EP1387134B1 - Trockner für Kältemittelkondensator - Google Patents
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- F25B2339/044—Condensers with an integrated receiver
- F25B2339/0441—Condensers with an integrated receiver containing a drier or a filter
Definitions
- the invention relates to a dryer for a refrigerant circuit, in particular for motor vehicle air conditioners, and a collector with such a dryer and a heat exchanger with such a collector.
- a dryer was by the DE-A 197 12 714 the applicant known.
- the invention also relates to the use of a polymer product known under the trademark CSP Technologies .
- Automotive air conditioning systems are operated with a refrigerant (R134 a), which, for. B. due to leaks in the system after a period of operation moisture (H2O) absorbs.
- This water in the refrigerant is undesirable and is therefore removed by means of a dryer located either in a separate collector or a collector integrated with the condenser.
- the applicant has known a so-called capacitor module in which the collector is integrated into the capacitor and accommodates a dryer cartridge or a so-called dryer bag.
- the dryer cartridge consists of a perforated plastic container, which is filled with dryer granules, z. B. off Molecular sieve is filled.
- the dryer bag consists of a permeable to the refrigerant fabric or nonwoven and is also filled with dryer granules.
- a similar dryer cartridge was replaced by the DE-A 197 12 714 the applicant: it consists of a cage-like plastic container, which is lined with a sieve and also receives dryer granules in the form of a bed in itself. So that the granules are not subjected to excessive abrasion during operation in the vehicle, the granule filling is compressed by a spring-loaded disc which is movable within the plastic container.
- These known dryer designs for refrigerant circuits are associated with a certain manufacturing and cost in terms of their production and shipment and positioning in the collector.
- US-A-4 013566 discloses a dryer which is formed as a hollow cylindrical injection molded part and contains a polymer and molecular sieve.
- the dryer is produced as a plastic injection-molded part from a known mass, which consists essentially of a polymer, a so-called channel former and a molecular sieve.
- the molecular sieve performs the function of drying, ie the dehydration of the refrigerant.
- the channel former causes channels to form in the polymer composition.
- the refrigerant has access from the outside to the molecular sieve and can be dried.
- the advantage of this dryer is that two functions, namely the container and the drying are combined in an injection molded part, because the polymer material absorbs the dryer in itself and thus acts as a sort of container.
- the entire dryer is made of plastic, such as the commercially available material sold under the trademark "CSP Technologies", as an injection molded part of any shape.
- the injection molded part is adapted to the inner shape of a collector of the refrigerant circuit.
- the injection-molded part can be solid or else designed as a hollow body - it merely has to provide sufficient drying material (molecular sieve) for the drying of the refrigerant.
- This injection molded part can also be arranged at any point in the collector and z. B. be fixed by clamping.
- the outer surface of the injection molded part is provided with openings, through which the refrigerant receives better access to the "channel system" with the embedded molecular sieve.
- an enlargement of the surface of the injection-molded part which is achieved for example by elevations and / or depressions such as depressions, grooves, grooves and the like.
- the injection molded part may for example have a fir tree-shaped structure.
- the solution to the above problem is also the use of a known polymer product, which is known and sold under the brand CSP Technologies .
- the new use of this product is that it is processed as an injection molded part in a plastic injection molding machine and used as a dryer for dehydrating refrigerant of an air conditioner.
- the polymer composition is thus used as an amorphous carrier of the molecular sieve or dryer material.
- the dryer according to the invention can be connected to a filter unit, so that a refrigerant flowing through or flowing around the dryer is also filtered.
- the connection is here For example, a plug, a Clips-, an adhesive or any other connection.
- the dryer forms a structural unit with a filter unit.
- the filter unit may, for example, have a fine-meshed network, are filtered with the foreign body as with a sieve from the refrigerant.
- the dryer according to the invention is used in a collector for a refrigerant in a closed circuit, so that a refrigerant flowing through the collector can be dried, that is, that the refrigerant water can be withdrawn.
