Kältemittelkondensatorbaugruppe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kältemittelkondensatorbaugruppe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 » ein Verfahren zum Betreiben eines Käitekreises einer Kraftfahrzeugklimaanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 8 und eine Kraftfahrzeugklimaanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10.
In Kältemittelkondensatorbaugruppen für eine Kraftfahrzeugklimaanlage wird dampfförmiges Kältemittel in einen flüssigen Aggregatzustand übergeführt und je nach Ausführung ggf. anschließend das flüssige Kältemittel weiter in einem Unterkühlungsbereich „unterkühlt". Die Kältemittelkondensatorbaugruppe bildet einen Teil eines Kältekreises einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem Verdampfer, einem Expansionsorgan und einem Verdichter. Kälte mittet, insbesondere das neue Kältemittels R1234yf, ist in der Anschaffung teuer und hat daher einen signifikanten Anteil an den Kosten einer mit Kältemittel gefüllten Kältemittelkondensatorbaugruppe.
Die EP 0 479 775 B1 zeigt einen Kondensator zur Verflüssigung eines gasförmigen Kühlmittels in einer Klimaanlage eines Autos. Durch eine Vielzahl
von flachen rohrförmigen Elementen wird Kältemittel geleitet und zwischen den rohrförmigen Elementer» sind gewählte Kühlrippenteile angeordnet. Zwei Sammelleitungen sind an gegenüberliegenden Enden der rohrförmigen Elemente angeordnet und weisen einen Kühlmitteleinlass und einen Kühlmittel- auslass auf. Die Sammelleitungen des Kondensators weisen in nachteiliger Weise ein großes Volumen für das Kältemittel auf, so dass an dem Kondensator für die Sammelleitungen in nachteiliger Weise eine große Menge an Kältemittel zum Befüllen der Sammelleitung erforderlich ist. Die DE 696 00 580 T2 zeigt einen Wärmetauscherflüssigkeitskasten, der eine rohrförmige Wand umfasst, die aus einem rund gebogenen Blech in Form eines Zylinders besteht, so dass zwei entgegengesetzte Ränder dieses Blechs einander mit ihren Kanten gegenüberliegen, wobei die besagten Ränder durch einen Lötwerkstoff dicht und fest miteinander verbunden sind und wobei die Wand Öffnungen, die entlang einer den Rändern diametral gegenüberliegenden Erzeugenden ausgerichtet sind, für den Durchgang von Flüssigkeitsumlaufrohren des Wärmetauschers aufweist, wobei die besagten Ränder einander zugeordnete nicht geradlinige Verläufe aufweisen, die Hinterschneidungen definieren, die eine wechselseitige Sicherung der Rän- der in Umfangsrichtung gewährleisten können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Kältemittelkondensatorbaugruppe, ein Verfahren zum Betreiben eines Kältekreises einer Kraftfahrzeugklimaanlage und eine Kraftfahrzeugklimaanlage zur Verfügung zu stellen, bei der die Sammelrohre der Kältemittelkondensatorbaugruppe ein geringes Volumen an Kältemittel benötigen, um die Kosten für das Kältemittel und dem Materialeinsatz für die Sammelrohre zu reduzieren. Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Kältemittelkondensatorbaugruppe für eine Kraftfahrzeugklimaanlage, umfassend Kühlrohre zum Durchleiten eines
Kältemittels, die Kühlrohre in Strömungsbereiche mit wenigstens einem Kühlrohr angeordnet sind, vorzugsweise wenigstens zwei Kühlrohre eines Strömungsbereiches fluidleitend -parallel geschalten sind, und die Strömungsbereiche fluidleitend in Reihe geschalten sind, zwei Sammelrohre zum Fluidverbinden der Kühlrohre mit einem Einlassabschnitt als Sammelrohrabschnitt zum Einleiten des Kühlmittel in einen Strömungsbereich, einem Auslassabschnitt als Sammelrohrabschnitt zum Ausieitendes Kühlmittels aus einem Strömungsbereich und wenigstens einem Umlenkabschnitt als Sammelrohrabschnitt zum Umleiten des Kältemittels von einem Strömungsbe- reich in einen anderen Strömungsbereich, vorzugsweise einen Sammelbehälter mit wenigstens einer Überströmöffnung mittels der der Sammelbehälter in Fluidverbindung zu den Kühlrohren und/oder dem Sammelrohr steht, wobei die Strömungsquerschnittsfläche wenigstens eines in Strömungsrichtung des Kältemittels nachfolgenden Sammelrohrabschnittes kleiner ist als die Strömungsquerschnittsfläche wenigstens eines in Strömungsrichtung des Kältemittels dem nachfolgenden Sammelrohrabschnitt vorhergehenden Sammelrohrabschnitt.
