DE10065205A1

DE10065205A1 - Kältemittel-Kondensator

Info

Publication number: DE10065205A1
Application number: DE10065205A
Authority: DE
Inventors: Olaf Neumann; Siegfried Tews
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2000-12-23
Filing date: 2000-12-23
Publication date: 2002-07-04
Also published as: US20020083735A1; US6505481B2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kältemittelkondensator (1) für eine Kraftfahrzeug-Klimaanlage, bestehend aus einem Rohr/Rippenblock (2) und beiderseits angeordneten Sammelrohren (3, 4) sowie einem parallel zu einem Sammelrohr (3) angeordneten Sammler (7), wobei die Sammelrohre (3, 4) Trennwände (13, 14, 15, 16, 17) zur mehrflutigen Umlenkung des Kältemittels aufweisen und der Rohr/Rippenblock (2) einen oberen Kondensationsbereich (A, B, C) und einen unteren Unterkühlungsbereich (D, E) aufweist und der Sammler (7) über Durchtrittsöffnungen (8, 9) einerseits mit dem Kondensationsbereich (C) und andererseits mit dem Unterkühlungsbereich (D) in Strömungsverbindung steht. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß der Sammler (7) etwa den gleichen Durchmesser bzw. Querschnitt wie das benachbarte Sammelrohr (3) aufweist, daß ein zusätzlicher Behälter (10) größeren Querschnittes zur Bevorratung und/oder zur Aufnahme eines Trockners und/oder Filters vorgesehen ist, der über Verbindungsleitungen (11, 12) Sammler (7) angeschlossen und zwischen Kondensations- und Unterkühlungsbereich geschaltet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kältemittel-Kondensator für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, bestehend aus einem Rohr/Rippenblock und beiderseits angeordneten Sammelrohren sowie einem parallel zu einem Sammelrohr angeordneten Sammler, wobei die Sammelrohre Trennwände zur mehrflutigen Umlenkung des Kältemittels aufweisen und der Rohr/Rippenblock einen oberen Kondensationsbereich und einen unteren Unterkühlungsbereich aufweist und der Sammler über Durchtrittsöffnungen einerseits mit dem Kondensationsbereich und andererseits mit dem Unterkühlungsbereich in Strömungsverbindung steht.

Ein derartiger Kältemittel-Kondensator ist aus der DE-A 42 38 853 der Anmelderin bekannt. Bei diesem sogenannten Kondensatormodul ist der Sammler, der der Trennung des Kältemittels in die flüssige und dampfförmige Phase, der Aufnahme von überschüssigem Kältemittel sowie der Trocknung dient, mit dem Kondensator zu einer Baueinheit integriert. Der Sammler weist dabei einen Querschnitt bzw. Durchmesser auf, der größer ist als das parallel angeordnete Sammelrohr. Dadurch ergibt sich für das gesamte Kondensatormodul eine erhöhte Bautiefe (in Luftströmungsrichtung gesehen) gegenüber der Bautiefe des Rohr/Rippenblockes bzw. der Sammelrohre. Bei bestimmten Einbausituationen im Kraftfahrzeug kann dies von Nachteil sein, wenn nämlich der für den Sammler erforderliche Raum nicht zur Verfügung steht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Kältemittel-Kondensator der bekannten Art dahingehend zu verbessern, daß ein Einbau des Kondensators auch bei beengten Raumverhältnissen ohne Beeinträchtigung der Funktion des Kondensators möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß der Sammler etwa den gleichen Durchmesser bzw. den gleichen Querschnitt wie das benachbarte Sammelrohr aufweist und daß ein zusätzlicher Behälter größeren Querschnittes bzw. größeren Durchmessers zur Bevorratung mit Kältemittel- und/oder zur Aufnahme eines Trockners und/oder Filters vorgesehen ist, der über Verbindungsleitungen an den Sammler angeschlossen und zwischen Kondensations- und Unterkühlungsbereich parallel oder in Reihe geschaltet ist.

