WO2012098261A2

WO2012098261A2 - Kältemittelkondensatorbaugruppe

Info

Publication number: WO2012098261A2
Application number: PCT/EP2012/050986
Authority: WO
Inventors: Martin Kaspar; Herbert Hofmann; Uwe FÖRSTER; Christoph Walter; David Guillaume
Original assignee: Behr Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2012-07-26
Also published as: DE112012000524A5; DE102011002976A1; CN203595320U; WO2012098261A3

Abstract

Bei einer Kältemittelkondensatorbaugruppe für eine Kraftfahrzeugklimaanlage, umfassend Kühlrohre zum Durchleiten eines Kältemittels, zwei Sammelrohre zum Fluidverbinden der Kühlrohre, einen Sammelbehälter (6) mit einer oberen Deckwandung (21) und unteren Bodenwandung (22) und einer Seitenwandung (20), der eine Speicherkammer (11) einschließt, sowie mit einer Einlassöffnung (18) zum Einleiten des Kältemittels in den Sammelbehälter (6) und einer Auslassöffnung (19) zum Ausleiten des Kältemittels aus dem Sammelbehälter (6), so dass durch die Ein- und Auslassöffnung (18, 19) der Sammelbehälter (6) in Fluidverbindung zu dem Sammelrohr (5) und/oder den Kühlrohren (2) steht, die Speicherkammer (11) ein durchströmtes Volumen aufweist, wobei das durchströmte Volumen ein Strömungsraum (12) des Kältemittels als Teil der Speicherkammer (11) unterhalb der Einlassöffnung (18) des Kältemittels ist für eine Strömung des Kältemittels von der Einlassöffnung (18) zu der Auslassöffnung (19), vorzugsweise die Kühlrohre einen Überhitzungsbereich zum Kühlen des dampfförmigen Kältemittels, einen Kondensationsbereich zum Kondensieren des Kältemittels und einen Unterkühlungsbereich zum Kühlen des flüssigen Kältemittels aufweisen soll in dem Sammelbehälter (6) wenig Kältemittel in dem Strömungsraum (12) vorhanden sein. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Volumen des Strömungsraumes (12) weniger als 90%, 70%, 50%, 30% oder 10% des Volumens der Speicherkammer (11) unterhalb der Einlassöffnung beträgt.

Description

Kältemittelkondensatorbaugruppe

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kältemittelkondensatorbaugruppe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Kraftfahrzeugklimaanla- ge gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10.

In Kältemittelkondensatorbaugruppen für eine Kraftfahrzeugklimaanlage wird dampfförmiges Kältemittel in einen flüssigen Aggregatzustand übergeführt und anschließend das flüssige Kältemittel weiter in einem Unterkühlungsbe- reich .unterkühlt". Die Kältemittelkondensatorbaugruppe bildet einen Teil eines Kältekreises einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit einem Verdampfer, einem Expansionsorgan und einem Verdichter. Die Kältemittelkondensatorbaugruppe umfasst dabei einen Wärmeübertrager mit Kühlrohren sowie zwei Sammelrohren sowie zusätzlich einem Sammelbehälter. Der Sammelbehälter hat die Aufgabe, nach der Kondensation des Kältemittels im Kondensationsbereich und der vorherigen Abkühlung im Oberhitzungsbe- reich noch vorhandene gasförmige Kältemittelanteile abzuscheiden und sicherzustellen, dass nur flüssiges Kältemittel nach dem Austreten aus dem Sammelbehälter in den hydraulisch dem Sammelbehälter nachgeschalteten Unterkühlungsbereich dem Wärmeübertrager zugeführt wird. Der Unterküh- lungsbereich ist dabei am Wärmeübertrager mit den Kühlrohren und den beiden Sammelrohren ausgebildet. In dem Sammelbehälter ist flüssiges Kältemittel angeordnet und die Auslassöffnung im Sammelbehälter (Sammelbehälter ohne Steigrohr) ist am untersten Punkt des Sammelbehälters ange- ordnet, damit aus dem Sammelbehälter ausschließlich flüssiges Kältemittel ausgeleitet wird. Im Regelfall liegt der Unterkühlungsbereich des Wärmeübertragers im unteren Abschnitt des Wärmeübertrags, sodass dadurch die Auslassöffnung an dem Sammelbehälter korrekt ausgerichtet ist. Aufgrund äußerer Bedingungen in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise einem dem Wärmeübertrager der Kältemittelkondensatorbaugruppe vorgeschalteten Ladeluftkühler, ist es erforderlich, den Unterkühlungsbereich nicht unten, sondern am oberen Bereich des Wärmeübertragers bzw. der Kältemittelkondensatorbaugruppe auszubilden, weil der Ladeluftkühler im unte- ren Bereich anzuordnen ist. Bei einer derartigen Anordnung ist es erforderlich, das aus dem Sammelbehälter ausgeleitete Kältemittel an der untersten Stelle durch ein Steigrohr innerhalb des Sammelbehälters nach oben zu führen und am oberen Bereich des Sammelbehälters aus einer Auslassöffnung auszuleiten und dem Unterkühlungsbereich zuzuführen. Der Sammelbehäl- ter kann jedoch auch ohne Steigrohr ausgebildet sein.