Unabhängig davon wird die Aufgabe auch gelöst mit einer Kältemittelkondensatorbaugruppe für eine Kraftfahrzeugklimaanlage, umfassend Kühl röhre zum Durchleiten eines Kältemittels, die Kühlrohre in Strömungsbereiche mit wenigstens einem Kühlrohr angeordnet sind, vorzugsweise wenigstens zwei Kühlrohre eines Strömungsbereiches fluidleitend parallel geschalten sind, und die Strömungsbereiche fluidleitend in Reihe ge- schalten sind, zwei Sammelrohre zum Fluidverbinden der Kühlrohre mit einem Einlassabschnitt als Sammelrohrabschnitt zum Einleiten des Kühlmittel in einen Strömungsbereich, einem Auslassabschnitt als Sammelrohrabschnitt zum Ausleitendes Kühlmittels aus einem Strömungsbereich und wenigstens einem Umtenkabschnitt als Sammelrohrabschnitt zum Umleiten des Kältemittels von einem Strömungsbereich in einen anderen Strömungsbereich, vorzugsweise einen Sammelbehälter mit wenigstens einer Überström-
öffnung mittels der der Sammelbehälter in Fluidverbindung zu den Kühlrohren und/oder dem Sammelrohr steht, wobei das Volumen wenigstens eines in Strömungsrichtung des Kältemittels nachfolgenden Sammelrohrabschnit- tes kleiner ist als das Volumen wenigstens eines in Strömungsrichtung des Kältemittels dem nachfolgenden Sammelrohrabschnitt vorhergehenden Sammelrohrabschnitt,
Die Kältemittelkondensatorbaugruppe weist einen Überhitzungsbereich zum Kühlen des dampfförmigen Kältemittels, einen Kondensationsbereich zum Kondensieren des Kältemittels und ggf. zusätzlich einen Unterkühlungsbereich zum Kühlen des flüssigen Kältemittels unterhalb einer Siedetemperatur des Kältemittels auf. In der Kältemittelkondensatorbaugruppe wird somit gasförmiges Kältemittel verflüssigt, so dass sich beim Abkühlen bzw. Verflüssigen die Dichte des Kältemittels stark erhöht und dadurch auch das Volumen des Kältemittels stark reduziert wird. In den Sammelrohrabschnitten ist somit am Einlassabschnitt zunächst eine große Strömungsquerschnittsfläche erforderlich, weil hier gasförmiges Kältemittel in die Vielzahl von Kühlrohren in den Strömungsbereichen eingeleitet wird. Nach dem Durchleiten durch einen Strömungsbereich der Kältemittelkondensatorbaugruppe mit einer Vielzahl von Flachrohren ist das Kältemittel bereits abgekühlt, möglicherweise bereits verflüssigt, so dass dadurch das Volumen des Kältemittels stark reduziert ist. Aus diesem Grund ist es beispielsweise in einem Umlenkabschnitt der Kältemittelkondensatorbaugruppe, in welche das Kältemittel aus einem ersten Strömungsbereich eingeleitet wird, das Volumen des Kältemittels stark reduziert, so dass in diesem Umlenkabschnitt eine wesentlich geringere Strömungsquerschnittsfläche an dem Sammelrohr ausreicht, um das Kältemittel durch den Umlenkabschnitt zu leiten und anschließend in einen zweiten Strömungsbereich einzuleiten.
Vorzugsweise ist innerhalb eines Sammelrohrabschnittes die
Strömungsquerschnittsfläche im Wesentlichen konstant, d.h. mit einer Abweichung von weniger als 20 %, 10 % oder 5 % oder 2 %. Tritt innerhalb eines Sammelrohrabschnittes eine unterschiedliche Strömungsquerschnittsfläche auf, ist die maßgebliche Strömungsquerschnittsfläche des entsprechenden Sammelrohrabschnittes die durchschnittliche Strömungsquerschnittsfläche des Sammelrohrabschnittes. Vorzugsweise ist die Strömungsquerschnittsfläche die zur Strömung des Kälte- mittels zur Verfügung stehende Fläche bei einem Schnitt des Sammelrohr- abschnitts senkrecht zu einer Achse in Längsrichtung des Sammelrohres,
Insbesondere beträgt die Strömungsquerschnittsfläche des wenigstens einen nachfolgenden Sammelrohrabschnittes weniger als 80 %, 50 %, 30 %, 20 %, 10 % oder 5 % des wenigstens einen dem nachfolgenden Sammelrohrab- schnitt vorhergehenden Sammelrohrabschnitt.
