EP4731902A1 - Kältemittelverdichter für einen kältemittelkreislauf, kältemittelkreislauf und kraftfahrzeug mit einem kältemittelkreislauf - Google Patents

Kältemittelverdichter für einen kältemittelkreislauf, kältemittelkreislauf und kraftfahrzeug mit einem kältemittelkreislauf

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Publication number
EP4731902A1
EP4731902A1 EP24748690.5A EP24748690A EP4731902A1 EP 4731902 A1 EP4731902 A1 EP 4731902A1 EP 24748690 A EP24748690 A EP 24748690A EP 4731902 A1 EP4731902 A1 EP 4731902A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
refrigerant
compressor
valve
side outlet
pressure side
Prior art date
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Pending
Application number
EP24748690.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Blasko
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP4731902A1 publication Critical patent/EP4731902A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/10—Adaptations or arrangements of distribution members
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3223—Cooling devices using compression characterised by the arrangement or type of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B39/00—Component parts, details, or accessories, of pumps or pumping systems specially adapted for elastic fluids, not otherwise provided for in, or of interest apart from, groups F04B25/00 - F04B37/00
    • F04B39/12—Casings; Cylinders; Cylinder heads; Fluid connections
    • F04B39/123—Fluid connections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B49/00—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00
    • F04B49/22—Control, e.g. of pump delivery, or pump pressure of, or safety measures for, machines, pumps, or pumping installations, not otherwise provided for, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B47/00 by means of valves

Definitions

  • Refrigerant compressor for a refrigerant circuit, refrigerant circuit and motor vehicle with a refrigerant circuit
  • the present invention relates to a refrigerant compressor for a refrigerant circuit. Furthermore, the present invention relates to a refrigerant circuit with a refrigerant compressor and a motor vehicle with a refrigerant circuit.
  • refrigerant circuits are used that can be selectively switched between a cooling circuit and a heat pump circuit.
  • the refrigerant emerging from a high-pressure side outlet of a refrigerant compressor of the refrigerant circuit is guided via a refrigerant line to a separate refrigerant valve assembly.
  • Valves are provided within the refrigerant valve assembly by means of which the refrigerant can be selectively guided into the cooling circuit or the heat pump circuit.
  • the refrigerant valve assembly comprises valves assigned to both the hot side and the cold side of the refrigerant circuit. This joint arrangement of the valves can result in an unwanted heat transfer from the hot side to the cold side of the refrigerant circuit within the refrigerant valve assembly, which reduces the system efficiency of the refrigerant circuit.
  • a piston compressor for refrigerant comprising: a first cylinder and a second cylinder, a first suction-limiting discharge valve arrangement which is formed integrally with the compressor and is designed to interrupt a flow of the refrigerant to the first cylinder, and a second suction-limiting discharge valve arrangement which is formed integrally with the compressor and is designed to interrupt a flow of the refrigerant to the second cylinder.
  • DE 10 2018 214 369 A1 discloses a valve assembly for an electric refrigerant compressor of a motor vehicle, comprising a flexible valve plate for pressure-regulated opening and closing of an outlet opening of the refrigerant compressor, and a rigid stop plate for limiting the movement of the valve plate, wherein the stop plate and the valve plate are designed as a pre-assembled component.
  • a pressure valve device for a refrigerant compressor is known from WO 01/23760 A1.
  • the device comprises a valve plate with a delivery channel which is closed by a delivery valve which is attached to the valve plate at one end and is held to the plate at its free end by a spring.
  • a valve stop is attached to the valve and the spring to the valve plate in order to lock one end of the valve and the other end of the valve.
  • DE 202 14 507 U1 discloses a refrigerant compressor for compressing essentially gaseous refrigerant, which can be connected to a refrigerant circuit of a motor vehicle air conditioning system, which has a refrigerant cooler for removing heat from the refrigerant, a refrigerant expansion valve for expanding refrigerant, and a refrigerant evaporator for transferring heat to the refrigerant, wherein the refrigerant circuit can be operated both as a refrigeration machine and as a heat pump. It is provided that the refrigerant compressor is assigned a switching valve which has at least one connection which is formed in one piece with the refrigerant compressor and/or is integrated into a housing of the refrigerant compressor.
  • an air conditioning compressor which comprises a low-pressure section with a suction inlet for sucking refrigerant into the air conditioning compressor, a high-pressure section with a high-pressure outlet for discharging compressed refrigerant from the air conditioning compressor, and a compressor engine arranged between the low-pressure section and the high-pressure section for compressing sucked-in refrigerant.
  • the high-pressure outlet comprises a first outlet connection and a second outlet connection, which can be connected to separate connection lines, and a switching device is provided by means of which at least two switching positions are made possible.
  • the present invention is based on the object of providing a refrigerant compressor for a refrigerant circuit, with which heat losses can be reduced in a refrigerant circuit that can be switched between a cooling circuit and a heat pump circuit.