Dieses Steigrohr ist im Allgemeinen als ein Kunststoffeinbauteil ausgeführt, welches neben der Strömungsführung auch andere Aufgaben innerhalb des Sammelbehälters, beispielsweise Filterung und/oder Trocknung, übemeh- men kann. Das im Sammelbehälter gespeicherte flüssige Kältemittel muss zur korrekten Funktion einen ruhigen Flüssigkeitsspiegel ausbilden. Um dies zu erreichen, ist es erforderlich, das in den Sammelbehälter eingeleitete Kältemittel unterhalb des Flüssigkeitsspiegels einzuleiten. Ist die Einlassöffnung des Sammelbehälters bauartbedingt im oberen Bereich des Sammelbehäl- ters angeordnet, ist es deshalb erforderlich, das an der Einlassöffnung in den

Sammelbehälter eingeleitete Kältemittel durch ein absteigendes Rohr, näm- lieh ein Fallrohr, unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Kältemittels in dem Sammelbehälter einzuleiten. Dabei wird das Kältemittel an der Einlassöffnung nicht unmittelbar in das Fallrohr eingeleitet, sondern zunächst in eine Einlasskammer und das aus dem Steigrohr nach oben geleitete Kältemittel zunächst in eine Auslasskammer eingeleitet und aus der Auslasskammer strömt das Kältemittel durch die Auslassöffnung aus dem Sammelbehälter heraus. Der Sammelbehälter kann jedoch auch ohne Fallrohr ausgebildet sein. Der Sammelbehälter schließt eine Speicherkammer zur Speicherung des Kältemittels ein. Dabei bildet ein Teil der Speicherkammer unterhalb der Einlassöffnung, wobei die Einlassöffnung bei einer Ausbildung eines Fallrohres durch das Ende des Fallrohres gebildet ist, einen Strömungsraum aus, der von dem Kältemittel durchströmt ist. Dieser Strömungsraum weist ein großes Volumen auf, so dass hohe Kosten aufgrund der erforderlichen großen Menge bei einer Verwendung des teuren Kältemittels HFO 1234yf anfallen.

Die DE 43 19 293 C2 zeigt einen Kondensator für eine Klimaanlage mit einem Rohr-Rippenblock und beidseits angeordneten Sammelrohren und mit einem parallel zu einem Sammelrohr angeordneten Sammler, in welchem Trocknergranulat untergebracht ist, wobei das Sammelrohr und der parallel dazu angeordnete Sammler eine Baueinheit bilden, wobei die Baueinheit eine gemeinsame Wand für den Sammler und Sammelrohr aufweist. Die EP 0 669 506 B2 zeigt einen Kondensator für eine Klimaanlage eines Fahrzeugs mit einem von Kältemittel durchströmten Rohrrippenblock, der beidseits jeweils mit einem Sammelrohr versehen ist, wobei parallel zu einem der Sammelrohre ein rohrförmiger Sammler angeordnet ist, der mit dem zugehörigen Sammelrohr in Strömungsverbindung steht und ein Filtersieb enthält, wobei der Sammler zwischen zwei Verbindungsöffnungen zu dem Sammelrohr einen zwangsweise mit Kältemittel durchströmten Abschnitt aulweist, in welchem das Filtersieb so angeordnet ist, dass das Kältemittel das Filtersieb vollständig durchströmen muss, das Filtersieb Bestandteil eines Einsatzes ist, der Sammler mit einer Aufnahme für einen lösbaren Deckel versehen ist, nach dessen Lösen der Einsatz mit dem Filtersieb aus dem Sammler herausnehmbar ist und der in den Sammler eingesetzte Einsatz mit einem gegenüber der Innenwand des Sammlers abdichtenden Dichtemittel und mit dem Filtersieb versehen ist und aus einem rohrförmigen Kunststoffkäfig besteht. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Kältemittelkondensatorbaugruppe und eine Kraftfahrzeugklimaanlage zur Verfügung zu stellen, bei der in dem Sammelbehälter wenig Kältemittel in einem Strömungsraum vorhanden ist. Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Kältemittelkondensatorbaugruppe für eine Kraftfahrzeugklimaanlage, umfassend Kühlrohre zum Durchleiten eines Kältemittels, zwei Sammelrohre zum Fluidverbinden der Kühlrohre, einen Sammelbehälter mit einer oberen Deckwandung und unteren Bodenwandung und einer Seitenwandung, der eine Speicherkammer einschließt, sowie mit einer Einlassöffnung zum Einleiten des Kältemittels in den Sammelbehälter und einer Auslassöffnung zum Ausleiten des Kältemittels aus dem Sammelbehälter, so dass durch die Ein- und Auslassöffnung der Sammelbehälter in Fluidverbindung zu dem Sammelrohr und/oder den Kühlrohren steht, die Speicherkammer ein durchströmtes Volumen aufweist, wobei das durch- strömte Volumen ein Strömungsraum des Kältemittels als Teil der Speicherkammer unterhalb der Einfassöffnung des Kältemittels ist für eine Strömung des Kältemittels von der Einlassöffnung zu der Auslassöffnung, vorzugsweise die Kühlrohre einen Überhitzungsbereich zum Kühlen des dampfförmigen Kältemittels, einen Kondensationsbereich zum Kondensieren des Kältemit- tels und einen Unterkühlungsbereich zum Kühlen des flüssigen Kältemittels aufweisen, wobei das Volumen des Strömungsraumes weniger als 90 %, 70 %, 50 %, 30 % oder 10 % des Volumens der Speicherkammer unterhalb der Einlassöffnung beträgt.