In einer weiteren Ausgestaltung beträgt die Strömungsquerschnittsfläche des wenigstens einen nachfolgenden Sammelrohrabschnittes weniger als 80 %, 50 %, 30 %, 20 % oder 10 % des, vorzugsweise ersten, Einlassabschnittes. Beim Durchleiten des Kältemittels durch die Kältemittelkondensatorbaugruppe wird das Kältemittel kontinuierlich abgekühlt und dadurch bedingt tritt auch eine Erhöhung der Dichte und eine Reduzierung des Volumens des Kältemittels ein. in Strömungsrichtung des Kältemittels betrachtet, kann so- mit bei aufeinanderfolgenden Sammelrohrabschnitten die Strömungsquerschnittsfläche eines Sammelrohrabschnittes bezüglich eines vorhergehenden Sammelrohrabschnittes in Strömungsrichtung des Kältemittels betrachtet kontinuierlich reduziert werden. Dabei ist diese Reduzierung der Strömungsquerschnittsfläche an die in den meisten Betriebszuständen im Regelfall auftretenden Volumenreduzierungen anzupassen. Nach einer Kon-
densation bzw. Verflüssigung des Kältemittels tritt im Unterkühlungsbereich nur noch eine sehr geringe Reduzierung des Volumens des Kältemittels ein.
In einer ergänzenden Ausgestaltung nimmt die Strömungsquerschnittsfläche der verschiedenen in Strömungsrichtung des Kältemittels aufeinanderfolgenden Sammelrohrabschnitte, insbesondere sämtlicher Sammelrohrab- schnitte, in Strömungsrichtung des Kältemittels ab und/oder die Kühlrohre sind als Flachrohre ausgebildet und und/oder zwischen den Kühlrohren sind Wellrippen angeordnet und/oder je ein Sammelrohrabschnitt weist eine im Wesentlichen konstante Strömungsquerschnittsfläche auf.
Vorzugsweise umfasst die Kältemittelkondensatorbaugruppe einen Einlassabschnitt, einen Umlenkabschnitt und einen Auslassabschnitt und die Strömungsquerschnittsfläche des Umlenkabschnittes beträgt weniger als 80 %, 60 %, 40 % oder 10 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes, insbesondere zwischen 5 % und 40 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes und/oder die Strömungsquerschnittsfläche des Auslassabschnittes beträgt weniger als 60 %, 40 %, 20 % oder 10 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes, insbesondere zwischen 5 % und 40 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes.
In einer Variante umfasst die Kältemittelkondensatorbaugruppe einen Einlassabschnitt, einen Auslassabschnitt und einen ersten und zweiten Um- lenkabschnitt und/oder die Strömungsquerschnittsfläche des ersten und/oder zweiten Umlenkabschnittes beträgt weniger als 80%, 60 %, 40 % oder 10 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes, insbesondere zwischen 5 % und 60 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes, und/oder die Strömungsquerschnittsfläche des Auslassabschnittes be- trägt weniger als 60%, 40 %, 20 % oder 0 % der Strömungs-
querschnittsfläche des Einlassabschnittes, insbesondere zwischen 5 % und 40 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes.