- a filter element arranged in the direction of flow before or after the dryer such as a sieve, the refrigerant can optionally be additionally filtered, with which the collector combines several functions in itself.
- the collector is used with the dryer according to the invention in a heat exchanger with tubes, fins and two headers such that a refrigerant which flows through the heat exchanger, before, during or subsequently flows through the collector.
- the heat exchanger is designed as a capacitor.
- Such heat exchangers are through the DE 42 38 853 C2 known.
- Fig. 1 shows an injection molded part 1, which acts as a dryer in the refrigerant circuit of a motor vehicle air conditioning, not shown.
- This injection-molded part 1 is produced by injection molding as a solid cylinder made of a special plastic mixture, which will be explained below.
- the injection molded part 1 has circumferentially distributed cam-like spacers 2, which serve to fix in a housing, not shown here.
- openings 3 are provided, which allow a better access of the refrigerant into the internal structure of the dryer 1.
- the mass of this injection-molded part 1 is porous, wherein the carrier, which also causes the strength, consists of a polymer.
- the plastic in the form of polymer is traversed by a multiplicity of channels, which are produced by a so-called channel former during manufacture. In these channels is incorporated as a third component, a molecular sieve in the form of particles.
- Such a plastic blend is known as a commercial product under the CSP Technologies brand.
- FIG. 2 shows an enlarged view of a detail X from a section in the plane II-II through the mass of the injection molded part 1 - in a highly simplified, schematic representation.
- a carrier substance 4 cross-hatched
- channels 5 are about cubic particles 6 (hatched) embedded, which are referred to as molecular sieve and consist of a known dryer material. This molecular sieve 6 is therefore able to absorb the moisture contained in the refrigerant.
- Fig. 3 shows a portion of a refrigerant condenser 10 having a manifold 11 and an integrated collector 12, the z. T. shown as a view and z. T. is cut open, ie the window 13 releases the view into the interior.
- the collector 12 is connected in a known manner via the two overflow openings 14, 15 with the manifold 11, so that the collector 13 is constantly flowed through during operation of the air conditioner of refrigerant.
- the overflow opening 14 of the dryer 1 shown in Fig. 1 is arranged, approximately coaxial with the cross section of the collector 13.
- an annular gap 16 over the the refrigerant (not shown) rise in the liquid or vapor phase and the surface of the dryer 1 wash around or can flow around.
- the refrigerant first penetrates under the surface of the injection molded part 1 and thus enters the channel structure 5 shown schematically in FIG. 2 with the molecular sieve 6. This causes a drying of the refrigerant.
- the collector 13 can - which is not shown here - be provided with a removable lid, so that an exchange of the injection molded part 1 for maintenance is possible.
- the injection molded part 1 is fixed in a manner not shown in the collector 13, z. B. by clamping with the inner wall of the collector 13 or by resting on a screen member, not shown, in the lower region of the collector thirteenth
- this dryer In the illustrated position of the dryer 1, the latter is therefore not flowed through by the refrigerant, as is the case in the prior art with granulate containers, but substantially flows around it, the refrigerant diffusing from the outside through the openings 3 into the channel system of the porous mass , In this respect, this dryer also does not represent a flow resistance for the refrigerant.
- FIG. 4 shows a further arrangement of a dryer 20 in a collector 21 of a capacitor module 22.
- the dryer 20 consists of a polymer, a channel former and a molecular sieve, and in contrast to the dryer illustrated in FIG. 3, is formed integrally with a filter unit 23 in that the filter unit 23 is injection-molded onto the dryer 20.
- the filter unit 23 has a frame 24 with openings 25 for a flow of a refrigerant.
- Sealing lips 26 provide a seal against the collector 21, so that the refrigerant is forced to flow through a screen 27 injected into the filter unit 23.
- the sealing lips 26 serve to fix the component group consisting of the filter unit 23 and the dryer 20 in the collector 21.