Dadurch können bei einer Verwendung des teuren Kältemittels HFO 1234yf erhebliche Kosten bei der Herstellung der Kältemittelkondensatorbaugruppe bzw. einer Kraftfahrzeugklimaanlage mit der Kältemittelkondensatorbaugruppe eingespart werden, weil das Volumen des Strömungsraumes nur sehr wenig Kältemittel aufnimmt. In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Kältemittelkondensatorbaugruppe ein Steigrohr und, vorzugsweise eine Auslasskammer, und ein unteres Ende des Steigrohres wird als Auslassöffnung aus der Speicherkammer betrachtet. In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Kältemittelkondensatorbaugruppe ein Fallrohr und, vorzugsweise eine Einlasskammer, und ein unteres Ende des Steigrohres wird als Einlassöffnung in die Speicherkammer betrachtet In einer ergänzenden Variante ist die Einlasskammer als ein Einlass-Rohr ausgebildet und/oder die Auslasskammer ist als ein Auslass-Rohr ausgebildet.

In einer zusätzlichen Ausführungsform ist in der Speicherkammer Trockner, insbesondere Trocknergranulat, unterhalb der Einlassöffnung angeordnet und mehr als 10 %, 30 %, 50 %, 70 % oder 90 % des Volumens der Speicherkammer sind unterhalb der Einlassöffnung von dem Trockner eingenommen. Das Trocknergranulat verdrängt das Kältemittel in der Speicherkammer unterhalb der Einlassöffnung, sodass dadurch der Strömungsraum ein kleines Volumen aufweist, weil das Volumen außerhalb des Trockners, insbesondere des Trocknergranulats, nicht zum Durchströmen mit dem Käl- temittel zur Verfügung steht und damit nicht Bestandteil des Strömungsraumes ist. Da der Strömungsraum von Kältemittel durchströmter Raum unterhalb der Einlassöffnung ist, weist somit der Strömungsraum ein kleines Volumen auf, weil ein wesentlicher Anteil des Volumens der Speicherkammer unterhalb der Einlassöffnung von dem Trockner verdrängt ist.

In einer ergänzenden Ausgestaltung ist der Trockner in einer Patrone, insbesondere konzentrisch zu der Seitenwandung, aufgenommen und vorzugsweise ist eine Patronenseitenwandung fluiddurchlässig, z. B. als Filter, aus- gebildet. Die Patrone ist dabei innerhalb der Speicherkammer unterhalb der Einlassöffnung und vorzugsweise auch oberhalb der Einlassöffnung angeordnet Bei einer Anordnung der Patrone nicht nur unterhalb, sondern auch oberhalb der Einlassöffnung, kann der unterhalb der Einlassöffnung in der Patrone angeordnete Trockner das Kältemittel verdrängen und dadurch den Strömungsraum verringern. Dabei ist die Patronenseitenwandung vorzugsweise fluiddurchlässig ausgebildet, zum Beispiel als Filter oder dadurch, dass in der Patronenseitenwandung wenigstens eine, vorzugsweise mehrere, Öffnungen vorhanden sind. In einer ergänzenden Variante ist zwischen der Patrone und der Seitenwandung, insbesondere unterhalb der Einlassöffnung, ein Zwischenraum ausgebildet. Der Zwischenraum kann dabei wenigstens teilweise, das heißt teilweise oder vollständig, auch als Strömungsraum dienen. Der Zwischenraum ist dabei durch eine Zusatzwandung an der Patrone von der Speicherkammer oberhalb des Zwischenraums und damit auch oberhalb der Zusatzwandung abgetrennt, wobei die Zusatzwandung zum Abtrennen auch als eine Trennwandung ausgebildet sein kann.

Zweckmäßig ist der Zwischenraum in einem horizontalen Schnitt ringförmig ausgebildet. In einer weiteren Ausgestaltung ist der Zwischenraum von einer, insbesondere ringförmigen, Wandung zwischen der Ein- und Auslassöffnung in einen oberen und unteren Teil abgetrennt und vorzugsweise ist der obere Teil mit einer, insbesondere ringförmigen, Zusatzwandung von der übrigen Spei- cherkammer oberhalb der Patrone abgetrennt. Durch den oberen Teil tritt das Kältemittel in den Raum innerhalb der Patrone, das heißt in einen von der Patronenseitenwandung eingeschlossenen Raum ein, und durch die Pat- ronensertenwandung strömt das Kältemittel in den unteren Teil ein. In einer zusätzlichen Ausführungsform ist an der Ein- und/oder Auslassöffnung der Zwischenraum mit wenigstens einer, vorzugsweise radial ausgerichteten, Trennwandung von einem übrigen Zwischenraum abgetrennt, so dass der übrige Zwischenraum keinen Strömungsraum bildet. Die wenigstens eine Trennwandung trennt den Zwischenraum in einen Strömungsraum an der Ein- und oder Auslassöffnung von dem übrigen Zwischenraum ab, wobei der übrige Zwischenraum keinen Strömungsraum darstellt und somit der übrige Zwischenraum wie die übrige Speicherkammer lediglich ein Bevorratungsvolumen zur Speicherung von Kältemittel ist bei auftretenden Schwankungen von Kältemittel in dem Sammelbehälter.

In einer weiteren Variante ist das Volumen des Strömungsraumes vom Volumen der Speicherkammer unterhalb der Einlassöffnung mit einem, insbesondere zylinderförmigen, Einsatz verkleinert, so dass sich der Strömungsraum außerhalb des Einsatzes ausbildet und vorzugsweise ist der Strö- mungsraum außerhalb des Einsatzes von der übrigen Speicherkammer oberhalb des Einsatzes mit einer Einsatztrennwandung abgetrennt.

