DE19849528A1 - Verfahren und Verflüssiger zum Kondensieren des inneren Kältemittels einer Kraftfahrzeugklimatisierung - Google Patents
Verfahren und Verflüssiger zum Kondensieren des inneren Kältemittels einer KraftfahrzeugklimatisierungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einen Verflüssiger zum Kondensieren in einen gesättigten Zustand und nachfolgendem Unterkühlen des inneren Kältemittels einer Kraftfahrzeugklimatisierung, bei der Umgebungsluft des Kraftfahrzeugs als äußeres Kühlmittel dient. Der Weg des inneren Kältemittels wird in mindestens zwei danach wieder zusammengeführte Parallelwege aufgespalten. Vor diesen wird das innere Kältemittel aus der Gasphase in die flüssige Phase teilkondensiert und dann auf dem ersten Parallelweg weiter in den gesättigten Zustand kondensiert, wobei verbliebene Gasphase des inneren Kältemittels abgeschieden wird, während auf dem zweiten Parallelweg das innere Kältemittel unterkühlt und im unterkühlten Zustand mit dem von der Gasphase befreiten gesättigten inneren Kältemittel des ersten Parallelwegs vereint wird. Nach dem Teilkondensieren wird dem ersten und dem zweiten Parallelweg das innere Kältemittel in ähnlichem Verhältnis von flüssiger zu gasförmiger Phase zugeführt. Auf dem zweiten Parallelweg wird außerdem die Kältemittelgeschwindigkeit des inneren Kältemittels im Verhältnis zur Kältemittelgeschwindigkeit auf dem ersten Parallelweg durch einen größeren Druckverlust reduziert.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Verflüssigung
eines Kältemittels einer Kraftfahrzeugklimatisierung und be
trifft dabei ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1 sowie einen Verflüssiger gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
6. Der Verflüssiger ist dabei insbesondere, aber nicht aus
schließlich, zum Ausführen des Verfahrens bestimmt. Die Merk
male der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 6 sind aus dem Pa
tent Abstracts of Japan mit der Veröffentlichungsnummer
03122472 A (Veröffentlichungstag 24.05.1991) bekannt.
Bei dem bekannten Verfahren und bei dem bekannten
Verflüssiger erfolgt in einem oberen Höhenbereich des Ver
flüssigers zunächst eine Teilkondensation. Ein vertikales
Verteil/Sammel-Rohr übt dabei zugleich die Funktion eines er
sten Gasabscheiders aus. Von diesem aus verzweigt sich der
Strömungsweg des inneren Kältemittels auf zwei Parallelwege.
Der erste Parallelweg wird dabei von dem die abgeschiedene
Gasphase enthaltenden oberen Raum des Gasabscheiders aus ge
speist und führt seine aus gesättigter Flüssigkeit und Gas
phase bestehende Kältemittelmischung einem ausgangsseitig ge
sondert angeordneten zweiten Gasabscheider zu. Dieser kommu
niziert mit einem zweiten Weg, in welchem das Kältemittel aus
der Flüssigkeitsvorlage des ersten Gasabscheiders entnommen
und unterkühlt wird. Die unterkühlte Flüssigkeit und die aus
dem zweiten Gasabscheider entnommene Flüssigkeit werden da
nach vereint und gemeinsam aus dem Verflüssiger entnommen.
Bei diesem vorbekannten Verflüssiger ist jedoch das Flüssig
keitsniveau im ersten Gasabscheider in Abhängigkeit von un
terschiedlichen und/oder sich ändernden Füllmengen des inne
ren Kältemittels und/oder wechselnden Betriebszuständen des
Kraftfahrzeuges veränderlich. Eine ungewollte Beaufschlagung
des ersten Parallelweges mit der nur als Flüssigkeit vorlie
genden flüssigen Phase des ersten Gasabscheiders kann daher
nur bei sehr breitem Querschnitt des ersten Gasabscheiders
und damit verbunden sehr hohen Füllmengen und hohem Platzbe
darf vermieden werden, was den Anforderungen einer Minimali
sierung des Einbaubedarfs im Kraftfahrzeug, der ökologisch
gewünschten geringen Verwendung von umweltschädlichem inneren
Kältemittel sowie der allgemein angestrebten möglichst gerin
gen Verwendung von Material zuwiderläuft. Auch ausgangsseitig
hat der bekannte Verflüssiger eine Vielzahl von Elementen und
Leitungsverbindungen, die möglichst vermieden werden sollten
und ein zusätzliches Undichtigkeitsrisiko bilden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei
unterschiedlichen und/oder sich ändernden Füllmengen des in
neren Kältemittels und/oder wechselnden Betriebszuständen des
Kraftfahrzeugs eine sichere Verflüssiger- und Unterkühlfunk
tion selbst mit geringer Menge inneren Kältemittels zu errei
chen und dabei eine kompakte Bauweise des Verflüssigers zu
ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß An
spruch 1 und den Verflüssiger gemäß Anspruch 6 gelöst.
Im Gegensatz zu dem bekannten Verflüssiger werden
nach der Erfindung der erste und der zweite Parallelweg bzw.
jeweils das erste oder das zweite Wärmetauschrohr praktisch
mit demselben Gemisch von flüssiger und gasförmiger Phase des
inneren Kältemittels gespeist, wie dieses aus den strömungs
mäßig (jeweils) letzten dritten Wärmetauschrohren austritt.
Etwaige relative Gemischänderungen sind dabei nur relativ
klein und kommen beispielsweise durch Trägheitsunterschiede
oder dadurch zustande, daß der Eintritt in den ersten und in
den zweiten Strömungsweg in unterschiedlicher Höhe erfolgt.
Eine Einrichtung zum Trennen von flüssiger und Gasphase im
Eintrittsbereich in den ersten und in den zweiten parallelen
Strömungsweg ist dabei nicht vorgesehen. Statt dessen wird die
Unterkühlung und damit zugleich auch die selbsttätige Resorp
tion beim Eintritt etwa noch vorhandener Gasphase dadurch
vorgenommen, daß auf dem zweiten Strömungsweg das innere Käl
temittel länger der Kühlwirkung des äußeren Kühlmittels aus
gesetzt wird als auf dem ersten Strömungsweg. Die Ansprüche 2
bis 4 ergeben für die hierzu erforderliche Verlangsamung der
Strömung des inneren Kältemittels auf dem zweiten Strömungs
weg verschiedene bevorzugte verfahrensmäßige Möglichkeiten
und die Ansprüche 7 bis 9 verschiedene vorrichtungsmäßige be
vorzugte Möglichkeiten. Man erkennt, daß alternativ eine
Drosselung der Strömung des Kältemittels auf dem zweiten
Strömungsweg und/oder eine unterschiedliche Druckhöhe an den
Eingängen des ersten und des zweiten Strömungsweges vorgese
hen werden, wobei die eingangsseitige unterschiedliche Druck
höhe unter Geschwindigkeitsänderung des inneren Kältemittels
aufgrund des Bernoullieffektes, also eine Düsencharakteris
tik, erzeugt werden kann.
