DE19956816A1

DE19956816A1 - Kältemittelkreislauf

Info

Publication number: DE19956816A1
Application number: DE19956816A
Authority: DE
Inventors: Ullrich Hesse
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2001-06-07
Also published as: WO2001038116A1; AU2349801A

Abstract

Eine Kältemittelkreislauf, insbesondere eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge weist einen mechanisch angetriebenen Kompressor (12) und einen über einen Elektromotor (24) angetriebenen Zusatzkompressor (26) auf. Der Zusatzkompressor (26) und der Elektromotor (24) sind in einem Flüssigkeitsabscheider (20) integriert, so daß Elektromotor (24) und Zusatzkompressor (26) durch das sich im Flüssigkeitsabscheider (20) befindliche Öl geschmiert werden. Vorzugsweise ist ein vollhermetischer Zusatzkompressor vorgesehen, der dann gleichzeitig den Flüssigkeitsabscheider (20) bildet.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkreislauf, insbesondere eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, in welchem ein mechanisch angetriebener Kompressor, ein Ver dampfer und ein zwischen Kompressor und Verdampfer angeordneter, ein Au ßengehäuse aufweisender Flüssigkeitsabscheider vorgesehen sind.

Bei bislang üblichen Fahrzeugklimaanlagen wird der Kompressor vom Verbren nungsmotor angetrieben. Der Kompressor muß geschmiert werden, was dazu führt, daß im Kältemittel auch Schmieröl, sogenanntes Kältemaschinenöl, vorhan den ist. Viele bisherige Fahrzeugklimaanlagen weisen einen Flüssigkeitsabschei der auf. Im zwischen Verdampfer und Kompressor angeordneten saugseitigen Flüssigkeitsabscheider, auch Akkumulator genannt, wird das Öl und flüssiges Kältemittel abgeschieden und sammelt sich in einem Sumpf, in dem sich auch Abrieb und andere Verunreinigungen niederschlagen können. Der Flüssigkeitsab scheider schützt den Kompressor vor sogenannten Flüssigkeitsschlägen und ge währleistet die Ölrückführung zu dem mechanisch angetriebenen Kompressor, indem über ein als Syphonrohr ausgebildetes Ansaugrohr, das in den Ölsumpf ragt und eine Düsenbohrung im Bereich des Ölsumpfes hat, das dampfförmige Kältemittel und, über die Düsenbohrung, gleichzeitig auch Öl aus dem Ölsumpf angesaugt werden.

Bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor ist eine Klimatisierung des Fahrzeugs bislang nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfach aufgebauten Kältemittelkreislauf zu schaffen, der sowohl mechanisch als auch elektrisch betrieben werden kann. Ins besondere soll dieser Kältemittelkreislauf zu einer Klimaanlage für ein Kraftfahr zeug führen, durch die sich auch bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor eine Klimatisierung des Fahrgastinnenraumes erzielen läßt.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird bei einem Kältemittelkreislauf der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in den Kältemittelkreislauf ein durch einen Elektromotor ange triebener Zusatzkompressor integriert ist, wobei Zusatzkompressor und Elektro motor innerhalb des Flüssigkeitsabscheiders angeordnet und durch das sich im Flüssigkeitsabscheider befindliche Öl geschmiert werden.

Die Erfindung sieht eine einfache Integration eines über einen Elektromotor ange triebenen Kompressors im ohnehin vorhandenen Flüssigkeitsabscheider vor, wo bei der elektrisch angetriebene Kompressor für die Klimatisierung bei Stillstand des mechanischen Antriebs, was bei einem Kraftfahrzeug üblicherweise der Ver brennungsmotors ist, sorgt. Die Schmierung des Zusatzkompressors und seines Elektromotors erfolgt unter Verwendung des Öles im Kältemittelkreislauf, indem einfach Zusatzkompressor und Elektromotor in den ohnehin vorhandenen Flüs sigkeitsabscheider integriert werden, was die Teileanzahl, den Bauraum, das Gewicht und den Aufwand für die Klimatisierung bei ausgeschaltetem mechani schem Antriebsmotor in Grenzen hält.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü chen.

Vorzugsweise ist der Zusatzkompressor parallel zum mechanisch angetriebenen Kompressor geschaltet, und ein freies Ende einer Ansaugleitung des Zusatzkom pressors endet im Flüssigkeitsabscheider. Es ist also keine Abzweigung einer vom Verdampfer zum Flüssigkeitsabscheider vorgesehenen Leitung erforderlich, über die der Zusatzkompressor Kältemittel ansaugt. Die Abzweigung erfolgt viel mehr innerhalb des Flüssigkeitsabscheiders.

Der Flüssigkeitsabscheider ist gemäß einer anderen vorteilhaften Ausbildung so ausgebildet, daß sich in ihm der zuvor bereits erwähnte Ölsumpf bildet. Der Elek tromotor oder der Zusatzkompressor ragt in diesen Ölsumpf derart, daß er ge schmiert wird. Es ist jedoch bereits ausreichend, wenn ein Wellenende des Elek tromotors oder des Kompressors in den Ölsumpf ragt. Zusatzleitungen für die Zufuhr des Öles zum Elektromotor können entfallen.

