DE2149819A1

DE2149819A1 - Kaeltemaschine fuer die kuehlung des innenraumes von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2149819A1
Application number: DE19712149819
Authority: DE
Inventors: Albert Dipl-Ing Stolz
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1971-10-06
Filing date: 1971-10-06
Publication date: 1973-04-12
Also published as: US3812687A

Description

2H9B19

Daimler-Benz Aktiengesellschaft
Stuttgart-Untertürkheim

Daim 9259/fr

5. Oktober 1971

Kältemaschine für die Kühlung des
Innenraumes von Kraftfahrzeugen

Die Erfindung betrifft eine Kältemaschine für die Kühlung des Innenraumes von Kraftfahrzeugen! bestehend aus einem Kompressor, einem durch einen Kühlluftstrom gekühlten Kondensator sowie einem dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugeordneten Verdampfer, bei der das vom Kompressor zum Kondensator in Form von Heißgas durch eine Heißgasleitung strömende Kältemittel vor Eintritt in den Kondensator gekühlt wird.

Bei einer bekannten derartigen Konstruktion, bei der der Kondensator dem Kühler des wassergekühlten Motors vorgelagert im Kühlluftstrom liegt, dient als in der Heißgasleitung angeordneter "Vorkühler" ein Zusatzverflüssiger, der ebenfalls luftgekühlt ist und der dementsprechend in einem Kühlluftstrom angeordnet werden muß. Da eine solche Anordnung bei dem insbesondere bei Personenkraftwagen meist sehr beengten Platzverhältnissen im Motorraum, die letztlich auch für die Verwendung eines "Vorkühlers" maßgebend sind, häufig nicht möglich ist, wird bei der bekannten Konstruktion der "Vorkühler" außerhalb de« Motorraumes unter dem Fahrzeugboden angeordnet. Dies bedingt einen erheblichen

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zusätzlichen Aufwand, und zwar allein schon wegen der langen notwendigen Leitungswege.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine wirkungsvolle Vorkühlung für das Heißgas zu ermöglichen, bei der die vorgenannten Schwierigkeiten vermieden werden.

t Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zur Kühlung

des Heißgases die Heißgasleitung zumindest über einen Teil ihrer Länge durch einen Kältemittel-Wasser-Wärmeaustauscher geführt wird. Diese Ausgestaltung des Vorkühlers ermöglicht einmal eine nahezu beliebige Lage desselben, und zwar auch fc im Motorraum, da die Funktion eines derartigen Wärmeaustauschers von der Temperatur der Umgebungslnft weitgehend unabhängig gehalten werden kann. Weiter ist auch der Wirkungsgrad eines derartigen Wärmeaustauschers besser als der der bisher verwendeten luftgekühlten.

Besonders vorteilhaft macht sich die erfindungsgemäße Verwendung eines Kältemittel-Wasser-Wärmeaustauschers als Vorkühler dann bemerkbar, wenn der Motorkühler verhältnismäßig groß dimensioniert werden kann und wenn der Wärmeaustauscher in den Kühlkreislauf des Motors einbezogen werden kann. Dies läßt sich in besonders einfacher Weise erfindungsge- ^ maß dadurch erreichen, daß das Heißgasrohr durch wenigstens einen Wasserkasten des Motorkühlers, insbesondere den unteren Wasserkasten geführt wird. Eine derartige Lösung ermöglicht besonders kurze Leitungswege.

Im Rahmen einer besonders vorteilhaften, erfindungsgemäßen Ausgestaltungsform erwoist es sich als zweckmäßig, den Kältemittel-Wasser-Wärmeaustauscher als Verdunstungs- bzw. Verdampfungskühler auszubilden, und so einen "Vorkühler" zu schaffen, der bei geeigneter Ausgestaltung praktisch an beliebiger Stelle innerhalb des Motorraumes angeordnet werden kann, da keine Rückkühlung des im Wärmeaustauscher als Kühlmittel verwendeten Wassers, sondern lediglich eine ständige

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Ergänzung desselben notwendig ist. Die Ergänzung kann erfindungsgemäß zumindest teilweise durch das am Verdampfer der Kältemaschine anfallende Kondenswasser erfolgen, womit sich die Anbringung größerer Wasserspeicher erübrigt.