Aus dem Patent Abstracts of Japan mit der Veröf
fentlichungsnummer 10009713 A (Veröffentlichungstag
16.01.1998) ist es an sich schon bekannt, zwei parallele We
ge, die hier beide zur Unterkühlung bestimmt sind, wiederum
jeweils gesondert zu speisen, und zwar einmal über einen Weg
der Teilkondensierung und das andere Mal nur aus der Flüssig
phase eines nach Teilkondensierung zwischengeschalteten
Gasabscheiders. Auch hier wird also der eine Parallelweg aus
zugeführter Flüssigphase gespeist. Außerdem ist nicht sicher
gestellt, daß der andere Parallelweg nicht trotz der Vereini
gung mit dem erstgenannten Parallelweg noch Gasphase aus dem
Verflüssiger mitführt. Diese erst jüngst bekanntgewordene
Konstruktion beharrt also auf dem auch dem Stand der Technik
gemäß den Oberbegriffen von Anspruch 1 und 6 zugrundeliegen
den Vorurteil, einen Unterkühlungsweg von einer flüssigen
Phase des teilkondensierten Kühlmittels speisen zu müssen.
Die erfindungsgemäße Verfahrensweise und der erfin
dungsgemäße Verflüssiger beruhen ebenso wie der erwähnte
Stand der Technik auf dem Prinzip, den Strömungsweg nach
Teilkondensation des inneren Kältemittels in zwei Wege mit
unterschiedlicher Einflußnahme auf das innere Kältemittel
aufzuspalten.
Daneben gibt es noch das eher konventionelle Ver
fahren nebst zugehörigen Verflüssigern, das innere Kältemit
tel nach Teilkondensation ohne Aufspaltung in unterschiedli
che Beeinflussungen des Kältemittels vornehmende Parallelwege
direkt bis in einen unterkühlten Zustand weiterzuführen, wo
bei aber auch hier die Unterkühlzone von flüssiger Phase der
vorher vorgenommenen Teilkondensation gespeist wird. Die üb
liche Verfahrensweise besteht dabei darin, der unterkühlten
Zone einen Gasabscheider vorzuschalten, wie dies auch schon
bei dem gattungsgemäßen Stand der Technik bezüglich des zwei
ten Strömungsweges der Fall ist (vgl. insbesondere DE-42 38
853 A1 sowie die Patent Abstracts of Japan J07180930 A2, ver
öffentlicht 18.07.1995, und J09166371 A2, veröffentlicht
24.06.1997).
Nach dem besonders bevorzugten Verfahren gemäß An
spruch 5 und der ebenfalls bevorzugten Weiterbildung des Ver
flüssigers nach Anspruch 10 erfolgt die Vorkondensation räum
lich unterhalb der weiteren Beeinflussung des inneren Kälte
mittels auf den beiden erwähnten Parallelwegen. Eine Anord
nung von Vorkondensationsrohren im unteren Bereich eines Ver
flüssigers ist an sich bekannt (vgl. z. B. die schon erwähnten
Patent Abstracts of Japan mit den Aktenzeichen J07166371 A2
und J 0387572 A2).
In Weiterbildung dieses Gedankens nach der Erfin
dung wird diese Bauweise genutzt, um auf der Ausgangsseite
des Verflüssigers einen möglichst hohen Füllstandsbereich ei
nes ausgangsseitigen Gasabscheiders zu erhalten und dort Än
derungen in Abhängigkeit von unterschiedlichen und/oder sich
ändernden Füllmengen des inneren Kältemittels und/oder wech
selnden Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs ohne Beeinträch
tigung der Funktionsweise des Verflüssigers auffangen zu kön
nen. Durch die zur Verfügung stehende große Höhe kann man da
bei mit kleinem Durchmesser dieses ausgangsseitigen Gasab
scheiders auskommen, was, wie erwähnt, bei dem eingangsseiti
gen Gasabscheider gemäß der gattungsgemäßen Veröffentlichung
Patent Abstracts of Japan mit der Veröffentlichungsnummer
03122472 A2 nicht möglich ist. Der geringe Querschnitt des
bei der Erfindung vorgesehenen ausgangsseitigen Gasabschei
ders ist insbesondere auch dadurch möglich, daß über ihn
höchstens die Hälfte des Massenstroms des inneren Kältemit
tels geleitet wird, vorzugsweise ein geringerer Anteil.
Die Ansprüche 11 bis 13 betreffen bauliche Beson
derheiten der letztgenannten Bauweise.
Anspruch 14 mit der Weiterbildung gemäß Anspruch 15
bietet demgegenüber eine Alternativlösung für den Fall an,
daß wie bei dem Gegenstand des Patent Abstracts of Japan mit
der Veröffentlichungsnummer 03122472 A2, von der die Oberbe
griffe der Ansprüche 1 und 6 ausgehen, die Vorkondensation
oberhalb der Aufspaltung des nach der Vorkondensation erfol
genden Weges des inneren Kältemittels in zwei Parallelwege
vorgenommen wird. Bei diesem vorbekannten Verflüssiger ist,
wie schon früher erwähnt, ausgangsseitig ein vom Verflüssiger
gesonderter Gasabscheider vorgesehen. Die Erfindung gemäß den
Ansprüchen 14 und 15 integriert diesen Gasabscheider in eine
mittlere Abteilung eines Verteil/Sammel-Rohres ohne die Not
wendigkeit, das Verteil/Sammel-Rohr in horizontaler Richtung
in mehrere Kammern aufzuteilen. Eine Aufteilung eines Ver
teil/Sammel-Rohres in mehrere übereinanderliegende Kammern
ist an sich bekannt (vgl. z. B. die dreikammerige Unterteilung
des Patent Abstracts of Japan J09166371 A2, bei der jedoch
keine der Kammern als Gasabscheider weitergebildet ist.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schemati
scher Zeichnungen an näheren Ausführungsbeispielen noch näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch eine er
ste Ausführungsform eines Verflüssigers;
Fig. 2 in vergrößerter Darstellung einen horizonta
len Teilschnitt durch das in Fig. 1 rechts dargestellte Ver
teil/Sammel-Rohr mit baulich integriertem Sammelbehälter;
Fig. 3 eine vergrößerte Teildarstellung von Fig. 1;
Fig. 3a ein auf Fig. 3 bezogenes thermodynamisches
Zustandsdiagramm;
Fig. 4 einen vertikalen Teilquerschnitt einer zwei
ten Ausführungsform eines Verflüssigers;
Fig. 4a ein auf Fig. 4 bezogenes thermodynamisches
Zustandsdiagramm;
Fig. 5 einen vertikalen Teilschnitt einer dritten
Ausführungsform eines Verflüssigers und
Fig. 5a ein auf Fig. 5 bezogenes thermodynamisches
Zustandsdiagramm.
Allen drei Ausführungsbeispielen ist folgendes ge
meinsam:
Es ist ein Netz von horizontal orientierten und parallel übereinander angeordneten Wärmetauschrohren 2 vorge sehen. Diese können jede konventionelle Form und Materialart haben. Bevorzugt ist an Flachrohre aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gedacht, die durch dazwischen mit Hartlot eingelötete Zick-Zack-Lamellen 4 zu einem steifen Register vereint sind. Da der Verflüssiger für eine Kraftfahrzeugkli matisiereinrichtung bestimmt ist, wird dieses Register von außen senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 1 sowie 3 bis 5 von Umgebungsluft des Kraftfahrzeugs beaufschlagt, die hier als äußeres Kühlmittel dient. Als inneres Kältemittel der Wärmetauschrohre 2 kann jedes geeignete Kältemittel dienen, wie beispielsweise R134a oder gemäß zukünftiger Konzeption CO2.
