DE102009030041A1

DE102009030041A1 - Vehicle air conditioning system with evaporators cooling passenger compartment and e.g. hybrid drive battery, has single excess pressure relief valve

Info

Publication number: DE102009030041A1
Application number: DE102009030041A
Authority: DE
Inventors: Roland Haussmann
Original assignee: Valeo Klimasysteme GmbH
Current assignee: Valeo Klimasysteme GmbH
Priority date: 2009-06-23
Filing date: 2009-06-23
Publication date: 2010-12-30

Abstract

The coolant circuit (12) has a high pressure branch (20) connected to first and second evaporators (22, 24), the latter being downstream of the coolant circuit in the high pressure branch. A first expansion valve (30) is associated with each evaporator. A single excess pressure relief valve (35) is included in the high pressure branch (20). This valve (35) is in the section of the high pressure which precedes only the first evaporator. The excess pressure valve is in parallel with the first expansion valve of the first evaporator.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug-Klimasystem.The The invention relates to a vehicle air conditioning system.

Fahrzeugklimaanlagen arbeiten mit einem Kältemittel, das in einem Kühlmittelkreislauf in einem Kompressor komprimiert und anschließend wieder entspannt und in einem oder mehreren Verdampfern Wärme aus dem Fahrzeuginnenraum oder von zu kühlenden Fahrzeugkomponenten aufnimmt. Der Kühlmittelkreislauf umfasst einen Hochdruckzweig, der im Wesentlichen die Leitungsabschnitte vom Kompressor bis zu den Verdampfern enthält, und einen Niederdruckzweig, der die Leitungsabschnitte enthält, die von den Verdampfern zum Kompressor zurückführen.Vehicle air conditioners work with a refrigerant, that in a coolant circuit compressed in a compressor and then relaxed again and in one or more evaporators heat from the vehicle interior or from to be cooled Vehicle components receives. The coolant circuit comprises a High-pressure branch, which is essentially the line sections from the compressor contains up to the evaporators, and a low-pressure branch containing the pipe sections which from the evaporators to the compressor.

Insbesondere bei der Verwendung von Kohlendioxid als Kältemittel (R744) besteht die Notwendigkeit, einen Überdruck ausgleichen zu können, der sich auf der Kompressorseite aufbauen kann, wenn sich beispielsweise die Drehzahl des mit dem Klimasystem verbundenen Verbrennungsmotors plötzlich stark erhöht.Especially when using carbon dioxide as a refrigerant (R744) is the Need to overpressure to be able to balance which can build up on the compressor side when, for example the speed of the internal combustion engine connected to the air conditioning system suddenly strong elevated.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, in einem Fahrzeug-Klimasystem auf einfache Weise einen unerwünschten Druckanstieg zu vermeiden. Zu diesem Zweck ist ein Fahrzeug-Klimasystem vorgesehen, mit einem Kühlmittelkreislauf, der einen Hochdruckzweig aufweist, an den ein erster Verdampfer sowie ein zweiter Verdampfer, der sich im Hochdruckzweig des Kühlmittelkreislaufs stromabwärts befindet, angeschlossen ist. Jedem Verdampfer ist eine erste Expansionsvorrichtung zugeordnet. Im Hochdruckzweig ist ein einziges Überdruckventil angeordnet. Durch die geeignete Anordnung des Überdruckventils im Hochdruckzweig ist es möglich, mit nur einem einzigen Überdruckventil auch in einem System mit mehreren Verdampfern auszukommen. Hierzu ist das Überdruckventil im Hochdruckzweig vorzugsweise in einem Teil des Hochdruckzweigs angeordnet, der nur dem ersten Verdampfer vorgeschaltet ist. Vorteilhaft liegt das Überdruckventil parallel zur Expansionsvorrichtung des ersten Verdampfers. Dies erlaubt es, den Kreis des ersten Verdampfers zur Entspannung des Kühlmittels bei einem Überdruck einzusetzen, auch wenn der erste Verdampfer gerade abgeschaltet sein sollte. Außerdem ist es so möglich, mehrere weitere Verdampfer stromabwärts des ersten Verdampfers anzuordnen, die alle auf ein eigenes Überdruckventil verzichten können. Die Anordnung des Überdruckventils weit stromaufwärts im Hochdruckzweig hat außerdem den Vorteil, dass das Überdruckventil auf einen relativ hohen Schwellwert eingestellt werden kann, da nur geringe Leitungsverluste auftreten.A The object of the invention is in a vehicle air conditioning system easy way an unwanted To avoid pressure increase. For this purpose is a vehicle air conditioning system provided with a coolant circuit, having a high-pressure branch, to which a first evaporator and a second evaporator located in the high pressure branch of the refrigerant circuit downstream is connected. Each evaporator is a first expansion device assigned. In the high-pressure branch, a single pressure relief valve is arranged. By the appropriate arrangement of the pressure relief valve in the high pressure branch it is possible with only a single pressure relief valve to get along in a system with multiple evaporators. For this is the pressure relief valve in the high-pressure branch, preferably in a part of the high-pressure branch arranged, which is connected upstream only to the first evaporator. Advantageous is the pressure relief valve parallel to the expansion device of the first evaporator. This allows it, the circle of the first evaporator to relax the coolant to use at an overpressure, even if the first evaporator should just be switched off. Furthermore is it possible several more evaporators downstream of the first evaporator to arrange, all of which can do without their own pressure relief valve. The Arrangement of the pressure relief valve far upstream in the high-pressure branch has as well the advantage that the pressure relief valve can be set to a relatively high threshold, since only small line losses occur.