  • a refrigerant compressor for a refrigerant circuit comprising a housing with a low-pressure side inlet for a refrigerant, wherein it is provided that the refrigerant compressor comprises a first high-pressure side outlet and a second high-pressure side outlet for the refrigerant, and that the refrigerant compressor has at least one valve for selectively conducting the refrigerant to the first high-pressure side outlet and to the second high-pressure side outlet, wherein the housing comprises a compressor cover, wherein the at least one valve is inserted into and/or integrated into the compressor cover and/or arranged in the compressor cover, wherein the compressor cover has an inlet opening on an inner side, wherein the first high-pressure side outlet and the second high-pressure side outlet are arranged on an outer side of the compressor cover, and wherein the at least one valve switches a flow path for the refrigerant from the inlet opening selectively to the first high-pressure side outlet and to the second high-pressure side outlet of the compressor
  • the refrigerant compressor according to the invention has a first high-pressure side outlet and a second high-pressure side outlet for a refrigerant.
  • the refrigerant compressor has at least one valve for selectively directing the refrigerant to the first high-pressure side outlet and to the second high-pressure side outlet.
  • an external refrigerant line connected to a high-pressure outlet of the refrigerant compressor can be used.
  • connected refrigerant valve assembly for switching the refrigerant flow between the cooling circuit and the heat pump circuit can be dispensed with.
  • Refrigerant lines of the cooling circuit and the heat pump circuit can be directly connected to the first high-pressure side outlet and the second high-pressure side outlet of the refrigerant compressor without the need for the interposition of a refrigerant valve assembly as in the prior art.
  • valves assigned to the cold side of the refrigerant circuit can further be arranged in a separate refrigerant valve assembly.
  • the refrigerant compressed by the refrigerant compressor can be selectively guided to the first high-pressure side outlet, for example for the cooling circuit, and to the second high-pressure side outlet, for example for the heat pump circuit, by means of the at least one valve.
  • the at least one valve comprises or is a multi-way valve.
  • the number of valves required can be reduced to one valve.
  • the multi-way valve can be switched in such a way that a refrigerant present on the high-pressure side of the refrigerant compressor can be selectively directed to the first high-pressure side outlet and to the second high-pressure side outlet.
  • At least two valves can be provided, wherein the at least two valves comprise or are shut-off valves.
  • the valves include both shut-off valves and multi-way valves.
  • a first shut-off valve is preferably assigned to the first high-pressure side outlet and a second shut-off valve is assigned to the second high-pressure side outlet.
  • the refrigerant can be directed to the first high-pressure side outlet or to the second high-pressure side outlet.
  • the at least one valve is inserted into the housing and/or integrated and/or arranged in the housing.
  • the housing comprises a compressor cover, and that the at least one valve is inserted into the compressor cover and/or integrated and/or arranged in the compressor cover.
  • the compressor cover closes off the refrigerant compressor on the high-pressure side from the outside environment. Refrigerant compressed by the refrigerant compressor is thus guided through the compressor cover and by appropriate switching of the at least one valve integrated and/or arranged in the compressor cover to the first high-pressure side outlet and to the second high-pressure side outlet.
  • the housing preferably the compressor cover, has a valve seat, wherein the at least one valve is arranged in the valve seat.
  • At least one seal is arranged on or in the valve seat.
  • the seal on or in the valve seat seals off the outside environment.
  • the openings leading to the first high-pressure side outlet and to the second high-pressure side outlet in the housing or the housing can be sealed.
  • the refrigerant paths in the compressor cover are sealed against each other.
  • the compressor cover has an inlet opening on an inner side, and that the first high-pressure side outlet and the second high-pressure side outlet are arranged on an outer side of the compressor cover, and that the at least one valve selectively switches a flow path for the refrigerant from the inlet opening to the first high-pressure side outlet and to the second high-pressure side outlet of the compressor cover.
  • One advantage of integrating or arranging at least one valve in the compressor cover is that the rest of the refrigerant compressor largely does not require any further structural modifications. In other words, only the compressor cover needs to be adapted. This reduces the amount of material required and leaks into the outside environment can be reduced as far as possible.
  • the refrigerant compressor comprises a valve block, wherein the at least one valve is inserted into the valve block and/or integrated and/or arranged in the valve block.
  • valve block is fastened, preferably screwed, to the housing, preferably to a compressor cover of the housing.
  • the housing of the refrigerant compressor can be designed largely without structural changes compared to the state of the art.
  • the housing of the refrigerant compressor can be provided with only one high-pressure side outlet, as is known from the prior art.
  • a seal is preferably provided between the valve block and the housing.
  • the housing in particular the compressor cover, has an outlet opening, that the valve block has an inlet opening, that the valve block is fastened to the housing, in particular to the compressor cover, in such a way that the outlet opening and the inlet opening are arranged fluid-conductingly to one another, that the first high-pressure side outlet and the second high-pressure side outlet are arranged on the valve block, and that the at least one valve selectively switches a flow path for the refrigerant from the inlet opening to the first high-pressure side outlet and to the second high-pressure side outlet.
  • the housing of the refrigerant compressor thus has a high-pressure side outlet opening, similar to the prior art.
  • the valve block is attached directly to the housing, in particular screwed, in such a way that the inlet opening of the valve block is located at the outlet opening of the housing or the valve cover, so that they are arranged next to one another in a fluid-conducting manner.
  • High-pressure refrigerant emerging from the outlet opening of the housing is thus introduced into the valve block through the inlet opening of the valve block.
  • the refrigerant is guided either to the first high-pressure side outlet or to the second high-pressure side outlet of the valve block by means of the at least one valve.