Es ist ein Netz von horizontal orientierten und parallel übereinander angeordneten Wärmetauschrohren 2 vorge sehen. Diese können jede konventionelle Form und Materialart haben. Bevorzugt ist an Flachrohre aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung gedacht, die durch dazwischen mit Hartlot eingelötete Zick-Zack-Lamellen 4 zu einem steifen Register vereint sind. Da der Verflüssiger für eine Kraftfahrzeugkli matisiereinrichtung bestimmt ist, wird dieses Register von außen senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 1 sowie 3 bis 5 von Umgebungsluft des Kraftfahrzeugs beaufschlagt, die hier als äußeres Kühlmittel dient. Als inneres Kältemittel der Wärmetauschrohre 2 kann jedes geeignete Kältemittel dienen, wie beispielsweise R134a oder gemäß zukünftiger Konzeption CO2.
Die eingangseitige und ausgangsseitige Versorgung
der Wärmetauschrohre 2 durch das innere Kühlmittel erfolgt
über zwei vertikal verlaufende Verteil/Sammel-Rohre 6 und 8,
deren schaltungsmäßige Zuordnung zu den einzelnen Wärme
tauschrohren 2 bei den drei Ausführungsbeispielen verschieden
ist.
Das innere Kältemittel tritt in das eine Ver
teil/Sammel-Rohr über einen Eintrittsanschluß 10 ein und über
einen Ausrittsanschluß 12 aus, der je nach der Verschaltung
an demselben Verteil/Sammel-Rohr in nicht dargestellter Weise
angeordnet sein kann, bei den Darstellungen der Fig. 1, 3
und 4 an dem anderen Verteil/Sammel-Rohr bzw. einem mit die
sem baulich vereinten Bauteil angeordnet ist.
Schließlich stimmen alle Verflüssiger darin über
ein, daß bei ihnen nach Art ihrer Kühlfunktion drei Arten von
Wärmetauschrohren zu unterscheiden sind, denen drei verschie
dene Wege des inneren Kältemittels entsprechen, die, wie er
wähnt, jeweils über die Verteil/Sammel-Rohre verschaltet
sind.
So wird generell das vom Eintrittsanschluß 10 kom
mende innere Kältemittel, welches mindestens im wesentlichen
gasförmig ist, meist sogar in überhitztem Zustand, mindestens
einem "dritten" Wärmetauschrohr zugeführt. Auf dem dazugehö
rigen dritten Strömungsweg wird das innere Kältemittel zu
nächst im Einflußbereich der äußeren Kühlluft aus der Gaspha
se in die flüssige Phase teilkondensiert, so daß bei dem Aus
tritt aus diesem dritten Strömungsweg noch eine Mischung
flüssiger und gasförmiger Phase vorliegt. Dies ist in den Zu
standsdiagrammen der Fig. 3a, 4a und 5a jeweils durch den
Zustand A gezeigt, der zusammen mit anderen Zuständen in den
genannten Diagrammen angegeben ist, in denen der Druck p des
inneren Kältemittels logarythmisch über der Enthalpie h auf
getragen ist. In diesem Diagramm ist die linke Grenzkurve des
Zweiphasengebietes der Zustände für gesättigte Flüssigkeit
mit eingezeichnet, so daß in dem ausgezogen darstellten Zu
standsdiagramm alle in der Zeichnungsebene rechts liegenden
Zustände noch Gasphase enthalten, alle links liegenden Zu
stände reinem Flüssigkeitszustand entsprechen.
Am Ausgang dieses dritten Strömungsweges teilt sich
die Fortsetzung des Strömungsweges des inneren Kältemittels
auf zwei Parallelwege, nämlich den ersten und den zweiten
Parallelweg entsprechend den mindestens einen "ersten" Wärme
tauschrohr 16 und dem mindestens einem "zweiten" Wärmetausch
rohr 18 auf.
Auf dem ersten Parallelweg entsprechend dem jewei
ligen Wärmetauschrohr 16 wird unter weiterer Kühlung durch
das äußere Kühlmittel der Umgebungsluft das vom dritten Strö
mungsweg kommende Gemisch aus flüssiger und gasförmiger Phase
des inneren Kältemittels ohne Zwischenbehandlung weiter in
den gesättigten Zustand kondensiert, wobei immer noch etwas
Gasphase verbleiben kann. Diese wird dann jeweils vom inneren
Kältemittel abgeschieden.
Auf dem zweiten Parallelweg entsprechend dem jewei
ligen zweiten Wärmetauschrohr 18 wird ebenso die Mischung von
flüssiger und Gasphase des dritten Strömungsweges entspre
chend dem jeweiligen dritten Wärmetauschrohr 14 ohne Zwi
schenbehandlung unmittelbar entnommen, jedoch dann länger als
auf dem ersten Strömungsweg dem abkühlenden Einfluß des äuße
ren Kühlmittels der Umgebungsluft ausgesetzt und dadurch un
terkühlt. In diesem unterkühlten Zustand wird aufgenommene
Gasphase ohne das Erfordernis einer gesonderten Abscheidung
resorbiert, so daß am Ausgang des zweiten Strömungsweges im
inneren Kältemittel keine Gasphase mehr enthalten ist. Sollte
unter Sonderumständen doch noch Einschlüsse von Gasphase auf
diesem zweiten Strömungsweg enthalten sein, kondensieren die
se ohne das Erfordernis weiterer Maßnahmen spätestens unter
den Vibrationen des Kraftfahrzeugbetriebes wieder im inneren
Kältemittel.
Die durch Gasabscheidung reine flüssige Phase des
aus dem ersten Strömungsweg austretenden inneren Kältemittels
wird dann mit dem aus dem zweiten Strömungsweg austretenden
unterkühlten inneren Kältemittel vereint und gemeinsam in
flüssiger Phase dem Austrittsanschluß 12 zugeführt.
Konstruktiv erfolgt bei allen drei Ausführungsbei
spielen auch die Speisung des jeweiligen dritten Wärmetausch
rohres 14 mit dem inneren Kältemittel aus dem mit dem Ein
trittsanschluß 10 versehenen Verteil/Sammel-Rohr 6 in an sich
bekannter Weise. Von einer Eintrittskammer 20 im Ver
teil/Sammel-Rohr 6 wird eine Vielzahl von - bei Aluminium-
Flachrohren typischerweise 6-8 - dritten Wärmetauschrohren
parallel gespeist. Die Austrittsenden dieser Wärmetauschrohre
münden in eine Sammel- und Verteilklammer 22 im Ver
teil/Sammel-Rohr 8, von wo aus eine in der Anzahl kleinere
Vielzahl von dritten Wärmetauschrohren 14 im Rückstrom zum
Verteil/Sammel-Rohr 6 zurückgeleitet werden. In diesem ist
eine weitere Sammel- und Verteilkammer 24 vorgesehen, von der
aus in jeweils wiederum jeweils abnehmende Anzahl der dritten
Wärmetauschrohre diese über eine Verteil- und Sammelkammer 26
im Verteil/Sammel-Rohr 8 in eine letzte Verteil- und Sammel
kammer 28 im Verteil/Sammel-Rohr 6 zurückgeleitet werden. Auf
der letztgenannten Rückleitungsstrecke ist dabei im Falle von
Aluminium-Flachrohren typischerweise die Anzahl der parallel
beaufschlagten Wärmetauschrohre 14 auf 2 bis 4 reduziert, wo
bei in den Ausführungsbeispielen jeweils nur noch drei Wärme
tauschrohre 14 dargestellt sind.