Der Zusatzkompressor wird dadurch geschmiert, daß einerseits in den Flüssig keitsabscheider Kältemittel mit dem mitgeführten Öl eingespeist wird, das sich als Nebel auch an dem Zusatzkompressor niederschlagen kann. Andererseits ermög licht eine in den Ölsumpf ragende Welle des Elektromotors oder Zusatzkompres sors auch einen Transport des Öles zum Zusatzkompressor. Gegebenenfalls könnte auch ein Steigrohr, eine weitere Syphonleitung oder eine in dem Flüssig keitsabscheider integrierte Ölpumpe für eine entsprechende Ölzufuhr zum Zu satzkompressor sorgen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Kompressor ein sogenannter voll hermetischer Kompressor. Vollhermetische Kompressoren sind dadurch gekenn zeichnet, daß der Elektromotor und der Kompressor in einem gemeinsamen Ge häuse, der sogenannten Kapsel, untergebracht sind und keine Wellendurchfüh rung nach außen vorhanden ist, die beim sogenannten offenen Kompressor vor gesehen ist. Der vollhermetische Kompressor weist eine aus mehreren Teilen zu sammengesetzte Kapsel auf, bei der die Teile verschweißt oder verlötet oder auf sonstige Weise unlösbar miteinander verbunden sind. Die Erfindung sieht nun vor, den vollhermetischen Kompressor gleichzeitig als Flüssigkeitsabscheider vorzu sehen, indem die Kapsel das Außengehäuse des Flüssigkeitsabscheiders bildet. Der vollhermetische Kompressor muß ggf. nur geringfügig modifiziert werden, zum Beispiel indem das zuvor bereits erwähnte Syphonrohr in ihn eingebracht wird oder indem zusätzlich ein inzwischen üblicherweise in den Flüssigkeitsabscheider integrierter Trockner mit in dem Gehäuse angeordnet wird.

Die Ausbildung des Zusatzkompressors als halbhermetischer Kompressor ist ebenfalls denkbar, wobei hier die Dichtigkeit der Kapsel gewährleistet sein muß. Ein Vorteil dieser Ausbildung ist die Zugänglichkeit des Inneren der Kapsel, z. B. für den Austausch des Trockners.

Zeichnungen

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird.

Fig. 1 zeigt eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen schematisch dargestellten Kältemittelkreislaufs in Form einer Kraftfahrzeugklimaanlage und

Fig. 2 einen in dem Kältemittelkreislauf nach Fig. 1 einsetzbaren halbhermeti schen Zusatzkompressor.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist ein Kältemittelkreislaufs in Form einer Klimaanlage für ein Kraftfahr zeug dargestellt. Der Kältemittelkreislauf weist einen mechanisch, genauer gesagt über einen Verbrennungsmotor 10 angetriebenen Kompressor 12, einen nachfol genden Verflüssiger 14, eine Expansionsvorrichtung 16, einen Verdampfer 18 und einen zwischen mechanisch angetriebenem Kompressor 12 und Verdampfer 18 angeordneten Flüssigkeitsabscheider 20 auf. Der Flüssigkeitsabscheider 20 wird durch einen vollhermetischen Kompressor gebildet, der wiederum eine Kapsel 22, die gleichzeitig das Außengehäuse des Flüssigkeitsabscheiders 20 ist, einen in der Kapsel 22 integrierten Elektromotor 24 und einen Zusatzkompressor 26, der vom Elektromotor 24 angetrieben wird, gebildet ist. Der Zusatzkompressor 26 ist im übrigen parallel zum mechanisch angetriebenen Kompressor 12 geschaltet und wie der Elektromotor 24 in der Kapsel 22 angeordnet. Im Flüssigkeitsabscheider 20 ist ein Ölsumpf 30 vorgesehen, der aus Kältemaschinenöl, welches im Kälte mittel mitgeführt werden kann, gebildet ist. In den Ölsumpf 30 ragt die tiefste Stelle eines Syphonrohres 32, welches zudem das Ansaugrohr für den mecha nisch angetriebenen Kompressor 12 bildet. An der tiefsten Stelle des Syphonroh res 32 ist eine nicht dargestellte Düsenbohrung vorgesehen. Das freie Ende 34 des Syphonrohres 32 ragt aus dem Ölsumpf 30 deutlich heraus.

Der Zusatzkompressor 26 hat ebenfalls eine Ansaugleitung 36 mit einem freien Ende, das ebenfalls in der Kapsel 22 und deutlich oberhalb des Ölsumpfes 30 endet.

Der Elektromotor 24 ist in der Kapsel 22 im übrigen so angeordnet, daß er in den Ölsumpf 30 ragt, wodurch er während seines Betriebes ausreichend mit Schmiermittel versorgt wird.

