DE19849528A1 - Condensing internal coolant of motor vehicle air conditioning system involves condensing and subcooling partially condensed internal coolant in parallel paths with similar liquid/gas ratios - Google Patents
Condensing internal coolant of motor vehicle air conditioning system involves condensing and subcooling partially condensed internal coolant in parallel paths with similar liquid/gas ratiosInfo
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Abstract
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.The invention relates to liquefaction a refrigerant of a motor vehicle air conditioning and be applies a method according to the preamble of claim 1 and a condenser according to the preamble of claim 6. The condenser is particularly, but not out finally, destined to carry out the procedure. The Merk Male of the preambles of claims 1 and 6 are from Pa tent Abstracts of Japan with the publication number 03122472 A (publication date May 24, 1991).
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.In the known method and in the known The condenser takes place in an upper height range of the Ver partial condensation. A vertical one Distribution / collecting pipe also exercises the function of a he gas separator. From this the branches out Internal refrigerant flow path on two parallel paths. The first parallel path is the separated one Gas phase containing the upper space of the gas separator from ge feeds and carries its from saturated liquid and gas phase existing refrigerant mixture on the output side separates arranged second gas separator. This come nicated with a second way in which the refrigerant is made taken from the liquid supply of the first gas separator and is hypothermic. The supercooled liquid and the out Liquid removed from the second gas separator is there after united and taken together from the condenser. With this known condenser, however, the liquid is level in the first gas separator depending on un different and / or changing filling quantities of the inside Ren refrigerant and / or changing operating conditions of the Motor vehicle changeable. An unwanted exposure of the first parallel path with which only existed as a liquid The liquid phase of the first gas separator can therefore only with a very wide cross section of the first gas separator and associated with very high fill quantities and high space requirements may be avoided, which meets the requirements of a minimali Sizing the installation requirements in the motor vehicle, the ecological Desired minor use of environmentally harmful interior Refrigerant as well as the generally sought after as low as possible contradicts the use of material. Also on the output side the well-known condenser has a variety of elements and Line connections that should be avoided if possible and create an additional risk of leakage.
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.The invention is based on the object different and / or changing filling quantities of the in refrigerant and / or changing operating conditions of the Motor vehicle a secure condenser and hypothermic radio tion even with a small amount of internal refrigerant Chen and a compact design of the condenser enable.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß An spruch 1 und den Verflüssiger gemäß Anspruch 6 gelöst.This task is accomplished by the procedure according to An saying 1 and the condenser according to claim 6 solved.
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.In contrast to the well-known liquefier According to the invention, the first and the second parallel path or the first or the second heat exchange tube practical with the same mixture of liquid and gaseous phases of the internal refrigerant, such as this from the flow exits moderately (in each case) last third heat exchange tubes. Any relative mixture changes are only relative small and come from differences in inertia, for example or if the entry into the first and the second flow path takes place at different heights. A device for separating liquid and gas phases in the Entry area in the first and in the second parallel Flow path is not provided. Instead, the Hypothermia and thus also the automatic resorp tion when any gas phase is still present made that the inner Käl on the second flow path the cooling effect of the external coolant is set as on the first flow path. Claims 2 to 4 result in the slowdown required for this Internal refrigerant flow on the second flow away various preferred procedural options and claims 7 to 9 different device preferred options. One recognizes that alternatively one Throttling the flow of refrigerant on the second Flow path and / or a different pressure head at the Entrances of the first and the second flow path vorese hen, the input side different pressure altitude while changing the speed of the internal refrigerant due to the Bernoulli effect, i.e. a nozzle characteristic tik, can be generated.
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.From the Patent Abstracts of Japan with the Veröf Publication number 10009713 A (publication date 16.01.1998) it is known per se, two parallel We ge, both of which are intended for hypothermia, again to dine separately, one at a time the partial condensation and the other time only from the liquid phase of an intermediate after partial condensation Gas separator. So here, too, the one parallel path is out fed liquid phase fed. Besides, it is not safe asked that the other parallel path is not despite the Vereini with the first-mentioned parallel path still gas phase from the Condenser carried. This only recently became known Construction therefore insists on the state of the art based on the preambles of claims 1 and 6 the prejudice, a hypothermia way from a liquid Phase of the partially condensed coolant.