Vorzugsweise ist in dem Strömungsraum außerhalb des Einsatzes ein Filter angeordnet und/oder innerhalb des Einsatzes ist die übrige Speicherkammer ausgebildet, indem der Raum innerhalb des Einsatzes in fluidleitender Verbindung mit der Speicherkammer oberhalb des Einsatzes steht und vor- zugsweise Verbindungsöffnungen an dem Einsatz und/oder an der Einsatztrennwandung vorhanden ist, so dass eine fluidieitende Verbindung zwischen dem Strömungsraum außerhalb des Einsatzes und der übrigen Speicherkammer besteht.

In einer ergänzenden Ausführungsform sind die Kühlrohre als Flachrohre ausgebildet und/oder sind zwischen den Kühlrohren Wellrippen ausgebildet und/oder die obere Deckwandung und/oder untere Bodenwandung sind als ein Verschlussstopfen ausgebildet und/oder die Auslassöffnung mündet in den Unterkühlungsbereich und/oder die Einlassöffnung mündet in den Kondensationsbereich.

In einer ergänzenden Variante sind die Deckwandung und/oder die Bodenwandung als Verschlussstopfen lösbar oder unlösbar mit der Seitenwandung des Sammelbehälters verbunden.

In einer ergänzenden Ausgestaltung besteht die Seitenwandung wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Metall, zum Beispiel Aluminium oder Stahl.

In einer zusätzlichen Ausführungsform bestehen die Deckwandung und/oder die Bodenwandung und/oder das Steigrohr und/oder das Fallrohr wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, aus Kunststoff. In einer zusätzlichen Ausführungsform besteht das Steigrohr und/oder das Fallrohr und/oder die Deckwandung und/oder die Bodenwandung aus Metall, zum Beispiel Aluminium oder Stahl.

In einer zusätzlichen Ausführungsform ist die Seitenwandung als ein Rohr, insbesondere im Querschnitt kreisförmiges oder rechteckförmiges, Rohr ausgebildet und am oberen und unteren Ende von der Deckwandung und der Bodenwandung fluiddicht verschlossen.

Erfindungsgemäße Kraftfahrzeugklimaanlage, umfassend eine Kältemittel- kondensatorbaugruppe, einen Verdampfer, einen Verdichter, vorzugsweise ein Gebläse, vorzugsweise ein Gehäuse zur Aufnahme des Gebläses und des Verdampfers, vorzugsweise eine Heizeinrichtung, wobei die Kältemittelkondensatorbaugruppe als eine in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebene Kältemittelkondensatorbaugruppe ausgebildet ist

In einer zusätzlichen Ausführungsform ist das Kältemittel HFO 1234yf oder R134a.

Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiei der Erfindung unter Bezug- nähme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt: eine perspektivische Ansicht einer Kältemittelkondensatorbaugruppe, Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht der Kättemittelkondensator- baugruppe gemäß Fig. 1, einen Längsschnitt eines Sammelbehälters mit einer Patrone in einem ersten Ausführungsbeispiel, eine perspektivische Ansicht der Patrone gemäß Fig. 3, eine perspektivische Ansicht der Patrone in einem zweiten Ausführungsbeispiel, Fig. 6 einen perspektivischen Teillängsschnitt des Sammelbehälters mit einem Einsatz und

Fig. 7 einen perspektivischen Teillängsschnitt eines Sammelbehälters mit einem Einsatz.

In Figur 1 und 2 ist eine Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 in einer perspektivischen 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 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 En- den 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 dargestellt) ausgebildet mit denen ein bestimmter Strömungsweg des Kältemittels durch die Kühlrohre 2 erreicht wer- den kann.

Zwischen den Kühlrohren 2 sind mäanderförmige Wellrippen 4 angeordnet, welche mit den Kühlrohren 2 in thermischer Verbindung mittels Wärmeleitung stehen. Dadurch wird die Fläche vergrößert, welche zum Kühlen des Kältemittels zur Verfügung steht. Die Kühlrohre 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 Kältemittelkondensator- baugruppe 1 an einem Kraftfahrzeug, insbesondere an einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges, befestigt werden kann. An dem Sammelrohr 4 ist, ebenfalls vertikal ausgerichtet, ein Sammelbehälter 6 angeordnet (Fig. 1, 2). Der Sammelbehälter 6 steht mittels einer Ein- und Auslassöffnung 18, 19 (Fig. 3 bis 5) in Flugverbindung mit dem Sam- melrohr 5 und damit auch mittelbar in Fluidverbindung mit den Kühlrohren 2. Der Sammelbehälter 6 weist eine im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmige Seitenwandung 20 als Rohr, eine obere Deckwandung 21 und eine untere Bodenwandung 22 auf, welche einen fluiddichten Raum einschließen. Die Deckwandung 21 und die Bodenwandung 22 sind als ein Verschlüssstopfen 7 aus Kunststoff ausgebildet Dabei ist der untere Verschlussstopfen 7 lösbar mit der Seitenwandung 20 aus Aluminium verbunden, um Wartungsarbeiten, z. B. den Austausch eines Filter 16, ausführen zu können.