Zweckmäßig umfasst die Kältemittelkondensatorbaugruppe einen Einlass- abschnitt, einen Auslassabschnitt, einen ersten, zweiten, dritten und vorzugsweise vierten Umlenkabschnitt und/oder die Strömungsquerschnittsfläche des ersten Umlenkabschnittes weniger als 90 %, 80 % oder 60 % der Strömungsquerschnittsfläche des, vorzugsweise ersten, Einlassabschnittes beträgt, insbesondere zwischen 30 % und 90 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes und/oder die Strömungsquerschnittsfläche des zweiten Umlenkabschnittes beträgt weniger als 60 %, 40 % oder 30 % der Strömungsquerschnittsfläche des, vorzugsweise ersten, Einlassabschnittes, insbesondere zwischen 5 % und 50 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes und/oder die Strömungsquerschnittsfläche des dritten und vorzugsweise vierten Umlenkabschnittes beträgt weniger als 60 %, 40 % oder 10 % der Strömungsquerschnittsfläche des, vorzugsweise ersten, Einlassabschnittes, insbesondere zwischen 5 % und 40 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes und/oder die Strömungsquerschnittsfläche des Auslass- abschnittes beträgt weniger als 50 %, 30 % oder 10 % der Strömungsquerschnittsfläche des, vorzugsweise ersten, Einlassabschnittes, insbesondere zwischen 5 % und 40 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes. Zweckmäßig wird als Einlassabschnitt ein erster Einlassabschnitt mit einer Einlassöffnung verstanden, sofern der Einlassabschnitt als Bezugsgröße für den %-Anteil bzw. Anteil der Strömungsquerschnittsfläche eines nachfolgenden Sammelrohrabschnitt.es genutzt wird. Erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Kältekreise einer Kraft- fahrzeugklimaanlage mit den Schritten: Leiten von Kältemittel durch Leitun-
gen eines Kältemittelkreislaufes, Verdichten des gasförmigen Kältemittels in einem Verdichter, so dass der Druck des gasförmigen Kältemittels erhöht wird, Kühlen und Kondensieren des gasförmigen Kältemittels in einer Kältemittelkondensatorbaugruppe, das Kältemittel durch Kühlrohre und Sammelrohre geleitet wird, indem die Kühlrohre in Strömungsbereichen mit wenigstens einem Kühlrohr angeordnet sind, vorzugsweise das Kältemittel durch wenigstens zwei Kühlrohre eines Strömungsbereiches parallel gefeitet wird, und das Kältemittel durch die Strömungsbereiche in Reihe geleitet wird und das Kältemittel durch einen Einlassabschnitt als Sammelrohrabschnitt eines Sammelrohres in einen Strömungsbereich eingeleitet wird, das Kältemittel von einem Strömungsbereich in einen Auslassabschnitt als Sammelrohrabschnitt eingeleitet und aus der Kältemittelkondensatorbaugruppe ausgeleitet wird und das Kältemittel von einem Strömungsbereich zu einem anderen Strömungsbereich durch wenigstens einen Umlenkabschnitt als Sam- melrohrabschnitt geleitet wird, Expandieren des flüssigen Kältemittels an einem Expansionsorgan, so dass der Druck des flüssigen Kältemittels reduziert wird, Erwärmen und Verdampfen des Kältemittels in einem Verdampfer, Leiten des aus dem Verdampfer austretenden gasförmigen Kältemittels zu dem Verdichter, wobei in Strömungsrichtung des Kältemittels in der Kältemittelkondensatorbaugruppe das Kältemittel durch verschiedene, in Strömungsrichtung des Kältemittels aufeinanderfolgenden Sammelrohrab- schnitte geleitet wird und die Strömungsquerschnittsfläche wenigstens eines in Strömungsrichtung des Kältemittels nachfolgenden Sammelrohrabschnit- tes kleiner ist als die Strömungsquerschnittsfläche wenigstens eines in Strö- mungsrichtung des Kältemittels dem nachfolgenden Sammelrohrabschnitt vorhergehenden Sammelrohrabschnitt.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Kältemittel durch Sammelrohr- abschnitte in Strömungsrichtung des Kältemittels nach dem Einlassabschnitt geleitet, bei welchen die Strömungsquerschnittsflächen weniger als 80 %, 50 %, 30 %, 20 % oder 10 % der Strömungsquerschnittsfläche des, vor-
zugsweise ersten, Einlassabschnittes beträgt und/oder bei sämtlichen Sam- melrohrabschnitten die Strömungsquerschnittsfläche wenigstens eines in Strömungsrichtung des Kältemittels nachfolgenden Sammelrohrabschnittes kleiner ist als die Strömungsquerschnittsfiäche wenigstens eines in Strö- mungsrichtung des Kältemittels dem nachfolgenden Sammelrohrabschnitt vorhergehenden Sammelrohrabschnitt und/oder das Kältemittel durch je einen Sammelrohrabschnitt mit einer im Wesentlichen konstanten Strömungsquerschnittsfläche geleitet wird. Erfindungsgemäße Kraftfahrzeugklimaanlage, umfassend eine Kältemittelkondensatorbaugruppe, einen Verdampfer, einen Verdichter, vorzugsweise ein Gebläse, vorzugsweise ein Gehäuse zur Aufnahme des Gebläses und des Verdampfers, wobei die Kältemittelkondensatorbaugruppe als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Kältemittelkondensatorbaugruppe ausgebildet ist und/oder von der Kraftfahrzeugklimaanlage ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar ist.
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist das Kältemittel R1234 f oder R134a.