Die genannten Verteil- und Sammelkammern 22 bis 28
sind jeweils in dem Verteil/Sammel-Rohr 6 bzw. Ver
teil/Sammel-Rohr 8 durch eine einfache Querwand 30 voneinan
der strömungsmäßig gänzlich abgeteilt.
Aus dem jeweiligen ersten Strömungsweg tritt eben
falls bei allen Ausführungeformen das Kältemittel jeweils in
einen Gasabscheider 32 ein, der jedoch in den einzelnen Aus
führungsbeispielen unterschiedlich realisiert ist.
Die Besonderheiten der drei Ausführungsbeispiele
liegen in folgendem:
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3a beschränkt sich der erste Strömungsweg ohne Beschrän kung der Allgemeinheit auf ein einziges erstes Wärmetausch rohr 16. Aus diesem tritt das meist noch mit etwas Gasphase entsprechend dem Zustandspunkt B im Diagramm von Fig. 3a ver sehene innere Kältemittel, der genau auf der gestrichelten Sättigungslinie liegt, in den Gasabscheider 32 ein, der nach folgend noch näher im einzelnen erläutert wird.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3a beschränkt sich der erste Strömungsweg ohne Beschrän kung der Allgemeinheit auf ein einziges erstes Wärmetausch rohr 16. Aus diesem tritt das meist noch mit etwas Gasphase entsprechend dem Zustandspunkt B im Diagramm von Fig. 3a ver sehene innere Kältemittel, der genau auf der gestrichelten Sättigungslinie liegt, in den Gasabscheider 32 ein, der nach folgend noch näher im einzelnen erläutert wird.
Das aus den letzten drei dritten Wärmetauschrohren
14 kommende innere Kältemittel des bereits erwähnten Zustan
des A im Zustandsdiagramm wird dabei nicht nur dem Eingang
des ersten Wärmetauschrohres 16, sondern ohne weitere Modifi
kation und insbesondere ohne zwischengeschaltete Gasabschei
dung den ohne Beschränkung der Allgemeinheit in dreifacher
Anzahl parallel miteinander beaufschlagten zweiten Wärme
tauschrohren 18 zugeführt. Diese münden alle in einer Sammel
kammer 34 im Verteil/Sammel-Rohr 8, welches in Strömungs
richtung nachfolgend mit einer allein drei zweiten Wärme
tauschrohren 18 gemeinsamen Drosseleinrichtung 36 versehen
ist, die hier als drosselnder Durchgang in der Außenwand 38
des Verteil/Sammel-Rohres ausgebildet ist. Aufgrund der Dros
selwirkung dieser Drosseleinrichtung 36 erfolgt in den zwei
ten Wärmetauschrohren 18 der Durchgang des inneren Kältemit
tels weitaus langsamer als durch das erste Wärmetauschrohr
16, wodurch auf diesem zweiten Wärmetauschweg eine in der
Sammelkammer 34 realisierte Unterkühlung gemäß dem Zustand
spunkt C des Diagramms der Fig. 3a realisiert wird. Mittels
der Drosseleinrichtung wird das innere Kältemittel bei glei
cher Enthalpie hinter der Drosseleinrichtung auf einen nied
rigeren Druck abgesenkt, was dem Zustandsdiagramm von Fig. 3a
den Zustandspunkt D entspricht.
Vor der weiteren Diskussion der Zustandsänderungen
sei noch die konkrete bauliche Ausgestaltung dieses ersten
Ausführungsbeispieles weiter betrachtet:
Wie besonders deutlich aus dem horizontalen Quer schnitt von Fig. 2 hervorgeht, ist parallel zu dem Ver teil/Sammel-Rohr 8 an dessen dem Rohrregister abgewandter Au ßenwand 38 in baulich integrierter Form eine zusätzliche Kam merausbildung vorgesehen. Dabei erstreckt sich unterhalb ei ner Sammelkammer 40, in welcher das erste Wärmetauschrohr 16 mündet, in Abtrennung gegenüber dieser Sammelkammer 40 eine vertikal längs des Verteil/Sammel-Rohres 8 verlaufende rohr artige Kammer 42, die auf der der Außenwand 38 des Ver teil/Sammel-Rohres 8 gegenüberliegenden Seite eine eigene Au ßenwand 44 hat, welche mit einem rohrförmigen Sammelbehälter 46 größeren horizontalen Querschnitts gemeinsam ist. Dieser Sammelbehälter, der gemäß Fig. 2 kreisrunde Form haben kann, aber nicht haben muß, kommuniziert oben frei mit der Sammel kammer 40 des ersten Wärmetauschrohres 16. Die rohrartige Kammer 42 ihrerseits kommuniziert mit dem Ausgang der Drosse leinrichtung 36, welche den zweiten Strömungsweg strömungsmä ßig nachgeordnet ist. Der Sammelbehälter 46 hat seinerseits die schon früher angesprochene Funktion als Gasabscheider, so daß in ihm je nach den Betriebsbedingungen und dem Füllzu stand des inneren Kältemittels eine verschieden hoch angeord nete horizontale Phasentrennfläche 48 zwischen der unten lie genden flüssigen Phase und der oben liegenden Gasphase vor handen ist. Der im allgemeinen vollständig mit unterkühltem innerem Kältemittel angefüllte Innenraum der rohrartigen Kam mer 42 kommuniziert unten durch eine Verbindungsöffnung 50 mit dem stets von der flüssigen Phase angefüllten unteren Be reichs des Gasabscheiders 32, wo das innere Kältemittel des ersten und des zweiten Weges miteinander vereint ist und aus dem Austrittsanschluß 12 in Strömungsrichtung weitergeleitet wird.
Wie besonders deutlich aus dem horizontalen Quer schnitt von Fig. 2 hervorgeht, ist parallel zu dem Ver teil/Sammel-Rohr 8 an dessen dem Rohrregister abgewandter Au ßenwand 38 in baulich integrierter Form eine zusätzliche Kam merausbildung vorgesehen. Dabei erstreckt sich unterhalb ei ner Sammelkammer 40, in welcher das erste Wärmetauschrohr 16 mündet, in Abtrennung gegenüber dieser Sammelkammer 40 eine vertikal längs des Verteil/Sammel-Rohres 8 verlaufende rohr artige Kammer 42, die auf der der Außenwand 38 des Ver teil/Sammel-Rohres 8 gegenüberliegenden Seite eine eigene Au ßenwand 44 hat, welche mit einem rohrförmigen Sammelbehälter 46 größeren horizontalen Querschnitts gemeinsam ist. Dieser Sammelbehälter, der gemäß Fig. 2 kreisrunde Form haben kann, aber nicht haben muß, kommuniziert oben frei mit der Sammel kammer 40 des ersten Wärmetauschrohres 16. Die rohrartige Kammer 42 ihrerseits kommuniziert mit dem Ausgang der Drosse leinrichtung 36, welche den zweiten Strömungsweg strömungsmä ßig nachgeordnet ist. Der Sammelbehälter 46 hat seinerseits die schon früher angesprochene Funktion als Gasabscheider, so daß in ihm je nach den Betriebsbedingungen und dem Füllzu stand des inneren Kältemittels eine verschieden hoch angeord nete horizontale Phasentrennfläche 48 zwischen der unten lie genden flüssigen Phase und der oben liegenden Gasphase vor handen ist. Der im allgemeinen vollständig mit unterkühltem innerem Kältemittel angefüllte Innenraum der rohrartigen Kam mer 42 kommuniziert unten durch eine Verbindungsöffnung 50 mit dem stets von der flüssigen Phase angefüllten unteren Be reichs des Gasabscheiders 32, wo das innere Kältemittel des ersten und des zweiten Weges miteinander vereint ist und aus dem Austrittsanschluß 12 in Strömungsrichtung weitergeleitet wird.