Durch diese Merkmalskombination wird zunächst der Vorteil erreicht, daß der Sammler hinsichtlich seines Querschnittes bzw. seiner Bautiefe kleiner ausgebildet werden kann, nämlich etwa dem Querschnitt des Sammelrohres entsprechend. Diesem in seinem Querschnitt reduzierten Sammler ist ein zusätzlicher Behälter zur Aufnahme eines Trockners und zur Aufnahme von zusätzlichem Kältemittel nachgeschaltet, das heißt, der zusätzliche Behälter befindet sich in Kältemittelströmungsrichtung hinter dem Kondensations bereich des Kondensators und vor dem Unterkühlungsbereich. Somit wird der Bereich konstanter Unterkühlung (sogenanntes Plateau in Abhängigkeit von der Kältemittelfüllmenge entsprechend ATZ, Heft 5, 1995, Roland Burk, Kondensatormodul für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, Fig. 5b) vergrößert. Der Sammler dient nach wie vor der Trennung der Kältemittelphasen, er nimmt lediglich weniger Kältemittelvolumen auf - das fehlende für den gesamten Kältemittelkreislauf erforderliche Aufnahmevolumen wird durch den zusätzlichen Behälter bereitgestellt, der an geeigneter Stelle, das heißt dort, wo im Fahrzeug Platz ist, angeordnet wird. Insofern wird durch diese Bauweise eine Reduzierung der Bautiefe des Kondensators erreicht.

Aus der FR-A 2 757 610 ist es zwar bekannt, für einen Kondensator einen separaten Behälter mit Trockner und Filter vorzusehen, der zwischen Kondensations- und Unterkühlungsbereich des Kondensators geschaltet ist. Allerdings ist dieser separate Behälter direkt an das Sammelrohr des Kondensators angeschlossen - es fehlt also hier der integrierte Sammler.

Darüber hinaus ist es aus der DE-A 196 45 502 bekannt, einen separaten Trockner unterhalb des Kondensators anzuordnen und zu befestigen, wobei dieser Trockner allerdings dem Unterkühlbereich nachgeschaltet ist.

Gegenüber diesem Stand der Technik besteht die Erfindung also darin, den bekannten Kältemittelsammler, der entweder mit dem Kondensator integriert oder als separater Behälter ausgebildet war, funktionell und räumlich "zu splitten", das heißt in einen integrierten, kleineren Sammler und einen separaten größeren Sammler, dessen Volumen ebenfalls in die Unterkühlstrecke zurückgeführt wird und somit zur konstanten Unterkühlung beiträgt. Dieser Gedanke war nicht naheliegend.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung gemäß Anspruch 2 weist der Sammler eine Trennwand auf, die zwischen der ersten Anschlußöffnung und der zweiten Anschlußöffnung der Verbindungsleitungen zum separaten Sammler angeordnet ist. Dadurch wird der zusätzliche Sammelbehälter zwischen die beiden Kammern des integrierten Sammlers in Reihe, das heißt zwischen Kondensations- und Unterkühlungsbereich geschaltet.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 sieht vor, daß der zusätzliche Behälter in seinem Querschnitt wesentlich größer als der Querschnitt des Sammlers und die Höhe des zusätzlichen Behälters wesentlich geringer als die des Sammlers bzw. die des gesamten Kondensators ist. Dadurch ist es möglich, den gesamten Kondensator mit zusätzlichem Behälter an die jeweiligen Einbauverhältnisse im Kraftfahrzeug individuell anzupassen. Eine vorteilhafte Dimensionierung des zusätzlichen Trocknerbehälters liegt dann vor, wenn dieser etwa den doppelten bis dreifachen Durchmesser des Sammlers und ein Drittel bis die Hälfte seiner Höhe aufweist. Somit wird dann für den verbleibenden Teil der Höhe des Kondensators eine Reduzierung der Bautiefe erreicht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Dreiseitenansicht des Kondensators mit zusätzlichem Trocknerbehälter,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des Trockners,

Fig. 3 eine vergrößerte Draufsicht des Trockners und

Fig. 4 eine vergrößerte Seitenansicht des Trockners und der Anschluß leitungen.

