EP1321730A2 - Niederdrucksammler, insbesondere für eine CO2-Klimaanlage - Google Patents

Niederdrucksammler, insbesondere für eine CO2-Klimaanlage Download PDF

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EP1321730A2
EP1321730A2 EP02027540A EP02027540A EP1321730A2 EP 1321730 A2 EP1321730 A2 EP 1321730A2 EP 02027540 A EP02027540 A EP 02027540A EP 02027540 A EP02027540 A EP 02027540A EP 1321730 A2 EP1321730 A2 EP 1321730A2
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EP
European Patent Office
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oil
low
refrigerant
phase
pressure accumulator
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EP02027540A
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EP1321730A3 (de
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Günter Dr.rer.nat. Feuerecker
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Mahle Behr GmbH and Co KG
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Behr GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide

Definitions

  • the invention relates to a low-pressure collector, in particular for a CO2 air conditioning system for a motor vehicle, according to the preamble of the claim 1, an air conditioner according to the preamble of claim 13 and a method of operating a low pressure accumulator according to the Preamble of claim 14.
  • CO2 air conditioning systems usually have a low-pressure accumulator of initially mentioned type, which at different operating points fluctuating need for refrigerant in the circuit of the air conditioning buffers.
  • the low-pressure collector is gaseous refrigerant, liquid refrigerant and one with the liquid refrigerant only limited miscible oil, which usually contain some liquid in the liquid refrigerant is and some oil in the oil, so that the corresponding phases in the The following are referred to as oil-poor or oil-rich phases.
  • the oil rich Phase settles due to its greater density in the low pressure collector down from and is fed back to the extracted, gaseous refrigerant.
  • a corresponding low-pressure accumulator according to the prior art is shown in Fig. 4.
  • This low pressure accumulator 210 has a housing 211, a supply line 212 and a drain 213 on.
  • the gaseous refrigerants 214 in the middle part the low-oil phase 215 and in the lower part of the oil-rich phase 216, as shown schematically in Fig. 4.
  • the supply line 212 terminates in the upper region of the low-pressure accumulator 210 and carries gaseous refrigerant 214, as well as a small amount of liquid, consisting of oil and refrigerant, the low pressure accumulator 210 to.
  • the disadvantage of such an arrangement is that it falls below a threshold temperature comes to a floating of the oil-rich phase, so that the oil return mechanism which passed the oil-rich phase to the gaseous refrigerant supplies failed.
  • the limit temperature currently oil and CO2 at approx. -20 ° C. These temperatures can occur when the system is used as a heat pump at low ambient temperatures is used.
  • failure of the oil return mechanism There is an accumulation of oil in the low pressure collector and thus to a depletion of the circulating oil in the Circulation. As a result, there may be compressor damage due to deficient Lubrication due to insufficient oil supply come.
  • an intermediate container is provided for this purpose.
  • a simple separation of liquid refrigerant and oil is by means of a liquid-permeable wall possible.
  • the wall in particular be designed porous or holes of small diameter respectively.
  • the separation of the oil-rich and oil-poor phase is based on the different viscosity of both phases.
  • the permeability must be designed so that on the one hand the low-oil phase is fast, that only a small proportion remains in the intermediate container, on the other hand so accumulated a lot of oil-rich phase in the intermediate tank, that this the derivative can be supplied.
  • the Low pressure collector preferably a mixing device, which the Separating device is connected upstream and which the mixing of the oil-poor and the oil-rich phases, so that a refrigerant-oil mixture of the Separating device is supplied.
  • This is preferably the supplied, mostly gaseous refrigerant for mixing around the lower Part of the housing located low oil and oil-rich phases, where it can also act as a means of transport to the refrigerant-oil mixture to feed the separator.
  • the supply line for the refrigerant is preferably in the lower region of the low-pressure accumulator.