Die dargestellte Klimaanlage arbeitet folgendermaßen: Ist der Verbrennungsmotor 10 eingeschaltet, so treibt er den Kompressor 12 an, in welchem das Kältemittel verdichtet wird. Im anschließenden Verflüssiger 14 wird das Kältemittel konden siert, bevor es in der Expansionsvorrichtung 16, beispielsweise in Form eines Ex pansionsventils, expandieren kann und es im anschließenden Verdampfer 18 ei nen Phasenübergang erfährt. Der Verdampfer 18 ist üblicherweise mit einem Ver dampfergebläse 48 gekoppelt, das die zu kühlende Luft transportiert. Der Kälte mitteldampf gelangt schließlich in den Flüssigkeitsabscheider 20, der gleichzeitig als Ölabscheider dient. Das mit dem Kältemittel mitgeführte Öl kann sich wenig stens zum Teil im Ölsumpf 30 niederschlagen. Die ausreichende Versorgung des Kompressors 12 ist durch die Ansaugung des Kältemittels über das Syphonrohr 32 gewährleistet. Dies erfolgt dadurch, daß über das Syphonrohr 32 aus dem In neren des Flüssigkeitsabscheiders 20 Kältemitteldampf, und, über die Düsenboh rung an der tiefsten Stelle des Syphonrohres 32, auch Öl aus dem Ölsumpf 30 angesaugt und zum Kompressor 12 transportiert wird. Der Kompressor 12 ist somit stets mit ausreichend Öl versorgt, und es bedarf keiner zusätzlichen Schmiermittelleitungen.

Bei eingeschaltetem Verbrennungsmotor 10 ist der Elektromotor 24 vorzugsweise ausgeschaltet, so daß der Zusatzkompressor 26 keine zusätzliche Verdichtungs arbeit leistet.

Wird jedoch der Verbrennungsmotor 10 ausgeschaltet und ist eine Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums erwünscht, wird der Elektromotor 24 angeschaltet und treibt den Zusatzkompressor 26 an. Dieser saugt Kältemittel über seine Ansaug leitung 36 an und verdichtet das Kältemittel, welches zum Verflüssiger 14 strömt. Durch die Parallelschaltung von Kompressor 12 und Zusatzkompressor 26 ist es möglich, den Kältemittelkreislauf nur mit dem Zusatzkompressor 26 zu betreiben. Der Zusatzkompressor 26 wird über das im Kältemitteldampf mitgeführte Öl und ferner dadurch geschmiert, daß der Motor 24 Öl aus dem Ölsumpf 30 in der Kap sel 22 verspritzt, so daß sich teilweise ein Ölnebel bildet und teilweise Öl direkt zu den gewünschten Stellen am Zusatzkompressor 26 transportiert wird.

Anstelle des vollhermetischen Kompressors kann auch ein halbhermetischer Kompressor (Fig. 2) vorgesehen sein, der aus einem oberen und einem unteren Gehäuseteil 50, 52 zusammengesetzt ist, die aneinander angeflanscht sind und über Schrauben 54 lösbar miteinander verbunden werden.

In der Kapsel 22 ist optional ein Trockner 56 untergebracht. Die halbhermetische Ausführung kann auch allein darin bestehen, daß ein Deckel, eine Kappe oder eine Patrone zum Austausche eines Trocknermaterials des Trockners gelöst, z. B. abgeschraubt werden kann.

Bezugszeichenliste

10

Verbrennungsmotor

12

Kompressor

14

Verflüssiger

16

Expansionsvorrichtung

18

Verdampfer

20

Flüssigkeitsabscheider

22

Kapsel

24

Elektromotor

26

Zusatzkompressor

30

Ölsumpf

32

Syphonrohr

34

freies Ende

36

Ansaugleitung

48

Verdampfergebläse

50

oberes Gehäuseteil

52

unteres Gehäuseteil

54

Schrauben

56

Trockner

Claims

1. Kältemittelkreislauf, insbesondere Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, in welchem ein mechanisch angetriebener Kompressor (12),
ein Verdampfer (18) und
ein zwischen Kompressor (12) und Verdampfer (18) angeordneter, ein Außenge häuse aufweisender Flüssigkeitsabscheider (20) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß
in den Kältemittelkreislauf ein durch einen Elektromotor (24) angetriebener Zu satzkompressor (26) integriert ist,
wobei Zusatzkompressor (26) und Elektromotor (24) innerhalb des Flüssigkeitsab scheiders (20) angeordnet und durch das sich im Flüssigkeitsabscheider befindli che Öl geschmiert werden.

2. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zu satzkompressor (26) parallel zum mechanisch angetriebenen Kompressor (12) geschaltet ist und ein freies Ende einer Ansaugleitung (36) des Zusatzkompres sors (26) im Flüssigkeitsabscheider (20) endet.

3. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Flüssigkeitsabscheider (20) ein Ölsumpf (30) vorgesehen ist, in den der Elektro motor (24) oder der Zusatzkompressor (26) ragt.

4. Kältemittelkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Zusatzkompressor (26) ein vollhermetischer, den Flüssig keitsabscheider (20) bildender Kompressor mit einer Kapsel (22) ist, die das Au ßengehäuse bildet.

5. Kältemittelkreislauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß der Zusatzkompressor (26) ein halbhermetischer, den Flüssigkeitsab scheider (20) bildender Kompressor mit einer aus mehreren lösbar miteinander verbundenen Teilen gebildeten Kapsel ist, die das Außengehäuse bildet.