In einer Variante weist die Kältemittelkondensatorbaugruppe eine an dem Sammelbehälter ausgebildete Verschlusseinrichtung zum Verschließen einer Verschlussöffnung des Sammelbehälters auf.
Vorzugsweise sind im Sammelbehälter und/oder in der Verschlusseinrichtung ein Trockner und/oder ein Filter angeordnet.
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezug- nähme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig, 1 eine perspektivische Ansicht einer Kaltem ittelkondensator- baugruppe,
Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht der Kältemittelkondensator- baugruppe gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 ein Strömungsschaltbild der Kältemittelkondensatorbaugruppe mit zwei Strömungsbereichen ohne Sammelbehälter, Fig. 4 ein Strömungsschaltbüd der Kältemittelkondensatorbaugruppe mit zwei Strömungsbereichen mit Sammelbehälter,
Fig. 5 ein Strömungsschaltbild der Kältemittelkondensatorbaugruppe mit vier Strömungsbereichen ohne Sammelbehälter und
Fig. 6 ein Strömungsschaltbild der Kältemittelkondensatorbaugruppe mit vier Strömungsbereichen mit Sammelbehälter.
Fig. 7 ein Strömungsschaltbild der Kältemittelkondensatorbaugruppe mit mehreren Strömungsbereichen in der Unterkühlungszone mit
Sammelbehälter.
In Figur 1 und 2 ist eine Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 in einer per- spektivischen Ansicht dargestellt. Die Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 ist Bestandteil einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem Verdampfer und einem Verdichter (nicht dargestellt). Durch horizontal angeordnete Kühlrohre 2 als Flachrohre 3, die in Strömungsbereiche 1 1 (Fig. 3 bis 6) unterteilt sind, strömt zu kondensierendes und zu kühlendes Kältemittel (Fig. 1 und 2). Die Kühlrohre 2 münden an ihren jeweiligen Enden in ein vertikales Sammelrohr 5, d. h. es sind zwei Sammelrohre 5 jeweils an den Enden der Kühlrohre 2
vorhanden, In Fig. 2 ist nur ein Sammelrohr 5 dargestellt. Das Sammelrohr 5 weist hierfür Kühlrohröffnungen auf, durch welche die Enden der Kühlrohre 2 in das Sammelrohr 5 ragen. Innerhalb der Sammelrohre 5 sind' Leitbleche (nicht dargesteift) ausgebildet mit denen ein bestimmter Strömungsweg des Kältemittels durch die Kühlrohre 2 erreicht werden kann zur Unterteilung der Flachrohre 3 in die Strömungsbereiche 11.
Zwischen den Kühlrohren 2 sind mäanderförmige Wellrippen 4 angeordnet, welche mit den Kühlrohren 2 in thermischer und mechanischer Verbindung stehen zur Wärmeleitung. Dadurch wird die Fläche vergrößert, welche zum Kühlen des Kältemitteis zur Verfügung steht. Die Kühtrohre 2, die Wellrippen 4 und die beiden Sammelrohre 4 bestehen im Allgemeinen aus Metall, insbesondere Aluminium, und sind stoffschlüssig als Lötverbindung miteinander verbunden. In vier Eckbereichen der Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 ist eine Befestigungseinrichtung 8 angeordnet, mit der die Kältemittelkondensatorbaugruppe an einem Kraftfahrzeug, insbesondere an einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges, befestigt werden kann.
An dem Sammelrohr 4 ist, ebenfalls vertikal ausgerichtet, ein Sammelbehäl- ter 6 angeordnet (Fig. 1 , 2). Der Sammelbehälter 6 steht mittels zweier Überströmöffnungen (nicht dargestellt) in Fluidverbindung mit dem Sammelrohr 5 und damit auch mittelbar in Fluidverbindung mit den Kühlrohren 2. In dem Sammelbehälter 6 ist ein Trockner und ein Filter (nicht dargestellt) angeordnet. Der Trockner ist hygroskopisch und kann Wasser bzw. Feuchtig- keit aus dem Kältemittel aufnehmen. Der Sammelbehälter 6 ist am unteren und oberen Ende mit dem Sammelrohr 5 mechanisch mit einem konkaven Auflagebereich verbunden. Am unteren Ende ist der Sammelbehälter 6 von einer Verschlusseinrichtung 7 fluiddtcht verschlossen. Die abnehmbare Ve schlusseinrichtung 7 ermöglicht einen Austausch des Trockners und des Fil- ters in dem Sammelbehälter 6.