- the collector 21 is integrated into the capacitor module 22 in such a way that a refrigerant flowing through the condenser 22, after cooling in the tube-and-fin network 28, flows through an inlet opening 29 from a collector tube 30 of the capacitor module 22 into the collector 21. After an optional drying in the dryer 20 and a filtering by the filter unit 23, the refrigerant flows through an outlet opening 31 back into the manifold 30 and from there to a further cooling in a not further identified subcooling of the capacitor module 22nd
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Trockner für einen Kältemittelkreislauf, insbesondere für Kraftfahrzeugklimaanlagen, sowie einen Sammler mit einem solchen Trockner und einen Wärmetauscher mit einem solchen Sammler. Ein solcher Trockner wurde durch die
DE-A 197 12 714 der Anmelderin bekannt. Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung eines unter der Marke CSP Technologies bekannten Polymer-Produktes. - Kraftfahrzeugklimaanlagen werden mit einem Kältemittel (R134 a) betrieben, welches, z. B. infolge Undichtigkeiten im System nach einer gewissen Betriebszeit Feuchtigkeit (H2O) aufnimmt. Dieses Wasser im Kältemittel ist unerwünscht und wird daher mittels eines Trockners, der entweder in einem separaten Sammler oder einem mit dem Kondensator integrierten Sammler angeordnet ist, entzogen. Durch die
DE-C 42 38 853 der Anmelderin wurde ein so genanntes Kondensatormodul bekannt, bei welchem der Sammler in den Kondensator integriert ist und in sich eine Trocknerpatrone oder ein so genanntes Trocknersäckchen aufnimmt. Die Trocknerpatrone besteht aus einem perforierten Kunststoffbehälter, der mit Trocknergranulat, z. B. aus Molekularsieb gefüllt ist. Das Trocknersäckchen besteht aus einem für das Kältemittel durchlässigen Gewebe oder Vlies und ist ebenfalls mit Trocknergranulat gefüllt. - Eine ähnliche Trocknerpatrone wurde durch die
DE-A 197 12 714 der Anmelderin bekannt: sie besteht aus einem käfigartigen Kunststoffbehälter, der mit einem Sieb ausgekleidet ist und ebenfalls Trocknergranulat in Form einer Schüttung in sich aufnimmt. Damit das Granulat während des Betriebes im Fahrzeug nicht zu starkem Abrieb unterworfen ist, wird die Granulaffüllung durch eine federbelastete Scheibe, die innerhalb des Kunststoffbehälters beweglich ist, zusammengedrückt. Diese bekannten Trocknerausführungen für Kältemittelkreisläufe sind hinsichtlich ihrer Herstellung und Verbringung sowie Positionierung im Sammler mit einem gewissen Fertigungs- und Kostenaufwand verbunden. -
US-A-4 013566 offenbart einen Trockner, welcher als hohlzylindrisches Spritzgussteil ausgebildet ist und einen Polymer und Molekularsieb enthält. - Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Trockner der eingangs genannten Art hinsichtlich seines Fertigungs- und Kostenaufwandes zu reduzieren.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Der Trockner wird dabei als ein Kunststoffspritzgußteil aus einer an sich bekannten Masse hergestellt, die im Wesentlichen aus einem Polymer, einem so genannten Kanalbildner und einem Molekularsieb besteht. Das Molekularsieb erfüllt die Funktion des Trocknens, d. h. der Dehydrierung des Kältemittels. Der Kanalbildner bewirkt, dass sich in der Polymermasse Kanäle ausbilden. Somit hat das Kältemittel von außen Zutritt zu dem Molekursieb und kann getrocknet werden. Der Vorteil dieses Trockners besteht darin, dass zwei Funktionen, nämlich die des Behälters und die des Trocknens in einem Spritzgussteil zusammengefasst sind, weil die Polymermasse den Trockner in sich aufnimmt und somit quasi als Behälter fungiert. Es entfällt damit der Abfüllvorgang des Trocknergranulats einschließlich des Verschließens des Behälters mit einem federbelasteten Verschluss, und darüber hinaus entfällt der Behälter selbst. Der gesamte Trockner wird aus Kunststoff, wie beispielsweise aus dem handelsüblichen, unter der Marke "CSP Technologies" vertriebenen Material, als Spritzgussteil beliebiger Form hergestellt.