Baulich ist zweckmäßig mindestens der die verschie
denen Wärmetauschrohre 2 aufnehmende Rohrboden 52 sowohl des
Verteil/Sammel-Rohres 8 als auch des Verteil/Sammel-Rohres 6
aus lotbeschichtetem Blech geformt und mit einem Sammlerdec
kel 54 zum Sammler ergänzt. Speziell im Falle des Ver
teil/Sammel-Rohres 8 ist dabei dieser Sammlerdeckel 54 Be
standteil eines Extrusionsformstückes, welches einteilig so
wohl die rohrartige Kammer 42 als auch den rohrförmigen Sam
melbehälter 46 bildet und zweckmäßig seinerseits aus Alumini
um oder einer Aluminiumlegierung besteht. Die Verbindung mit
dem Sammlerboden kann zweckmäßig durch eine Innenbeschichtung
des doppelseitig beschichteten Blechs des Sammlerbodens mit
Lot realisiert sein.
Im Bereich des normalerweise von der flüssigen Pha
se eingenommenen unteren Bereichs des Sammelbehälters 46 ist
noch in einer verschließbaren Zutrittsöffnung 56 am Boden des
Sammelbehälters 46 eine Trockenpatrone 58 eingesetzt. In
nicht dargestellter Weise kann man im Sammelbehälter 46 auch
noch Einrichtungen zur Füllstandskontrolle und zur Messung
von Druck und Temperatur mit einbauen, zum Beispiel unter
Verwendung entsprechender Sensoren mit entsprechender Diagno
seanzeige.
Die rohrartige Kammer 42 im Anschluß an die Drosse
leinrichtung 36 ist im Betrieb des Verflüssigers praktisch
vollständig mit unterkühltem Kältemittel gefüllt, so daß am
unteren Ende der rohrförmigen Kammer der statische Druck der
ganzen Flüssigkeitssäule herrscht, die sich fast über die
ganze Höhe des Verflüssigers erstreckt (mit Ausnahme der Höhe
der Sammelkammer 40). In dem rohrförmigen Sammelbehälter 46
ist demgegenüber die Höhe der Flüssigkeitssäule unter der
Phasentrennfläche 48 immer kleiner und variiert überdies in
Abhängigkeit von der Füllstandsmenge sowie den Betriebsbedin
gungen des Fahrzeugs.
Da also in der rohrartigen Kammer 42 allenfalls am
obersten Ende oberhalb der Drosseleinrichtung 36 noch gering
fügig Gasphase anfallen kann, besteht ständig eine Höhendif
ferenz zwischen den am obersten Ende der rohrförmigen Kammer
42 gelegenen Flüssigkeitspegel und der Phasentrennfläche 48
in dem Sammelbehälter 46. Diese Höhendifferenz entspricht der
Druckdifferenz zwischen den Zustandspunkten C und D im Zu
standsdiagramm der Fig. 3a. In diesem Diagramm entspricht
dann der Zustandspunkt E der erneuten Druckzunahme innerhalb
der rohrförmigen Kammer 42 entsprechend der Druckzunahme
durch die Flüssigkeitssäule zwischen dem ganz oben in der
rohrförmigen Kammer 42 gelegenen Flüssigkeitspegel und der
Phasentrennfläche 48 in dem Sammelbehälter 46. Bei der Verei
nigung der Kältemittelströme des ersten und des zweiten Weges
erfolgt dann entsprechend dem Zustandspunkt F im Diagramm von
Fig. 3a einerseits auf beiden Wegen noch eine geringe Druck
zunahme aufgrund der Flüssigkeitssäule zwischen der Phasen
trennfläche 48 und dem Anschluß 12.
Im Sinne der Erfindung ist es dabei erwünscht, daß
auf dem ersten Strömungsweg nur ein relativ kleiner Massen
stromanteil des Kältemittels im Verhältnis zum Massenstroman
teil auf dem zweiten Weg fließt, höchstens 50% des Massen
stromanteils, vorzugsweise weniger. Dadurch kann der Gasab
scheider 32 ohne Einbuße an seiner Gasabscheidequalität klein
dimensioniert werden, hier speziell mit relativ kleinem hori
zontalem Querschnitt. Das hat zur Folge, daß im Zustandsdia
gramm der Fig. 3a der Wert der Enthalpie h höchstens in der
Mitte zwischen den Punkten E und B liegt, bei dem angestreb
ten sehr kleinen Anteil des Massenstroms auf dem ersten Weg
sehr deutlich nach links zu in Richtung zum Punkt E verscho
ben.
Die zweite Ausführungsform gemäß Fig. 4a ist mit
der der Fig. 1 bis 3a identisch mit folgender Ausnahme.
Anstelle der Drosseleinrichtung 36, die vollständig
entfallen kann, gegebenenfalls aber kombinativ noch anteilig
vorhanden sein könnte, ist eine Abdrosselung des Massenstroms
aus dem zweiten Strömungsweg dadurch vorgenommen, daß die
Länge des zweiten Strömungswegs im Verhältnis zur Länge des
ersten Strömungswegs deutlich erhöht wird, hier um das drei
fache. Dabei erfolgt eine Abdrosselung durch innere Reibung
in den Wärmetauschrohren 18.
Die Sammelkammer 34 schrumpft hier im Verhältnis zu
der Anordnung von Fig. 3 auf eine kleine Sammelkammer 34a,
die hinter dem strömungsmäßig letzten 18c des zweiten Strö
mungsweges angeordnet ist. Diesem Wärmetauschrohr 18c sind in
Hin- und Herströmung die beiden Wärmetauschrohre 18a und 18b
vorgeordnet. Dabei wird aus der Teil- und Sammelkammer 28 nur
noch das zuunterst liegende Wärmetauschrohr 18a direkt ge
speist. In einer im Vergleich zu Fig. 3 zusätzlichen Umlenk
kammer 60 erfolgt im Gegenstrom die Speisung des Wärmetausch
rohres 18b und in einer im Volumen der Verteil- und Sammel
kammer 28 eingeschachtelten weiteren Umlenkkammer 62 erfolgt
dann die Speisung des schon oben erwähnten Wärmetauschrohres
18c. Die Verbindungsöffnung 36a der Sammelkammer 34a hat hier
jetzt keine Drosselfunktion mehr nötig, wenn diese, wie ge
sagt, auch partiell erhalten bleiben kann.
Das Zustandsdiagramm der Fig. 4a ist dabei insbe
sondere dadurch im Vergleich zum Zustandsdiagramm der Fig. 3a
modifiziert, daß bei dem dreimaligen Durchgang des Kältemit
tels durch die Wärmetauschrohre 18a, 18b und 18c jeweils ein
Druckabfall entsprechend den Zustandspunkten C1, C2 und D er
folgt.
Anhand schließlich der Fig. 5 werden zwei weitere
Modifikationen veranschaulicht, die sinngemäß auch zur Abän
derung der beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbei
spiele jeweils für sich eingesetzt werden können.
