DE60118722T3

DE60118722T3 - Die Verwendung einer Kältemittelrohrleitung für eine Fahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE60118722T3
Application number: DE60118722.9T
Authority: DE
Inventors: Ullrich Hesse
Original assignee: Zexel Valeo Climate Control Corp
Current assignee: Valeo Thermal Systems Japan Corp
Priority date: 2001-07-23
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2014-09-25
Anticipated expiration: 2021-07-24
Also published as: EP1701117B1; EP1701117A2; DE60118722D1; DE60136983D1; EP1701117A3; EP1279911B1; EP1279911A1; DE60118722T2; EP1279911B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verwendung einer Rohrleitung beim Transport des Kühlmittels in einer Fahrzeugklimaanlage, und insbesondere auf eine Verwendung einer Rohrleitung beim Transport eines CO₂-Kühlmittels. Solch eine Rohrleitung ist aus den Dokumenten EP-A-0 990 828 und EP-A-1 020 691 bekannt.
Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge verwenden einen Kaltdampfkompressionskühlkreislauf, bei dem ein Kühlmittel in einem geschlossenen Kreislauf umgewälzt wird, der aus einem Kompressor, einem Kondensator, einem Expansionsventil und einem Verdampfer besteht. Im Verdampfer wird das unter niedrigem Druck stehende Kühlmittel zu einer Gasphase verdampft. Die Verdampfung senkt die Temperatur der Luft, die den Verdampfer umgibt und ihn durchströmt. Solche Luft kann dann in die Fahrgastzelle des Fahrzeugs geblasen werden. Der Kompressor saugt das Kühlmittel aus dem Verdampfer an, verdichtet es und leitet es an den Kondensator weiter, wo das Kühlmittel seine Wärme an die Umgebung abgibt, und als Ergebnis seines erhöhten Drucks und Wärmeverlustes in eine flüssige Phase rückkondensiert. Schließlich expandiert das flüssige Kühlmittel über das Expansionsventil zu einem niedrigeren Dampfdruck und kehrt zum Verdampfer zurück.
In einem Kraftfahrzeug wird der Kompressor für gewöhnlich direkt vom Fahrzeugmotor angetrieben, und dazu ist er üblicherweise an diesem als zusätzliches Bauteil angebracht. Die Rohrleitung, die das Kühlmittel zu den verschiedenen Bauteilen des Kühlkreislaufs transportiert, muss deshalb flexibel genug sein, um die relative Bewegung des Motors im Hinblick auf diese Bauteile und das Fahrzeugchassis auszugleichen.
Herkömmlicher Weise wurde Tetrafluorethan (R134a) als Kühlmittel in Kraftfahrzeugklimaanlagen verwendet, und dies ermöglichte es, dass eine mehrschichtige Rohrleitung, die typischerweise eine Diffusionssperre aus Nylon und eine gewebeverstärkte Gummischicht umfasst, zum Transport des Kühlmittels durch das Kühlsystem verwendet werden konnte. Die Verwendung von Kohlendioxid (CO₂) als Kühlmittel wird nun weitgehend untersucht, um R134a als Kühlmittel in Klimaanlagen von Kraftfahrzeugen zu ersetzen. Allerdings hat es im Gegensatz zu herkömmlichen Kühlmitteln wie R134a einen deutlich höheren Dampfdruck und zersetzt sich oder diffundiert in oder durch Elastomere weit schneller als R134a. Dies führt letztlich insbesondere bei nachlassendem Druck zur Zerstörung des Elastomers und deshalb jeder elastomerhaltigen, das CO₂ transportierenden Rohrleitung. Bislang sind alle Versuche fehlgeschlagen, eine geeignete Elastomerrohrleitung zum Transport von CO₂ zu entwickeln. Im Ergebnis wird eine verstärkte Wellrohrleitung aus Metall verwendet. Diese ist jedoch teuer und überträgt Schall weit stärker als die Elastomerrohrleitung, die zum Transport von R134a verwendet wird.
Um die vorstehend erwähnten Nachteile zu überwinden, wurden Rohrleitungswerkstoffe ausprobiert, die Metallfolien als Diffusionssperre eingebaut haben. Diese waren jedoch nicht erfolgreich, weil die Folien nicht in der Lage sind, den mechanischen Belastungen standzuhalten, denen sie im Gebrauch ausgesetzt sind und im Ergebnis oft brechen oder reißen, was dazu führt, dass sie nicht länger wirksam als Diffusionssperre arbeiten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verwendung einer flexiblen Rohrleitung zum Transport des Kühlmittels und insbesondere eines CO₂-Kühlmittels in einer Fahrzeugklimaanlage bereitzustellen, die in ihrer Grundform undurchlässig für Diffusion und in der Lage ist, den mechanischen Belastungen standzuhalten, der sie im Gebrauch ausgesetzt wird, und in einer weiterentwickelteren Form alle der vorstehend erwähnten Nachteile überwindet oder im Wesentlichen abschwächt, insbesondere diejenigen, die mit Schall zu tun haben.
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Verwendung einer Rohrleitung zum Transport eines Kühlmittels in einer Fahrzeugklimaanlage bereitgestellt, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein flexibles Metallkapillarrohrbündel umfasst.