- Das Spritzgussteil wird an die Innenform eines Sammlers des Kältemittelkreislaufes angepasst. Dabei kann das Spritzgussteil massiv oder auch als Hohlkörper ausgebildet sein - es muss lediglich genügend Trocknermaterial (Molekularsieb) für die Trocknung des Kältemittels zur Verfügung stellen. Dieses Spritzgussteil kann auch an beliebiger Stelle im Sammler angeordnet und z. B. durch Klemmen fixiert sein. Die Außenfläche des Spritzgussteils wird mit Öffnungen versehen ist, über die das Kältemittel einen besseren Zutritt in das "Kanalsystem" mit dem eingelagerten Molekularsieb erhält. Vorteilhaft kann eine Vergrößerung der Oberfläche des Spritzgussteils sein, die beispielsweise durch Erhebungen und/oder Vertiefungen wie Mulden, Nuten, Rinnen und dergleichen erreicht wird. Im Querschnitt kann das Spritzgussteil zum Beispiel eine tannenbaumförmige Struktur besitzen.
- Die Lösung der o. g. Aufgabe besteht auch in der Verwendung eines bekannten Polymer-Produktes, welches unter der Marke CSP Technologies bekannt ist und vertrieben wird. Die neue Verwendung dieses Produktes besteht darin, dass es als Spritzgussteil in einer Kunststoffspritzmaschine verarbeitet und als Trockner zur Dehydrierung von Kältemittel einer Klimaanlage benutzt wird. Die Polymermasse wird somit als amorpher Träger des Molekularsiebs bzw. Trocknermaterials benutzt.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Trockner mit einer Filtereinheit verbindbar, so dass ein den Trockner durchoder umströmendes Kältemittel auch gefiltert wird. Die Verbindung ist dabei beispielsweise eine Steck-, eine Clips-, eine Klebe- oder eine beliebige andere Verbindung. Besonders bevorzugt bildet der Trockner mit einer Filtereinheit eine bauliche Einheit.
- In beiden Fällen ist ein Montageaufwand reduziert, da anstatt zweier Bauteile, nämlich Trockner und Filter, nur noch eine Bauteilgruppe beziehungsweise ein Bauteil in einen Kältemittelkreislauf eingebaut werden muß. Die Filtereinheit kann dabei beispielsweise ein feinmaschiges Netz aufweisen, mit dem Fremdkörper wie mit einem Sieb aus dem Kältemittel gefiltert werden.
- In einer vorteilhaften Ausführung wird der erfindungsgemäße Trockner in einen Sammler für ein Kältemittel in einem geschlossenen Kreislauf eingesetzt, so dass ein durch den Sammler strömendes Kältemittel getrocknet werden kann, das heißt dass dem Kältemittel Wasser entzogen werden kann. Durch ein in Strömungsrichtung vor oder nach dem Trockner angeordnetes Filterelement, wie beispielsweise ein Sieb, kann das Kältemittel gegebenenfalls zusätzlich gefiltert werden, womit der Sammler mehrere Funktionen in sich vereinigt.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird der Sammler mit dem erfindungsgemäßen Trockner in einen Wärmetauscher mit Rohren, Rippen und zwei Kopfstücken derart eingesetzt, dass ein Kältemittel, das den Wärmetauscher durchströmt, zuvor, währenddessen oder anschließend den Sammler durchströmt. Insbesondere ist dabei der Wärmetauscher als Kondensator ausgebildet. Solche Wärmetauscher sind durch die
DE 42 38 853 C2 bekannt geworden. - Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- ein Spritzgussteil als Trockner,
- Fig. 2
- eine Einzelheit X aus einem Schnitt II-II durch das Spritzgussteil und
- Fig. 3
- eine Anordnung eines Spritzgussteiles in einem Sammler eines Kondensatormoduls.