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.The procedure according to the invention and the inventions Condensers according to the invention are based just like the one mentioned State of the art on the principle of the flow path Partial condensation of the internal refrigerant in two ways different influence on the internal refrigerant split up.
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).There is also the more conventional Ver drive along with associated condensers, the internal refrigerant tel after partial condensation without splitting into different parallel influences that influence the refrigerant to continue directly into a hypothermic state, where but also here the sub-cooling zone of the liquid phase previously carried out partial condensation is fed. The usual Liche procedure consists in the supercooled Zone upstream of a gas separator, like this already in the generic prior art regarding the two th flow path is the case (see in particular DE-42 38 853 A1 and the Patent Abstracts of Japan J07180930 A2, ver published July 18, 1995, and J09166371 A2 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).According to the particularly preferred method according to An saying 5 and the also preferred further development of the Ver liquid precondensation takes place according to claim 10 Lich below further influencing the internal cold by means of the two parallel paths mentioned. An arrangement Pre-condensation pipes in the lower area of a ver liquefier is known per se (cf. e.g. those already mentioned Patent Abstracts of Japan with file number J07166371 A2 and 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.In further development of this idea after the Erfin This construction method is used in order to be on the output side of the condenser has the highest possible fill level range nes gas separator on the output side and there Än changes depending on different and / or themselves changing filling quantities of the internal refrigerant and / or wech alternating operating conditions of the motor vehicle without interference to compensate for the operation of the condenser nen. Due to the great height available, you can go there with a small diameter of this gas on the outlet side Scheiders get along, which, as mentioned, with the input side gene gas separator according to the generic publication Patent Abstracts of Japan with the publication number 03122472 A2 is not possible. The small cross section of the in the invention provided on the output side gas separation ders is also possible in particular that about him at most half of the internal refrigerant mass flow is conducted, preferably a smaller proportion.
Die Ansprüche 11 bis 13 betreffen bauliche Beson derheiten der letztgenannten Bauweise.Claims 11 to 13 relate to structural features units of the latter construction.
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.Claim 14 with the training according to claim 15 offers an alternative solution for the case that as with the subject of the Patent Abstracts of Japan with the publication number 03122472 A2, from which the Oberbe handles of claims 1 and 6, the precondensation above the splitting of the success after the precondensation inner refrigerant in two parallel paths is made. With this known condenser, as mentioned earlier, on the output side of the condenser separate gas separator provided. The invention according to the Claims 14 and 15 integrated this gas separator into one middle section of a distribution / collecting pipe without the need Maneuverability, the distribution / collecting pipe in the horizontal direction to divide into several chambers. A division of a ver Part / collecting pipe in several superimposed chambers is known per se (see e.g. the three-chamber subdivision of Patent Abstracts of Japan J09166371 A2, but in which none of the chambers is further developed as a gas separator.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schemati scher Zeichnungen an näheren Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Es zeigen:The invention is based on schemati shear drawings at closer exemplary embodiments even closer explained. Show it:
Fig. 1 einen vertikalen Querschnitt durch eine er ste Ausführungsform eines Verflüssigers; Figure 1 is a vertical cross section through a he ste embodiment of a condenser.
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. 2 in an enlarged view a horizontal len section through the part shown in Figure 1 on the right / collecting pipe with structurally integrated collecting container;
Fig. 3 eine vergrößerte Teildarstellung von Fig. 1; Fig. 3 is an enlarged partial view of Fig. 1;
Fig. 3a ein auf Fig. 3 bezogenes thermodynamisches Zustandsdiagramm; FIG. 3a shows a thermodynamic state diagram related to FIG. 3;
Fig. 4 einen vertikalen Teilquerschnitt einer zwei ten Ausführungsform eines Verflüssigers; Figure 4 is a partial vertical cross section of a two-th embodiment of a condenser.