Der zweite Verdampfer ist bevorzugt zur Kühlung wenigstens einer Fahrzeugkomponente vorgesehen. Bei der Fahrzeugkomponente kann es sich beispielsweise um eine Batterie handeln, wobei das erfindungsgemäßen Klimasystem auch bei Hybridantrieben eingesetzt werden kann, bei denen die Batterie teilweise für den Fahrzeugantrieb verwendet wird.Of the second evaporator is preferred for cooling at least one vehicle component intended. The vehicle component may be, for example to act a battery, the climate system of the invention can also be used in hybrid drives where the battery partly for the vehicle drive is used.

Vorteilhaft ist im Hochdruckzweig außerdem ein dritter Verdampfer angeordnet, und der erste und der dritte Verdampfer sind zur Kühlung des Fahrzeuginnenraums vorgesehen. Der erste Verdampfer bedient bevorzugt die vorderen Sitze, also den vorderen Teil eines Fahrzeuginnenraums, während der dritte Verdampfer für den hinteren Teil des Fahrzeuginnenraums, also den Bereich der Rücksitze zuständig ist.Advantageous is in the high-pressure branch as well arranged third evaporator, and the first and the third evaporator are for cooling the vehicle interior provided. The first evaporator operated prefers the front seats, ie the front part of a vehicle interior, while the third evaporator for the rear part of the vehicle interior, so the area of the rear seats responsible is.

Das Fahrzeug-Klimasystem kann so ausgelegt sein, dass alle Verdampfer unabhängig voneinander betrieben werden können. Bevorzugt können wenigstens der erste und der zweite Verdampfer jeweils alleine betrieben werden, während der dritte Verdampfer im Normalfall nur zusammen mit dem ersten Verdampfer in Betrieb ist. Dies erlaubt, zum Beispiel bei niedrigen Außentemperaturen, eine Batteriekühlung unabhängig von einer Innenraumkühlung durchzuführen.The Vehicle air conditioning system can be designed so that all evaporators independently can be operated from each other. At least the first and the second evaporator are each operated alone, while the third evaporator normally only together with the first Evaporator is in operation. This allows, for example, at low Outside temperatures, a battery cooling independently from an interior cooling perform.

Vorzugsweise sind alle Verdampfer parallel geschaltet. Dabei liegt vorteilhaft der Einlass des ersten Verdampfers stromaufwärts der Einlässe der weiteren Verdampfer. Die strömungsmäßige Anordnung des Einlasses zweiten und des dritten Verdampfers bleibt dabei dem Fachmann überlassen.Preferably All evaporators are connected in parallel. It is advantageous the inlet of the first evaporator upstream of the inlets of the another evaporator. The flow arrangement of Inlet second and third evaporator is left to the expert.

Im Rahmen dieser Anmeldung bezeichnet der Einlass des Verdampfers die Stelle der Abzweigung des jeweiligen Verdampferkreises der Hauptleitung des Hochdruckzweigs und ist in der Regel nicht identisch mit der strukturellen Einlassöffnung des physikalischen Verdampferbauteils. Selbiges gilt für den Auslass des Verdampfers, der hier als Einmündung des jeweiligen Verdampferkreises in die Hauptleitung des Niederdruckzweigs verstanden wird. Als Verdampferkreis wird dabei die Strecke zwischen Einlass und Auslass des jeweiligen Verdampfers bezeichnet.in the For the purposes of this application, the inlet of the evaporator designates the Place the branch of the respective evaporator circuit of the main line of the high pressure branch and is usually not identical to the structural inlet opening the physical evaporator component. The same applies to the outlet the evaporator, here as the confluence of the respective evaporator circuit is understood in the main line of the low-pressure branch. As evaporator circuit is the distance between the inlet and outlet of the respective Called evaporator.

Der Schwellwert des Überdruckventils ist vorzugsweise einstellbar, wobei vorteilhaft bei einem Betrieb des ersten Verdampfers der Schwellwert höher eingestellt ist als wenn der erste Verdampfer abgeschaltet ist. Beispielsweise kann bei Betrieb des ersten Verdampfers der Schwellwert auf 120 bar eingestellt werden, während bei abgeschaltetem erstem Verdampfer, beispielsweise bei alleinigem Betrieb des zweiten Verdampfers, ein Schwellwert von 100 oder 80 bar eingestellt sein kann. Die Reduktion des Schwellwertes stellt sicher, dass auch bei alleinigem Betrieb eines strömungsmäßig im hinteren Teil des Hochdruckzweigs liegenden Verdampfers trotz der dann geringeren Strömungsraten ein Druckanstieg im Bereich des Kompressors rechtzeitig abgefangen wird. Die Effizienz des Systems wird dadurch nicht beeinträchtigt, da normalerweise ein ausschließlicher Betrieb des zweiten Verdampfers zur Kühlung von Fahrzeugkomponenten nur bei niedrigen Umgebungstemperaturen auftritt und sich unter diesen Bedingungen das COP-Maximum in Richtung niedrigerer Druckwerte bewegt.The threshold value of the pressure relief valve is preferably adjustable, wherein the threshold value is advantageously set higher during operation of the first evaporator than when the first evaporator is switched off. For example, during operation of the first evaporator, the threshold value can be set to 120 bar, while with the first evaporator switched off, for example when the second evaporator is operating alone, a threshold value of 100 or 80 bar can be set. The reduction of the threshold value ensures that even with the sole operation of a downstream in the rear part of the high-pressure branch evaporator despite the then lower flow rates, a pressure increase in the area of the compressor is timely intercepted. The efficiency of the system is not affected thereby, since normally only operation of the second evaporator for cooling vehicle components occurs only at low ambient temperatures and under these conditions the COP maximum moves in the direction of lower pressure values.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Fahrzeug-Klimasystem mit einem Kühlmittelkreislauf, der einen Hochdruckzweig aufweist und in dem wenigstens ein erster und ein zweiter Verdampfer vorgesehen sind, wobei der Einlass des ersten Verdampfers an den Hochdruckzweig stromaufwärts des Einlasses des zweiten Verdampfers angeschlossen ist und jedem der Verdampfer eine erste Expansionsvorrichtung zugeordnet ist. Dieses Klimasystem kann beispielsweise eines der oben erläuterten Systeme sein.The Invention also relates a vehicle air conditioning system with a coolant circuit, the one Has high-pressure branch and in which at least a first and a second evaporator are provided, wherein the inlet of the first Evaporator to the high-pressure branch upstream of the inlet of the second Evaporator is connected and each of the evaporators a first Expansion device is assigned. This climate system can, for example one of the above explained Be systems.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, in einem derartigen Klimasystem auf einfache Weise einen separaten Betrieb der verschiedenen Verdampfer zu ermöglichen.A Another object of the invention is, in such a climate system in a simple way a separate operation of the various evaporators to enable.