  • a further solution to the problem underlying the invention lies in a refrigerant circuit of a motor vehicle, comprising a refrigerant compressor as described above, wherein the refrigerant circuit can be switched between a cooling circuit and a heat pump circuit, wherein a refrigerant can be selectively fed into the cooling circuit and the heat pump circuit by means of the at least one valve of the refrigerant compressor.
  • cooling circuit and the heat pump circuit of the refrigerant circuit are designed separately from each other.
  • the cooling circuit and the heat pump circuit use components of the refrigerant circuit together.
  • the cooling circuit and the heat pump circuit are connected to one another in such a way that they jointly use a throttle valve and/or one or more heat exchangers.
  • the refrigerant circuit can be an R744 circuit.
  • CO2 is used as a refrigerant.
  • a still further solution to the problem underlying the invention consists in the provision of a motor vehicle with a refrigerant circuit as described above.
  • Fig. 1 a first refrigerant compressor
  • Fig. 2 a second refrigerant compressor
  • Fig. 3 a refrigerant circuit with a refrigerant compressor
  • Fig. 4 a motor vehicle with a refrigerant circuit.
  • Fig. 1 shows schematically a refrigerant compressor 100 for a refrigerant circuit 200 (Fig. 3) in accordance with the invention.
  • the refrigerant compressor 100 comprises a housing 10 with a low-pressure side inlet 11 for a refrigerant.
  • the refrigerant compressor 100 further comprises a first high-pressure side outlet 12 and a second high-pressure side outlet 13 for the refrigerant.
  • the refrigerant compressor 100 also comprises a valve 14 which is designed to selectively direct the refrigerant to the first high-pressure side outlet 12 and to the second high-pressure side outlet 13.
  • a valve 14 can be a multi-way valve 15 as shown, which is inserted in a valve seat 16.
  • the housing 10 comprises a compressor cover 17.
  • An inlet opening 19 is provided on an inner side 18 of the compressor cover 17.
  • the first high-pressure side outlet 12 and the second high-pressure side outlet 13 are arranged on an outer side 20 of the compressor cover 17.
  • the valve 14 is integrated in the compressor cover 17 or arranged in the compressor cover 17 and then serves to selectively switch a flow path for the refrigerant from the inlet opening 19 of the compressor cover 17 to the first high-pressure side outlet 12 and to the second high-pressure side outlet 13.
  • a seal 21 is provided in the valve seat 16 for sealing against the outside environment.
  • Fig. 2 shows a further refrigerant compressor 100 for a refrigerant circuit 200 in accordance with the invention. Compared to the refrigerant compressor 100 according to Fig.
  • a valve block 22 is provided which is fastened to the compressor cover 17 of the housing 10 by means of a screw 23.
  • the compressor cover 17 of the housing 10 has an outlet opening 24 which is fluidically connected to an inlet opening 25 of the valve block 22.
  • the valve block 22 comprises the first high-pressure side outlet 12 and the second high-pressure side outlet 13.
  • the valve 14 is arranged in a valve seat 16 in the valve block 22.
  • a seal 26 is provided between the compressor cover 17 and the valve block 22. Refrigerant compressed by the refrigerant compressor 100 thus exits from the outlet opening 24 of the compressor cover 17 and into the inlet opening 25 of the valve block 22.
  • the refrigerant can be selectively directed to the first high-pressure side outlet 12 or to the second high-pressure side outlet 13.
  • Fig. 3 shows a schematic of a refrigerant circuit 200 in accordance with the invention.
  • the refrigerant circuit 200 is designed as an R744 refrigerant circuit and comprises a refrigerant compressor 100.
  • the refrigerant circuit 200 can be switched between a cooling circuit 27 and a heat pump circuit 28.
  • the flow direction of the refrigerant during operation of the cooling circuit 27 is shown by the open arrows 36.
  • the filled arrows 37 show the flow direction of the refrigerant in the heat pump circuit 28.
  • a throttle valve 29 and an external heat exchanger 30, in particular a gas cooler 31, and an integrated heat exchanger 32 are arranged in the refrigerant circuit 200.
  • An evaporator 34 and a second gas cooler 35 are also provided for cooling or heating a room, for example a passenger compartment 33 of a motor vehicle 300 (Fig. 4).
  • the cooling circuit 27 and the heat pump circuit 28 jointly use the refrigerant compressor 100, the throttle valve 29, the external heat exchanger 30 and the integrated heat exchanger 32.
  • the evaporator 34 is only used by the cooling circuit 27.
  • the second gas cooler 35 is only used in the heat pump circuit 28.
  • Fig. 4 shows a motor vehicle 300 with a refrigerant circuit 300 in accordance with the invention.