- Fig. 4
- eine weitere Anordnung eines Spritzgussteils in einem Sammler
- Fig. 1 zeigt ein Spritzgussteil 1, welches als Trockner im Kältemittelkreislauf einer nicht dargestellten Kraftfahrzeug-Klimaanlage fungiert. Dieses Spritzgussteil 1 ist als massiver Zylinder aus einer speziellen Kunststoffmischung, die unten erläutert wird, durch Spritzgießen hergestellt. In seinem oberen und unteren Bereich weist das Spritzgussteil 1 über den Umfang verteilte nockenartige Abstandshalter 2 auf, die der Fixierung in einem hier nicht dargestellten Gehäuse dienen. Auf der Außenfläche des zylindrischen Spritzgussteils 1 sind Öffnungen 3 vorgesehen, die einen besseren Zutritt des Kältemittels in die innere Struktur des Trockners 1 ermöglichen.
- Die Masse dieses Spritzgussteiles 1 ist porös, wobei der Träger, der auch die Festigkeit bewirkt, aus einem Polymer besteht. Der Kunststoff in Form von Polymer ist von einer Vielzahl von Kanälen durchzogen, die durch einen so genannten Kanalbildner bei der Herstellung erzeugt werden. In diese Kanäle ist als dritte Komponente ein Molekularsieb in Form von Partikeln eingelagert. Eine solche Kunststoffmischung ist als handelsübliches Produkt unter der Marke CSP Technologies bekannt.
- Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Einzelheit X aus einem Schnitt in der Ebene II-II durch die Masse des Spritzgussteiles 1 - in stark vereinfachter, schematischer Darstellung. Eine Trägersubstanz 4 (kreuzschraffiert) besteht aus einem Polymer, welches von Kanälen 5 durchzogen ist. Diese Kanäle werden durch Beimischung eines Kanalbildners während der Herstellungsprozesses erzeugt. In die Kanäle 5 sind etwa würfelförmige Partikel 6 (schraffiert) eingelagert, die als Molekularsieb bezeichnet werden und aus einem bekannten Trocknermaterial bestehen. Dieses Molekularsieb 6 ist also in der Lage, die im Kältemittel enthaltene Feuchtigkeit zu absorbieren.
- Fig. 3 zeigt einen Abschnitt eines Kältemittelkondensators 10 mit einem Sammelrohr 11 und einem integrierten Sammler 12, der z. T. als Ansicht dargestellt und z. T. aufgeschnitten ist, d. h. durch ein Fenster 13 den Blick in das Innere freigibt. Der Sammler 12 ist in bekannter Weise über die beiden Überströmöffnungen 14, 15 mit dem Sammelrohr 11 verbunden, so dass der Sammler 13 beim Betrieb der Klimaanlage ständig von Kältemittel durchströmt wird. Etwa oberhalb der Überströmöffnung 14 ist der in Fig. 1 dargestellte Trockner 1 angeordnet, und zwar etwa koaxial zum Querschnitt des Sammlers 13. Zwischen der Innenwand des Sammlers 13 und der Außenfläche des Trockners 1 befindet sich aufgrund der Abstandhalter 2 ein Ringspalt 16, über den das Kältemittel (nicht dargestellt) in flüssiger oder dampfförmiger Phase aufsteigen und die Oberfläche des Trockners 1 umspülen oder umströmen kann. Über die Öffnungen 3 dringt das Kältemittel zunächst unter die Oberfläche des Spritzgussteiles 1 ein und gelangt damit in die in Fig. 2 schematisch dargestellte Kanalstruktur 5 mit dem Molekularsieb 6. Damit wird eine Trocknung des Kältemittels bewirkt.
- Der Sammler 13 kann - was hier nicht dargestellt ist - mit einem lösbaren Deckel versehen sein, so dass ein Austausch des Spritzgussteiles 1 aus Wartungsgründen möglich ist. Das Spritzgussteil 1 ist in hier nicht dargestellter Weise im Sammler 13 fixiert, z. B. durch Klemmen mit der Innenwand des Sammlers 13 oder durch Auflage auf einem nicht dargestellten Siebteil im unteren Bereich des Sammlers 13.