Fig. 4a ein auf Fig. 4 bezogenes thermodynamisches Zustandsdiagramm; FIG. 4a shows a related thermodynamic state diagram of FIG. 4;
Fig. 5 einen vertikalen Teilschnitt einer dritten Ausführungsform eines Verflüssigers und Fig. 5 is a partial vertical section of a third embodiment of a condenser and
Fig. 5a ein auf Fig. 5 bezogenes thermodynamisches Zustandsdiagramm. FIG. 5a is a 5-related thermodynamic state diagram of FIG..
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.The following is common to all three exemplary embodiments:
It is a network of horizontally oriented and parallel stacked heat exchange tubes 2 see easily. These can be of any conventional shape and type of material. Preference is given to flat tubes made of aluminum or an aluminum alloy, which are combined to form a rigid register by zigzag fins 4 soldered in between with braze. Since the condenser is intended for a motor vehicle air conditioning device, this register is acted upon from the outside perpendicular to the plane of the drawing in FIGS. 1 and 3 to 5 by ambient air of the motor vehicle, which serves here as an external coolant. As an internal refrigerant of the heat exchange tubes 2, any suitable refrigerant may be used, such as R134a or according to future design CO 2.
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.The input-side and output-side supply of the heat exchange tubes 2 by the internal coolant takes place via two vertically running distribution / collecting tubes 6 and 8 , the circuit assignment of which to the individual heat exchange tubes 2 is different in the three exemplary embodiments.
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.The internal refrigerant enters the one part / collecting pipe via an inlet connection 10 and via an outlet connection 12 , which, depending on the circuitry, can be arranged on the same distribution / collecting pipe in a manner not shown, in the illustrations in FIG . 1, 3 and 4, collection tube or a structurally united with the sem member is disposed at the other dispensing /.
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.After all, all the condensers in it agree a that in their type of cooling function three types of A distinction must be made between heat exchange tubes, of which three differ correspond to the ways of the internal refrigerant, which, like him thinks interconnected via the distribution / collecting pipes are.
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.In general, the internal refrigerant coming from the inlet connection 10 , which is at least substantially gaseous, usually even in an overheated state, is supplied to at least one “third” heat exchange tube. On the corresponding third flow path, the inner refrigerant is first partially condensed in the area of influence of the outer cooling air from the gas phase into the liquid phase, so that when this third flow path emerges, a mixture of liquid and gaseous phase is still present. This is shown in the state diagrams of FIGS . 3a, 4a and 5a in each case by the state A, which is indicated together with other states in the diagrams mentioned, in which the pressure p of the internal refrigerant is logarithmically carried over the enthalpy h. In this diagram, the left-hand limit curve of the two-phase area of the states for saturated liquid is also drawn in, so that in the state diagram shown in full, all the states on the right in the drawing plane still contain gas phase, and all the states on the left correspond to the pure liquid state.
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.At the exit of this third flow path, the continuation of the flow path of the internal refrigerant is divided into two parallel paths, namely the first and the second parallel path corresponding to the at least one "first" heat exchange tube 16 and the at least one "second" heat exchange tube 18 .
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.On the first parallel path corresponding to the respective heat exchange tube 16 , the mixture of liquid and gaseous phase of the inner refrigerant coming from the third flow path is further condensed into the saturated state without intermediate treatment, with further cooling by the external coolant of the ambient air, with some gas phase still remaining can. This is then separated from the internal refrigerant.
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.On the second parallel path corresponding to the respective second heat exchange tube 18 , the mixture of liquid and gas phase of the third flow path is accordingly taken directly from the respective third heat exchange tube 14 without intermediate treatment, but then longer than on the first flow path the cooling influence of the external coolant exposed to the ambient air and therefore uncooled. In this supercooled state, the absorbed gas phase is absorbed without the need for a separate separation, so that no gas phase is contained in the inner refrigerant at the outlet of the second flow path. If there are still inclusions of gas phase on this second flow path under special circumstances, they condense again in the internal refrigerant without the need for further measures, at the latest under the vibrations of the motor vehicle operation.
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.The liquid phase of the internal refrigerant emerging from the first flow path, which is pure by gas separation, is then combined with the supercooled internal refrigerant emerging from the second flow path and jointly supplied to the outlet connection 12 in the liquid phase.