  • an oil return line provided for the derivation, wherein the oil return line has a smaller Diameter as the derivative and of a height the intermediate container emanates middle region of the intermediate container, whereby a floating of the oil or the oil-rich phase in the intermediate container is unproblematic, as it also in this case to the oil return line and thus to the derivative and get back into the circulation.
  • Middle range means here that the oil return line is not directly at Bottom or directly at the top of the intermediate container begins.
  • the separating device is a Calming device, preferably in the form of a cascade upstream.
  • Fig. 1 shows a CO2 air conditioner 1 with a compressor 2, a heat exchanger 3, which heat between refrigerant and ambient air transfers, an internal heat exchanger 4, which heat between two Streaming of the refrigerant transfers, an expansion element 5, a heat exchanger 6, which heat between the refrigerant and the Vehicle interior supplied air transfers, as well as a 4/2-way valve 7, which switches the refrigerant flow so that the system alternatively for cooling or heating the vehicle interior supplied Air is used, and a low-pressure accumulator 10 according to the first embodiment, which is shown schematically in Fig. 2.
  • the refrigerant leaving the compressor 2 is from the 4/2-way valve 7 passed to the heat exchanger 3 and there gives heat to the Ambient air.
  • the cooled refrigerant is then inside Heat exchanger 4 further cooled. It will be in the expansion organ 5 then throttled to a low pressure and evaporated in the heat exchanger 6, wherein it is the heat supplied to the vehicle interior air withdraws. Then it is via the 4/2-way valve 7 via a Line 12 fed to the low pressure accumulator 10, flows through the inner Heat exchanger 4, where it heats up and finally from the compressor 2 is brought back to high pressure.
  • the refrigerant is starting from the compressor 2 via the 4/2-way valve 7 is passed to the heat exchanger 6, where it cools down and in return, the air supplied to the vehicle interior heats up. It will subsequently expanded by the expansion element 5 to a low pressure, flows through the internal heat exchanger 4 without essential function and evaporates in the heat exchanger 3, where it is the ambient air heat withdraws. Then it is from the 4/2-way valve 7 to the low pressure collector 10 and via the inner heat exchanger 4 to the compressor. 2 where it is put back on high pressure. In heating mode can it correspondingly at correspondingly low ambient temperatures come low evaporation temperatures, which for the floating of the Oils lead.
  • the low pressure accumulator 10 has, as shown in Fig. 2, a housing 11th which is supplied by means of a supply line 12 refrigerant and by means of a Derivation 13 is removed again.
  • the housing 11 contains gaseous Refrigerant 14 in the upper part of the housing 11, as well as liquid refrigerant 15 and oil 16 in the lower part of the housing 11th
  • the refrigerant supplied through the supply line 12 is predominantly gaseous, as well as the derivative through the derivative 13 refrigerant.
  • the supply line 12 terminates in the lower part of the housing 11, in an area in the the liquid refrigerant 15 and the oil 16 are located. It ends below a vertically arranged, funnel - shaped open line 20, which in Upper part of the housing 11 ends, in an area in which the gaseous Refrigerant 14 is located. At this upper end is on the line 20 an upwardly open intermediate container 21 with walls 22 such provided that the line 20 the intermediate container 21 from below penetrates and slightly above the walls 22 of the intermediate container 21 ends. In this case, the intermediate container 21 above the lower in the Part of the housing 11 located liquid refrigerant 15 and the oil 16 arranged.
  • the walls 22 of the intermediate container 21 are porous, wherein the Function will be described in more detail later.
  • the diameter of the oil return line 23 is smaller as the diameter of the derivative 13.
  • the feed line 12 serves as a mixing device 25th
  • the supplied gaseous refrigerant 14 breaks a part of the refrigerant-oil mixture 24 with and transports them through the line 20 in the intermediate container 21.
  • the porous walls 22nd there is an accumulation of the more viscous phase, i.
  • the intermediate container 21 thus serves as a separator 26 for liquid refrigerant 15 and oil 16, wherein the oil 16 accumulates in the intermediate container 21.