Die Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 weist eine Baugruppen- Einlassöffnung 9 zum Einleiten des Kältemittels HFO 1234yf in die Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 auf und eine Baugruppen-Auslassöffnung 10 zum Ausleiten des Kältemittels aus der Kältemittel-kondensatorbaugruppe 1 auf (Fig. 1). Die Enden der Kühlrohre 2 enden dabei in den Sammelrohren 5. In den Sammelrohren 5 sind Leitbleche bzw. Strömungsführungsbleche an- geordnet, mit Hilfe denen ein bestimmtes vorgegebenes Strömungsschaltbild des Kältemittels erzielt werden kann, d. h. mit welchem Strömungsweg das Kältemittel durch die Vielzahl von übereinander angeordneten Kühlrohre 2 der Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 strömt. Die Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 stellt einen Wärmeübertrager zur Übertragung von Wärme von dem Kältemittel auf Luft dar, welche die Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 umgibt und diese um- und durchströmt. Dabei wird der Wärmeübertrager im Wesentlichen von den Kühlrohren 2 und den beiden Sammelrohren 5 gebildet. Durch die Baugruppen- Einlassöffnung 9 wird das gasförmige Kältemittel von einem nicht dargestellten Verdichter zu der Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 geleitet. Das gas- förmige 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 Kältemittels 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 Sammelbehälter 6 durch die Einlassöffnung 18 zugeführt, anschließend durch eine Auslassöffnung 19 aus dem Sammelbehälter 6 ausgeleitet und dem Unterkühlungsbereich zugeführt und im Unterkühlungsbereich unterhalb der Siedetemperatur des Kältemittels abgekühlt. Dabei ist der Unterkühlungsbereich oberhalb oder unterhalb des Überhitzungsbereiches und oberhalb oder unterhalb des Kondensationsbereiches angeordnet, welche im Wesentlichen von den Kühlrohren 2 gebildet sind.