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.Constructively takes place in all three Ausführungsbei also play the supply of the respective third heat exchange tube 14 with the internal refrigerant from the inlet connection 10 provided with a distribution / collecting tube 6 in a known manner. From an inlet chamber 20 in the United part / collecting tube 6 , a plurality of - in the case of flat aluminum tubes typically 6-8 - third heat exchange tubes are fed in parallel. The outlet ends of these heat exchange tubes open into a collection and distribution clamp 22 in the United part / collection tube 8 , from where a smaller number of third heat exchange tubes 14 are returned in the backflow to the distribution / collection tube 6 . In this a further collection and distribution chamber 24 is provided, from which in turn in each case decreasing number of the third heat exchange tubes this via a distribution and collection chamber 26 in the distribution / collection tube 8 in a last distribution and collection chamber 28 in the distribution / Collecting pipe 6 can be returned. On the latter return line, in the case of flat aluminum tubes, the number of heat exchange tubes 14 loaded in parallel is typically reduced to 2 to 4, where only three heat exchange tubes 14 are shown in the exemplary embodiments.
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.The said distribution and collection chambers 22 to 28 are each in the distribution / collection tube 6 or Ver part / collection tube 8 by a simple transverse wall 30 of the flow completely divided.
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.From the first flow path in each case, the refrigerant occurs in each case in a gas separator 32 , which, however, is implemented differently in the individual exemplary embodiments.
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.The special features of the three exemplary embodiments are as follows:
In the first embodiment of FIGS . 1 to 3a, the first flow path is limited to a single first heat exchange tube 16 without restricting generality. From this, the internal refrigerant, which is usually still with some gas phase corresponding to the state point B in the diagram of FIG. 3a and which lies exactly on the dashed saturation line, enters the gas separator 32 , which will be explained in more detail below.
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.The inner refrigerant coming from the last three third heat exchange tubes 14 of the already mentioned state of A in the state diagram is not only the entrance of the first heat exchange tube 16 , but without further modification and in particular without intermediate gas separation in parallel without restriction of the generality in triplicate numbers mutually loaded second heat exchange tubes 18 supplied. These all open in a collecting chamber 34 in the distribution / collecting tube 8 , which is subsequently provided in the flow direction with a single three second heat exchange tubes 18 common throttle device 36 , which here as a throttling passage in the outer wall 38 of the distribution / collecting tube is trained. Due to the throttling effect of this throttle device 36 , the passage of the inner refrigerant takes place in the two heat exchange tubes 18 much more slowly than through the first heat exchange tube 16 , so that on this second heat exchange path a subcooling realized in the collecting chamber 34 according to the state point C of the diagram in FIG . 3a is realized. By means of the throttle device is lowered in the inner refrigerant having equivalent enthalpy after the throttle device has a complicated nied pressure, which corresponds to the state diagram of Fig. 3a shows the state point D.
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.Before further discussion of the changes in state, the concrete structural design of this first exemplary embodiment should be considered further:
As can be seen particularly clearly from the horizontal cross section of FIG. 2, parallel to the United part / collecting pipe 8 on its outer wall facing away from the pipe register 38, an additional camera is provided in structurally integrated form. It extends below egg ner collection chamber 40 , in which the first heat exchange tube 16 opens, in separation from this collection chamber 40 a vertically along the distribution / collection tube 8 extending tube-like chamber 42 , the part on the outer wall 38 of the United / collection -Tube 8 opposite side has its own outer wall 44 , which is common to a tubular header 46 larger horizontal cross-section. This collecting container, which can have a circular shape according to FIG. 2, but does not have to have it, communicates freely above with the collecting chamber 40 of the first heat exchange tube 16 . The tubular chamber 42 in turn communicates with the outlet of the throttle device 36 , which is downstream of the second flow path. The collecting container 46 in turn has the function mentioned earlier as a gas separator, so that in it depending on the operating conditions and the fill condition of the internal refrigerant, a differently high degree of horizontal phase separation surface 48 was arranged between the liquid phase lying below and the gas phase above is. The generally completely filled with supercooled internal refrigerant interior of the tubular chamber 42 communicates below through a connection opening 50 with the lower portion of the gas separator 32 , which is always filled with the liquid phase, where the internal refrigerant of the first and the second path is combined and is forwarded from the outlet port 12 in the flow direction.
