form hergestellt wird. Dieses Profil beinhaltet eine Mehrzahl rechteckiger Kältemittelkanäle (34) und auf beiden Flachseiten eine Ver­ dunstungsrohstruktur (35), bei der die von den Verdunstungs­ kanälen (13) nach außen führenden Spalte (14′) aus Ferti­ gungsgründen noch relativ weit sind. Die Verdunstungsroh­ struktur (35) ist jedoch so ausgebildet, daß diese Spalte (14′) durch einen plastischen Umformprozeß, z. B. durch defi­ niertes Planieren des Profils, zu den engen Kapillarspalten geschlossen werden können, bei denen sich die benachbarten Randkanten (36), die jeweils einen Verdunstungskanal (13) nach außen abdecken, berühren, ohne den Verdunstungskanal (13) hermetisch nach außen abzudichten. Durch umformtechni­ sche Einbringung von Querrillen in diese Randkanten (36) vor dem Planierprozeß kann sichergestellt werden, daß sich kein hermetischer Verschluß bildet. Die Einbringung von Querrillen oder -riefen hat zudem den erwünschten Nebeneffekt, daß nach Aufbringung einer hydrophilen Beschichtung auf die Oberfläche der Verdunstungsstruktur ein sehr hoher Grad an Benetzung dieser Oberfläche mit dem zu verdunstenden Kondenswasser er­ reicht wird. Alternativ ist auch in diesem Ausführungsbei­ spiel wieder eine Anodisierung der Verdunstungsstrukturober­ fläche vor oder vorzugsweise nach dem Planierprozeß zur Er­ zielung einer definierten Porosität möglich, wodurch die ge­ samte Profilaußenfläche mit einer hydrophilen und wasserfüh­ renden, dünnen Schicht überzogen wird, die über die Kapillar­ spalte auf kürzestem Weg gespeist wird.
Nach diesen Fertigungsprozessen wird dann das fertige Verdun­ stungsflachrohrprofil in die Spiralform von Fig. 7 gebogen. Nach Anbringen eines geeigneten Auslasses (36) für das Kälte­ mittel am inneren Spiralende und eines Einlasses (37) für das Kältemittel sowie eines Einlasses (38) für das zugeleitete Kondenswasser jeweils am äußeren Spiralende ist der Verdun­ stungs-Wärmeübertrager (25′) fertiggestellt. Er kann dann beispielsweise platzsparend mit einem passenden Axialgebläse zu einem kondenswasserverdunstenden Kältemittel-Unterkühler komplettiert werden, wobei das Axialgebläse Luft zwischen die schmalen Spiralluftspalte (39) hindurchbläst, um den Verdun­ stungseffekt zu erzielen. Wenn ein spiraliger Verdunstungs- Wärmeübertrager, wie im Fall der Fig. 5 und 6, platzsparend an einem Kondensator zwischen Kondensatorkörper und Kondensa­ torlüfter plaziert werden soll, ist ein Aufbau aus einem run­ den Verdunstungsrohrprofil aus Platzgründen zu bevorzugen, wie dies in Fig. 6 schematisch für den dortigen spiraligen Verdunstungs-Wärmeübertrager (25) dargestellt ist.
Bei einem in den Fig. 9 und 10 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Verdunstungs-Wärmeübertrager direkt in einen Rohr- Rippenblock-Kondensator des in der DE 42 38 853 A1 beschrie­ benen Typs integriert. Der Verdunstungs-Wärmeübertrager be­ steht in diesem Fall aus wenigstens einem, vorzugsweise meh­ reren, in den Rippen-Rohrblock des Kondensators integrierten Verdunstungsflachrohren (40), deren Rohprofil (40′) vor einem Planierprozeß entsprechend dem Rohprofil von Fig. 8 in Fig. 10 dargestellt ist. Dieses Rohprofil (40′) beinhaltet einen mittigen Kältemittelkanal (41) und eine äußere Verdun­ stungsstruktur mit Verdunstungskanälen (13) auf beiden Pro­ filflachseiten sowie je einem Verdunstungskanal (13) an den Profilschmalseiten. Damit ist eine extrem flache Bauweise für den Verdunstungs-Wärmeübertrager realisierbar, der eine Viel­ zahl parallel geführter Rohre (40) ohne erforderliche Umlen­ kungseinrichtungen mit ausreichend hoher Massenstromdichte beinhalten kann und eine hohe Verdunstungsoberfläche im ver­ fügbaren Bauraum bereitstellt.