  • porous walls 22 As an alternative to porous walls 22 corresponding small openings be provided in the walls 22, which leads to a separation of Refrigerant-oil mixture 24 lead.
  • oil 16 passes through the oil return line 23 for discharge 13, while the liquid refrigerant 15 remains in the low-pressure accumulator 10. Since the oil return line 23 is approximately in the middle of the height of the porous walls 22 branches off laterally from the intermediate container 21, it is ensured that even in case of floating of oil 16 at very low Temperatures especially oil 16 through the oil return line 23 of the derivative 13 is supplied and no or only in minimal quantities liquid refrigerant 15 instead of oil 16 enters the circuit.
  • Fig. 3 shows the second embodiment.
  • the same or equivalent elements with reference numerals higher by 100 than in the first Designated embodiment.
  • the low-pressure collector 110 also has a housing 111 with a in the lower part of the housing 111 ending supply line 112 and one in the upper Part of the housing 111 beginning discharge 113.
  • gaseous refrigerant 114 in the upper part, as well as liquid refrigerant 115 and oil 116 in the lower part of the housing 111 included.
  • the first embodiment is performed by the through the supply line 112 supplied gaseous refrigerant 114 mixing the im lower part of the housing 111 befindliches liquid Kältemitteis 115 and of the oil 116, so that in turn a refrigerant-oil mixture 124 is formed.
  • the feed line 112 according to the first embodiment as mixing device 125.
  • the first embodiment is in the housing 111 in the provided substantially vertically disposed line 120, which below funnel-shaped and ends open at the top.
  • the upper end of the conduit 120 is a calming device 120 'in shape a cascade 120 ", which is used to reduce turbulence in the refrigerant-oil mixture 124, which is below the cascade 120 "arranged intermediate container 121 is thus supplied calmed
  • Intermediate container 121 has, according to the first embodiment, porous walls 122, through which the liquid refrigerant 115 exit and get back into the lower part of the low pressure header 110 where most of the refrigerant-oil mixture 124 is located during the oil 116 in serving as a separator 126 intermediate container 121 enriches.
  • an oil return line 125 from the discharge 113th
  • the function of the low-pressure accumulator 110 essentially corresponds to that the low pressure accumulator 10 according to the first embodiment.

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Abstract

  • 1. Niederdrucksammler, insbesondere für eine CO2-Klimaanlage
  • 2. Die Erfindung betrifft einen Niederdrucksammler, insbesondere für eine CO2-Klimaanlage (1) für ein Kraftfahrzeug, in welchem gasförmiges Kältemittel (14; 114), flüssiges Kältemittel in Form einer ölarmen Phase (15; 115) und Öl in Form einer ölreichen Phase (16; 116) enthalten ist, mit einer Zuleitung (12; 112) und einer Ableitung (13; 113) für das mit der ölreichen Phase (16; 116) versetzte Kältemittel (14; 114), wobei der Niederdrucksammler (10) eine Trennvorrichtung (26) aufweist.
    • Figure 00000001

    Description

    Die Erfindung betrifft einen Niederdrucksammler, insbesondere für eine CO2-Klimaanlag für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, eine Klimaanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 13 und ein Verfahren zum Betreiben eines Niederdrucksammlers gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 14.