Die Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 weist eine Einlassöffnung 9 zum Einleiten des Kältemittels R1234yf in die Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 und eine Auslassöffnung 10 zum Ausleiten des Kältemitteis aus der Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 (Fig. 1 und 3) auf. Die Enden der Kühl- röhre 2 enden dabei in den Sammelrohren 5.
Die Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 stellt einen Wärmeübertrager zur Übertragung von Wärme von dem Kältemittel auf Luft dar, welche die Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 umgibt und diese umströmt. Dabei wird der Wärmeübertrager im Wesentlichen von den Kühlrohren 2 und den beiden Sammelrohren 5 gebildet. Das gasförmige Kältemittel wird dabei an einem Überhitzungsbereich auf eine Sättigungstemperatur abgekühlt, d. h. an der Sättigungstemperatur tritt entsprechend dem vorhandenen Druck eine Kondensation des Kältemittels ein. In der Strömungsrichtung des Kältemit- tels nach dem Überhitzungsbereich schließt sich ein Kondensationsbereich an, in welchem das Kältemittel kondensiert und somit verflüssigt wird. Das im Kondensationsbereich verflüssigte Kältemittel wird als Flüssigkeit dem Unterkühlungsbereich zugeführt und im Unterkühlungsbereich unterhalb der Siedetemperatur des Kältemittels abgekühlt.
In Fig. 3 ist ein stark vereinfachtes Strömungsschaltbild der Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 ohne Sammelbehälter 6 dargestellt. Das Kältemittel wird durch eine nicht in Fig. 3 dargestellte Einlassöffnung 9 in einen Einlassabschnitt 13 des linken Sammelrohres 5 als Sammelrohrab- schnitt 12 eingeleitet. Aus dem Einlassabschnitt 13 wird das Kältemittel in eine Vielzahl von übereinander angeordneten Flachrohren 3 eines ersten oberen Strömungsbereiches 1 1 eingeleitet. Dabei sind die nicht dargestellten Flachrohre 3 des ersten Strömungsbereiches 11 fiuidleitend parallel geschalten. Das Kältemittel wird somit gemäß der Darstellung in Fig, 3 von dem Ein- lassabschnitt 13 von links nach rechts in den Strömungsbereich 11 mit der Vielzahl von Flachrohren 3 in einen Umlenkabschnitt 15 des rechten Sam-
melrohres 5 als Sammelrohrabschnitt 12 eingeleitet, Von dem Umlenkabschnitt 15 wird das aus dem ersten oberen Strömungsbereich 1 1 in den Umlenkabschnitt 15 eingeleiteten Kältemittels anschließend in einen zweiten unteren Strömungsbereich 1 1, ebenfalls mit einer Vielzahl von übereinander angeordneten Flachrohren 3, eingeleitet. Dabei sind die Flachrohre 3 des zweiten unteren Strömungsbereiches 11 ebenfalls fluidleitend parallel geschalten. Nach dem Durchleiten des Kältemittels durch den zweiten unteren Strömungsbereich 1 1 von rechts nach links gemäß der Darstellung in Fig, 3 wird das Kältemittel aus den Flachrohren 3 des zweiten unteren Strömungsreiches 1 1 in einen Auslassabschnitt 14 des linken Sammelrohres 5 als Sammelrohrabschnitt 12 eingeleitet. Aus dem Auslassabschnitt 14 wird das Kältemittel durch eine nicht in Fig, 3 dargestellte Ausiassöffnung 10 aus der Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 ausgeleitet.
Die Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes 13 wird mit 100 % angesetzt. In absoluten Zahlen liegt die Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes 13 im Bereich zwischen 40 und 220 mm2 » insbesondere zwischen 55 und 190 mm2. Der erste Strömungsbereich 11 ist fluidleitend in Reihe zu dem zweiten Strömungsbereich 11 der Flachrohre 3 geschalten und dabei wird das Kältemittel zuerst durch den ersten oberen Strömungsbereich 1 1 und anschließend in den nachfolgenden zweiten unteren Strömungsbereich 11 geleitet Beim Durchleiten des Kältemittels durch die Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 , insbesondere beim Durchleiten durch die' Flachrohre 3 mit den dazwischen angeordneten Wellrippen 4 des ersten und zweiten Strömungsbereiches 1 1 , wird das Kältemittel kondensiert und abgekühlt. Dadurch tritt eine Erhöhung der Dichte des Kältemittels und eine Reduzierung des Volumens des Kältemittels auf. Aus diesem Grund ist in dem Umlenkabschnitt 15 nur noch eine wesentlich geringere Strömungsquerschnittsfläche zum Durchleiten des Kältemittels erforderlich als in dem Einlassabschnitt 13. Dies gilt auch für den Auslassabschnitt 14. Nach dem Durchleiten des Kältemittels durch den ersten oberen Strömungs-
bereich 1 1 ist das Kältemittel bereits im Wesentlichen verflüssigt, so dass die Strömungsquerschnittsflache des Umlenkabschnitts 15 und des Auslassabschnitts 14 im Bereich zwischen 8 % und 40 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes 13 beträgt, z. B. die Strömungsquerschnittsfläche des Auslassabschnittes 14 und des Umlenkabschnittes 15 9 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes 13 beträgt.