In Fig. 3 und 4 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Patrone 13 innerhalb einer Speicherkammer 11 des Sammelbehälters 6 dargestellt. Die Patrone 13 weist eine Patronenseitenwandung 14 sowie eine Patronendeckwandung 31 und eine Patronenbodenwandung 32 auf. Die Patronendeckwandung 31 und die Patronenbodenwandung 32 weisen dabei keine Offnungen auf und sind somit nicht flüssigkeitsdurchlässig. Im Gegensatz hierzu ist die im Querschnitt im Wesentlichen kreisförmige und damit zylinderförmige Patronenseitenwandung 14 flüssigkeitsdurchlässig, weil die Patronenseitenwandung 14 teilweise auch als Filter 16 ausgebildet ist (Fig. 4). Die Patrone 13 bzw. die Patronenseitenwandung 14 ist dabei konzentrisch zu der zylinderförmigen Seitenwandung 20 des Sammelbehälters 6 ausgerichtet. Da der Durchmesser der Patrone 13 kleiner ist als der Durchmesser der Seitenwandung 20, bildet sich zwischen der Patrone 3 und der Seitenwandung 20 ein im Querschnitt ringförmiger Zwischenraum 15 aus. Die Seitenwandung 20 ist mit der Einlassöffnung 18 zum Einleiten des Kältemittels in den Sammelbehälter 6 und mit der Auslassöffnung 19 zum Auslassen des Kältemittels aus dem SammelbehäKer 6 versehen. Dabei sind im Bereich der Ein- und Auslassöffnungen 18, 19 radial ausgerichtete Trennwandungen 25 in dem Zwischenraum 15 ausgebildet (Fig. 3 und 4). Durch den von den Trennwandungen 25 der Patronenseitenwandung 14 und der Seitenwandung 20 des Sammelbe- hälters 6 eingeschlossenen Räume sowie einer ringförmigen Wandung 17, wobei die ringförmige Wandung 17 den Zwischenraum 15 in einen oberen Teil 23 und einen unteren Teil 24 des Zwischenraumes 15 unterteilt, strömt das Kältemittel an der Einlassöffnung 18 in diesen Raum ein und dieser Raum bildet somit einen Strömungsraum 12. Nach dem Durchströmen die- ses Strömungsraumes 12, unter anderem eingeschlossen von den Trennwandungen 25, strömt das Kältemittel in den von den Patronenseitenwan- dungen 14 eingeschlossenen Innenraum ein, weil die Patronenseitenwandung 14 teilweise auch als Filter 16 fluiddurchlässig ist. Der von den Patro- nenseitenwandungen 14 eingeschlossene Innenraum 36 stellt dabei auch den Strömungsraum 12 dar, weil durch diesen Innenraum 36 auch das Kältemittel strömt Nach dem Strömen des Kältemittels in dem von den Patro- nenseitenwandungen 14 eingeschlossenen Innenraum 36 strömt das Kältemittel an der Patronenseitenwandung 14 wieder in den Zwischenraum 15 ein, welcher unter anderem von den Trennwandungen 25 an der Auslassöff- nung 19 eingeschlossen ist. Der Strömungsraum 2 an der Auslassöffnung 19 ist dabei von zwei radial ausgerichteten Trennwandungen 25, einem Teil der unteren Bodenwandung 22 des Sammelbehälters 6 und einem Teil der ringförmigen Wandung 17 sowie teilweise auch von der Patronenseitenwandung 14 und teilweise von der Seitenwandung 20 des Sammelbehälters 6 eingeschlossen. Der Zwischenraum 15 außerhalb dieses eben genannten eingeschlossenen Strömungsraumes 12 stellt dabei einen übrigen Zwischenraum 26 dar, wobei der übrige Zwischenraum 26 keinen Strömungsraum 12 bildet. In dem von den Patronensertenwandungen 14 eingeschlossenen Innenraum 36 ist ein nicht dargestelltes Trocknergranulat als Trockner angeordnet. Das Trocknergranulat ist dabei hygroskopisch und kann Feuchtigkeit aus dem Kältemittel aufnehmen. Dabei ist der Innenraum 36 innerhalb der von den Patronenseitenwandungen 14 sowie der Patronendeckwandung 31 und der Patronenbodenwandung 32 eingeschlossenen Raum zu einem Großteil, zum Beispiel mehr als 50, 70 oder 80 % von dem Trocknergranulat aufgefüllt. Dadurch steht nur ein geringer Teil des Volumens des Innenraumes 36 Strömungsraum 12 zur Verfügung. Das Trocknergranulat ist in Fig. 3 nicht dargestellt. Dadurch ist bei dem Sammelbehälter 6 der Strömungsraum 12 sehr klein, weil der Zwischenraum 15, welcher an der Ein- und Auslassöff- nung 18, 19 auch den Strömungsraum 12 bildet, das heißt der Raum, welcher unter anderem von den Trennwandungen 25 eingeschlossen ist, ein sehr kleines Volumen aufweist und andererseits der Innenraum 36 der Patrone 13 nur zu einem sehr geringen Anteil als Strömungsraum 12 zur Verfügung stellt, weil der Innenraum 36 der Patrone 13 überwiegend mit dem nicht dargestellten Trocknergranulat aufgefüllt ist. Der Anteil der Speicherkammer 11, welcher nicht als Strömungsraum 2 für das Kältemittet dient, stellt somit eine übrige Speicherkammer 27 dar und die übrige Speicherkammer 27 ist in Fig. 3 mit einer Schraffur versehen. In Fig. 5 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Patrone 13 dargestellt. Im Nachfolgenden werden im Wesentlichen nur die Unterschiede zu der Patrone 13 im ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 beschrieben. Der Zwischenraum 15 oberhalb der Einlassöffnung 18 ist mit einer ringförmigen Zusatzwandung 33 von der übrigen Speicherkammer 27 oberhalb der Ein- lassöffnung 18 abgetrennt. Dadurch bildet der gesamte Zwischenraum 15 im Bereich der Einlassöffnung 18 den Strömungsraum 12 und in einem horizontalen Schnitt durch die Patrone 3 an der Einlassöffnung 18 kann an diesem horizontalen Schnitt an der gesamten Patronenseitenwandung 14 in einer radial nach innen gerichteten Strömung im Bereich des flüssigkeitsdurchläs- sigen Filters 16 das Kältemittel in den von der Patronenseitenwandung 14 eingeschlossenen Innenraum 36 einströmen. ln Fig. 6 ist ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem in der Speicherlcammer 11 angeordneten Einsatz 28 dargestellt. Der zylinderförmige Einsatz 28 weist ein oberes Teil mit einem kleineren Durchmesser und ein unteres Teil mit einem größeren Durchmesser auf. Das obere Teil ist dabei im Bereich der Einlassöffnung 18 und das untere Teil im Bereich der Auslassöffnung 19 angeordnet (Fig. 6). Der obere und untere Teil des zylinderförmigen Einsatzes 28 sind dabei mit einer ringförmigen Wandung miteinander verbunden und am oberen Ende des oberen Teils des Einsatzes 28 ist eine Einsatztrenn- wandung 29 ausgebildet Außerhalb des zylinderförmigen Einsatzes 28 sowie unterhalb der Einsatztrennwandung 29 bildet sich somit der Zwischenraum 15 zwischen dem Einsatz 28 und dem Sammelbehälter 6 aus. Die Einsatztrennwandung 29 ist dabei Bestandteil des einteiligen Einsatzes 28. Am unteren Teil des zylinderförmigen Einsatzes 28 sind Verbindungsöffhungen 30 vorhanden. Femer ist unterhalb der Einlassöffnung 18 und im Bereich des oberen Teils des zylinderförmigen Einsatzes 28 eine Ringwandung 34 ausgebildet. Zwischen der Ringwandung 34 und dem oberen Teil des zylinderförmigen Einsatzes 28 bildet sich ein Ringspalt 35 aus. Dabei ist in dem Zwischenraum 15 oberhalb der Ringwandung 34 und unterhalb der Einsatz- trennwandung 29 ein zylinderförmiger Filter 16 ausgebildet

