DE602005002995T2 - Device combining an internal heat exchanger and accumulator for a cycle of an air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft das Gebiet der Klimatisierungskreisläufe insbesondere für Kraftfahrzeuge.The The invention relates to the field of air conditioning circuits in particular for motor vehicles.
In einem herkömmlichen Klimatisierungskreislauf ist das Kühlmittel, üblicherweise eine Fluorverbindung, in Form von zwei verschiedenen Phasen, nämlich einer gasförmigen und einer flüssigen Phase vorhanden. Das durch einen Kompressor in Bewegung gesetzte gasförmige Kühlmittel wird in einem Verdichter in einen flüssigen Zustand verdichtet und anschließend in einem Druckminderer entspannt. Von dort aus gelangt es in einen Verdampfer, in dem es in den gasförmigen Zustand umgesetzt wird, um zum Kompressor zu gelangen, usw.In a conventional one Air conditioning circuit is the coolant, usually a fluorine compound, in the form of two different phases, namely a gaseous and a liquid phase available. The gaseous coolant set in motion by a compressor is compressed in a compressor in a liquid state and subsequently relaxed in a pressure reducer. From there it gets into one Evaporator in which it is converted to the gaseous state, to get to the compressor, etc.
Um die auf die Verwendung von umweltschädlichen Verbindungen zurückzuführenden Nachteile zu vermeiden, wurde vorgeschlagen, die herkömmlichen Kühlmittel durch weniger schädliche Kühlmittel, insbesondere durch natürliche Verbindungen wie das Kohlendioxid (CO2) zu ersetzen, wobei das Kühlmittel meist im gasförmigen Zustand verbleibt.Around attributable to the use of environmentally harmful compounds To avoid disadvantages, has been proposed, the conventional coolant with less harmful coolant, especially by natural Replace compounds such as the carbon dioxide (CO2) with the coolant mostly in gaseous form Condition remains.
Es sind somit Klimatisierungskreisläufe vorgeschlagen worden, in welchen solch natürliche Kühlmittel verwendet werden, die im superkritischen Zustand vorhanden sind und mit erheblich höherem Druck betrieben werden als im Falle der herkömmlichen Klimatisierungskreisläufe. In solchen Kreisläufen wird das gasförmige Kühlmittel durch den Kompressor zu einem Gaskühler und anschließend in einen ersten Teil eines internen Wärmetauschers geschickt, bevor es zu einem Druckminderer und anschließend einem Verdampfer gelangt. Am Ausgang aus dem Verdampfer gelangt das Kühlmittel zu einem Akkumulator und fließt durch einen zweiten Teil des internen Wärmetauschers, bevor er zum Eintritt in den Kompressor zurückkehrt.It are thus air conditioning circuits have been proposed in which such natural coolants are used, which are present in the supercritical state and with significant higher pressure operated as in the case of conventional air conditioning circuits. In such circuits becomes the gaseous coolant through the compressor to a gas cooler and then into sent a first part of an internal heat exchanger before it passes to a pressure reducer and then an evaporator. At the exit from the evaporator, the coolant reaches an accumulator and flows through a second part of the internal heat exchanger before going to the Return to the compressor returns.
Im internen Wärmetauscher tauscht das Kühlmittel mit hohem Druck und hoher Temperatur die Wärme mit demselben Kühlmittel mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur aus.in the internal heat exchanger exchanges the coolant with high pressure and high temperature heat with the same coolant with low pressure and low temperature.
Um
den Aufbau solcher Klimatisierungskreisläufe zu vereinfachen, wurde
bereits vorgeschlagen, wie im
Wie
im
Die Dicke der Wand des Akkumulators muß relativ stark sein, um relativ große Berstdruckhöhen auszuhalten. Die Wand des Akkumulators steht in unmittelbarem Kontakt mit der Umgebung und liegt in einem Bereich mit hoher Luftzirkulierung, wodurch der Wärmeaustausch mit der Umgebung steigt und zu einem Verlust des Wirkungsgrads führt. Die Anschlüsse für das Kühlmittel sind an den vier Ecken des Wärmeaustauschmoduls angeordnet, was zu aufwendigen Anschlüssen führt.The Thickness of the wall of the accumulator must be relatively strong in order to be relative size Withstand bursting pressure levels. The wall of the accumulator is in direct contact with the Environment and is located in an area with high air circulation, whereby the heat exchange increases with the environment and leads to a loss of efficiency. The connections for the coolant are at the four corners of the heat exchange module arranged, which leads to elaborate connections.