In Fig. 4 ist ein Strömungsschaltbild der Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 mit zwei Strömungsbereichen 1 1 mit dem Sammelbehälter 6 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem Aus- führungsbeispie! gemäß Fig. 3 beschrieben. Das rechte Sammelrohr 5 ist in einen Auslassabschnitt 14 zum Einleiten des Kältemittels in den Sammelbehälter 6 und in einen Einlassabschnitt 13 zum Einleiten des Kältemittels von dem Sammelbehälter 6 in den zweiten unteren Strömungsbereich 1 1 unterteilt. Es handelt sich hier somit um eine zweiflutige Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 mit einem ersten oberen Strömungsbereich 1 1 und einem zweiten unteren Strömungsbereich 1 1. Nach dem Ausleiten des Kältemittels aus dem oberen ersten Strömungsbereich 1 1 ist das Kältemittel bereits im Wesentlichen vollständig kondensiert, so dass die Strömungsquerschnittsflächen des Ein- und Auslassabschnittes 1 3, 14 an dem rechten Sammelrohr 5 und des Auslassabschnittes 14 mit der nicht dargestellten Auslassöffnung 10 an dem linken Sammelrohr 5 der Strömungsquerschnittsfläche des Umlenkabschnit- tes 15 und des Auslassabschnittes 14 gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 entspricht, d. h. zwischen 8 % und 40 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes 13 beträgt, z. B. die Strömungsquerschnittsfläche 9 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes 13 beträgt.
ln Fig. 5 ist ein Strömungsschaltbild der Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 mit vier Strömungsbereichen 11 ohne Sammelbehälter 6 dargestellt. Die Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 weist somit einen ersten oberen Strömungsbereich 1 1 und von oben nach unten betrachtet gemäß der Darstel- lung in Fig. 5 einen zweiten Strömungsbereich 1 1 , einen dritten Strömungsbereich 1 1 und einen vierten Strömungsbereich 1 1 auf. Nach dem Einleiten des Kältemittels aus dem Einlassabschnitt 13 in den oberen ersten Strömungsbereich 11 wird das Kältemittel in einen oberen Umlenkabschnitt 1 5 an dem rechten Sammelrohr 5 eingeleitet, von dem rechten oberen ersten Umlenkabschnitt 15 in den zweiten Strömungsbereich 1 1 eingeleitet und vom zweiten Strömungsbereich 1 in einen zweiten linken Umlenkabschnitt 15 an dem linken Sammelrohr 5 eingeleitet und von diesem in den dritten Strömungsbereich 1 1 eingeleitet. Von dem dritten Strömungsbereich 11 der Flachrohre 3 strömt das Kältemittel durch einen vierten Umlenkabschnitt 1 5 am rechten Sammelrohr 5 und wird von diesem in den vierten untersten Strömungsbereich 1 1 eingeleitet. Von dem vierten untersten Strömungsbereich 1 1 wird das Kältemittel in den Auslassabschnitt 14 am linken Sammelrohr 5 mit der nicht dargestellten Auslassöffnung 10 eingeleitet. In dieser vierflutigen Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 mit vier Strömungsbereichen 1 1 , die jeweils eine Vielzahl von übereinander angeordneten Flachrohren 3 aufweisen, die fluidleitend parallel geschaltet sind, tritt nach dem Ausleiten aus dem ersten Strömungsbereich 1 1 noch nicht eine im Wesentlichen vollständige Verflüssigung des Kältemittels ein. Aus diesem Grund wird die Strömungsquerschnittsfläche der Sammelrohrabschnitte 12, welche in Strö- mungsrichtung des Kältemittels nach dem Einlassabschnitt 13 an der Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 auftreten, sukzessive auf einen niedrigsten untersten Wert abgesenkt. Die Strömungsquerschnittsfläche des ersten Umlenkabschnittes 15 beträgt zwischen 50 % und 80 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einiassabschnittes 13, z. B. 50 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes 13. Die Strömungsquerschnittsfläche des zweiten Umlenkabschnittes 15 am linken