Hierzu ist in einem gerade beschriebenen Fahrzeug-Klimasystem im Hochdruckzweig stromabwärts des Einlasses des ersten Verdampfers eine von den ersten Expansionsvorrichtungen separate zweite Expansionsvorrichtung vorgesehen.For this is in a high pressure branch in a vehicle air conditioning system just described downstream of the inlet of the first evaporator one of the first expansion devices separate second expansion device provided.

Vorzugsweise sind die zweite und die erste Expansionsvorrichtung bezüglich des zweiten Verdampfers in Reihe geschaltet. Die zweite Expansionsvorrichtung kann dabei sämtliche weiteren Verdampfer bedienen, so dass dem ersten Verdampfer lediglich eine einzige erste Expansionsvorrichtung und allen weiteren Verdampfern jeweils eine erste Expansionsvorrichtung und in Reihe dazu gemeinsam die zweite Expansionsvorrichtung zugeordnet ist.Preferably are the second and the first expansion device with respect to the second evaporator connected in series. The second expansion device can do all this operate another evaporator, leaving the first evaporator only a single first expansion device and all other evaporators each a first expansion device and in series together the second expansion device is associated.

Die zweite Expansionsvorrichtung weist dabei vorzugsweise eine Kapillare auf. Die Verwendung von Kapillaren als Expansionsvorrichtung an sich ist bekannt. Diese Gestaltung bietet den Vorteil, dass sich mit einem mechanisch wenig anfälligen Aufbau eine sehr stabile Expansion des Kühlmittels erreichen lässt.The second expansion device preferably has a capillary on. The use of capillaries as an expansion device it is known. This design offers the advantage of being with a mechanically less prone Construction can achieve a very stable expansion of the coolant.

Über den inneren Durchmesser, die Länge, die Anzahl der Windungen und/oder die Ausbildung der Verbindungsstücke zur Kapillare lässt sich der gewünschte Druckabfall einfach einstellen.On the inner diameter, the length, the Number of turns and / or the formation of the connectors for Capillary leaves the desired one Adjust pressure drop easily.

Wenigstens einer der ersten Expansionsvorrichtungen kann ein Elektroventil sein. Vorzugsweise sind alle ersten Expansionsvorrichtungen als Elektroventile ausgebildet. Als Elektroventil lässt sich vorteilhaft auch ein Magnetventil einsetzen. Um die Zahl der verschiedenen Komponenten im Klimasystem zu reduzieren, können alle als erste Expansionsvorrichtung eingesetzten Elektroventile die gleichen Parameter aufweisen. Vorteilhaft werden baugleiche Ventile verwendet.At least One of the first expansion devices may be an electrovalve be. Preferably, all first expansion devices are as Formed electrovalves. As an electrovalve can also be advantageous Insert solenoid valve. To the number of different components in the climate system can reduce all solenoid valves used as the first expansion device have the same parameters. Advantageously, identical Used valves.

Vorzugsweise sind alle Verdampfer außer dem ersten Verdampfer im Hochdruckzweig stromabwärts der zweiten Expansionsvorrichtung angeordnet.Preferably are all evaporators except that first evaporator in the high-pressure branch downstream of the second expansion device arranged.

Die ersten Expansionsvorrichtungen sind bevorzugt in ihrem Strömungsquerschnitt regelbar. Vorteilhaft gilt dies für sämtliche eingesetzten ersten Expansionsvorrichtungen. Die Regelung kann dabei kontinuierlich oder in einem oder mehreren Zwischenschritten zwischen einer vollständig geschlossenen und einer voll ständig geöffneten Stellung erfolgen.The first expansion devices are preferably in their flow cross-section adjustable. This is advantageous for all first used Expansion devices. The regulation can be continuous or in one or more intermediate steps between a fully closed and one full time open Position.

Vorzugsweise kann der Strömungsquerschnitt vollständig auf Null reduziert werden, so dass durch Schließen der ersten Expansionsvorrichtung jeder der Verdampfer vollständig abgeschaltet werden kann. Auf diese Weise können die ersten Expansionsvorrichtungen jeweils eine Doppelfunktion als Absperrventil und als regelbare Drossel in ihrem jeweiligen Verdampferkreis erfüllen.Preferably can the flow cross section Completely be reduced to zero, so that by closing the first expansion device each the evaporator completely can be switched off. In this way, the first expansion devices each a double function as a shut-off valve and as adjustable Meet throttle in their respective evaporator circuit.