Während gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine
Drosselung des Massenstroms auf dem zweiten Strömungsweg an
dessen Ende über die Drosseleinrichtung 36 und bei dem zwei
ten Ausführungsbeispiel durch im Verhältnis zum ersten Strö
mungsweg erhöhte innere Reibung über die ganze Strecke des
zweiten Strömungsweges vorgenommen wird, erfolgt bei der
links in Fig. 5 dargestellten Ausbildung des Verteil/Sammel-
Rohres 6 eine Drosselung des Massenstroms noch vor Eintritt
des Kältemittels vom dritten Strömungsweg in den zweiten
Strömungsweg über eine Drosseleinrichtung 36b in einer Quer
wand 64 zwischen einer Zuleitungskammer 66 zum zweiten Strö
mungsweg und der allgemeinen (letzten) Verteil- und Sammel
kammer 28. Auch eine solche Maßnahme der Reduzierung der Mas
senstromgeschwindigkeit auf dem zweiten Strömungsweg im Ver
hältnis zur Massenströmungsgeschwindigkeit auf dem ersten
Strömungsweg läßt sich gegebenenfalls mit der früher be
schriebenen Drosselungsmöglichkeit längs des zweiten Strö
mungsweges oder in Strömungsrichtung hinter diesem kombinie
ren.
Die zweite Variante liegt in der Art des Gasab
scheiders 32 hinter dem ersten Strömungsweg bzw. dem ersten
Wärmetauschrohr 16.
Eine wesentliche Besonderheit des ersten und des
zweiten Ausführungsbeispieles bestand darin, daß dort der
dritte Strömungsweg jeweils in einem Bereich unterhalb des
zweiten und des über diesem zweiten Strömungsweg angeordneten
ersten Strömungsweges angeordnet ist. Bei der dritten Ausfüh
rungsform gemäß Fig. 5 ist demgegenüber der dritte Strömungs
weg der Wärmetauschrohre 14 oberhalb des ersten Strömungswe
ges des einen Wärmetauschrohres 16 und des darunter angeord
neten zweiten Strömungsweges mit den beiden Wärmetauschrohren
18 angeordnet. Dadurch ergeben sich andere Möglichkeiten der
Gasabscheidung, und zwar ohne eine notwendige Angliederung
der rohrartigen Kammer 42 und des rohrförmigen Sammelbehäl
ters 46 an das Verteil/Sammel-Rohr 8. Dieses Verteil/Sammel-
Rohr 8 kann vielmehr ebenso wie das Verteil/Sammel-Rohr 6 oh
ne zusätzliche Querunterteilung in Horizontalrichtung oder
horizontale Angliederung von Kammern wie beim ersten und
zweiten Ausführungsbeispiel ausgebildet sein. Es sei bemerkt,
daß man anstelle des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels
mit angegliederten Kammern auch eine horizontale Unterteilung
des Verteil/Sammel-Rohres 8 vorsehen kann nach Art etwa der
Umlenkkammer 62 in Fig. 4 im Verteil/Sammel-Rohr 6 des zwei
ten Ausführungsbeispiels.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Fig. 5 mün
det das erste Wärmetauschrohr 16 in dem Verteil/Sammel-Rohr 8
in einer Sammelkammer 40c, die hier zugleich die Funktion ei
nes Gasabscheiders 32 erfüllt. Hierzu ist die Sammelkammer
40c an ihrer Oberseite durch eine Trennwand 30c gegenüber der
oben anschließende Sammel- und Verteilkammer 26 vollständig
strömungsmäßig getrennt. Ferner ist an der Unterseite der
Sammelkammer 40c eine weitere Trennwand 68 vorgesehen, die
jedoch mit mehreren Öffnungen 70 perforiert ausgebildet ist.
Die beiden Trennwände 30c und 68 haben einen je
weils so vertikal nach außen ausgebogenen Verlauf, daß die
Sammelkammer 40c ein sowohl nach vertikal oben als auch nach
vertikal unten vergrößertes Volumen erhält. Dabei kann das
unterhalb des hochgebogenen Bereichs der Trennwand 30c gewon
nene zusätzliche Volumen als vorläufiger Abscheideraum von
Gasphase des Gasabscheideraums 32 dienen, während die Trenn
wand 68 nicht nur das Volumen für die Aufnahme der flüssigen
Phase des Gasabscheiders 32 vergrößert, sondern zusätzlich
Durchgangsöffnungen für das auf dem ersten Parallelweg aus
tretende Kältemittel zu dem auf dem zweiten Parallelweg über
die Wärmetauschrohre 18 austretende unterkühlte Kältemittel
für die Mischung des austretenden Kältemittels sowohl aus dem
ersten als auch aus dem zweiten Parallelweg zur Verfügung
stellt. Dementsprechend ist die Sammelkammer 72 am Ausgang
der Wärmetauchrohre 18 des zweiten Parallelweges zugleich
Vereinigungskammer mit der aus dem Gasabscheider 32 austre
tenden Phase und auch gemeinsame Austrittskammer, die mit dem
Austrittsanschluß 12 kommuniziert.
Im Zustandsdiagramm nach Fig. 5a geht man, wie bei
den Ausführungsbeispielen 1 und 2, von einem teilkondensier
ten Zustand a aus, der noch rechts von der in Fig. 5a gestri
chelt dargestellten Phasentrennlinie im teilkondensierten Be
reich liegt. In den ersten Wärmetauschrohren 16 wird dann das
Kältemittel einem gesättigten Zustand C auf der Phasentrenn
linie zugeführt. Der Druckabfall durch die Öffnungen 70 in
der Trennwand 68 wird durch die Druckreduzierung vom Zustand
punkt C zu C' dargestellt.
Auf dem zweiten Strömungsweg wird das Kältemittel
zunächst vom gesättigten Zustand A über die Drosselöffnung
36b im Druck auf den Zustand B reduziert und dann in den
zweiten Wärmetauschrohren 18 in den unterkühlten Zustand D
überführt.
In der Austrittssammelkammer 72 erfolgt dann die
Mischung des unterkühlten Zustandes D und des gesättigten Zu
stands C' entsprechend den Massenströmen zu dem Zustand E,
der den Verflüssiger über den Austrittsanschluß 12 verläßt.