Da die Umgebungslufttemperatur innerhalb des Motorraumes vielfach verhältnismäßig hoch ist und insbesondere bei Verwendung sogenannter Abgasreaktoren zur Entgiftung der Motorabgase noch weiter ansteigt, erweist es sich als zweckmäßig, wenn der Außenmantel des Wärmeaustauschers bei allseitig im wesentlichen geschlossener, lediglich eine Verbindung zwischen dem Wasserraum und der Atmosphäre enthaltender Bauweise einen eine geringe Wärmeleitfähigkeit bewirkenden Aufbau aufweist. Dies ist beispielsweise durch eine Isolation des Außenmantels oder aber thermosflaschenartigcn Aufbau desselben erreichbar.

Durch den vorbeschriebenen Aufbau des Außenmantels wird sichergestellt, daß das als Kühlmittel im Wärmeaustauscher dienende Wasser im wesentlichen lediglich Wärme vom Heißgas aufnehmen kann, nicht aber von der Umgebungeluft, wodurch der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Kältemittel-Wasser-Wärmeaustauschers gemindert würde.

Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren erfindungsgemäßen Einzelheiten anhand einer als Ausführungebeispiel schematisiert dargestellten Kältemaschine näher erläutert.

Die in der Zeichnung schematisch dargestellte Kältemaschine für die Kühlung eines Innenraumes eines Kraftfahrzeuges, das hier nicht dargestellt ist, weist einen Kompressor 1 auf, der über einen Riementrieb 2 von dem Fahrzeugmotor 3 angetrieben wird, der als wassergekühlte Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Der Fahrzeugmotor 3 treibt des weiteren einen Lüfter k an, vor dem im Saugluftstrom der Motorkühler

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liegt. Dem Motorkühler 5 ist im Ausführungsbeispiel der Kondensator 6 vorgelagert angeordnet, so daß auch dieser im Saugluftstrom des Lüfters 4 liegt.

Mit 7 ist der Verdampfer der Kältemaschine bezeichnet, der zusammen mit dem Kondensator 6 und dem Kompressor 1 in dem Kältemittelkreislauf liegt und von dem das Kältemittel in gasförmigem Zustand über die Leitung 8 dem Kompressor 1 zugeführt wird. Im Kompressor 1 wird das in einem gasförmigen Zustand befindliche Kältemittel verdichtet, wobei sich gleichzeitig eine Erhitzung ergibt, und das nunmehr als fc Heißgas vorliegende Kältemittel strömt vom Kompressor 1 über die Leitung 9 in den Kondensator 6, wo es verflüssigt wird. Um trotz der teilweise verhältnismäßig hohen Temperaturen des im Kompressor 1 verdichteten Gases mit einem verhältnismäßig kleinen Kondensator auskommen zu können, · wird das Heißgas im Übergang vom Kompressor 1 zum Kondensator 6 vorgekühlt, wozu im Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ein Kältemittel-Wasser-Wärmeaustauscher 10 vorgesehen wird. Dieser wird nachfolgend noch näher beschrieben.

Nach Verflüssigung des Kältemittels im Kondensator wird dieses über die Leitung 11 und ein Expansionsventil 12 in den Verdampfer 7 zurückgeführt, der dem Innenraum des hier * nicht dargestellten Fahrzeuges zugeordnet ist. Im Übergang vom Kondensator 6 zum Verdampfer 7 durchläuft das Kältemittel noch einen hier bei 13 angedeuteten Zwischenspeicher und Trockner.