    CO2-Klimaanlagen weisen üblicherweise einen Niederdrucksammler der eingangs genannten Art auf, welcher den bei unterschiedlichen Betriebspunkten schwankenden Bedarf an Kältemittel im Kreislauf der Klimaanlage puffert. Im Niederdrucksammler befindet sich gasförmiges Kältemittel, flüssiges Kältemittel und ein mit dem flüssigen Kältemittel nur begrenzt mischbares Öl, wobei in der Regel im flüssigen Kältemittel etwas Öl enthalten ist und im Öl etwas Kältemittel, so dass die entsprechenden Phasen im folgenden als ölarme bzw. ölreiche Phasen bezeichnet werden. Die ölreiche Phase setzt sich auf Grund ihrer größeren Dichte im Niederdrucksammler unten ab und wird dem abgesaugten, gasförmigen Kältemittel wieder zugeführt. Ein entsprechender Niederdrucksammler gemäß dem Stand der Technik ist in Fig. 4 dargestellt. Dieser Niederdrucksammler 210 weist ein Gehäuse 211, eine Zuleitung 212 und eine Ableitung 213 auf. Hierbei befindet sich im oberen Teil des Gehäuses 211 des Niederdrucksammlers 210 das gasförmige Kältemittel 214, im mittleren Teil die ölarme Phase 215 und im unteren Teil die ölreiche Phase 216, wie schematisch in Fig. 4 dargestellt. Die Zuleitung 212 endet im oberen Bereich des Niederdrucksammlers 210 und führt gasförmiges Kältemittel 214, sowie einen kleinen Anteil Flüssigkeit, bestehend aus Öl und Kältemittel, dem Niederdrucksammler 210 zu. Die bedarfsgerechte Weiterleitung des gasförmigen Kältemittels 214 einschließlich der ölreichen Phase 216, d.h. der Ölrückführmechanismus, erfolgt mittels eines U-förmig ausgebildeten Rohres, welches im oberen Teil des Niederdrucksammlers 210 beginnt und an seiner untersten Stelle mit einer Bohrung 217 versehen ist. Dieses Rohr bildet die Ableitung 213.
    Nachteilig bei einer derartigen Anordnung ist, dass es bei Unterschreiten einer Grenztemperatur zu einem Aufschwimmen der ölreichen Phase kommt, so dass der Ölrückführmechanismus, welcher die ölreiche Phase dem weitergeleiteten gasförmigen Kältemittel zuführt, versagt. Die Grenztemperatur liegt bei derzeit üblichen Ölen und CO2 bei ca. -20°C. Diese Temperaturen können auftreten, wenn das System als Wärmepumpe bei niedrigen Umgebungstemperaturen eingesetzt wird. Im Falle eines Versagen des Ölrückführmechanismuses kommt es zu einer Anreicherung der Öles im Niederdrucksammler und damit zu einer Verarmung des umlaufenden Öles im Kreislauf. In der Folge kann es zu Kompressorschäden wegen mangelhafter Schmierung infolge einer unzureichenden Ölversorgung kommen.
    Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Niederdrucksammler zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Niederdrucksammler mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
    Durch die Verwendung einer Trennvorrichtung für vermischtes flüssiges Kältemittel und Öl wird auf eine einfache Weise ein Ölrückführmechanismus zur Verfügung gestellt, der auch bei niedrigen Betriebstemperaturen funktioniert, bei denen es ansonsten zu einem Aufschwimmen des Öles bzw. der ölreichen Phase kommt. Vorzugsweise ist hierfür ein Zwischenbehälter vorgesehen.
    Eine einfache Trennung von flüssigem Kältemittel und Öl ist mittels einer flüssigkeitsdurchlässige Wandung möglich. Hierbei kann die Wandung insbesondere porös ausgestaltet sein oder Bohrungen geringen Durchmessers aufweisen. Die Trennung der ölreichen und ölarmen Phase beruht dabei auf der unterschiedlichen Viskosität beider Phasen. Die Durchlässigkeit muss dabei so gestaltet sein, dass einerseits die ölarme Phase schnell abläuft, dass nur ein kleiner Anteil im Zwischenbehälter verbleibt, andererseits so viel ölreiche Phase im Zwischenbehälter aufstaut, dass diese der Ableitung zugeführt werden kann.