  • a passenger compartment 33 of the motor vehicle 300 can be selectively heated or cooled.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Kältemittelverdichter (100) für einen Kältemittelkreislauf (200), umfassend ein Gehäuse (10) mit einem niederdruckseitigen Einlass (11) für ein Kältemittel, wobei der Kältemittelverdichter (100) einen ersten hochdruckseitigen Auslass (12) und einen zweiten hochdruckseitigen Auslass (13) für das Kältemittel umfasst, wobei der Kältemittelverdichter (100) mindestens ein Ventil (14) zur selektiven Leitung des Kältemittels zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass (12) und zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass (13) aufweist, wobei das Gehäuse (10) einen Verdichterdeckel (17) umfasst, wobei das mindestens eine Ventil (14) in den Verdichterdeckel (17) eingesetzt und/oder integriert und/oder in dem Verdichterdeckel (17) angeordnet ist. Der Verdichterdeckel (17) weist auf einer Innenseite (18) eine Einlassöffnung (19) auf, und der erste hochdruckseitige Auslass (12) und der zweite hochdruckseitigen Auslass (13) sind auf einer Außenseite (20) des Verdichterdeckels (17) angeordnet, wobei das mindestens eine Ventil (14) einen Strömungsweg für das Kältemittel von der Einlassöffnung (19) selektiv zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass (12) und zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass (13) des Verdichterdeckels (17) schaltet.

Description

Beschreibung
Kältemittelverdichter für einen Kältemittelkreislauf, Kältemittelkreislauf und Kraftfahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kältemittelverdichter für einen Kältemittelkreislauf. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Kältemittelkreislauf mit einem Kältemittelverdichter und ein Kraftfahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf.
In vielen Bereichen der Technik, beispielsweise im Kraftfahrzeugbau, werden Kältemittelkreisläufe eingesetzt, die selektiv zwischen einem Kühlkreislauf und einem Wärmepumpenkreislauf geschaltet werden können. Hierfür wird das aus einem hochdruckseitigen Auslass eines Kältemittelverdichters des Kältemittelkreislaufs austretende Kältemittel über eine Kältemittelleitung zu einer separaten Kältemittelventilbaugruppe geführt. Innerhalb der Kältemittelventilbaugruppe sind Ventile vorgesehen, mittels welchen das Kältemittel selektiv in den Kühlkreislauf oder den Wärmepumpenkreislauf geleitet werden kann. Die Kältemittelventilbaugruppe umfasst dabei sowohl der Heißseite als auch der Kaltseite des Kältemittelkreislaufs zugeordnete Ventile. Diese gemeinsame Anordnung der Ventile kann innerhalb der Kältemittelventilbaugruppe einen ungewollten Wärmeübergang von der Heißseite zur Kaltseite des Kältemittelkreislaufs zur Folge haben, wodurch die Systemeffizienz des Kältemittelkreislaufes verringert wird.
Aus der EP 2 456 980 B1 ist ein Kolbenkompressor für Kältemittel bekannt, wobei der Kompressor Folgendes umfasst: einen ersten Zylinder und einen zweiten Zylinder, eine erste absaugungsbegrenzende Entladungsventilanordnung, welche einstückig mit dem Kompressor ausgebildet ist und ausgelegt ist, einen Fluss des Kältemittels zu dem ersten Zylinder zu unterbrechen, und eine zweite absaugungsbegrenzende Entladungsventilanordnung, welche einstückig mit dem Kompressor ausgebildet ist und ausgelegt ist, einen Fluss des Kältemittels zu dem zweiten Zylinder zu unterbrechen.
Die DE 10 2018 214 369 A1 offenbart eine Ventilbaugruppe für einen elektrischen Kältemittelverdichter eines Kraftfahrzeugs, aufweisend eine biegeelastische Ventilplatte zum druckregulierten Öffnen und Schließen einer Ausgangsöffnung des Kältemittelverdichters, und eine starre Anschlagplatte zur Begrenzung der Bewegung der Ventilplatte, wobei die Anschlagplatte und die Ventilplatte als ein vormontiertes Bauteil ausgeführt sind.
Aus der WO 01/23760 A1 ist eine Druckventilvorrichtung für einen Kältemittelkompressor bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Ventilplatte mit einem Förderkanal, der durch ein Förderventil verschlossen ist, das an einem Ende an der Ventilplatte befestigt ist und an seinem freien Ende durch eine Feder an der Platte gehalten wird. Ein Ventilanschlag ist auf dem Ventil und der Feder auf der Ventilplatte befestigt, um ein Ende des Ventils und das andere Ende des Ventils zu verriegeln.
Die DE 202 14 507 U1 offenbart einen Kältemittelkompressor zur Komprimierung von im wesentlichen gasförmigem Kältemittel, der in einen Kältemittelkreislauf einer Kraftfahrzeugklimaanlage einschaltbar ist, welcher einen Kältemittelkühler zur Wärmeabfuhr aus dem Kältemittel, ein Kältemittelexpansionsventil zur Entspannung von Kältemittel, sowie einen Kältemittelverdampfer zur Übertragung von Wärme an das Kältemittel aufweist, wobei der Kältemittelkreislauf sowohl als Kältemaschine, als auch als Wärmepumpe betreibbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass dem Kältemittelkompressor ein Schaltventil zugeordnet ist, das wenigstens einen Anschluss aufweist, der einstückig mit dem Kältemittelkompressor ausgebildet und/oder in ein Gehäuse des Kältemittelkompressors integriert ist.