Der Zwischenraum 15 stellt somit vollständig den Strömungsraum 12 dar. Das Kältemittel strömt somit zunächst durch die Einlassöffnung 18 in den Zwischenraum oberhalb der Ringwandung 34 ein und durchströmt den Filter 16. Nach der Durchströmung des Filters 16 strömt das Kältemittel durch den Ringspalt 35 in den Zwischenraum 15 unterhalb der Ringwandung 34 und anschließend aus der Auslassöffnung 19 wieder aus. Dadurch weist der Strömungsraum 12 des Sammelbehälters 6 nur ein sehr kleines Volumen auf, weil lediglich der kleine, im Wesentlichen ringförmige Zwischenraum 15 einen Strömungsraum 12 darstellt. Zum Ausgleich von unterschiedlichen Mengen an Kältemittel in dem von der Speicherkammer 11 aufgenommenen Kältemittel kann durch die Verbindungsöffnungen 30 Kältemittel in den Zwischenraum 15 ein- und ausströmen. Dabei stellt auch der Raum innerhalb des zylinderförmigen Einsatzes 28 die übrige Speicherkammer 27 dar und auch oberhalb der Einsatztrennwandung 29 ist die übrige Speicherkammer 27 vorhanden. Das Trocknergranulat ist dabei in der übrigen Speicherkammer 27 oberhalb der Einsatztrennwandung 29 angeordnet. Der von dem zylinderförmigen Einsatz 28 abgeschlossene Raum ist dabei von der übrigen Speicherkammer 27 oberhalb der Einsatztrennwandung mit einem nicht dargestellten Gitter oder Rost abgetrennt, sodass dadurch das Trocknergranulat nicht in den von dem zylinderförmigen Einsatz 28 eingeschlossenen Raum eindringen kann. Abweichend hiervon kann auch zusätzlich oder ausschließlich in dem von dem zylinderförmigen Einsatz 28 eingeschlossenen Raum das Trocknergranulat angeordnet sein. Die Figur 7 zeigt ein weiteres AusfOhrungsbeispiel mit einem in der Speicherkammer 11 angeordneten Einsatz 28. Der zylinderförmige Einsatz 28 weist ein oberes Teil mit einem kleineren Durchmesser und ein unteres Teil mit einem größeren Durchmesser auf. Das obere Teil ist dabei im Bereich der Einlassöffnung 18 und das untere Teil im Bereich der Auslassöffnung 19 angeordnet (Fig. 6). Der obere und untere Teil des zylinderförmigen Einsatzes 28 sind dabei mit einer ringförmigen Wandung miteinander verbunden und am oberen Ende des oberen Teils des Einsatzes 28 ist eine Einsatztrennwandung 29 ausgebildet. Außerhalb des zylinderförmigen Einsatzes 28 sowie unterhalb der Einsatztrennwandung 29 bildet sich somit der Zwischen- räum 15 zwischen dem Einsatz 28 und dem Sammelbehälter 6 aus. Die Einsatztrennwandung 29 ist dabei Bestandteil des einteiligen Einsatzes 28. Am unteren Teil des zylinderförmigen Einsatzes 28 sind Verbindungsöffnungen 30 vorhanden. Femer ist unterhalb der Einlassöffnung 18 und im Bereich des oberen Teils des zylinderförmigen Einsatzes 28 eine Ringwandung 34 ausgebildet. Zwischen der Ringwandung 34 und dem oberen Teil des zylinderförmigen Einsatzes 28 bildet sich ein Ringspalt 35 aus. Dabei ist in dem Zwischenraum 15 oberhalb der Ringwandung 34 und unterhalb der Einsatztrennwandung 29 ein zylinderförmiger Filter 16 ausgebildet

Der Zwischenraum 15 stellt somit vollständig den Strömungsraum 12 dar. Das Kältemittel strömt somit zunächst durch die Einlassöffnung 18 in den Zwischenraum oberhalb der Ringwandung 34 ein und durchströmt den Filter 16. Nach der Durchströmung des Filters 16 strömt das Kältemittel durch den Ringspalt 35 in den Zwischenraum 15 unterhalb der Ringwandung 34 und anschließend aus der Auslassöffnung 19 wieder aus. Dadurch weist der Strömungsraum 12 des Sammelbehälters 6 nur ein sehr kleines Volumen auf, weil lediglich der kleine, im Wesentlichen ringförmige Zwischenraum 15 einen Strömungsraum 12 darstellt. Zum Ausgleich von unterschiedlichen Mengen an Kältemittel in dem von der Speicherkammer 11 aufgenommenen Kältemittel kann durch die Verbindungsöffnungen 30 Kältemittel in den Zwi- schenraum 15 ein- und ausströmen. Dabei stellt auch der Raum innerhalb des zylinderförmigen Einsatzes 28 die übrige Speicherkammer 27 dar und auch oberhalb der Einsatztrennwandung 29 ist die übrige Speicherkammer 27 vorhanden. Das Trocknergranulat ist dabei in der übrigen Speicherkammer 27 oberhalb der Einsatztrennwandung 29 angeordnet. Der von dem zy- linderförmigen Einsatz 28 abgeschlossene Raum ist dabei von der übrigen Speicherkammer 27 oberhalb der Einsatztrennwandung mit einem nicht dargestellten Gitter oder Rost abgetrennt, sodass dadurch das Trocknergranulat nicht in den von dem zylinderförmigen Einsatz 28 eingeschlossenen Raum eindringen kann. Abweichend hiervon kann auch zusätzlich oder ausschließ- lieh in dem von dem zylinderförmigen Einsatz 28 eingeschlossenen Raum das Trocknergranulat angeordnet sein. Weiterhin ist es bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 7 vorteilhaft, dass auf der oberen Trennwandung 29 ein als Bypass wirkender Durchgang 37 vorgesehen ist, welcher den Raumbereich 15 unterhalb der Trennwandung 29 mit dem Raumbereich über der Trennwandung 29 verbindet. Dies bewirkt, dass durch diesen Durchgang 37 ein definierter Strom des Kältemittels strömen kann und so in den Bevorra- tungsraum strömt. Dieser würde dann nicht zwingend durch den Filter 16 strömen müssen, je nach relativer Anordnung des Filters und des Durchgangs. Wie die Figur 7 zeigt, ist der Durchgang 37 als hohlzylinderische Röhre ausgebildet, die auf der Trennwand sitzt und die Öffnung die Röhre und die Trennwand durchströmen lässt.

Insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 und der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugklimaanlage wesentliche Vorteile verbunden. Der Strömungsraum 12 für das Kältemittel weist ein sehr geringes Volumen auf, sodass dadurch für die Anschaffung des teuren Kältemittels HF01234yf nur sehr geringe Kosten anfallen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Kältemittelkondensatorbaugruppe (1) für eine Kraftfahrzeugklimaanlage, umfassend

- Kühlrohre (2) zum Durchleiten eines Kältemittels,

- zwei Sammelrohre (5) zum FlukJverbinden der Kühlrohre (2),

- einen Sammelbehälter (6) mit einer oberen Deckwandung (21) und unteren Bodenwandung (22) und einer Seitenwandung (20), der eine Speicherkammer (11) einschließt, sowie mit einer Einlassöffnung (18) zum Einleiten des Kältemittels in den Sammelbehälter (6) und einer Auslassöffnung (19) zum Ausleiten des Kältemittels aus dem Sammelbehälter (6), so dass durch die Ein- und Auslassöffnung (18, 19) der Sammelbehälter (6) in FlukJver- bindung zu dem Sammelrohr (5) und/oder den Kühlrohren (2) steht,

- die Speicherkammer (11) ein durchströmtes Volumen aufweist, wobei das durchströmte Volumen ein Strömungsraum (12) des Kältemittels als Teil der Speicherkammer (11) unterhalb der Einlassöffnung (18) des Kältemittels ist für eine Strömung des Kältemittels von der Einlassöffnung (18) zu der Auslassöffnung (19),

- vorzugsweise die Kühlrohre (2) einen Überh^'rtzungsbereich zum

Kühlen des dampfförmigen Kältemittels, einen Kondensationsbereich zum Kondensieren des Kältemittels und einen Unterkühlungsbereich zum Kühlen des flüssigen Kältemittels aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Strömungsraumes (12) weniger als 90%, 70%, 50%, 30% oder 10% des Volumens der Speicherkammer (11) unterhalb der Einlassöffnung beträgt.

2. Kältemittelkondensatorbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Speicherkammer (11) Trockner, insbesondere Trocknergranulat, unterhalb der Einlassöffnung (18) angeordnet ist und mehr als 10%, 30%, 50%, 70% oder 90% des Volumens der Speicherkammer (11) unterhalb der Einlassöffnung (18) von dem Trockner eingenommen sind.

3. Kältemittelkondensatorbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockner in einer Patrone (13), insbesondere konzentrisch zu der Seitenwandung (20), aufgenommen ist und vorzugs- weise eine Patronenseitenwandung (14) fluiddurchlässkj, z. B. als Filter (16), ausgebildet ist.

4. Kältemittelkondensatorbaugruppe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Patrone (13) und der Seitenwandung (20), insbesondere unterhalb der Einlassöffnung (18), ein Zwischenraum (15) ausgebildet ist.

5. Kältemittelkondensatorbaugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (15) in einem horizontalen Schnitt ringförmig ausgebildet ist.

6. Kältemittelkondensatorbaugruppe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (15) von einer, insbesondere ringförmigen, Wandung (17) zwischen der Ein- und Auslassöffnung (18, 19) in einen oberen Teil (23) und unteren Teil (24) abgetrennt ist und vorzugsweise der obere Teil (23) mit einer, insbesondere ringför- migen, Zusatzwandung (33) von der übrigen Speicherkammer (27) oberhalb der Patrone (13) abgetrennt ist. Kättemittelkondensatorbaugruppe nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ein- und/oder Auslassöffnung (18, 19) der Zwischenraum (15) mit wenigstens einer, vorzugsweise radial ausgerichteten, Trennwandung (25) von einem übrigen Zwischenraum (26) abgetrennt ist, so dass der übrige Zwischenraum (26) keinen Strömungsraum bildet. Kältemittelkondensatorbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Strömungsraumes (12) vom Volumen der Speicherkammer (11) unterhalb der Einlassöffnung (18) mit einem, insbesondere zylinderförmigen, Einsatz (28) verkleinert ist, so dass sich der Strömungsraum (12) außerhalb des Einsatzes (28) ausbildet und vorzugsweise der Strömungsraum (12) außerhalb des Einsatzes (28) von der übrigen Speicherkammer (27) oberhalb des Einsatzes (28) mit einer Einsatztrennwandung (29) abgetrennt ist. Kättemittelkondensatorbaugruppe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Strömungsraum (12) außerhalb des Einsatzes (28) ein Filter (16) angeordnet ist und/oder innerhalb des Einsatzes (28) die übrige Speicherkammer (27) ausgebildet ist, indem der Raum innerhalb des Einsatzes (28) in fluidleitender Verbindung mit der Spei- cherkammer (11 ) oberhalb des Einsatzes (28) steht und vorzugsweise

Verbindungsöffnungen (30) an dem Einsatz (28) und/oder an der Einsatztrennwandung (29) vorhanden ist, so dass eine fluidle^'rtende Verbindung zwischen dem Strömungsraum (12) außerhalb des Einsatzes (28) und der übrigen Speicherkammer (27) besteht. Kraftfahrzeugklimaanlage, umfassend

- eine Kältemittelkondensatorbaugruppe (1),

- einen Verdampfer,

- einen Verdichter,

- vorzugsweise ein Gebläse,

- vorzugsweise ein Gehäuse zur Aufnahme des Gebläses und des Verdampfers,

- vorzugsweise eine Heizeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemittelkondensatorbaugruppe (1) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.