Sammelrohr 5 beträgt 20 % bis 50 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes 13, z. B. 20 %. Die Strömungsquerschnittsfläche des dritten Umlenkabschnittes 15 an dem rechten Sammelrohr 5 und des Auslassabschnittes 14 an dem linken Sammelrohr 5 mit der nicht dargestellten Aus- lassöffnung 1 0 beträgt zwischen 9 % und 40 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes 13, z. B. 9 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes 13. Am dritten Umlenkabschnitt 15 und am Auslassabschnitt 14 ist das Kältemittel bereits im Wesentlichen vollständig verflüssigt, so dass hier der niedrigste Wert der Strömungsquerschnittsfläche an den Sammelrohrabschnitten 12 der Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 eingesetzt werden kann, um eine möglichst minimal erforderlich Menge an Kältemittel in den beiden Sammelrohren 5 zu bevorraten. In Fig. 6 ist ein Strömungsschaltbild der Käitemittelkondensatorbaugruppe 1 mit vier Strömungsbereichen 5 mit dem Sammelbehälter 6 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 beschrieben. Die Kältemittelkondensatorbaugruppe weist vier Strömungsbereiche 1 1 auf die übereinan- der angeordnet sind. Der erste und zweite Umlenkabschnitt 15 entspricht dabei im ersten und zweiten Umlenkabschnitt 15 gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 5. Der dritte Umlenkabschnitt 15 gemäß Fig. 5 ist in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 in den Auslassabschnitt 14 und den Einlassabschnitt 13 unterteilt. Dieser Auslassabschnitt 14 dient zum Einleiten des Käl- te mittels in den Sammelbehälter 6 und der Einlassabschnitt 13 zum Ausleiten des Kältemittels von dem Sammelbehälter 6 in den vierten Strömungsbereich 11 (sogenannte Unterkühlungszone). Die Strömungsquerschnittsflächen der Sammelrohrabschnitte 12 in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 entsprechen dabei den Strömungsquerschnittsflächen der Sammelrohrabschnitte 12 in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 5. Dabei entspricht die Strömungsquerschnittsfläche des Ein- und Auslassabschnittes
13, 14 zum Ein- und Ausleiten des Kältemittels an dem rechten Sammelrohr
5 in und' aus dem Sammelbehälter 6 der Strömungsquerschnittsfläche des dritten Umlenkabschnittes 15 in dem Ausführungsführungsbeispiel gemäß Fig. 5, d. h. die Strömungsquerschnittsfläche des Ein- und Auslassabschnit- tes 13, 14 an dem rechten Sammelrohr 5 in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 liegt zwischen 9 % und 40 % der Strömungsquerschnittsfläche des Einlassabschnittes 13, z. B, 9 %. In einer weiteren Ausführungsform gemäß Fig. 7 weist die Unterkühlungszone drei Strömungsbereiche 1 1 auf, wobei die Strömungsquerschnittsflächen der Sammelrohrabschnitte 12 in der Unterkühlungszone nicht zwingend, aber bevorzugt, identisch ausgebildet sind.
Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 wesentliche Vorteile verbunden. Beim Abkühlen des Kältemittels in der Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 tritt eine wesentliche Reduzierung des Volumens des Kältemittels ein. Die Strömungsquerschnittsflächen der Sammelrohrabschnitte 12 in Strömungsrichtung des Kältemittels nach dem Einlassabschnitt 13 mit der Einlassöff- nung 9 sind dabei an dieses sinkende Volumen angepasst, so dass diese Sammelrohrabschnitte 12 zumindest teilweise nur diejenigen Strömungsquerschnittsflächen aufweisen, welche zum Durchleiten des Kältemittels erforderlich sind. Dadurch kann die erforderliche Menge an Kältemittel in den beiden Sammelrohren 5 wesentlich reduziert werden und somit die Kosten zum Befüllen der Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 mit einem teuren Kältemitte! deutlich gesenkt werden.
Bezugszeichenliste
1 Kältemittelkondensatorbaugruppe
2 Kühlrohr
3 Flachrohr
4 Welirippe
5 Sammelrohr
6 Sammelbehälter
7 Verschlusseinrichtung am Sammelbehälter
8 Befestigungseinrichtung
9 Einlassöffnung
10 Auslassöffnung
11 Strömungsbereich
12 Sammel roh rabschnitt
13 Einlassabschnitt
14 Auslassabschnitt
15 Umlenkabschnitt