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.Structurally, at least the various heat exchanger tubes 2 receiving the tube sheet 52 of both the distribution / collecting tube 8 and the distribution / collecting tube 6 are formed from solder-coated sheet metal and supplemented with a collector cover 54 to the collector. Especially in the case of the United part / collecting tube 8 , this collector cover 54 is part of an extrusion molding, which in one piece as well as the tubular chamber 42 and the tubular Sam container 46 forms and in turn expediently consists of aluminum or an aluminum alloy. The connection to the collector bottom can expediently be realized by soldering the inside of the sheet of the collector bottom coated on both sides with solder.
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.In the region of the lower region of the collecting container 46 normally occupied by the liquid phase, a drying cartridge 58 is still inserted in a closable access opening 56 at the bottom of the collecting container 46 . In a manner not shown, devices for level control and for measuring pressure and temperature can also be installed in the collecting container 46 , for example using appropriate sensors with a corresponding diagnostic display.
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.The tubular chamber 42 following the throttle device 36 is practically completely filled with supercooled refrigerant during operation of the condenser, so that at the lower end of the tubular chamber there is the static pressure of the entire liquid column, which extends almost over the entire height of the condenser ( with the exception of the height of the collection chamber 40 ). In the tubular collecting container 46 , on the other hand, the height of the liquid column under the phase separation surface 48 is always smaller and moreover varies depending on the fill level and the operating conditions of the vehicle.
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.So since in the tube-like chamber 42 at most at the top end above the throttle device 36 there may still be a small amount of gas phase, there is always a height difference between the liquid level at the top end of the tube-shaped chamber 42 and the phase separation surface 48 in the collecting container 46 . This height difference corresponds to the pressure difference between the state points C and D in the state diagram of FIG. 3a. In this diagram, the state point E then corresponds to the renewed pressure increase within the tubular chamber 42 corresponding to the pressure increase through the liquid column between the liquid level located at the top in the tubular chamber 42 and the phase separation surface 48 in the collecting container 46 . When the refrigerant flows of the first and second paths are combined, a slight pressure increase takes place in both ways on the one hand in accordance with the state point F in the diagram of FIG. 3 a due to the liquid column between the phase separating surface 48 and the connection 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. In the sense of the invention, it is desirable that only a relatively small mass flow part of the refrigerant flows in relation to the mass flow part on the second path, at most 50% of the mass flow part, preferably less, on the first flow path. As a result, the gas separator 32 can be dimensioned small without sacrificing its gas separation quality, here in particular with a relatively small horizontal cross-section. The result is that in the state diagram of FIG. 3a, the value of the enthalpy h lies at most in the middle between points E and B, with the very small portion of the mass flow aimed at, very clearly towards the left on the first path moved to point E.
Die zweite Ausführungsform gemäß Fig. 4a ist mit der der Fig. 1 bis 3a identisch mit folgender Ausnahme.The second embodiment according to FIG. 4a is identical to that of FIGS . 1 to 3a with the following exception.
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.Instead of the throttle device 36 , which can be dispensed with completely, but could possibly still be present proportionally in combination, the mass flow from the second flow path is throttled by significantly increasing the length of the second flow path in relation to the length of the first flow path, here by three times. Throttling takes place due to internal friction in the heat exchange tubes 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.The collection chamber 34 shrinks here in relation to the arrangement of FIG. 3 to a small collection chamber 34 a, which is arranged behind the flow last 18 c of the second flow path. The two heat exchange tubes 18 a and 18 b are arranged upstream and downstream of this heat exchange tube 18 c. In this case, only the lowermost heat exchange tube 18 a is fed directly from the partial and collecting chamber 28 . In a compared to Fig. 3 additional deflection chamber 60 takes place in countercurrent, the supply of the heat exchange tube 18 b and in a volume of the distribution and collection chamber 28 nested further deflection chamber 62 is then fed to the above-mentioned heat exchange tube 18 c. The connection opening 36 a of the collecting chamber 34 a no longer has a throttling function here if, as said, it can also be partially preserved.