Aus der DE 10 2017 110 541 A1 ist ein Klimakompressor bekannt, welcher einen Niederdruckabschnitt mit einem Saugeinlass zum Ansaugen von Kältemittel in den Klimakompressor, einen Hochdruckabschnitt mit einem Hochdruckauslass zum Auslassen von verdichtetem Kältemittel aus dem Klimakompressor heraus und ein zwischen dem Niederdruckabschnitt und dem Hochdruckabschnitt angeordnetes Verdichtertriebwerk zum Verdichten von angesaugtem Kältemittel umfasst. Der Hochdruckauslass umfasst einen ersten Auslassanschluss und einen zweiten Auslassanschluss, welche mit jeweils voneinander getrennten Anschlussleitungen verbindbar sind, und es ist eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher wenigstens zwei Schaltstellungen ermöglicht werden. Dabei sind in einer ersten Schaltstellung der erste Auslassanschluss und der Hochdruckabschnitt verbindbar und der zweite Auslassanschluss und der Hochdruckabschnitt voneinander trennbar, und es sind in einer zweiten Schaltstellung der zweite Auslassanschluss und der Hochdruckabschnitt verbindbar und der erste Auslassanschluss und der Hochdruckabschnitt voneinander trennbar. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kaltem ittelverdichter für einen Kältemittelkreislauf bereitzustellen, mit dem in einem zwischen einem Kühlkreislauf und einem Wärmepumpenkreislauf schaltbaren Kältemittelkreislauf Wärmeverluste reduziert werden können.
Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird ein Kältemittelverdichter für einen Kältemittelkreislauf, umfassend ein Gehäuse mit einem niederdruckseitigen Einlass für ein Kältemittel vorgeschlagen, wobei vorgesehen ist, dass der Kältemittelverdichter einen ersten hochdruckseitigen Auslass und einen zweiten hochdruckseitigen Auslass für das Kältemittel umfasst, und dass der Kältemittelverdichter mindestens ein Ventil zur selektiven Leitung des Kältemittels zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass und zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass aufweist, wobei das Gehäuse einen Verdichterdeckel umfasst, wobei das mindestens eine Ventil in den Verdichterdeckel eingesetzt und/oder integriert und/oder in dem Verdichterdeckel angeordnet ist, wobei der Verdichterdeckel auf einer Innenseite eine Einlassöffnung aufweist, wobei der erste hochdruckseitige Auslass und der zweite hochdruckseitige Auslass auf einer Außenseite des Verdichterdeckels angeordnet sind, und wobei das mindestens eine Ventil einen Strömungsweg für das Kältemittel von der Einlassöffnung selektiv zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass und zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass des Verdichterdeckels schaltet.
Während aus dem Stand der Technik bekannte Kältemittelverdichter nur einen einzigen hochdruckseitigen Auslass aufweisen, weist der erfindungsgemäße Kältemittelverdichter einen ersten hochdruckseitigen Auslass und einen zweiten hochdruckseitigen Auslass für ein Kältemittel auf.
Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kältemittelverdichter mindestens ein Ventil zur selektiven Leitung des Kältemittels zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass und zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass aufweist.
Bei der Verwendung des Kältemittelverdichters in einem zwischen einem Kühlkreislauf und einem Wärmepumpenkreislauf schaltbaren Kältemittelkreislauf kann somit auf eine externe, über eine Kältemittelleitung mit einem hochdruckseitigen Auslass des Kältemittelverdichters verbundene Kältemittelventilbaugruppe zur Schaltung des Kältemittelstroms zwischen dem Kühlkreislauf und dem Wärmepumpenkreislauf verzichtet werden.
Mittels des erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters kann somit eine räumliche Trennung der der Kaltseite und der Heißseite zugeordneten Ventile im Kältemittelkreislauf erzielt werden, wodurch thermische Verluste verringert und die Systemeffizienz verbessert werden kann.
An dem ersten hochdruckseitigen Auslass und dem zweiten hochdruckseitigen Auslass des Kältemittelverdichters können unmittelbar Kältemittelleitungen des Kühlkreislaufes und des Wärmepumpenkreislaufes angebunden werden, ohne dass die Zwischenschaltung einer Kältemittelventilbaugruppe wie im Stand der Technik notwendig ist.
Bei einem mit einem erfindungsgemäßen Kältemittelverdichter ausgestatteten Kältemittelkreislauf können die der Kaltseite des Kältemittelkreislaufs zugeordneten Ventile weiterhin in einer separaten Kältemittelventilbaugruppe angeordnet sein.
Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Kältemittelverdichters in einem Kältemittelkreislauf kann mittels des mindestens einen Ventils das von dem Kältemittelverdichter komprimierte Kältemittel selektiv zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass, beispielsweise für den Kühlkreislauf, und zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass, beispielsweise für den Wärmepumpenkreislauf, geleitet werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das mindestens eine Ventil ein Mehrwegeventil umfasst oder ist.
Durch die Verwendung eines Mehrwegeventils kann die Anzahl der benötigten Ventile auf ein Ventil reduziert werden. Das Mehrwegeventil ist dabei so schaltbar, dass ein auf der Hochdruckseite des Kältemittelverdichters vorliegendes Kältemittel selektiv zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass und zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass geleitet werden kann.
Ferner können mindestens zwei Ventile vorgesehen sein, wobei die mindestens zwei Ventile Absperrventile umfassen oder sind. Grundsätzlich können auch mehr als zwei Ventile vorgesehen sein, wobei die Ventile sowohl Absperrventile als auch Mehrwegeventile umfassen.