Gemäß dem
Zudem
ist aus dem
Die Erfindung zielt darauf ab, eine kombinierte Vorrichtung bestehend aus einem internen Wärmetauscher und einem Akkumulator für einen Klimatisierungskreislauf, der von einem Kühlmittel durchflossen ist, bereitzustellen, die es ermöglicht, die vorgenannten Nachteile zu überwinden.The Invention aims to provide a combined device from an internal heat exchanger and an accumulator for an air conditioning circuit through which a coolant flows, to provide that makes it possible overcome the aforementioned disadvantages.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine solche Vorrichtung dieser Art bereitzustellen, deren Aufbau einfach ist und die es ermöglicht, die Kühlmittelanschlüsse zusammenzulegen.One Another object of the invention is to provide such a device To provide a type whose structure is simple and which allows to pool the coolant connections.
Hierzu schlägt die Erfindung eine solche kombinierte Vorrichtung von der in der Einleitung definierten Art vor, welche eine zylindrische Außenwand umfasst, in der eine Vielzahl von Kanälen für das Zirkulieren des Kühlmittels mit hohem Druck und hoher Temperatur gebildet sind, einen unteren Flansch, der ein unteres Ende der zylindrischen Wand schließen kann, einen oberen Flansch, der ein oberes Ende der zylindrischen Wand schließen kann, Zugangsöffnungen für das Kühlmittel, die in dem unteren und oberen Flansch angeordnet sind, einen Behälter, der in dem durch die zylindrische Außenwand und dem unteren und oberen Flansch definierten Raum angeordnet ist, eine Versorgung mit Kühlmittel mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur, die mit dem Behälter verbunden ist, und einen Durchlaß für das Zirkulieren des Kühlmittels mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur, der zwischen der zylindrischen Wand und dem Behälter ausgebildet und von dem Behälter aus versorgt ist.For this purpose, the invention proposes such a combined device of the type defined in the introduction, which comprises a cylindrical outer wall in which a plurality of channels for circulating the coolant at high pressure and high temperature are formed, a lower flange which is a lower Close the end of the cylindrical wall, an upper flange which can close an upper end of the cylindrical wall, access openings for the coolant, which are arranged in the lower and upper flange, a Be container, which is disposed in the space defined by the outer cylindrical wall and the lower and upper flange, a supply of low-pressure, low-temperature refrigerant connected to the container, and a passage for circulating the low-pressure refrigerant and low temperature, which is formed between the cylindrical wall and the container and supplied from the container.
Der interne Wärmetauscher weist deshalb eine koaxiale Struktur auf, die unmittelbar in der Wand des Akkumulators integriert ist. Die Wand des Akkumulators, die beispielsweise in der Form eines stranggepreßten Profils oder einer Vielzahl von koaxialen Rohren gebildet sein kann, weist nunmehr eine doppelte Funktion auf:
- – sie ermöglicht es, einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur am Ausgang des Akkumulators und dem Kühlmittel mit hohem Druck und hoher Temperatur am Ausgang des Gaskühlers durchzuführen, und
- – sie ermöglicht es, für den Akkumulator einen unter Druck stehenden Behälter auszubilden.
- It makes it possible to carry out a heat exchange between the low pressure and the low temperature refrigerant at the outlet of the accumulator and the high pressure and high temperature refrigerant at the outlet of the gas cooler, and
- - It makes it possible to form a pressurized container for the accumulator.
Die Anschlüsse, um das Kühlmittel mit dem Verdampfer und dem Verdichter zu verbinden, sind im oberen bzw. unteren Flansch zusammengelegt, was die Struktur vereinfacht.The Connections, around the coolant to connect with the evaporator and the compressor are in the upper or lower flange folded, which simplifies the structure.
Der Begriff "Behälter" bezeichnet hier ein Element, das im Wesentlichen einen Bereich zur Trennung der Phasen für das Kühlmittel begrenzt, d. h. um die gasförmige Phase und die flüssige Phase dieses Kühlmittels zu trennen. Es ist zudem vorteilhaft, dass dieser Behälter auch einen Bereich zum Speichern des Kühlmittels in der flüssige Phase und somit einen Flüssigkeitsvorrat bildet.Of the Term "container" refers to here an element that essentially has an area for separating the Phases for the coolant limited, d. H. around the gaseous Phase and the liquid Phase of this coolant to separate. It is also advantageous that this container also an area for storing the refrigerant in the liquid phase and thus a liquid supply forms.