    Damit möglichst viel Öl der Trennvorrichtung zugeführt wird und eine möglichst einfache Ausgestaltung mit wenigen Behältern möglich ist, weist der Niederdrucksammler vorzugsweise eine Mischvorrichtung auf, die der Trennvorrichtung vorgeschaltet ist und welche dem Vermischen der ölarmen und der ölreichen Phasen dient, so dass eine Kältemittel-Öl-Mischung der Trennvorrichtung zugeführt wird. Hierbei dient vorzugsweise das zugeführte, größtenteils gasförmige Kältemittel zum Vermischen der sich um unteren Teil des Gehäuses befindlichen ölarmen und ölreichen Phasen, wobei es gleichzeitig auch als Transportmittel wirken kann, um die Kältemittel-Öl-Mischung der Trennvorrichtung zuzuführen. Hierfür endet die Zuleitung für das Kältemittel vorzugsweise im unteren Bereich des Niederdrucksammlers.
    Vorzugsweise ist ausgehend vom Zwischenbehälter eine Ölrückführleitung zur Ableitung vorgesehen, wobei die Ölrückführleitung einen kleineren Durchmesser als die Ableitung aufweist und von einem bezüglich der Höhe des Zwischenbehälters mittleren Bereich des Zwischenbehälters ausgeht, wodurch ein Aufschwimmen des Öles bzw. der ölreichen Phase im Zwischenbehälter unproblematisch wird, da es auch in diesem Fall zur Ölrückführleitung und somit zur Ableitung und wieder in den Kreislauf gelangt. Mittlerer Bereich heißt hierbei, dass die Ölrückführleitung nicht direkt am Boden oder direkt am oberen Rand des Zwischenbehälters beginnt.
    Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Trennvorrichtung eine Beruhigungsvorrichtung, vorzugsweise in Form einer Kaskade, vorgeschaltet.
    Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
    Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer CO2-Klimaanlag mit einem Niederdrucksammler gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
    Fig. 2
    den Niederdrucksammler von Fig. 1,
    Fig. 3
    einen Niederdrucksammler gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, und
    Fig. 4
    einen Niederdrucksammler gemäß dem Stand der Technik.
    Fig. 1 zeigt eine CO2-Klimaanlage 1 mit einem Kompressor 2, einem Wärmeübertrager 3, welcher Wärme zwischen Kältemittel und Umgebungsluft überträgt, einem inneren Wärmeübertrager 4, welcher Wärme zwischen zwei Strömen des Kältemittels überträgt, einem Expansionsorgan 5, einem Wärmeübertrager 6, welcher Wärme zwischen dem Kältemittel und der dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luft überträgt, sowie einem 4/2-Wege-Ventil 7, welches den Kältemittelstrom so schaltet, dass das System alternativ zum Abkühlen oder Aufheizen der dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luft dient, und einem Niederdrucksammler 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, der in Fig. 2 schematisiert dargestellt ist.
    Im Kühlbetrieb wird das den Kompressor 2 verlassende Kältemittel vom 4/2-Wege-Ventil 7 zum Wärmeübertrager 3 geleitet und gibt dort Wärme an die Umgebungsluft ab. Das abgekühlte Kältemittel wird anschließend im inneren Wärmeübertrager 4 weiter abgekühlt. Es wird im Expansionsorgan 5 anschließend auf einen niedrigen Druck gedrosselt und verdampft im Wärmeübertrager 6, wobei es der dem Fahrzeuginnenraum zugeführten Luft Wärme entzieht. Anschließend wird es über das 4/2-Wege-Ventil 7 über eine Leitung 12 dem Niederdrucksammler 10 zugeführt, strömt durch den inneren Wärmeübertrager 4, wo es sich erwärmt und schließlich vom Kompressor 2 wieder auf hohen Druck gebracht wird.
    Im Heizbetrieb wird das Kältemittel ausgehend vom Kompressor 2 über das 4/2-Wege-Ventil 7 zum Wärmeübertrager 6 geleitet, wo es sich abkühlt und im Gegenzug die dem Fahrzeuginnenraum zugeführte Luft aufheizt. Es wird anschließend vom Expansionsorgan 5 auf einen niedrigen Druck entspannt, strömt ohne wesentliche Funktion durch den inneren Wärmeübertrager 4 und verdampft im Wärmeübertrager 3, wo es der Umgebungsluft Wärme entzieht. Anschließend wird es vom 4/2-Wege-Ventil 7 zum Niederdrucksammler 10 und über den inneren Wärmeübertrager 4 zum Kompressor 2 geleitet, wo es wieder auf hohen Druck gebracht wird. Im Heizbetrieb kann es bei entsprechend niedrigen Umgebungstemperaturen zu entsprechend tiefen Verdampfungstemperaturen kommen, welche zum Aufschwimmen des Öles führen.