Die Fig. 1 zeigt den gesamten Kondensator 1 in einer Ansicht von vorn, von oben und von der Seite. Der Kondensator 1 weist einen Rohr/Rippenblock 2 auf, der aus nicht näher dargestellten Flachrohren und zwischen diesen angeordneten Wellrippen, beispielsweise wie in der DE-A 42 38 853 der Anmelderin dargestellt und beschrieben, aufgebaut ist. Beiderseits dieses Rohr/Rippenblockes, dessen nicht dargestellte Rohre in waagerechter Richtung verlaufen, sind Sammelrohre 3 und 4 angeordnet, die in Strömungsverbindung mit den Flachrohren stehen und mit diesen verlötet sind. Der rechte Sammler 4 weist in seinem oberen Bereich einen Kältemitteleintrittsstutzen 5 und das linke Sammelrohr 3 in seinem unteren Bereich einen Kältemittelaustrittsstutzen 6 auf. Parallel zu dem linken Sammelrohr 3 ist ein rohrförmiger Sammler 7 angeordnet, der über zwei Durchtrittsöffnungen 8 und 9 mit dem Sammelrohr 3 in Strömungsverbindung steht. Im linken unteren Bereich parallel zum Sammelrohr 3 und zum rohrförmigen Sammler 7 ist ein zusätzlicher Behälter 10 angeordnet, der über zwei Verbindungsleitungen 11 und 12 mit dem Sammler 7 in Strömungsverbindung steht. Die Sammelrohre 3 und 4 weisen Trennwände 13, 14 bzw. 15, 16, 17 auf, die eine mehrfache Umlenkung des Kältemittels vom Eintritt 5 bis zum Austritt 6 bewirken. Durch diese Trennwände 13 bis 17 ergeben sich insgesamt 5 Strömungsdurchgänge (Fluten), die durch die Großbuchstaben A, B, C, D, E bzw. die mit durch die Kleinbuchstaben a, b, c, d, e gekennzeichneten Pfeile schematisch dargestellt sind. Die Abschnitte A, B und C bilden damit den Kondensationsabschnitt, in welchem das zunächst dampfförmig eintretende Kältemittel weitestgehend kondensiert wird, so daß es beim Übertritt durch die Durchtrittsöffnung 8 in den Sammler 7 größtenteils in flüssiger Phase vorliegt. Die beiden untersten Abschnitte D und E bilden den sogenannten Unterkühlungsbereich, in welchem das bereits flüssige Kältemittel unter seine Kondensationstemperatur abgekühlt wird.

Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 zeigen in vergrößerter Darstellung die Anbindung des zusätzlichen Sammelbehälters 10 an den Sammler 7. Der rohrförmig ausgebildete Sammler 7 ist - wie bereits oben ausgeführt - über die beiden Durchtrittsöffnungen 8 und 9 mit dem Sammelrohr 3 bzw. dessen Kammern zwischen den Trennwänden 15/16 und 16/17 verbunden. Für den Anschluß des Trockenbehälters 10 sind in dem Sammler zwei Anschlußöffnungen 19 und 20 vorgesehen, zwischen denen sich eine Trennwand 18 befindet, die den Sammler 7 in eine obere Kammer 21 und eine untere Kammer 22 unterteilt. Von der ersten Anschlußöffnung 19 führt ein Verbindungsrohr 11 (Fig. 4) in den unteren Bereich, das heißt einen Anschlußstutzen 23 des Trockenbehälters 10, und von dort über ein senkrecht angeordnetes Rohr 24 in das Innere 25 des Trockenbehälters 10. Der Anschlußstutzen bzw. Flansch 23 kann mit dem Sammelrohr 7 verlötet oder verschweißt sein und dient somit als Halter für den Behälter 10. Von der zweiten Anschlußöffnung 20 im Sammler 7 führt das zweite Verbindungsrohr 12 ebenfalls in den Anschlußstutzen 23 und von dort in das Innere 25 des Behälters 10. Der Behälter 10 bzw. sein Inneres 25 ist somit parallel zu den Kammern 21 und 22 bzw. zwischen den Kondensationsabschnitt C und den Unterkühlungsabschnitt D geschaltet. Im Inneren des Trockenbehälters 10 befinden sich in nicht dargestellter Weise ein Trockner, z. B. in Form eines Granulats und/oder ein Filter zur Reinigung des Kältemittels von Partikeln.