Bei einem alleinigen Betrieb des zweiten Verdampfers kann die zugehörige erste Expansionsvorrichtung auf ihren maximalen Strömungsquerschnitt eingestellt sein. In diesem Fall fungiert die zweite Extensionsvorrichtung als alleinige Expansionsvorrichtung. In diesem Fall ist die Reduktion des Strömungsquerschnitts durch die zweite Expansionsvorrichtung, beispielsweise in Form einer Kapillare, ausreichend, um den geringen Druckabfall zu erzeugen, der zum Betrieb des normalerweise relativ leistungsschwach ausgelegten zweiten Verdampfers erforderlich ist. Wird hingegen auch der erste Verdampfer betrieben, der im Normalfall eine höhere Leistung erbringt, wird der dann benötigte höhere Druckabfall durch eine Verringerung des Strömungsquerschnitts der jeweiligen ersten Expansionsvorrichtungen eines oder beider Verdampfer erzielt.at a sole operation of the second evaporator, the associated first Expansion device adjusted to its maximum flow cross-section be. In this case, the second extension device acts as sole expansion device. In this case, the reduction is of the flow cross section by the second expansion device, for example in the form of a Capillary, sufficient to produce the low pressure drop, the to operate the normally relatively low-performance designed second evaporator is required. Will be the first Evaporator operated, which normally provides a higher performance is which then needed higher Pressure drop by reducing the flow cross section of the respective achieved first expansion devices of one or both evaporators.

Wenn als zweite Expansionsvorrichtung eine Kapillare eingesetzt wird, ist es vorteilhaft, wenn die Kapillare in thermischem Kontakt mit einem Leitungsabschnitt des Niederdruckzweigs des Kühlmittelkreislaufs verläuft. So kann die Kapillare als zusätzlicher Wärmetauscher eingesetzt werden, was die Effizienz des Klimasystems erhöht. Vor allem wirkt diese Anordnung einer Ansammlung von flüssigen Kühlmitteltröpfchen am Ausgang des Verdampfers entgegen, da der Hochdruckzweig durch die Verdampfung der Flüssigkeitsreste gekühlt wird.If as a second expansion device, a capillary is used, it is advantageous if the capillary in thermal contact with a line section of the low-pressure branch of the coolant circuit runs. Thus, the capillary as additional heat exchangers used, which increases the efficiency of the climate system. In front In particular, this arrangement acts an accumulation of liquid coolant droplets on Output of the evaporator contrary, since the high-pressure branch through the Evaporation of the liquid residues chilled becomes.

Vorzugsweise verlaufen die Kapillare und der Leitungsabschnitt parallel zueinander.Preferably The capillary and the line section are parallel to each other.

Es kann eine Haltevorrichtung vorgesehen seien, in der die Kapillare und der Leitungsabschnitt verlaufen und die die Kapillare und den Leitungsabschnitt aneinander befestigt. Dies bietet den Vorteil, dass die dünne Kapillare in Verbindung mit der Haltevorrichtung besser gehandhabt werden kann.It a holding device may be provided in which the capillary and the conduit section and the capillary and the Line section attached to each other. This offers the advantage that the thin one Capillary better handled in connection with the holding device can be.

Die Haltevorrichtung kann dabei einen tragenden Teil aus einem Kunststoffmaterial und eine metallische Einlage für den Wärmetransfer zwischen Leitungsabschnitt und Kapillare aufweisen.The Holding device can be a supporting part made of a plastic material and a metallic insert for the heat transfer have between line section and capillary.

Es ist möglich, die Haltevorrichtung auch zur Befestigung von Kühlmittelleitungen des Kühlmittelkreislaufs im Fahrzeug einzusetzen.It is possible, the holding device also for attachment of coolant lines of the coolant circuit to be used in the vehicle.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen:Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of an embodiment in conjunction with the attached Drawings. In these show:

1 eine Schemazeichnung eines erfindungsgemäßen Fahrzeug-Klimasystems; 1 a schematic drawing of a vehicle air conditioning system according to the invention;

2 ein Diagramm, das den Druckabfall in dem erfindungsgemäßen Fahrzeug-Klimasystem zeigt; und 2 a diagram showing the pressure drop in the vehicle air conditioning system according to the invention; and

3 eine Querschnittsansicht eines Halteteils zur Verwendung in einem erfindungsgemäßen Fahrzeug-Klimasystem. 3 a cross-sectional view of a holding part for use in a vehicle air conditioning system according to the invention.

Das in 1 schematisch dargestellte Fahrzeug-Klimasystem 10 dient sowohl zur Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums (nicht dargestellt) als auch zur Kühlung von Fahrzeugkomponenten wie etwa einer Batterie, die beispielsweise zu einem Hybridantrieb gehört (nicht dargestellt). In einem an sich bekannten Kühlmittelkreislauf 12 zirkuliert ein Kältemittel, das beispielsweise Kohlendioxid (R744) oder ein herkömmliches oder neuentwickeltes Kühlmittel z. B. auf Basis von Fluorchlorkohlenwasserstoffen sein kann. Das Kältemittel wird in einem Kompressor 14 auf bekannte Art verdichtet, bevor es in einem Gaskühler 16 abgekühlt wird. Nach Passieren eines Wärmetauschers 18 strömt das Kühlmittel im Hochdruckzweig 20 zu den Verdampfern. In diesem Beispiel sind ein erster Verdampfer 22 zur Kühlung eines vorderen Abschnitts des Fahrzeuginnenraums, ein zweiter Verdampfer 24 zur Kühlung einer oder mehrerer Fahrzeugkomponenten, beispielsweise einer Batterie, sowie ein dritter Verdampfer 26 zur Kühlung eines hinteren Abschnitts eines Fahrzeuginnenraums vorgesehen. Die einzelnen Verdampfer 22, 24, 26 können selbstverständlich auch jeweils anderen Einsatzzwecken zugeteilt sein.This in 1 schematically illustrated vehicle air conditioning system 10 serves both for the air conditioning of a vehicle interior (not shown) and for cooling of vehicle components such as a battery, for example, belongs to a hybrid drive (not shown). In a known coolant circuit 12 circulates a refrigerant, such as carbon dioxide (R744) or a conventional or newly developed coolant z. B. based on chlorofluorocarbons may be. The refrigerant is in a compressor 14 compacted in a known way before being in a gas cooler 16 is cooled. After passing a heat exchanger 18 the coolant flows in the high-pressure branch 20 to the evaporators. In this example are a first evaporator 22 for cooling a front portion of the vehicle interior, a second evaporator 24 for cooling one or more vehicle components, for example a battery, and a third evaporator 26 for cooling a rear portion of a vehicle interior. The individual evaporators 22 . 24 . 26 Of course, each can also be assigned to other purposes.