    Der Niederdrucksammler 10 weist, wie in Fig. 2 dargestellt, ein Gehäuse 11 auf, welchem mittels einer Zuleitung 12 Kältemittel zugeführt und mittels einer Ableitung 13 wieder entnommen wird. Das Gehäuse 11 enthält gasförmiges Kältemittel 14 im oberen Teil des Gehäuses 11, sowie flüssiges Kältemittel 15 und Öl 16 im unteren Teil des Gehäuses 11.
    Das durch die Zuleitung 12 zugeleitete Kältemittel ist überwiegend gasförmig, ebenso wie das durch die Ableitung 13 abgeleitete Kältemittel. Die Zuleitung 12 endet im unteren Teil des Gehäuses 11, in einem Bereich in dem sich das flüssige Kältemittel 15 und das Öl 16 befinden. Sie endet unterhalb einer vertikal angeordneten, trichterförmig geöffneten Leitung 20, welche im oberen Teil des Gehäuses 11 endet, in einem Bereich in dem sich das gasförmige Kältemittel 14 befindet. An diesem oberen Ende ist an der Leitung 20 ein nach oben offener Zwischenbehälter 21 mit Wandungen 22 derart vorgesehen, dass die Leitung 20 den Zwischenbehälter 21 von unten her durchdringt und etwas oberhalb der Wandungen 22 des Zwischenbehälters 21 endet. Dabei ist der Zwischenbehälter 21 oberhalb des sich im unteren Teil des Gehäuses 11 befindlichen flüssigen Kältemittels 15 und des Öles 16 angeordnet.
    Die Wandungen 22 des Zwischenbehälters 21 sind porös, wobei deren Funktion an späterer Stelle näher beschrieben wird. Vom Zwischenbehälter 21 zweigt seitlich, etwa in der Mitte von der Höhe der Wandungen 22 eine Ölrückführleitung 23 ab, welche der Ableitung 13 weiter unten im Gehäuse 11 zugeführt ist. Hierbei ist der Durchmesser der Ölrückführleitung 23 kleiner als der Durchmesser der Ableitung 13.
    Durch die Turbulenzen, die beim Einströmen des durch die Zuleitung 12 zugeleiteten gasförmigen Kältemittels 14 entstehen, erfolgt eine ständige Vermischung der ölarmen Phase 15 und der ölreichen Phase 16, so dass eine inhomogene Flüssigkeit, im folgenden als Kältemittel-Öl-Mischung 24 bezeichnet, entsteht. Hierbei dient die Zuleitung 12 als Mischvorrichtung 25. Das zugeführte gasförmige Kältemittel 14 reißt einen Teil der Kältemittel-Öl-Mischung 24 mit und transportiert diese durch die Leitung 20 in den Zwischenbehälter 21. Insbesondere aufgrund der porösen Wandungen 22 kommt es zu einer Anreicherung der viskoseren Phase, d.h. des Öles 16, im Zwischenbehälter 21, weil die weniger viskose ölarme Phase 15 die porösen Wandungen 22 schneller durchdringt und nach unten abtropft als die höher viskose ölreiche Phase 16. Der Zwischenbehälter 21 dient somit als Trennvorrichtung 26 für flüssiges Kältemittel 15 und Öl 16, wobei sich das Öl 16 im Zwischenbehälter 21 anreichert.
    Alternativ zu porösen Wandungen 22 können entsprechend kleine Öffnungen in den Wandungen 22 vorgesehen sein, die zu einer Trennung der Kältemittel-Öl-Mischung 24 führen.