Gemäß der Erfindung sind die in der zylindrischen Außenwand gebildeten Kanäle vorzugsweise parallel.According to the invention For example, the channels formed in the cylindrical outer wall are preferably parallel.
Der untere Flansch und der obere Flansch bilden Verschlußelemente, um die zylindrischen Außenwand an deren unterem und oberen Ende abzuschließen. Der untere bzw. obere Flansch ist vorteilhafterweise jeweils mit einer unteren Vertiefung versehen, die angeordnet ist, um das untere bzw. ein oberes Ende der zylindrischen Außenwand aufzunehmen.Of the lower flange and the upper flange form closure elements, around the cylindrical outer wall complete at the bottom and top. The lower or upper Flange is advantageously each with a lower recess provided, which is arranged around the lower and an upper end the cylindrical outer wall take.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Behälter eine zylindrische Innenwand, die von der zylindrischen Außenwand nach innen beabstandet ist, um einen ringförmigen Raum zu begrenzen, der einen Durchlaß für das Zirkulieren des Kühlmittels mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur bildet, der im oberen Teil mit dem Behälter und im unteren Teil mit einem Durchlaß für den Ablauf des Kühlmittels mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur verbunden ist, der den unteren Flansch durchquert.According to one embodiment The invention comprises the container a cylindrical inner wall extending from the cylindrical outer wall spaced inwardly to define an annular space, the a passage for circulating the refrigerant with low pressure and low temperature, that in the upper Part with the container and in the lower part with a passage for the discharge of the coolant associated with low pressure and low temperature, the traverses the lower flange.
In dieser ersten Ausführungsform der Erfindung kann der ringförmige Raum einen Durchlaß ohne Hindernisse oder einen direkten Durchlaß für das Zirkulieren des Kühlmittels mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur bilden. Als Variante kann der vorgenannte ringförmige Raum ein Mittel für den Wärmeaustausch aufnehmen, um einen spiralförmigen Kanal zwischen der zylindrischen Außenwand und der zylindrischen Innenwand zu bilden. Dieses Mittel für den Wärmeaustausch kann beispielsweise ein schraubenförmiges Organ oder ein schraubenförmiges Kapillarrohr sein, das sich in den Behälter fortsetzt.In this first embodiment The invention may be the annular Room a passage without Obstacles or a direct passage for the circulation of the coolant form with low pressure and low temperature. As a variant can the aforementioned annular Space a means for the heat exchange pick up a spiral Channel between the cylindrical outer wall and the cylindrical To form inner wall. This means for heat exchange, for example, a helically Organ or a helical one Capillary tube, which continues into the container.
In dieser ersten Ausführungsform schließt sich vorteilhafterweise die zylindrische Innenwand an einen gewölbten Boden an, der gegen den unteren Flansch anliegt.In this first embodiment closes advantageously, the cylindrical inner wall to a curved bottom on, which bears against the lower flange.
Die zylindrische Außenwand ist vorteilhafterweise aus einem stranggepreßten Profil gebildet, in dem die Kanäle für das Zirkulieren des Kühlmittels mit hohem Druck und hoher Temperatur gebildet sind.The cylindrical outer wall is advantageously formed of an extruded profile in which the channels for the Circulate the coolant with high pressure and high temperature are formed.
In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung ein stranggepreßtes Profil, das Außenkanäle, die die Kanäle für das Zirkulieren des Kühlmittels mit hohem Druck und hoher Temperatur bilden, und Innenkanäle, die den Durchlaß für das Zirkulieren des Kühlmittels mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur bilden.In a second embodiment invention, the device comprises an extruded profile, the outside channels, the the channels for the Circulating the coolant form with high pressure and high temperature, and inner channels, the the passage for circulating of the coolant form with low pressure and low temperature.
Die Versorgung mit Kühlmittel mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur, die mit dem Behälter verbunden ist, umfasst vorteilhafterweise Mittel zur Bildung einer Turbulenz in dem Kühlmittel mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur, welche in den Behälter eindringt, um die gasförmige Phase und die flüssige Phase des Kühlmittels zu trennen.The Supply of coolant with low pressure and low temperature, which connected to the container is advantageously includes means for forming a turbulence in the coolant with low pressure and low temperature, which penetrates into the container, around the gaseous Phase and the liquid Phase of the coolant to separate.