Nach Passieren der Verdampfer 22, 24 und 26 strömt das Kühlmittel mit niedrigem Druck im Niederdruckzweig 28 zurück zum Kompressor 14, wobei es erneut den Wärmetauscher 18 passiert und einen Teil seiner Wärmeenergie an das Kühlmittel im Hochdruckzweig 20 abgibt.After passing the evaporator 22 . 24 and 26 the coolant flows at low pressure in the low pressure branch 28 back to the compressor 14 , where it again the heat exchanger 18 happens and some of its heat energy to the coolant in the high-pressure branch 20 emits.

Die Leitungslänge sowohl im Hochdruckzweig 20 als auch im Niederdruckzweig 28 beträgt jeweils mehrere Meter.The cable length both in the high-pressure branch 20 as well as in the low pressure branch 28 is several meters each.

Stromaufwärts jedes der Verdampfer 22, 24 und 26 ist im Hochdruckzweig 20 jeweils eine erste Expansionsvorrichtung 30 angeordnet, die eine Entspannung des Kühlmittels bewirkt. Die ersten Expansionsvorrichtungen 30 sind jeweils zwischen einem Einlass 32, 34, der den Abzweig der Leitung zu den Verdampfern 22, bzw. 24 und 26 vom Hochdruckzweig 20 kennzeichnet, und dem jeweiligen Verdampfer 22, 24 und 26 angeordnet.Upstream of each of the evaporators 22 . 24 and 26 is in the high pressure branch 20 each a first expansion device 30 arranged, which causes a relaxation of the coolant. The first expansion devices 30 are each between an inlet 32 . 34 that the branch of the line to the evaporators 22 , respectively. 24 and 26 from the high pressure branch 20 indicates, and the respective evaporator 22 . 24 and 26 arranged.

Zum Hochdruckzweig 20 werden im Rahmen dieser Anmeldung, unabhängig von den tatsächlichen Druckverhältnissen, alle Leitungsabschnitte in Strömungsrichtung zwischen dem Kompressor 14 und den ersten Expansionsvorrichtungen 30 gezählt, während zum Niederdruckzweig 28 alle Leitungsabschnitte gezählt werden, die in Strömungsrichtung zwischen den ersten Expansionsvorrichtungen 30 und dem Kompressor 14 liegen.To the high-pressure branch 20 In the context of this application, regardless of the actual pressure conditions, all line sections in the flow direction between the compressor 14 and the first expansion devices 30 counted while to the low pressure branch 28 all line sections are counted, in the flow direction between the first expansion devices 30 and the compressor 14 lie.

Jede der ersten Expansionsvorrichtungen 30 ist in diesem Beispiel als Elektroventil bzw. als Magnetventil ausgebildet, wobei alle ersten Expansionsvorrichtungen 30 baugleich ausgeführt sind.Each of the first expansion devices 30 is formed in this example as an electrovalve or as a solenoid valve, wherein all first expansion devices 30 are executed identical.

In der Zweigleitung vom Einlass 32 des ersten Verdampfers 22 zum ersten Verdampfer 22 ist parallel zur ersten Expansionsvorrichtung 30 ein Überdruckventil 35 angeordnet, dessen Funktionsweise im folgenden noch näher beschrieben wird.In the branch line from the inlet 32 of the first evaporator 22 to the first evaporator 22 is parallel to the first expansion device 30 a pressure relief valve 35 arranged, whose operation will be described in more detail below.

Nach dem Einlass 32 des ersten Verdampfers 22, aber vor dem Einlass 34 des zweiten beziehungsweise dritten Verdampfers 24, 26 ist im Hochdruckzweig 20 eine zweite Expansionsvorrichtung 36 angeordnet, die in diesem Beispiel ein Expansionsmittel in Form einer Kapillare 38 mit festem Innendurchmesser, festgelegter Länge und festgelegter Windungszahl aufweist. Das Kühlmittel erfährt auf dem Weg zu den hinteren Verdampfern 24, 26 demnach eine zweistufige Expansion, zunächst in der zweiten Expansionsvorrichtung 36 und dann in der dem jeweiligen Verdampfer 24, 26 zugeordneten ersten Expansionsvorrichtung 30.After the inlet 32 of the first evaporator 22 but before the inlet 34 the second and third evaporator 24 . 26 is in the high pressure branch 20 a second expansion device 36 arranged, which in this example an expansion agent in the form of a capillary 38 having a fixed inner diameter, a fixed length and a fixed number of turns. The coolant experiences on the way to the rear evaporators 24 . 26 Accordingly, a two-stage expansion, first in the second expansion device 36 and then in the respective evaporator 24 . 26 associated first expansion device 30 ,

Die Leistungsdaten der einzelnen Verdampfer unterscheiden sich. So ist der erste Verdampfer 22 für die höchste Leistung ausgelegt, die in diesem Beispiel etwa 6–8 kW beträgt. Der zweite Verdampfer 24 ist in diesem Beispiel für eine Leistung von etwa 1,6–2,5 kW ausgelegt, während der dritte Verdampfer für die schwächste Leistung, in diesem Beispiel für nur 0,4–1,2 kW, ausgelegt ist.The performance data of the individual evaporators differ. This is the first evaporator 22 designed for the highest performance, which is about 6-8 kW in this example. The second evaporator 24 in this example is designed for a power of about 1.6-2.5 kW, while the third evaporator for the weakest power, in this example, only 0.4-1.2 kW designed.