    Somit gelangt insbesondere Öl 16 durch die Ölrückführleitung 23 zur Ableitung 13, während das flüssige Kältemittel 15 im Niederdrucksammler 10 verbleibt. Da die Ölrückführleitung 23 etwa in Mitte der Höhe der porösen Wandungen 22 vom Zwischenbehälter 21 seitlich abzweigt, wird sichergestellt, dass auch im Falle eines Aufschwimmens von Öl 16 bei sehr niedrigen Temperaturen vor allem Öl 16 durch die Ölrückführleitung 23 der Ableitung 13 zugeführt wird und kein oder nur in minimalen Mengen flüssiges Kältemittel 15 anstelle von Öl 16 in den Kreislauf gelangt.
    Fig. 3 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel. Hierbei sind gleiche oder gleichwirkende Elemente mit um 100 höheren Bezugszeichen als beim ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
    Der Niederdrucksammler 110 weist ebenfalls ein Gehäuse 111 mit einer im unteren Teil des Gehäuses 111 endenden Zuleitung 112 und einer im oberen Teil des Gehäuses 111 beginnenden Ableitung 113 auf. Im Gehäuse 111 sind gasförmiges Kältemittel 114 im oberen Teil, sowie flüssiges Kältemittel 115 und Öl 116 im unteren Teil des Gehäuses 111 enthalten. Entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel erfolgt durch das durch die Zuleitung 112 zugeleitete gasförmige Kältemittel 114 eine Vermischung des im unteren Teil des Gehäuses 111 befindlichen flüssigen kältemitteis 115 und des Öles 116, so dass wiederum eine Kältemittel-Öl-Mischung 124 entsteht. Hierbei dient die Zuleitung 112 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel als Mischvorrichtung 125.
    Entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel ist im Gehäuse 111 eine im wesentlichen vertikal angeordnete Leitung 120 vorgesehen, welche unten trichterartig erweitert ist und oben offen endet. Etwas unterhalb von dem oberen Ende der Leitung 120 ist eine Beruhigungsvorrichtung 120' in Form einer Kaskade 120" vorgesehen, welche zur Verringerung von Turbulenzen in der Kältemittel-Öl-Mischung 124 dient, welche dem unterhalb der Kaskade 120" angeordneten Zwischenbehälter 121 somit beruhigt zugeführt wird. Der Zwischenbehälter 121 weist, entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel, poröse Wandungen 122 auf, durch die das flüssige Kältemittel 115 austreten und wieder in den unteren Teil des Niederdrucksammlers 110 gelangen kann, wo sich der größte Teil der Kältemittel-Öl-Mischung 124 befindet, während sich das Öl 116 im als Trennvorrichtung 126 dienenden Zwischenbehälter 121 anreichert. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel geht von dem Zwischenbehälter 121, etwa mittig bezüglich der Höhe der porösen Wandungen 122, eine Ölrückführleitung 125 aus zur Ableitung 113.
    Die Funktion des Niederdrucksammlers 110 entspricht im wesentlichen derjenigen des Niederdrucksammlers 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
    Bezugszeichenliste
  • 1 CO2-Klimaanlage
  • 2 Kompressor
  • 3 Wärmeübertrager Kältemittel/Umgebungsluft
  • 4 Innerer Wärmeübertrager
  • 5 Expansionsorgan
  • 6 Wärmeübertrager Kältemittel/Zuluft
  • 7 4/2-Wege-Ventil
  • 10, 110, 210 Niederdrucksammler
  • 11, 111, 211 Gehäuse
  • 12, 112, 212 Zuleitung
  • 13, 113, 213 Ableitung
  • 14, 114, 214 gasförmiges Kältemittel
  • 15, 115, 215 flüssiges Kältemittel
  • 16, 116, 216 Öl
  • 20, 120 Leitung
  • 21, 121 Zwischenbehälter
  • 22, 122 poröse Wandung
  • 23, 123 Ölrückführleitung
  • 24, 124 Kältemittel-Öl-Mischung
  • 25, 125 Mischvorrichtung
  • 26, 126 Trennvorrichtung
  • 120' Beruhigungsvorrichtung
  • 120" Kaskade
  • 217 Bohrung

    • Claims (15)

    1. Niederdrucksammler, insbesondere für eine CO2-Klimaanlage (1) für ein Kraftfahrzeug, in welchem gasförmiges Kältemittel (14; 114), flüssiges Kältemittel in Form einer ölarmen Phase (15; 115) und Öl in Form einer ölreichen Phase (16; 116) enthalten ist, mit einer Zuleitung (12; 112) und einer Ableitung (13; 113) für das mit der ölreichen Phase (16; 116) versetzte Kältemittel (14; 114), dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdrucksammler (10; 110) eine Trennvorrichtung (26; 126) aufweist.