- In der dargestellten Position des Trockners 1 wird dieser also nicht - wie zum Teil beim Stand der Technik bei Granulatbehältern der Fall - vom Kältemittel durchströmt, sondern im Wesentlichen umströmt, wobei das Kältemittel von außen durch die Öffnungen 3 in das Kanalsystem der porösen Masse hinein diffundiert. Insofern stellt dieser Trockner auch keinen Strömungswiderstand für das Kältemittel dar.
- In Fig. 4 ist eine weitere Anordnung eines Trockners 20 in einem Sammler 21 eines Kondensatormoduls 22 dargestellt. Der Trockner 20 besteht aus einem Polymer, einem Kanalbildner und einem Molekularsieb, und ist im Gegensatz zu dem in Fig. 3 abgebildeten Trockner mit einer Filtereinheit 23 einstückig ausgebildet, indem die Filtereinheit 23 an den Trockner 20 angespritzt ist.
- Die Filtereinheit 23 weist einen Rahmen 24 mit Öffnungen 25 für eine Durchströmung eines Kältemittels auf. Dichtlippen 26 sorgen für eine Abdichtung gegen den Sammler 21, so dass das Kältemittel gezwungen ist, ein in die Filtereinheit 23 eingespritztes Sieb 27 zu durchströmen. Die Dichtlippen 26 dienen gleichzeitig einer Fixierung der aus der Filtereinheit 23 und dem Trockner 20 bestehenden Bauteilgruppe in dem Sammler 21.
- Der Sammler 21 ist derart in das Kondensatormodul 22 integriert, dass ein Kältemittel, das durch den Kondensator 22 strömt, nach einer Abkühlung in dem Rohr-Rippen-Netz 28 durch eine Eintrittsöffnung 29 von einem Sammelrohr 30 des Kondensatormoduls 22 in den Sammler 21 strömt. Nach einer gegebenenfalls stattfindenden Trocknung in dem Trockner 20 und einer Filterung durch die Filtereinheit 23 strömt das Kältemittel durch eine Austrittsöffnung 31 zurück in das Sammelrohr 30 und von dort zu einer weiteren Abkühlung in eine nicht näher gekennzeichnete Unterkühlstrecke des Kondensatormoduls 22.
Claims (8)
- Trockner für einen Kältemittelkreislauf, insbesondere für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, wobei der Trockner als ein Spritzgussteil (1) ausgebildet ist, dessen Masse im Wesentlichen drei Komponenten enthält, nämlich ein Polymer (4), einen Kanalbildner und ein Molekularsieb (6), wobei das Spritzgussteil hohlzylindrisch ausgebildet ist und auf seinem Umfang Öffnungen (3) für den Zutritt des Kältemittels von außen aufweist.
- Trockner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Molekularsieb in die Polymermasse (4) und/oder in die Polymermasse durchziehende Kanäle (5) eingelagert ist.
- Trockner nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzgussteil (1) im Sammler (13) fixiert ist.
- Trockner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Filtereinheit mit dem Trockner verbindbar ist.
- Trockner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Filtereinheit mit dem Trockner eine Baueinheit bildet.
- Verwendung eines aus den Komponenten Polymer, Kanalbildner und Molekularsieb bestehenden einstückigen Spritzgussteils, das hohlzylindrisch ausgebildet ist und auf seinem Umfang Öffnungen (3) für den Zutritt des Kältemittels von außen aufweist, zur Trocknung (Dehydrierung) von Kältemittel in einem Kältemittelkreislauf für Klimaanlagen, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
- Sammler für ein Kältemittel in einem geschlossenen Kreislauf, insbesondere in einem Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trockner nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in den Sammler aufgenommen ist.
- Wärmetauscher, insbesondere Kondensator, mit Rohren, Rippen, zwei Kopfstücken und einem Sammler, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammler nach Anspruch 7 ausgebildet ist.
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