Jedes der Elektroventile, die als erste Expansionsvorrichtung 30 fungieren, ist in seinem Strömungsquerschnitt einstellbar. Der Strömungsquerschnitt kann dabei von vollständig geschlossen bis vollständig offen kontinuierlich oder in mehreren Zwischenschritten geregelt werden. Wenn eine der ersten Expansionsvorrichtungen 30 vollständig geschlossen ist, ist der jeweilige zugeordnete Verdampfer 22, 24 oder 26 vollständig vom Kühlmittelkreislauf 12 getrennt und somit abgeschaltet. In der hier dargestellten Ausführungsform ist es möglich, jeden der drei Verdampfer 22, 24 oder 26 einzeln oder mit jedem der anderen Verdampfer zusammen zu betreiben. Es ist natürlich auch möglich, weitere Verdampfer vorzusehen, die dann vorzugsweise alle stromabwärts der zweiten Expansionsvorrichtungen 36 parallel zum zweiten beziehungsweise dritten Verdampfer 24, 26 angeordnet sind.Each of the electrovalves acting as the first expansion device 30 act, is adjustable in its flow cross-section. The flow cross-section can be controlled from fully closed to fully open continuously or in several intermediate steps. If one of the first expansion devices 30 is completely closed, is the respective associated evaporator 22 . 24 or 26 completely off the coolant circuit 12 disconnected and thus switched off. In the embodiment illustrated here, it is possible for each of the three evaporators 22 . 24 or 26 individually or with each of the other evaporators to operate together. It is of course also possible to provide further evaporators, which then preferably all downstream of the second expansion devices 36 parallel to the second or third evaporator 24 . 26 are arranged.

Im Normalfall wird der dritte Verdampfer 26 nur zusammen mit dem ersten Verdampfer 22 in Betrieb sein. Der erste Verdampfer 22 und der zweite Verdampfer 24 können hingegen in bestimmten Standardsituationen auch einzeln betrieben werden.Normally, the third evaporator 26 only together with the first evaporator 22 to be in operation. The first evaporator 22 and the second evaporator 24 On the other hand, they can also be operated individually in certain standard situations.

Bei Volllast, wenn der erste Verdampfer 22, der zweite Verdampfer 24 und optional auch der dritte Verdampfer 26 gleichzeitig betrieben werden, wie es beispielsweise an einem warmen Sommertag der Fall sein kann, wird ein hoher Druckabfall im Hochdruckzweig 20 benötigt (siehe Kurve H in 2). Dieser hohe Druckabfall erfordert eine starke Verengung des Querschnitts in den Expansionsvorrichtungen 30, 36. Der durch die zweite Expansionsvorrichtung 36 erzielte Druckabfall ist in diesem Fall nicht ausreichend. Der Querschnitt der Kapillare 38 der zweiten Expansionsvorrichtung 36 ist unveränderlich. Deshalb wird der Strömungsquerschnitt einer oder mehrerer der ersten Expansionsvorrichtungen 30 so weit verringert, bis der Druckabfall so eingestellt ist, dass er im Bereich II der Kurve H in 2 liegt.At full load, when the first evaporator 22 , the second evaporator 24 and optionally also the third evaporator 26 be operated simultaneously, as it may be the case, for example, on a warm summer day, a high pressure drop in the high-pressure branch 20 required (see curve H in 2 ). This high pressure drop requires a strong narrowing of the cross section in the expansion devices 30 . 36 , The through the second expansion device 36 achieved pressure drop is not sufficient in this case. The cross section of the capillary 38 the second expansion device 36 is unchanging. Therefore, the flow area becomes one or more of the first expansion devices 30 reduced until the pressure drop is set to be in the range II the curve H in 2 lies.

Ist jedoch nur der zweite Verdampfer 24 in Betrieb, etwa an einem kalten Wintertag, so ist nur ein geringer Druckabfall im Kühlmittelkreislauf 12 nötig, um diesen zu betreiben. Dies entspricht der Kurve T in Figur zwei. In diesem Fall ist die Drosselwirkung der zweiten Expansionsvorrichtung 36 ausreichend, und die erste Expansionsvorrichtung 30, die dem dritten Verdampfer 26 zugeordnet ist, ist auf maximalen Strömungsquerschnitt eingestellt.Is only the second evaporator 24 in operation, such as on a cold winter's day, so there is only a small pressure drop in the coolant circuit 12 necessary to operate this. This corresponds to the curve T in Figure two. In this case, the throttling action of the second expansion device 36 sufficient, and the first expansion device 30 that the third evaporator 26 is assigned, is set to maximum flow cross-section.

Die Expansion wird in diesem Fall ausschließlich durch die zweite Expansionsvorrichtung 36 bewirkt. Da die anderen Verdampfer 22 und 26 nicht betrieben werden, sind deren erste Expansionsvorrichtungen 30 vollständig geschlossen. Das Fahrzeug-Klimasystem 10 wird in diesem Fall im Bereich I in 2 bezogen auf die Kurve T betrieben.The expansion is in this case exclusively by the second expansion device 36 causes. Because the other evaporators 22 and 26 are not operated, are their first expansion devices 30 completely closed. The vehicle climate system 10 will in this case in the area I in 2 operated on the curve T.