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.The state diagram of FIG. 4a is modified in particular in comparison to the state diagram of FIG. 3a that in the three times the refrigerant passes through the heat exchange tubes 18 a, 18 b and 18 c, a pressure drop corresponding to the state points C1, C2 and T he follows.
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.Finally, with reference to FIG. 5, two further modifications are illustrated, which can also be used for changing the first and second exemplary embodiments described, respectively.
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.While, according to the first embodiment, the mass flow is throttled on the second flow path at its end via the throttle device 36 and in the second embodiment by increased internal friction in relation to the first flow path over the entire distance of the second flow path, the left takes place In Fig. 5 design of the distribution / collecting pipe 6 a throttling of the mass flow before the refrigerant from the third flow path into the second flow path via a throttle device 36 b in a transverse wall 64 between a supply chamber 66 to the second flow path and the general flow (last) distribution and collection chamber 28 . Such a measure of reducing the mass flow rate on the second flow path in relation to the mass flow speed on the first flow path can optionally be combined with the previously described throttling option along the second flow path or in the flow direction behind this.
Die zweite Variante liegt in der Art des Gasab scheiders 32 hinter dem ersten Strömungsweg bzw. dem ersten Wärmetauschrohr 16.The second variant lies in the type of gas separator 32 behind the first flow path or the first heat exchange tube 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.An essential peculiarity of the first and second exemplary embodiments was that the third flow path is arranged in each case in an area below the second and the first flow path arranged above this second flow path. In contrast, in the third embodiment according to FIG. 5, the third flow path of the heat exchange tubes 14 is arranged above the first flow path of one heat exchange tube 16 and the second flow path arranged below it with the two heat exchange tubes 18 . This results in other ways of gas separation, without a necessary attachment of the tubular chamber 42 and the tubular collecting container age 46 to the distribution / collecting pipe 8th Rather, this distribution / collecting tube 8 , like the distribution / collecting tube 6, can be designed without an additional transverse subdivision in the horizontal direction or horizontal arrangement of chambers as in the first and second exemplary embodiments. It should be noted that instead of the first and second exemplary embodiments with attached chambers, a horizontal subdivision of the distributing / collecting tube 8 can also be provided in the manner of the deflection chamber 62 in FIG. 4 in the distributing / collecting tube 6 of the second exemplary embodiment.
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.In the third embodiment of FIG. 5 mün det the first heat exchange tube 16 in the distribution / collecting pipe 8 in a collecting chamber 40 c, which also fulfills the function of egg nes gas separator 32 here . For this purpose, the collection chamber 40 c is completely separated in terms of flow at its top by a partition wall 30 c with respect to the collection and distribution chamber 26 adjoining above. Furthermore, a further partition 68 is provided on the underside of the collecting chamber 40 c, which is however perforated with a plurality of openings 70 .
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.The two partitions 30 c and 68 each have a vertically bent outward course so that the collecting chamber 40 c receives a volume that is increased both vertically and vertically below. In this case, the additional volume obtained below the bent-up area of the partition wall 30 c can serve as a preliminary separation space for the gas phase of the gas separation space 32 , while the partition wall 68 not only increases the volume for accommodating the liquid phase of the gas separator 32 , but also through openings for it refrigerant emerging on the first parallel path to the supercooled refrigerant emerging on the second parallel path via the heat exchange tubes 18 for the mixture of the emerging refrigerant from both the first and the second parallel path. Accordingly, the collecting chamber 72 at the outlet of the heat immersion tubes 18 of the second parallel path is at the same time a union chamber with the phase emerging from the gas separator 32 and also a common outlet chamber which communicates with the outlet connection 12 .