Die Mittel, die die Bildung einer Turbulenz ermöglichen, können beispielsweise aus einem schraubenförmigen Rohr, das im Behälter angeordnet ist, oder auch aus Mitteln bestehen, die einen Wirbelstrom bilden.The For example, means which allow the formation of a turbulence may consist of a helical tube, that in the container is arranged, or even consist of means that an eddy current form.
Die Vorrichtung der Erfindung umfasst vorteilhafterweise ein Umkehrorgan, um das Fördern eines vom Kühlmittel transportieren Schmieröls vom Boden des Behälters aus zum Durchlaß für das Zirkulieren des Kühlmittels mit niedrigem Druck und niedriger Temperatur zu gewährleisten.The Device of the invention advantageously comprises a reversing member, to promote one from the coolant transport lubricating oil from the bottom of the container off to the passage for circulation of the coolant to ensure low pressure and low temperature.
Vorteilhafterweise umfasst der untere Flansch einen Innendurchgang, der eine Eingangsöffnung, die an den Ausgang eines Verdichters angeschlossen werden kann, und eine Ausgangsöffnung, die an den Eingang eines Gaskühlers angeschlossen werden kann, bildet.Advantageously, the lower comprises Flange an internal passage, which forms an input port, which can be connected to the output of a compressor, and an output port, which can be connected to the input of a gas cooler.
Gemäß der Erfindung ist das Kühlmittel vorteilhafterweise Kohlendioxid.According to the invention is the coolant advantageously carbon dioxide.
Unter einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Gaskühler für einen Klimatisierungskreislauf, der von einem Kühlmittel in gasförmiger Phase durchflossen ist, wobei dieser Kühler mit einer kombinierten Vorrichtung aus einem internen Wärmetauscher und einem Akkumulator ausgestattet ist, wie zuvor definiert.Under In another aspect, the invention relates to a gas cooler for a Air conditioning circuit consisting of a refrigerant in gaseous phase is flowing through, with this cooler with a combined device of an internal heat exchanger and an accumulator as defined above.
Der Gaskühler umfasst vorzugsweise einen Sammler mit einer Eingangsöffnung, die an den Ausgang eines Verdichters durch einen Durchlaß hindurch angeschlossen werden kann, der in dem unteren Flansch ausgebildet ist, und mit einer Ausgangsöffnung, die an eine Eingangsöffnung des unteren Flansches angeschlossen werden kann.Of the gas cooler preferably comprises a collector with an inlet opening, at the exit of a compressor through a passage can be connected, which is formed in the lower flange is, and with an exit opening, to an entrance opening the lower flange can be connected.
In der folgenden Beschreibung, die lediglich beispielhaft angegeben ist, wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die zeigen:In the following description, which is given by way of example only is on the attached drawings Referenced, showing:
Zunächst wird
auf
Die
Vorrichtung
Ein
Behälter
Dieser
Behälter
umfasst eine zylindrische Wand
Der
obere Flansch
Die
zylindrische Wand
In
der Ausführungsform
der
Der
so gebildete ringförmige
Raum ist im unteren Teil mit einem Durchlaß
Der
obere Flansch
Im
unteren Teil des Durchlasses
Zudem
fördert
das Kühlmittel
ein Öl,
das dazu notwendig ist, das Schmieren des Verdichters
Der
obere Flansch
Der
untere Flansch
Der
somit ausgestattete Kreislauf der Vorrichtung
Aufgrund
dieses Aufbaus wird ein Wärmeaustausch
zwischen dem Kühlmittel
mit hohem Druck und hoher Temperatur erhalten, das senkrecht von
unten nach oben in den Kanälen
Zudem
sind die thermischen Leistungen dadurch erhöht, dass der Wärmeaustausch
zwischen dem Akkumulator (d. h. dem Behälter
Im
Ausführungsbeispiel
der
Die
In
Die
Die
Die
In
der Ausführungsform
der
In
den vorhergehenden Ausführungsformen zirkuliert
das Kühlmittel
in einem einzigen Durchlauf sowohl in den Kanälen
Es
wird nunmehr auf die
Die
In
der Ausführungsform
der
Die
Die Erfindung ist nicht auf die zuvor beispielhaft beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und erstreckt sich auf weitere Varianten.The The invention is not limited to the embodiments described above by way of example limited and extends to other variants.
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