In diesem Beispiel hat der Innendurchmesser der Kapillare 38 einen relativ hohen Wert von 2,4–2,6 mm. Dies hat eine nur geringen Druckabfall zur Folge, was es aber erleichtert, das Fahrzeug-Klimasystem 10 bei niedrigen Temperaturen alleine mit dem zweiten Verdampfer 24 zu betreiben.In this example, the inner diameter of the capillary has 38 a relatively high value of 2.4-2.6 mm. This results in only a slight pressure drop, which makes it easier for the vehicle air conditioning system 10 at low temperatures alone with the second evaporator 24 to operate.

Aufgrund der flexiblen Kombination der ersten und zweiten Expansionsvorrichtungen 30, 36 mit regelbarem Strömungsquerschnitt der ersten Expansionsvorrichtungen 30 lässt sich im wesentlichen jeder beliebige Betriebszustand einstellen.Due to the flexible combination of the first and second expansion devices 30 . 36 with adjustable flow cross-section of the first expansion devices 30 It is possible to set essentially any operating state.

Wenn es, beispielsweise aufgrund eines plötzlichen starken Anstieg der Kompressorleistung aufgrund einer starken Erhöhung der Leistung des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs zu einem Druckanstieg im Hochdruckzweig 20 kommt, wird bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwellwerts Kühlmittel durch das Überdruckventil 35 in den Kreis des ersten Verdampfers 22 und damit zurück auf die Niederdruckseite geleitet. Diese Druckregelung erfolgt auch, wenn eine oder mehrere der ersten Expansionsvorrichtungen 30 vollständig geschlossen sind, so dass der jeweiligen Verdampfer abgeschaltet ist. Der Schwellenwert des Überdruckventils 35 ist einstellbar. In diesem Beispiel ist ein hoher Schwellenwert von 120 bar gewählt, wenn der erste Verdampfer 22 in Betrieb ist, und ein niederer Schwellenwert von 100 beziehungsweise 80 bar, wenn nur der zweite Verdampfer 24 betrieben wird. Diese Einstellung sorgt dafür, dass plötzliche Druckspitzen sicher und schnell abgebaut werden können.If, for example, due to a sudden sharp increase in compressor power due to a large increase in the power of the internal combustion engine of the motor vehicle to a pressure increase in the high-pressure branch 20 comes is, when exceeding a predetermined threshold coolant through the pressure relief valve 35 in the circle of the first evaporator 22 and thus headed back to the low pressure side. This pressure control also occurs when one or more of the first expansion devices 30 are completely closed, so that the respective evaporator is switched off. The threshold value of the pressure relief valve 35 is adjustable. In this example, a high threshold of 120 bar is chosen when the first evaporator 22 is operating, and a lower threshold of 100 or 80 bar, if only the second evaporator 24 is operated. This setting ensures that sudden pressure peaks can be safely and quickly reduced.

Die zweite Expansionsvorrichtung 36 ist in 3 näher dargestellt. Sie weist die bereits beschriebene Kapillare 38 auf, die über ihre gesamte Länge parallel zu einem Leitungsabschnitt 40 des Niederdruckzweigs 28 verläuft. Über den gesamten Verlauf sind die Kapillare 38 und der Leitungsabschnitt 40 in thermischem Kontakt miteinander. In diesem Bereich verlaufen die Kapillare 38 und der Leitungsabschnitt 40 in einer Haltevorrichtung 42, die einen tragenden Teil 44 in Form eines Kunststoffklips und eine entlang der Innenkontur des tragenden Teils 44 angeordneten metallischen Einlage 46 aufweist. Die metallische Einlage 46 ist im Bereich der Kapillare 38 und der (in 3) oberen Hälfte des Leitungsabschnitts 40 angeordnet und verbessert den Wärmeübertrag zwischen der Kapillare 38 und dem Leitungsabschnitt 40. Der tragende Teil 44 erhöht die Stabilität der Haltevorrichtung 42 und wird in diesem Beispiel auch zur Befestigung der Kühlmittelleitungen des Kühlmittelkreislaufs 12 im Fahrzeug (nicht dargestellt) eingesetzt.The second expansion device 36 is in 3 shown in more detail. It has the capillary already described 38 on, over their entire length parallel to a line section 40 of the low pressure branch 28 runs. Over the entire course are the capillaries 38 and the line section 40 in thermal contact with each other. The capillaries run in this area 38 and the line section 40 in a holding device 42 that a supporting part 44 in the form of a plastic clip and along the inner contour of the supporting part 44 arranged metallic insert 46 having. The metallic insert 46 is in the area of the capillary 38 and the (in 3 ) upper half of the line section 40 arranged and improves the heat transfer between the capillary 38 and the line section 40 , The supporting part 44 increases the stability of the holding device 42 and in this example also for fixing the coolant lines of the coolant circuit 12 used in the vehicle (not shown).

Der Auslass des Kreises des ersten Verdampfers 22 liegt stromabwärts des Endes des Leitungsabschnitts 40, so dass der erste Verdampfer 22 die zweite Expansionsvorrichtung 36 strömungsmäßig und thermisch nicht beeinflusst.The outlet of the circle of the first evaporator 22 is located downstream of the end of the conduit section 40 so that the first evaporator 22 the second expansion device 36 fluidly and thermally unaffected.