Claims (15)
1. Verfahren zum Kondensieren in einen gesättigten Zu
stand und nachfolgendem Unterkühlen des inneren Kältemittels
einer Kraftfahrzeugklimatisierung, bei der Umgebungsluft des
Kraftfahrzeugs als äußeres Kühlmittel dient, durch Aufspalten
des Weges des inneren Kältemittels im Einflußbereich des äu
ßeren Kühlmittels in mindestens zwei danach wieder zusammen
geführte Parallelwege,
wobei das innere Kältemittel in Strömungsrichtung vor den beiden Parallelwegen im Einflußbereich des äußeren Kühlmittels aus der Gasphase in die flüssige Phase teilkon densiert wird,
wobei dann auf dem ersten Parallelweg das innere Kältemittel weiter in den gesättigten Zustand kondensiert wird und verbliebene Gasphase des inneren Kältemittels abge schieden wird, während auf dem zweiten Parallelweg das innere Kältemittel unterkühlt und im unterkühlten Zustand mit dem von der Gasphase befreiten gesättigten inneren Kältemittel des ersten Parallelwegs vereint wird, und
wobei insbesondere der erste Parallelweg auf einem höheren Niveau als der zweite Parallelweg angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Teilkondensieren dem ersten und dem zweiten Parallelweg das innere Kältemittel in gleichem oder wenigstens ähnlichem, z. B. durch Trägheitsentmischung etwas modifiziertem, Verhältnis von flüssiger zu gasförmiger Phase zugeführt wird, und
daß danach auf dem zweiten Parallelweg die Kälte mittelgeschwindigkeit des inneren Kältemittels im Verhältnis zur Kältemittelgeschwindigkeit auf dem ersten Parallelweg durch einen größeren Druckverlust reduziert und dabei dieser Druckverlust auf dem zweiten Parallelweg so bemessen wird, daß die Differenz des statischen Drucks am Ausgang des ersten Strömungswegs minus des statischen Drucks am Ausgang des zweiten Strömungswegs größer oder gleich dem Druck der Flüs sigkeitssäule des inneren Kältemittels zwischen der Gas/Flüssigkeits-Trennfläche des inneren Kältemittels in Strömungsrichtung hinter dem Ausgang des ersten Parallelweges und einem Niveau oberhalb des Ausgangs des zweiten Parallel weges ist.
wobei das innere Kältemittel in Strömungsrichtung vor den beiden Parallelwegen im Einflußbereich des äußeren Kühlmittels aus der Gasphase in die flüssige Phase teilkon densiert wird,
wobei dann auf dem ersten Parallelweg das innere Kältemittel weiter in den gesättigten Zustand kondensiert wird und verbliebene Gasphase des inneren Kältemittels abge schieden wird, während auf dem zweiten Parallelweg das innere Kältemittel unterkühlt und im unterkühlten Zustand mit dem von der Gasphase befreiten gesättigten inneren Kältemittel des ersten Parallelwegs vereint wird, und
wobei insbesondere der erste Parallelweg auf einem höheren Niveau als der zweite Parallelweg angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Teilkondensieren dem ersten und dem zweiten Parallelweg das innere Kältemittel in gleichem oder wenigstens ähnlichem, z. B. durch Trägheitsentmischung etwas modifiziertem, Verhältnis von flüssiger zu gasförmiger Phase zugeführt wird, und
daß danach auf dem zweiten Parallelweg die Kälte mittelgeschwindigkeit des inneren Kältemittels im Verhältnis zur Kältemittelgeschwindigkeit auf dem ersten Parallelweg durch einen größeren Druckverlust reduziert und dabei dieser Druckverlust auf dem zweiten Parallelweg so bemessen wird, daß die Differenz des statischen Drucks am Ausgang des ersten Strömungswegs minus des statischen Drucks am Ausgang des zweiten Strömungswegs größer oder gleich dem Druck der Flüs sigkeitssäule des inneren Kältemittels zwischen der Gas/Flüssigkeits-Trennfläche des inneren Kältemittels in Strömungsrichtung hinter dem Ausgang des ersten Parallelweges und einem Niveau oberhalb des Ausgangs des zweiten Parallel weges ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß im zweiten Parallelweg der höhere Druckverlust durch
Drosselung der Strömungsgeschwindigkeit am Ende des zweiten
Parallelweges und/oder während des zweiten Parallelweges ein
gestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß im zweiten Parallelweg der höhere Druckverlust
durch Absenken des Eingangsdrucks am zweiten Parallelweg im
Verhältnis zum Eingangsdruck am ersten Parallelweg einge
stellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die relativ unterschiedlichen Eingangsdrücke am ersten
und am zweiten Parallelweg unter Nutzung des Bernoulli-
Effekts erzeugt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Teilkondensieren unterhalb der beiden
Parallelwege vorgenommen wird und dabei die Höhendifferenz
zwischen einem unteren Niveau des Bereichs des Teilkondensie
rens, bei mehreren Eintrittsöffnungen der tiefsten Eintritts
öffnung, des inneren Kältemittels in den Weg des Teilkonden
sierens bis knapp unterhalb des Niveaus des ersten Parallel
wegs für den Ausgleich der Schwankungen der Gas/Flüssigkeits-
Trennfläche in Strömungsrichtung hinter dem ersten Parallel
weg in Abhängigkeit von unterschiedlichen und/oder sich än
dernden Füllmengen des inneren Kältemittels und/oder wech
selnden Betriebszuständen des Kraftfahrzeugs genutzt wird.
6. Verflüssiger des inneren Kältemittels einer Kraft
fahrzeugklimatisierungseinrichtung mit einem Netz aus hori
zontal orientierten und parallel übereinander angeordneten
Wärmetauschrohren, die von der Umgebungsluft des Kraftfahr
zeugs als äußeres Kühlmittel beaufschlagbar sind und die über
beidseitige vertikal orientierte Verteil/Sammel-Rohre mitein
ander strömungsmäßig zur Führung eines inneren Kältemittels
verschaltet sind,
wobei die Verschaltung in unterschiedlichen Höhen bereichen einerseits mindestens ein zunächst durchströmbares und zu einer Teilkondensation nutzbares drittes Wärmetausch rohr, insbesondere eine Mehrzahl dritter Wärmetauschrohre, und andererseits eine danach durchströmbare Parallelschaltung mindestens eines ersten und mindestens eines zweiten Wärme tauschrohres aufweist, bei der das jeweilige in Bezug auf das oder die zweite(n) Wärmetauschrohr(e) auf einem höheren Ni veau angeordnete erste Wärmetauschrohr zur weiteren Kondensa tion in einen teilweise gesättigten Zustand und das jeweilige zweite Wärmetauschrohr zu einer Unterkühlung nutzbar sind, und
wobei in Strömungsrichtung hinter dem jeweils strö mungsmäßig (jeweils) letzten ersten Wärmetauschrohr eine Ein richtung zum Abscheiden verbliebener Gasphase angeordnet ist, insbesondere zum Ausführen des Verfahrens nach ei nem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Verteil/Sammel-Rohr das aus dem strömungsmäßig (jeweils) letzten dritten Wärmetauschrohr austretende teil kondensierte Kältemittel im wesentlichen unter Einhaltung des Gas/Flüssigkeits-Verhältnisses auf die ersten und die zweiten Wärmetauschrohre verteilen,
die Einrichtung zum Abscheiden verbliebener Gaspha se des aus dem jeweils strömungsmäßig letzten ersten Wärme tauschrohr austretenden Kältemittels mit einem Ver teil/Sammel-Rohr baulich zusammengefaßt ist und
eine Einrichtung zum Erzeugen einer geringeren Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem jeweiligen zweiten Wärmetauschrohr in Bezug auf das jeweilige erste Wär metauschrohr vorgesehen ist.