Von den mindestens zwei Absperrventilen ist bevorzugt ein erstes Absperrventil dem ersten hochdruckseitigen Auslass und ein zweites Absperrventil dem zweiten hochdruckseitigen Auslass zugeordnet. Somit kann durch selektive Schaltung der zwei Absperrventile das Kältemittel zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass oder zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass geleitet werden.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das mindestens eine Ventil in das Gehäuse eingesetzt und/oder integriert und/oder in dem Gehäuse angeordnet ist.
Durch die Integration und/oder Anordnung des mindestens einen Ventils in den Kältemittelverdichter kann auf zusätzliche Baugruppen verzichtet werden.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Gehäuse einen Verdichterdeckel umfasst, und dass das mindestens eine Ventil in den Verdichterdeckel eingesetzt und/oder integriert und/oder in dem Verdichterdeckel angeordnet ist.
Der Verdichterdeckel schließt dabei den Kältemittelverdichter auf der Hochdruckseite gegenüber der Außenumgebung ab. Von dem Kältemittelverdichter verdichtetes Kältemittel wird somit durch den Verdichterdeckel und durch entsprechende Schaltung des mindestens einen in den Verdichterdeckel integrierten und/oder angeordneten Ventils zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass und zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass geleitet.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass das Gehäuse, bevorzugt der Verdichterdeckel, einen Ventilsitz aufweist, wobei das mindestens eine Ventil in dem Ventilsitz angeordnet ist.
Dabei kann ferner vorgesehen sein, dass am oder im Ventilsitz mindestens eine Dichtung angeordnet ist. Durch die Dichtung am oder im Ventilsitz erfolgt eine Abdichtung gegenüber der Außenumgebung. Mittels weiterer Dichtungen können die zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass und zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass im Gehäuse bzw. im Verdichterdeckel verlaufenden Pfade für das Kältemittel gegeneinander abgedichtet werden.
Ferner ist vorgesehen, dass der Verdichterdeckel auf einer Innenseite eine Einlassöffnung aufweist, und dass der erste hochdruckseitige Auslass und der zweite hochdruckseitige Auslass auf einer Außenseite des Verdichterdeckels angeordnet sind, und dass das mindestens eine Ventil einen Strömungsweg für das Kältemittel von der Einlassöffnung selektiv zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass und zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass des Verdichterdeckels schaltet.
Ein Vorteil der Integration oder Anordnung des mindestens einen Ventils in dem Verdichterdeckel ist, dass der Rest des Kältemittelverdichters weitgehend ohne weitere konstruktive Modifikationen auskommt. Mit anderen Worten ist lediglich der Verdichterdeckel anzupassen. Hierdurch wird der Materialaufwand verringert, und Leckagen in die Außenumgebung können weitestgehend reduziert werden.
In einer nicht von der Erfindung umfassten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Kältemittelverdichter einen Ventilblock umfasst, wobei das mindestens eine Ventil in den Ventilblock eingesetzt und/oder integriert und/oder in dem Ventilblock angeordnet ist.
Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass der Ventilblock an dem Gehäuse, bevorzugt an einem Verdichterdeckel des Gehäuses, befestigt, bevorzugt verschraubt ist.
Mit anderen Worten kann somit das Gehäuse des Kältemittelverdichters gegenüber dem Stand der Technik weitgehend ohne konstruktive Änderungen ausgeführt sein.
Vielmehr kann das Gehäuse des Kältemittelverdichters, wie aus dem Stand der Technik bekannt, mit nur einem hochdruckseitigen Auslass versehen sein. Durch die Anordnung des mindestens einen Ventils in dem Ventilblock und die Befestigung beziehungsweise Verschraubung des Ventilblocks an dem Gehäuse kann der Kostenaufwand für die Konstruktion verringert werden.
Dabei ist bevorzugt zwischen dem Ventilblock und dem Gehäuse eine Dichtung vorgesehen. Ferner kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse, insbesondere der Verdichterdeckel, eine Auslassöffnung aufweist, dass der Ventilblock eine Einlassöffnung aufweist, dass der Ventilblock derart an dem Gehäuse, insbesondere an dem Verdichterdeckel, befestigt ist, dass die Auslassöffnung und die Einlassöffnung fluidleitend aneinander angeordnet sind, dass der erste hochdruckseitige Auslass und der zweite hochdruckseitige Auslass an dem Ventilblock angeordnet sind, und dass das mindestens eine Ventil einen Strömungsweg für das Kältemittel von der Einlassöffnung selektiv zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass und zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass schaltet.
Das Gehäuse des Kältemittelverdichters weist somit ähnlich dem Stand der Technik eine hochdruckseitige Auslassöffnung auf. Der Ventilblock ist derart unmittelbar an dem Gehäuse befestigt, insbesondere verschraubt, dass die Einlassöffnung des Ventilblocks an der Auslassöffnung des Gehäuses beziehungsweise des Ventildeckels liegt, sodass diese fluidleitend aneinander angeordnet sind. Aus der Auslassöffnung des Gehäuses austretendes, unter hohem Druck stehendes Kältemittel wird somit durch die Einlassöffnung des Ventilblocks in den Ventilblock eingeführt. Innerhalb des Ventilblocks wird mittels des mindestens einen Ventils das Kältemittel entweder zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass oder zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass des Ventilblocks geführt.