Jedes der Kapillarrohre hat einen Innendurchmesser im Größenbereich von 1,0 bis einschließlich 4,0 mm und besteht vorzugsweise aus Kupfer, Stahl, Messing oder Aluminium oder einer Kombination davon.
In einer ersten Ausführungsform ist das Bündel aus Metallkapillarrohren vorzugsweise zu Gruppen zusammengefasst und kann verdrillt sein, um eine Leitungsschnur zu bilden.
Alternativ sind die Abschnitte der Metallrohre Seite an Seite verlegt, um ein Band zu bilden.
Da keine Umschließung aus einem elastischen Material verwendet wird, wird das Bündel oder die Schnur zum Wärmeaustausch eingesetzt, wie z. B. zum Vorkühlen heißen Abgases.
Es wird Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen:
1 ist eine Querschnittsansicht einer Rohrleitung in Übereinstimmung mit Hintergrundinformation; und
2 ist eine Ansicht ähnlich 1, aber von einer Rohrleitung in Übereinstimmung mit Hintergrundinformation.
Wie in der Zeichnung gezeigt ist, umfasst die Rohrleitung 1 mehrere Metallkapillarrohre 2, die zu Bündeln zusammengefasst sind. Jedes der Rohre 2 hat einen Innendurchmesser im Größenbereich von 1,0 bis einschließlich 4,0 mm, und aufgrund ihrer kleinen Durchmesser stellte sich heraus, dass die Rohrleitung zur Verwendung beim Transport eines Kühlmittels in einer Fahrzeugklimaanlage flexibel genug ist. Insbesondere ist die Rohrleitung 1 zur Verwendung beim Transport von Kühlmittel um den Fahrzeugmotor herum flexibel genug.
Kapillarrohre 2, die aus Kupfer, Stahl, Messing oder Aluminium oder einer Kombination aus diesen bestehen, eignen sich zur Verwendung bei der Rohrleitung 1.
Die Transporteigenschaften von CO₂ sind gut, und da hohe Drücke eingesetzt werden müssen, wenn es als Kühlmittel verwendet wird, ist auf jeden Fall eine Rohrleitung mit einem nur geringen Durchmesser erforderlich. Dies bedeutet, dass die Kapillarrohre 2 in der Rohrleitung 1 sich besonders beim Transport eines CO₂-Kühlmittels eignen, wobei sich der Kühlmittelmassenstrom jeweils zwischen den einzelnen Kapillarrohren 2 verteilt. Der Druckverlust wird dann in Abhängigkeit von der Anzahl der verwendeten Kapillarrohre 2 und ihren Durchmessern eingestellt. Die CO₂ innewohnenden Eigenschaften sind in dieser Hinsicht vorteilhaft und ermöglichen es, einen annehmbar niedrigen Druckverlust aufrechtzuerhalten. Es stellte sich heraus, dass sieben Kapillarrohre 2 zur Verwendung beim Transport eines CO₂-Kühlmittels für eine Kraftfahrzeugklimaanlage ausreichen können, aber es wird klar sein, dass die Anzahl der Rohre 2, die die Rohrleitung bilden, für verschiedene Anwendungen abgeändert werden kann.
Um einen Schutz gegen Korrosion bereitzustellen, die Schalldämpfung zu verbessern und die Stabilität der Rohrleitung 1 zu erhöhen, ist das Rohrbündel 2 in einem Elastomermaterial 3 eingeschlossen. Diese Umschließung aus Elastomermaterial 3 fällt nicht unter den Umfang der Ansprüche. Geeignete Materialien 3 sind natürliche oder synthetische Polymermaterialien wie Gummi. Eine (nicht gezeigte) Zwischenschicht, wie etwa eine Gewebeschicht, kann zwischen dem Rohrbündel 2 und der Umschließung aus Elastomermaterial 3 angeordnet sein.
Wie in 1 im Hinblick auf die Anordnung der Rohrleitung gezeigt ist, ist das Rohrbündel 2 vorzugsweise zu Gruppen zusammengefasst und kann entlang seiner Abschnitte wie Stränge einer Schnur oder eines Seils verdrillt sein.
Alternativ können die Abschnitte der Metallrohre 2, wie in 2 im Hinblick auf die Anordnung der Rohrleitung gezeigt ist, Seite an Seite verlegt sein, um ein Band zu bilden. Solch eine Anordnung ist besonders für den Gebrauch in einem Fahrzeug vorteilhaft, weil die Bandrohrleitung beispielsweise entlang der Karosserie eines Fahrzeugs auf platzsparende Weise verlegt werden kann.
Sowohl die Schnur oder das Seil als auch das Band können dazu verwendet werden, eine zusätzliche Wärmeübertragungsfläche bereitzustellen, wenn keine elastische Ausführungsform verwendet wird. Somit kann zum Beispiel der Bedarf nach einer großen Wärmeaustauschfläche des Gaskühlers reduziert werden.

Claims

Verwendung einer Rohrleitung zum Transportieren eines Kühlmittels in einer Fahrzeugklimaanlage, wobei die Rohrleitung ein flexibles Metallkapillarrohrbündel (2) umfasst und jedes der Kapillarrohre (2) einen Innendurchmesser im Größenbereich von 1,0 bis einschließlich 4,0 mm hat, in einem Wärmetauscher.
Verwendung einer Rohrleitung als Teil der Kühlmittelauslassrohrleitung aus dem Kompressor einer Fahrzeugklimaanlage in einem Gaskühler, um das Abgas des Kompressors zu kühlen, wobei die Rohrleitung ein flexibles Metallkapillarrohrbündel (2) umfasst und jedes der Kapillarrohre (2) einen Innendurchmesser im Größenbereich von 1,0 bis einschließlich 4,0 mm hat.