wobei die Verschaltung in unterschiedlichen Höhen bereichen einerseits mindestens ein zunächst durchströmbares und zu einer Teilkondensation nutzbares drittes Wärmetausch rohr, insbesondere eine Mehrzahl dritter Wärmetauschrohre, und andererseits eine danach durchströmbare Parallelschaltung mindestens eines ersten und mindestens eines zweiten Wärme tauschrohres aufweist, bei der das jeweilige in Bezug auf das oder die zweite(n) Wärmetauschrohr(e) auf einem höheren Ni veau angeordnete erste Wärmetauschrohr zur weiteren Kondensa tion in einen teilweise gesättigten Zustand und das jeweilige zweite Wärmetauschrohr zu einer Unterkühlung nutzbar sind, und
wobei in Strömungsrichtung hinter dem jeweils strö mungsmäßig (jeweils) letzten ersten Wärmetauschrohr eine Ein richtung zum Abscheiden verbliebener Gasphase angeordnet ist, insbesondere zum Ausführen des Verfahrens nach ei nem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Verteil/Sammel-Rohr das aus dem strömungsmäßig (jeweils) letzten dritten Wärmetauschrohr austretende teil kondensierte Kältemittel im wesentlichen unter Einhaltung des Gas/Flüssigkeits-Verhältnisses auf die ersten und die zweiten Wärmetauschrohre verteilen,
die Einrichtung zum Abscheiden verbliebener Gaspha se des aus dem jeweils strömungsmäßig letzten ersten Wärme tauschrohr austretenden Kältemittels mit einem Ver teil/Sammel-Rohr baulich zusammengefaßt ist und
eine Einrichtung zum Erzeugen einer geringeren Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels in dem jeweiligen zweiten Wärmetauschrohr in Bezug auf das jeweilige erste Wär metauschrohr vorgesehen ist.
7. Verflüssiger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß die Einrichtung zum Erzeugen einer geringeren Strö
mungsgeschwindigkeit eine Drosseleinrichtung an der Ausmün
dung des jeweiligen zweiten Wärmetauschrohres in ein Ver
teil/Sammel-Rohr und/oder eine Drosseleinrichtung in einer
Ausgangsöffnung einer Sammelkammer in einem Verteil/Sammel-
Rohr im Ausmündungsbereich des jeweiligen zweiten Wärme
tauschrohres aufweist.
8. Verflüssiger nach Anspruch 6 oder 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen einer geringe
ren Strömungsgeschwindigkeit eine dem jeweiligen zweiten Wär
metauschrohr strömungsmäßig vorgeschaltete Drosseleinrichtung
ist, vorzugsweise an der Eingangsöffnung des jeweiligen zwei
ten Wärmetauschrohres oder an einer Eingangsöffnung einer
vorgeschalteten Vorkammer in einem Verteil/Sammel-Rohr.
9. Verflüssiger nach einem der Ansprüche 6 bis 8, da
durch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Erzeugen einer
geringeren Strömungsgeschwindigkeit durch unterschiedliche
Auslegung des jeweiligen zweiten Wärmetauschrohres im Ver
gleich zu dem jeweiligen ersten Wärmetauschrohr im Hinblick
auf inneren Rohrdurchmesser, Länge des Strömungswegs, Rohr
form, Einbauten und/oder Charakteristik der inneren Oberflä
che ist.
10. Verflüssiger nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da
durch gekennzeichnet, daß
die dritten Wärmetauschrohre in einem Höhenbereich unterhalb der zweiten Wärmetauschrohre angeordnet sind, in dem Verteil/Sammel-Rohr, an das das jeweilige zweite Wärmetauschrohr angeschlossen ist, ein strömungsmäßig von oben nach unten verlaufender weiterführender Kanal für das unterkühlte Kältemittel ausgebildet ist, und
in baulicher Vereinigung mit demselben Ver teil/Sammel-Rohr ein an das jeweilige erste Wärmetauschrohr angeschlossener und als Gasabscheider vorgesehener Sammelbe hälter ausgebildet ist, der sich über die Höhe des Verflüssi gers erstreckt und an seinem unteren Ende im Höhenbereich des Austritts des Kältemittels aus dem Verflüssiger mit dem wei terführenden Kanal für das unterkühlte Kältemittel kommuni ziert.
die dritten Wärmetauschrohre in einem Höhenbereich unterhalb der zweiten Wärmetauschrohre angeordnet sind, in dem Verteil/Sammel-Rohr, an das das jeweilige zweite Wärmetauschrohr angeschlossen ist, ein strömungsmäßig von oben nach unten verlaufender weiterführender Kanal für das unterkühlte Kältemittel ausgebildet ist, und
in baulicher Vereinigung mit demselben Ver teil/Sammel-Rohr ein an das jeweilige erste Wärmetauschrohr angeschlossener und als Gasabscheider vorgesehener Sammelbe hälter ausgebildet ist, der sich über die Höhe des Verflüssi gers erstreckt und an seinem unteren Ende im Höhenbereich des Austritts des Kältemittels aus dem Verflüssiger mit dem wei terführenden Kanal für das unterkühlte Kältemittel kommuni ziert.
11. Verflüssiger nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich
net, daß der Sammelbehälter und das mit ihm baulich vereinig
te Verteil/Sammel-Rohr von gesonderten Bauteilen gebildet
ist, die zwischen sich den weiterführenden Kanal ausbilden.
12. Verflüssiger nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich
net, daß die gesonderten Bauteile aus Aluminium oder einer
Aluminiumlegierung bestehen, das Verteil/Sammel-Rohr aus mit
Hartlot beschichtetem Blech geformt ist und der Sammelbehäl
ter mitsamt dem weiterführenden Kanal ein integrales Extrusi
onsprofil ist.
13. Verflüssiger nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelbehälter mit einem
Trocknereinsatz versehen ist.
14. Verflüssiger nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei
dem die dritten Wärmetauschrohre in einem Höhenbereich ober
halb der ersten Wärmetauschrohre angeordnet sind, dadurch ge
kennzeichnet, daß im Innenraum desselben Verteil/Sammel-
Rohres drei übereinanderliegende Kammern jeweils durch eine
Zwischenwand abgeteilt sind, von denen die oberste Kammer mit
dem/den dritten Wärmetauschrohr(en) kommuniziert und durch
die obere Trennwand von der mittleren Kammer strömungsmäßig
getrennt ist, die mittlere Kammer mit dem jeweiligen ersten
Wärmetauschrohr und die zugleich als Ausgangskammer aus dem
Verflüssiger dienende untere Kammer mit dem jeweiligen zwei
ten Wärmetauschrohr kommuniziert, wobei die untere Trennwand
unter Bildung der Einrichtung zum Abscheiden verbliebener
Gasphase des aus dem jeweiligen ersten Wärmetauschrohr kom
menden Kältemittels mit mindestens einer Durchgangsöffnung
für flüssiges Kältemittel aus dem jeweiligen ersten Rohr aus
der mittleren Kammer in die untere Kammer versehen ist.
15. Verflüssiger nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich
net, daß mindestens eine Trennwand, vorzugsweise beide, unter
Erweiterung der mittleren Kammer einen vertikal ausgebogenen
Verlauf hat.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CN99801937.2A CN1287607A (zh) | 1998-10-27 | 1999-10-26 | 用于凝结汽车空调装置的内冷却剂的方法和冷凝器 |
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BR9907073-1A BR9907073A (pt) | 1998-10-27 | 1999-10-26 | Processo para a condensação em um estado saturado e subsequente sub-refrigeração do agente de refrigeração interno de uma climatização de veìculo automotor, e, condensador do agente de refrigeração interno |
EP99971079A EP1042639B1 (de) | 1998-10-27 | 1999-10-26 | Verfahren und verflüssiger zum kondensieren des inneren kältemittels einer kraftfahrzeugklimatisierung |
PCT/EP1999/008075 WO2000025071A1 (de) | 1998-10-27 | 1999-10-26 | Verfahren und verflüssiger zum kondensieren des inneren kältemittels einer kraftfahrzeugklimatisierung |
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