Sämtliche beschriebenen Merkmale der Erfindung können auch unabhängig voneinander verwirklicht werden. Dies gilt insbesondere für den Einsatz des Überdruckventils 35 parallel zur ersten Expansionsvorrichtung 30 des ersten Verdamp fers 22, für die Verwendung einer zweiten Expansionsvorrichtung 36 stromaufwärts des Einlasses weiterer Verdampfer 24, 26 und der Form der zweiten Expansionsvorrichtung 36 mit einer parallelen Anordnung der Kapillare 38 und dem Leitungsabschnitt 40 sowie deren Anordnung in der Haltevorrichtung 42.All described features of the invention can also be implemented independently of each other. This applies in particular to the use of the pressure relief valve 35 parallel to the first expansion device 30 of the first evaporator 22 , for the use of a second expansion device 36 upstream of the inlet of further evaporators 24 . 26 and the shape of the second expansion device 36 with a parallel arrangement of the capillary 38 and the line section 40 as well as their arrangement in the holding device 42 ,

Claims

Vehicle air conditioning system with a coolant circuit ( 12 ), which has a high-pressure branch ( 20 ), to which a first evaporator ( 22 ) and a second evaporator ( 24 ) located in the high-pressure branch ( 20 ) is located downstream of the coolant circuit, with each evaporator ( 22 . 24 ) a first expansion device ( 30 ), wherein in the high pressure branch ( 20 ) a single pressure relief valve ( 35 ) is arranged.

Vehicle air conditioning system according to claim 1, characterized in that the pressure relief valve ( 35 ) in a part of the high-pressure branch ( 20 ), which is only the first evaporator ( 22 ) is connected upstream.

Vehicle air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure relief valve ( 35 ) parallel to the first expansion device ( 30 ) of the first evaporator ( 22 ) is arranged.

Vehicle air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that the second evaporator ( 24 ) is provided for cooling at least one vehicle component.

Vehicle air conditioning system according to claim 4, characterized in that in the high-pressure branch ( 20 ) a third evaporator ( 26 ) is arranged and the first and the third evaporator ( 22 . 26 ) are provided for cooling a vehicle interior.

Vehicle air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that all evaporators ( 22 . 24 . 26 ) can be operated independently.

Vehicle air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that all evaporators ( 22 . 24 . 26 ) are connected in parallel.

Vehicle air conditioning system according to one of the preceding claims, characterized in that the threshold value of the pressure relief valve ( 35 ) is adjustable.

Vehicle air conditioning system according to claim 8, characterized in that during operation of the first evaporator ( 22 ) a higher threshold is used than when the first evaporator is switched off ( 22 ).

Vehicle air conditioning system with a coolant circuit ( 12 ), which has a high-pressure branch ( 20 ), in which at least a first and a second evaporator ( 22 . 24 ) are provided, which are connected in parallel, wherein the inlet ( 32 ) of the first evaporator ( 22 ) to the high-pressure branch ( 20 ) upstream of the inlet ( 34 ) of the second evaporator ( 24 ), whereby each evaporator ( 22 . 24 ) a first expansion device ( 30 ), wherein in the high-pressure branch ( 20 ) downstream of the inlet ( 32 ) of the first evaporator ( 22 ) one of the first expansion devices ( 30 ) separate second expansion device ( 36 ) is provided.

Vehicle air conditioning system according to claim 10, characterized in that the second and the first expansion device ( 36 . 30 ) with respect to the second evaporator ( 24 ) are connected in series.

Vehicle air conditioning system according to one of claims 10 and 11, characterized in that the second expansion device ( 36 ) a capillary ( 38 ) having.

Vehicle air conditioning system according to claim 12, characterized in that the inner diameter, the length, the number of turns and / or the formation of the connecting pieces of the capillary ( 38 ) are matched to the pressure drop to be achieved.

Vehicle air conditioning system according to one of claims 10 to 13, characterized in that at least one of the first expansion devices ( 30 ) is an electrovalve.

Vehicle air conditioning system according to claim 14, characterized that the solenoid valve is a solenoid valve.

Vehicle air-conditioning system according to one of claims 14 and 15, characterized in that all as the first expansion device ( 30 ) provided electrovalves have the same parameters.

Vehicle air conditioning system according to one of claims 10 to 16, characterized in that all evaporators ( 24 . 26 ) except the first evaporator ( 22 ) in the high-pressure branch ( 20 ) of the coolant circuit downstream of the second expansion device ( 36 ) are arranged.

Vehicle air conditioning system according to one of claims 10 to 17, characterized in that the first expansion devices ( 30 ) are adjustable with respect to their flow cross-section.

Vehicle air conditioning system according to claim 18, characterized in that that the flow cross section can be reduced to zero.

Vehicle air-conditioning system according to one of claims 18 and 19, characterized in that when the second evaporator is operated alone ( 24 ) the flow cross-section of the associated first expansion device ( 30 ) is set to the maximum.

Vehicle air conditioning system according to one of claims 10 to 20, characterized in that the second expansion device ( 36 ) a capillary ( 38 ) and the capillary ( 38 ) in thermal contact with a line section ( 40 ) of the low-pressure branch ( 28 ) of the coolant circuit ( 12 ) runs.

Vehicle air conditioning system according to claim 21, characterized in that the capillary ( 38 ) and the line section ( 40 ) parallel to each other.

Vehicle air conditioning system according to one of claims 21 and 22, characterized in that a holding device ( 42 ) is provided, in which the line section ( 40 ) and the capillary ( 38 ) and the capillaries ( 38 ) and the line section ( 40 ) attached to each other.

Vehicle air conditioning system according to claim 23, characterized in that the holding device ( 42 ) a supporting part ( 44 ) made of a plastic material and a metallic insert ( 46 ) for a heat transfer between the capillary ( 38 ) and the line section ( 40 ) having.

Vehicle air conditioning system according to one of claims 23 and 24, characterized in that the holding device ( 42 ) also for the attachment of coolant lines of the coolant circuit ( 12 ) in the vehicle.