Eine weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe liegt in einem Kältemittelkreislauf eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen vorbeschriebenen Kältemittelverdichter, wobei der Kältemittelkreislauf zwischen einem Kühlkreislauf und einen Wärmepumpenkreislauf schaltbar ist, wobei mittels des mindestens einen Ventils des Kältemittelverdichters ein Kältemittel selektiv in den Kühlkreislauf und den Wärmepumpenkreislauf geleitet werden kann.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Kühlkreislauf und der Wärmepumpenkreislauf des Kältemittelkreislaufes separat voneinander ausgebildet sind.
Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Kühlkreislauf und der Wärmepumpenkreislauf Komponenten des Kältemittelkreislaufs gemeinsam nutzen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Kühlkreislauf und der Wärmepumpenkreislauf derart miteinander verschaltet sind, dass diese gemeinsam ein Drosselventil und/oder einen oder mehrere Wärmetauscher nutzen. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass der Kältemittelkreislauf ein R744-Kreislauf ist.
Bei einem R744-Kreislauf wird CO2 als Kältemittel verwendet.
Eine noch weitere Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines Kraftfahrzeuges mit einem vorbeschriebenen Kältemittelkreislauf.
Die Erfindung wird nachstehend näher anhand der beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen ersten Kältemittelverdichter,
Fig. 2 einen zweiten Kältemittelverdichter,
Fig. 3 einen Kältemittelkreislauf mit einem Kältemittelverdichter, und
Fig. 4 ein Kraftfahrzeug mit einem Kältemittelkreislauf.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Kältemittelverdichter 100 für einen Kältemittelkreislauf 200 (Fig. 3) im Einklang mit der Erfindung. Der Kältemittelverdichter 100 umfasst ein Gehäuse 10 mit einem niederdruckseitigen Einlass 11 für ein Kältemittel. Ferner umfasst der Kältemittelverdichter 100 einen ersten hochdruckseitigen Auslass 12 und einen zweiten hochdruckseitigen Auslass 13 für das Kältemittel. Der Kältemittelverdichter 100 umfasst zudem ein Ventil 14, welches ausgebildet ist, das Kältemittel selektiv zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass 12 und zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass 13 zu leiten. Bei einem Ventil 14 kann es sich wie dargestellt um ein Mehrwegeventil 15 handeln, welches in einem Ventilsitz 16 eingesetzt ist.
Das Gehäuse 10 umfasst einen Verdichterdeckel 17. Dabei ist auf einer Innenseite 18 des Verdichterdeckels 17 eine Einlassöffnung 19 vorgesehen. Der erste hochdruckseitige Auslass 12 und der zweite hochdruckseitige Auslass 13 sind an einer Außenseite 20 des Verdichterdeckels 17 angeordnet. Das Ventil 14 ist dabei in den Verdichterdeckel 17 integriert bzw. im Verdichterdeckel 17 angeordnet und dient dann dazu, einen Strömungsweg für das Kältemittel von der Einlassöffnung 19 des Verdichterdeckels 17 selektiv zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass 12 und zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass 13 zu schalten. Im Ventilsitz 16 ist eine Dichtung 21 zur Abdichtung gegenüber der Außenumgebung vorgesehen. Fig. 2 zeigt einen weiteren Kältemittelverdichter 100 für einen Kältemittelkreislauf 200 im Einklang mit der Erfindung. Gegenüber dem Kältemittelverdichter 100 nach Fig. 1 ist ein Ventilblock 22 vorgesehen, welcher mittels einer Schraube 23 an dem Verdichterdeckel 17 des Gehäuses 10 befestigt ist. Der Verdichterdeckel 17 des Gehäuses 10 weist eine Auslassöffnung 24 auf, welche fluidisch mit einer Einlassöffnung 25 des Ventilblocks 22 in Verbindung steht. Der Ventilblock 22 umfasst den ersten hochdruckseitigen Auslass 12 und den zweiten hochdruckseitigen Auslass 13. Das Ventil 14 ist in einem Ventilsitz 16 in dem Ventilblock 22 angeordnet. Zwischen dem Verdichterdeckel 17 und dem Ventilblock 22 ist eine Dichtung 26 vorgesehen. Von dem Kältemittelverdichter 100 verdichtetes Kältemittel tritt somit aus der Auslassöffnung 24 des Verdichterdeckels 17 aus und in die Einlassöffnung 25 des Ventilblocks 22 ein. Durch entsprechende Schaltung des Ventils 14 kann das Kältemittel selektiv zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass 12 oder zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass 13 geleitet werden.