Durch eine einfache, spanende, stufenförmige Bearbeitung der Rohrenden ist, wie in Fig. 9 zu erkennen, eine dichtlötende Verbindung des stehenbleibenden, runden Rohrstummels (42) ei­ nes jeweiligen Verdunstungs-Wärmeübertragerrohrs (40) mit dem Rohrboden (43a) eines Sammelrohrs (43) problemlos z. B. wäh­ rend eines Nocolok-Lötprozesses realisierbar. Auf diese Weise kann verflüssigtes Kältemittel von dem seitlich angeordneten Sammler (44) des Kondensators über das Sammelrohr (43) in die Kältemittelkanäle (41) des Verdunstungs-Wärmeübertragerrohrs (40) gelangen und dort vor der Weiterleitung zum Expansions­ ventil unterkühlt werden. Zur Kondenswasserzuführung zu den Verdunstungskanälen (13) des Verdunstungs-Wärmeübertrager­ rohrs (40) ist ein Verteilerkanal (45) dadurch gebildet, daß an den Rohrboden (43a) des Kondensatorsammelrohres (43) au­ ßenseitig eine durch Tiefziehen hergestellte Wanne (47) auf­ gelötet oder aufgeklebt ist. Die Wanne (47) besitzt geeignete Schlitze zur Durchführung des bzw. der Verdunstungs-Wärme­ übertragerrohre (40), so daß die stirnseitigen Verdunstungs­ kanalenden in den Kondenswasserverteilerkanal (45) münden. In eine seitliche Öffnung der Wanne (47) mündet eine zugehörige Kondenswasserzuleitung (46). Damit das Kondenswasser an den gegenüberliegenden Rohrstirnenden nicht verlorengeht, sind dort die Verdunstungskanäle (13) geschlossen, was z. B. um­ formtechnisch bewirkt werden kann.
Es versteht sich, daß sich erfindungsgemäße Kälteanlagen mit einem zusätzlichen, das kalte Kondenswasser zur Kältemittel­ unterkühlung nutzenden Wärmeübertragerelement nicht nur wie beschrieben in Fahrzeugen als Klimaanlagen, sondern überall dort nutzbringend verwendet werden können, wo Bedarf besteht, wenigstens zeitweise relativ hohe Kühlleistungen erbringen zu können, ohne die Verflüssigerkomponenten auf die Erzielung einer solch hohen Kälteleistung hin auslegen zu müssen.

Claims (6)

1. Kälteanlage, insbesondere Fahrzeugklimaanlage, mit
  • - einem Kältekreislauf, der einen Kondensator, einen Verdamp­ fer und ein zirkulierendes Kältemittel aufweist, gekennzeichnet durch
  • - ein Zusatz-Wärmeübertragerelement (7) zur Wärmeübertragung zwischen dem durchströmenden Kältemittel einerseits und am Verdampfer gebildetem Kondenswasser andererseits, das am Ver­ dampfer gesammelt und dem Zusatz-Wärmeübertragungselement zu­ geleitet wird.
2. Kälteanlage nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeich­ net, daß das Zusatz-Wärmeübertragerelement als Verdunstungs- Wärmeübertrager (7) zur Kondenswasserverdunstung ausgelegt ist und in den Kondensator (2) oder in die Kältemittel-Hoch­ druckleitung (5) zwischen dem Kondensator und einem Expansi­ onsventil (4) integriert ist.
3. Kälteanlage nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeich­ net, daß der Verdunstungs-Wärmeübertrager aus einem Verdun­ stungsrohrprofil gebildet ist, das eine außenseitige Verdun­ stungsstruktur (11) mit Verdunstungskanälen (13) aufweist, in die das zugeleitete Kondenswasser eingeleitet wird und von denen enge Kapillarspalte (14) nach außen führen.
4. Kälteanlage nach Anspruch 3, weiter dadurch gekennzeich­ net, daß das Verdunstungsrohrprofil zur Bildung eines spira­ ligen Verdunstungs-Wärmeübertragers (25, 25′) zu einer Spi­ ralform gebogen ist.
5. Kälteanlage nach Anspruch 3, weiter dadurch gekennzeich­ net, daß der Verdunstungs-Wärmeübertrager (40) aus einem oder mehreren Verdunstungsrohrprofilen gebildet ist, die in den Rohr-Rippenblock eines Rohr-Rippenblock-Kondensators inte­ griert sind.
6. Kälteanlage nach Anspruch 3 oder 4, weiter dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verdunstungsrohrprofil einen inneren Saug­ gasströmungskanal (10) und einen Kältemittel-Hochdruckströ­ mungskanal (12) aufweist, der radial zwischen dem Sauggas­ strömungskanal und der außenseitigen Verdunstungsstruktur (11) liegt und mit diesen in Wärmeaustauschverbindung steht.
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