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.In the state diagram of FIG. 5a to go, as in the embodiments 1 and 2, by a teilkondensier th state from a lying still on the right of the position shown in Fig. 5a gestri smiles phase separation line rich in partially condensed Be. In the first heat exchange tubes 16 , the refrigerant is then fed to a saturated state C on the phase separation line. The pressure drop through the openings 70 in the partition 68 is represented by the pressure reduction from the state point C to C '.
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 the second flow path, the refrigerant is first reduced in pressure from the saturated state A via the throttle opening 36 b to the state B and then transferred to the supercooled state D in the second heat exchange tubes 18 .
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.In the outlet plenum 72 , the supercooled state D and the saturated state C 'are then mixed in accordance with the mass flows to the state E, which leaves the condenser via the outlet connection 12 .
Claims (15)
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.1. A method of condensing into a saturated state and subsequent supercooling of the internal refrigerant of a motor vehicle air conditioning system, in which the ambient air of the motor vehicle serves as the external coolant, by splitting the path of the internal refrigerant in the area of influence of the external coolant into at least two parallel paths which are then brought together again ,
the inner refrigerant is partially condensed in the flow direction upstream of the two parallel paths in the area of influence of the outer coolant from the gas phase into the liquid phase,
the inner refrigerant is then further condensed to the saturated state on the first parallel path and remaining gas phase of the inner refrigerant is separated, while on the second parallel path the inner refrigerant is supercooled and in the supercooled state with the saturated inner refrigerant of the first which has been freed from the gas phase Parallel paths is united, and
wherein in particular the first parallel path is arranged at a higher level than the second parallel path , characterized in that
that after the partial condensation of the first and the second parallel path, the internal refrigerant in the same or at least similar, e.g. B. is slightly modified by inertia separation, the ratio of liquid to gaseous phase supplied, and
that afterwards on the second parallel path the refrigerant medium speed of the internal refrigerant is reduced in relation to the refrigerant speed on the first parallel path by a greater pressure loss and this pressure loss on the second parallel path is dimensioned such that the difference in static pressure at the outlet of the first flow path minus the static pressure at the outlet of the second flow path is greater than or equal to the pressure of the liquid column of the inner refrigerant between the gas / liquid separating surface of the inner refrigerant in the flow direction behind the outlet of the first parallel path and a level above the outlet of the second parallel path.
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.6. Condenser of the internal refrigerant of a motor vehicle air-conditioning device with a network of horizontally oriented and parallel one above the other heat exchange tubes that can be acted upon by the ambient air of the vehicle as an external coolant and the flow on both sides vertically oriented distribution / manifold with each other for guidance an internal refrigerant are connected,
The interconnection at different heights on the one hand has at least one third heat exchange tube that can initially be flowed through and used for partial condensation, in particular a plurality of third heat exchange tubes, and on the other hand has a parallel connection that can be flowed through afterwards, at least one first and at least one second heat exchange tube, in which the respective one is related on the second heat exchanger tube (s) arranged at a higher level, the first heat exchange tube for further condensation in a partially saturated state and the respective second heat exchange tube can be used for subcooling, and
wherein in the flow direction behind the respective flow (respectively) last first heat exchange tube, a device for separating the remaining gas phase is arranged, in particular for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, characterized in that
a distributing / collecting pipe distributing the partially condensed refrigerant emerging from the flow of the last third heat exchange pipe essentially in compliance with the gas / liquid ratio to the first and second heat exchange pipes,
the device for separating remaining Gaspha se of the refrigerant emerging from the respective last flow heat exchange tube with a United part / manifold is structurally summarized and
a device for generating a lower flow rate of the refrigerant in the respective second heat exchange tube is provided in relation to the respective first heat exchange tube.
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.10. Condenser according to one of claims 6 to 9, characterized in that
the third heat exchange tubes are arranged at a height below the second heat exchange tubes, in the distribution / collecting tube, to which the respective second heat exchange tube is connected, a further channel for the supercooled refrigerant flowing from top to bottom is formed, and
in structural association with the same United part / collecting pipe a container connected to the respective first heat exchange pipe and provided as a gas separator is formed, which extends over the height of the condenser and at its lower end in the height region of the outlet of the refrigerant from the condenser communicates with the duct for the supercooled refrigerant.
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