Fig. 3 zeigt schematisch einen Kältemittelkreislauf 200 im Einklang mit der Erfindung. Der Kältemittelkreislauf 200 ist als R744-Kältemittelkreislauf ausgebildet und umfasst einen Kältemittelverdichter 100. Der Kältemittelkreislauf 200 ist zwischen einem Kühlkreislauf 27 und einem Wärmepumpenkreislauf 28 schaltbar. Die Strömungsrichtung des Kältemittels im Betrieb des Kühlkreislaufs 27 ist durch die nichtausgefüllten Pfeile 36 dargestellt. Die ausgefüllten Pfeile 37 zeigen die Strömungsrichtung des Kältemittels im Wärmepumpenkreislauf 28 an. In dem Kältemittelkreislauf 200 sind ein Drosselventil 29, und ein Außenwärmetauscher 30, insbesondere ein Gaskühler 31 , und ein integrierter Wärmetauscher 32 angeordnet. Zur Kühlung oder Heizung eines Raums, beispielsweise einer Fahrgastzelle 33 eines Kraftfahrzeugs 300 (Fig. 4) sind ferner ein Verdampfer 34 und ein zweiter Gaskühler 35 vorgesehen. Der Kühlkreislauf 27 und der Wärmepumpenkreislauf 28 nutzen gemeinsam den Kältemittelverdichter 100, das Drosselventil 29, den Außenwärmetauscher 30 und den integrierten Wärmetauscher 32. Der Verdampfer 34 wird nur von dem Kühlkreislauf 27 verwendet. Der zweite Gaskühler 35 wird nur im Wärmepumpenkreislauf 28 genutzt. Durch selektive Leitung des Kältemittels in den ersten hochdruckseitigen Auslass 12 und den zweiten hochdruckseitigen Auslass 13 mittels des Ventils 14 des Kältemittelverdichters 100 kann zwischen dem Kühlkreislauf 27 und dem Wärmepumpenkreislauf 28 geschaltet werden. Im Kältemittelkreislauf 200 sind zudem weitere schaltbare Ventile 38 zur Steuerung der Strömungsrichtung des Kältemittels im Kühlkreislauf 27 und im Wärmepumpenkreislauf 28 vorgesehen.
Fig. 4 zeigt ein Kraftfahrzeug 300 mit einem Kältemittelkreislauf 300 im Einklang mit der Erfindung. Mittels des Kältemittelkreislaufs 300 kann eine Fahrgastzelle 33 des Kraftfahrzeugs 300 selektiv geheizt oder gekühlt werden.
Bezugszeichenliste
Kältemittelverdichter
Kältemittelkreislauf
Kraftfahrzeug
Gehäuse
Niederdruckseitiger Einlass
Erster hochdruckseitiger Auslass
Zweiter hochdruckseitiger Auslass
Ventil
Mehrwegeventil
Ventilsitz
Verdichterdeckel
Innenseite
Einlassöffnung
Außenseite
Dichtung
Ventilblock
Schraube
Auslassöffnung
Einlassöffnung
Dichtung
Kühlkreislauf
Wärmepumpenkreislauf
Drosselventil
Außenwärmetauscher
Gaskühler
Integrierter Wärmetauscher
Fahrgastzelle
Verdampfer
Zweiter Gaskühler
Pfeil
Pfeil
Ventil

Claims

Patentansprüche
1. Kaltem ittelverdichter (100) für einen Kältemittelkreislauf (200), umfassend ein Gehäuse (10) mit einem niederdruckseitigen Einlass (11) für ein Kältemittel, wobei der Kältemittelverdichter (100) einen ersten hochdruckseitigen Auslass (12) und einen zweiten hochdruckseitigen Auslass (13) für das Kältemittel umfasst, wobei der Kältemittelverdichter (100) mindestens ein Ventil (14) zur selektiven Leitung des Kältemittels zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass (12) und zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass (13) aufweist, wobei das Gehäuse (10) einen Verdichterdeckel (17) umfasst, wobei das mindestens eine Ventil (14) in den Verdichterdeckel (17) eingesetzt und/oder integriert und/oder in dem Verdichterdeckel (17) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichterdeckel (17) auf einer Innenseite (18) eine Einlassöffnung (19) aufweist, und dass der erste hochdruckseitige Auslass (12) und der zweite hochdruckseitigen Auslass (13) auf einer Außenseite (20) des Verdichterdeckels (17) angeordnet sind, und dass das mindestens eine Ventil (14) einen Strömungsweg für das Kältemittel von der Einlassöffnung (19) selektiv zu dem ersten hochdruckseitigen Auslass (12) und zu dem zweiten hochdruckseitigen Auslass (13) des Verdichterdeckels (17) schaltet.
2. Kältemittelverdichter (100) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ventil (14) ein Mehrwegeventil (15) umfasst oder ist, und/oder dass mindestens zwei Ventile (14) vorgesehen sind, wobei die mindestens zwei Ventile (14) Absperrventile umfassen oder sind.
3. Kältemittelverdichter (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Ventil (14) in das Gehäuse (10) eingesetzt und/oder integriert und/oder in dem Gehäuse (10) angeordnet ist.
4. Kältemittelverdichter (100) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10), bevorzugt der Verdichterdeckel (17), einen Ventilsitz (16) aufweist, wobei das mindestens eine Ventil (14) in dem Ventilsitz (16) angeordnet ist.
5. Kältemittelkreislauf (200) eines Kraftfahrzeugs (300), umfassend einen Kältem ittelverdichter (100) nach einem der vorgenannten Ansprüche, wobei der Kältemittelkreislauf (200) zwischen einem Kühlkreislauf (27) und einem Wärmepumpenkreislauf (28) schaltbar ist, wobei mittels des mindestens einen Ventils (14) des Kältemittelverdichters (100) ein Kältemittel selektiv in den Kühlkreislauf (27) und den Wärmepumpenkreislauf (28) geleitet werden kann.
6. Kraftfahrzeug (300) mit einem Kältemittelkreislauf (200) nach Anspruch 5.
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