    2. Niederdrucksammler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung (26; 126) einen Zwischenbehälter (21; 121) aufweist.
    3. Niederdrucksammler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung (26; 126) eine flüssigkeitsdurchlässige Wandung (22; 122) aufweist.
    4. Niederdrucksammler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung (26; 126) im oberen Bereich des Niederdrucksammlers (10; 110) angeordnet ist.
    5. Niederdrucksammler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdrucksammler (10; 110) eine der Trennvorrichtung (26; 126) vorgeschaltete Mischvorrichtung (25; 125) aufweist.
    6. Niederdrucksammler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr des Kältemittels als Mischvorrichtung (25; 125) wirkt und die ölarme Phase (15; 115) und die ölreiche Phase (16; 116) vermischt.
    7. Niederdrucksammler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zugeführte Kältemittel als Transportmittel wirkt und die ölarme Phase (15; 115) und die ölreiche Phase (16; 116) zur Trennvorrichtung (26; 126) transportiert.
    8. Niederdrucksammler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (12; 112) im unteren Bereich des Niederdrucksammlers (10; 110) endet.
    9. Niederdrucksammler nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend vom Zwischenbehälter (21; 121) eine Ölrückführleitung (23; 123) zur Ableitung (13; 113) vorgesehen ist, wobei die Ölrückführleitung (23; 123) einen kleineren Durchmesser als die Ableitung (13; 113) aufweist und von einem bezüglich der Höhe des Zwischenbehälters (21; 121) mittleren Bereich des Zwischenbehälters (21; 121) ausgeht.
    10. Niederdrucksammler nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsöffnung zur Ölrückführleitung (23; 123) unterhalb der Eintrittsöffnung zur Ableitung (13; 113) angeordnet ist.
    11. Niederdrucksammler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der oder in der Trennvorrichtung (126) eine Beruhigungsvorrichtung (120') vorgesehen ist.
    12. Niederdrucksammler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Beruhigungsvorrichtung (120') eine Kaskade (120") oberhalb vom Zwischenbehälter (121) angeordnet ist.
    13. Klimaanlage, insbesondere CO2-Klimaanlage, gekennzeichnet durch einen Niederdrucksammler (10; 110) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
    14. Verfahren zum Betreiben eines Niederdrucksammlers (10; 110), insbesondere für eine CO2-Klimaanlage (1) für ein Kraftfahrzeug, in welchem gasförmiges Kältemittel (14; 114), flüssiges Kältemittel in Form einer ölarmen Phase (15; 115) und Öl in Form einer ölreichen Phase (16; 116) enthalten ist, mit einer Zuleitung (12; 112) und einer Ableitung (13; 113) für das mit der ölreichen Phase (16; 116) versetzte Kältemittel (14; 114), dadurch gekennzeichnet, dass im Niederdrucksammler (10; 110) die ölarme Phase (15; 115) und die ölreiche Phase (16; 116) mittels einer Trennvorrichtung (26; 126) getrennt werden.
    15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die ölarme Phase (15; 115) und die ölreiche Phase (16; 116) vor der Trennung mittels einer Mischvorrichtung (25; 125) vermischt werden.
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