Die Funktion des oben beschriebenen Kondensators ist die folgende: Das dampfförmige Kältemittel tritt durch den Eintrittsstutzen 5 in den Kondensator ein und wird aufgrund der Trennwand 13 in einem ersten Durchgang A entsprechend den Pfeilen a umgelenkt zum Sammelrohr 3, strömt dann in einem zweiten Durchgang B entsprechend den Pfeilen b wiederum nach rechts und von dort in einem dritten Durchgang C entsprechend den Pfeilen c wieder nach links. Dort tritt das Kältemittel durch die Durchtrittsöffnung 8 in den Sammler 7, das heißt die obere Kammer 21. In dieser Kammer findet bereits eine Phasentrennung in flüssig und dampfförmig statt; die flüssige Phase des Kältemittels strömt nun über das Verbindungsrohr 11 in den Trockenbehälter, wo eine Trocknung und Filtrierung sowie eine weitere Phasentrennung stattfindet. Die flüssige Phase wird dann über das Verbindungsrohr 12 abgezogen, strömt in die untere Kammer 22 des Sammlers, von dort über die Durchtrittsöffnung 9 in die Kammer des Sammelrohres 3 zwischen den Trennwänden 16 und 17 und durchströmt dann in einem vierten Durchgang D, entsprechend den Pfeilen d den Rohr/Rippenblock. Nach einem letzten Durchgang E, entsprechend den Pfeilen e, verläßt das Kältemittel in flüssiger Phase und in unterkühltem Zustand über den Austrittsstutzen 6 den Kondensator.

Abweichend von der obigen Beschreibung können der zusätzliche Behälter 10 und der Sammler 7 als separate Baueinheit hergestellt werden, die mit dem Kondensator (ohne Sammler, das heißt nur mit Sammelrohren) verbaut wird. Durch diese Maßnahme lassen sich die Herstellkosten des gesamten Kondensators senken.

Der Kondensator ist in an sich bekannter Weise in den Kältemittelkreislauf einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage eingebunden. Räumlich gesehen ist er im Fahrzeug vorzugsweise vor dem Kühlmittel/Luftkühler für den Motor angeordnet.

Claims

1. Kältemittelkondensator (1) für Kraftfahrzeug-Klimaanlage, bestehend aus einem Rohr/Rippenblock (2) und beiderseits angeordneten Sammelrohren (3, 4) sowie einem parallel zu einem Sammelrohr (3) angeordneten Sammler (7), wobei die Sammelrohre (3, 4) Trennwände (13, 14, 15, 16, 17) zur mehrflutigen Umlenkung des Kältemittels aufweisen und der Rohr/Rippenblock (2) einen oberen Kondensationsbereich (A, B, C) und einen unteren Unterkühlungs bereich (D, E) aufweist und der Sammler (7) über Durchtrittsöffnungen (8, 9) einerseits mit dem Kondensationsbereich (G) und andererseits mit dem Unterkühlungsbereich (D) in Strömungsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sammler (7) etwa den gleichen Durchmesser bzw. Querschnitt wie das benachbarte Sammelrohr (3) aufweist,
daß ein zusätzlicher Behälter (10) größeren Querschnittes zur Bevorratung und/oder zur Aufnahme eines Trockners und/oder Filters vorgesehen ist,
der über Verbindungsleitungen (11, 12) an den Sammler (7) angeschlossen und zwischen Kondensations- und Unterkühlungs bereich geschaltet ist.

2. Kältemittelkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Sammler (7) eine Trennwand (18) angeordnet ist, oberhalb welcher sich eine erste Anschlußöffnung (19) für die Verbindungsleitung (11) und unterhalb welcher sich eine zweite Anschlußöffnung (20) für die Verbindungsleitung (12) befindet.

3. Kältemittel-Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Behälter (10) zylindrisch ausgebildet ist und etwa den doppelten bis dreifachen Durchmesser wie der benachbarte Sammler (7) aufweist.

4. Kältemittel-Kondensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Behälter etwa ein Drittel bis die Hälfte der Höhe des Sammlers (7) bzw. des Kondensators (1) aufweist.

5. Kältemittel-Kondensator nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (11, 12) als Rohre ausgebildet sind, die zusätzlich als Halter für den zusätzlichen Behälter (10) dienen.

6. Kältemittel-Kondensator nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (10) über einen Flansch (23) mit dem Kondensator bzw. Sammler (7) verbunden ist.

7. Kältemittel-Kondensator nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Behälter (10) und der Sammler (7) als separate Baueinheit herstellbar sind.