Der im Übergang vom Komressor 1 zum Kondensator 6 vorgesehene Kältemittel-Wasser-Wärmeaustauscher ist im dargestellten Ausfiihrungsbeispiel durch einen Verdunstungs- bzw. Verdampfungskühler gebildet, welcher einen Außenmantel l4 aufweist und dessen Wasserraum 15 von der Leitung 9t in der

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das Heißgas vom Kompressor 1 zum Kondensator 6 fließt, durchsetzt ist. Der Außenmantel lk enthält bei allseitig , im wesentlich geschlossener Bauweise eine Verbindung dee Wasserraumes 15 zur Atmosphäre, die hier durch ein Lüftungsrohr l6 angedeutet ist. Ferner ist der Außenmantel l4 so aufgebaut, daß er nur eine geringe Wärmeleitfähigkeit hat, was beispielsweise durch eine entsprechende Isolierung zu erreichen ist, um zu verhindern, daß das als Kühlmedium dienende Wasser auch von der Umgebungsluft, die im Motorraum häufig verhältnismäßig hohe Temperaturen erreicht, aufgehe i ζt wird.

Die Versorgung des Wärmeaustauschers mit als Kühlmedium dienendem Wasser erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung zumindest teilweise durch das Kondenswasser, das sich an dem Verdampfer 7 bei entsprechender Luftfeuchtigkeit niederschlägt und das über einen hier

oder eine Wanne mit 17 angedeuteten Behälter/aufgefangen wird, von dem es über die Leitung l8 in den Wasserraum 15 gelangt. Ist ein Gefälle vom Behälter 17 zum Wärmeaustauscher 10 nicht vorhanden und auch aus konstruktiven Gründen nicht zu verwirk-

liehen, so kann zur Förderung des im Behälter 17 gesammelten Kondenswasser in den Wasserraum 15 eine in der Leitung l8 liegende Pumpe 19 vorgesehen werden.

Um eine ausreichende Versorgung des Wärmeaustauschers 10 mit Kühlwasser auch dann sicherzustellen, wenn Kondenswasser in ausreichender Menge nicht anfällt, kann ein Vorratsbehälter 20 vorgesehen werden, aus dem der Wasserraum 15 füllbar ist. Die Zufuhr von Kondenswasser aus dem Behälter 17 oder im Vorratsbehälter 20 befindlichem Wasser zum Wasserraum 15 des Wärmeaustauschers 10 kann über hier nicht gezeigte Steuereinrichtungen, wie beispielsweise Schwimmer od. dgl., in Abhängigkeit vom Wasserstand im Wasserraum 15 gesteuert werden.

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Das anhand des Ausführungsbeispiels geschilderte Prinzip
der Vorkühlung des vom Kompressor 1 zum Kondensator 6 übertretenden Heißgases kann selbstverständlich auch bei Kälteanlagen Verwendung finden, die für Kältetransporter eingesetzt werden oder die stationär betrieben werden.

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Claims

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Ansprüche

Ilm) Kältemaschine für die Kühlung des Innenraumes von Kraftfahrzeugen, bestehend aus einem Kompressor, einem durch einen Kühlluftstrom gekühlten Kondensator sowie einem dem Innenraum des Kraftfahrzeuges zugeordneten Verdampfer, bei der das vom Kompressor zum Kondensator in Form von

Heißgas durch eine Heißgasleitung strömende Kältemittel vor Eintritt in den Kondensator gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung des Heißgases die Heißgasleitung (9) zumindest über einen Teil ihrer Länge durch einen Kältemittel-Wasser-Wärmeaustauscher (lO) geführt ist.
2. Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältemittel-Wasser-Wärmeaustauscher als Verdunstungs- bzw. Verdampfungskühler ausgebildet ist·
3. Kältemaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das im Wärmeaustauscher (lO) als Kühlmedium dienende Wasser zumindest teilweise durch das am Verdampfer (7) anfallende Kondenswasser gebildet ist.

km Kältemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (l4) des Wärmeatis tauschers (lO) bei allseitig im wesentlichen geschlossener Bauweise e.ine Verbindung zwischen dem Wasserraum (l5) und der Atmosphäre enthält und einen eine geringe Wärmeleitfähigkeit bewirkenden Aufbau aufwe ist.

5· Kältemaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenmantel (l4) des Wärme axis taxischer s (lO) isoliert ist.

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