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DE102011108020A1 - Device for thermal coupling of e.g. motor cooling circuits of internal combustion engine in vehicle, has heat exchangers for thermally coupling cooling circuits with beam refrigerant circuit - Google Patents

Device for thermal coupling of e.g. motor cooling circuits of internal combustion engine in vehicle, has heat exchangers for thermally coupling cooling circuits with beam refrigerant circuit Download PDF

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DE102011108020A1
DE102011108020A1 DE102011108020A DE102011108020A DE102011108020A1 DE 102011108020 A1 DE102011108020 A1 DE 102011108020A1 DE 102011108020 A DE102011108020 A DE 102011108020A DE 102011108020 A DE102011108020 A DE 102011108020A DE 102011108020 A1 DE102011108020 A1 DE 102011108020A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
circuit
cooling
jet
heat exchanger
cooling circuits
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102011108020A
Other languages
German (de)
Inventor
Jan Gärtner
Thomas Koch
Daniel Riedmüller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102011108020A priority Critical patent/DE102011108020A1/en
Publication of DE102011108020A1 publication Critical patent/DE102011108020A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00321—Heat exchangers for air-conditioning devices
    • B60H1/00342—Heat exchangers for air-conditioning devices of the liquid-liquid type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Abstract

The device (1) has first and second heat exchangers (11, 12) for thermally coupling cooling circuits (2, 3) with a beam refrigerant circuit (4). The cooling circuits are directly thermally coupled with one another by a third heat exchanger. The driving medium circuit and the beam circuit are coupled together by a beam refrigeration system (7). The beam refrigerant circuit comprises a driving medium circuit (5) and a beam circuit (6). The first heat exchanger is arranged in the beam circuit, where the cooling circuits are formed as a low or high temperature circuit. An independent claim is also included for a method for thermal coupling of two cooling circuits in a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur thermischen Koppelung zumindest zweier Kühlkreisläufe in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 10.The invention relates to a device and a method for the thermal coupling of at least two cooling circuits in a vehicle according to the preamble of claims 1 and 10, respectively.

Die DE 103 39 235 A1 beschreibt eine Klimaanlage, umfassend einen Verdichter, einen Radiator, einen Verdampfer, einen Ejektor und einen Separator. Der Verdichter verdichtet Kältemittel und steuert variabel eine Kältemittelmenge. Der Radiator kühlt Hochdruckkältemittel. Der Verdampfer kühlt in die Fahrgastzelle eines Fahrzeugs geblasene Luft. Der Ejektor mit einer Düse strahlt das Kältemittel mit hoher Geschwindigkeit aus. Der Separator trennt das Kältemittel in gasförmiges und flüssiges Kältemittel. Der Öffnungsgrad der Drossel der Düse in dem Ejektor wird vergrößert, um das Kühlvermögen der Klimaanlage zu erhöhen, wenn die aus dem Verdichter ausgetragene Kältemittelmenge kleiner als eine maximale Kältemittelmenge ist.The DE 103 39 235 A1 describes an air conditioner comprising a compressor, a radiator, an evaporator, an ejector and a separator. The compressor compresses refrigerant and variably controls a refrigerant amount. The radiator cools high pressure refrigerant. The evaporator cools air blown into the passenger compartment of a vehicle. The ejector with a nozzle emits the refrigerant at high speed. The separator separates the refrigerant into gaseous and liquid refrigerant. The opening degree of the throttle of the nozzle in the ejector is increased to increase the cooling ability of the air conditioner when the amount of refrigerant discharged from the compressor is smaller than a maximum refrigerant amount.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes, insbesondere effizienteres Verfahren zur thermischen Kopplung zumindest zweier Kühlkreisläufe in einem Fahrzeug anzugeben. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte, insbesondere effizientere Vorrichtung zur thermischen Kopplung zumindest zweier Kühlkreisläufe in einem Fahrzeug anzugeben.The invention has for its object to provide a comparison with the prior art improved, in particular more efficient method for the thermal coupling of at least two cooling circuits in a vehicle. Furthermore, the object of the invention is to provide a device, which is improved over the prior art, in particular more efficiently, for the thermal coupling of at least two cooling circuits in a vehicle.

Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.With regard to the device, the object is achieved by the features specified in claim 1.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 10 angegebenen Merkmale gelöst.With regard to the method, the object is achieved by the features specified in claim 10.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei der Vorrichtung zur thermischen Kopplung zumindest zweier Kühlkreisläufe in einem Fahrzeug sind die Kühlkreisläufe jeweils mittels zumindest eines Wärmetauschers mit einem Strahlkältekreislauf thermisch gekoppelt. Dadurch ist der erste Kühlkreislauf vorteilhafterweise auf Temperaturen unterhalb der Temperaturen im zweiten Kühlkreislauf, welcher vorzugsweise als Niedertemperaturkreislauf ausgebildet ist, abkühl- und insbesondere unterkühlbar.In the device for the thermal coupling of at least two cooling circuits in a vehicle, the cooling circuits are each thermally coupled by means of at least one heat exchanger with a jet cooling circuit. As a result, the first cooling circuit is advantageously cooled to temperatures below the temperatures in the second cooling circuit, which is preferably designed as a low-temperature circuit, and in particular undercooled.

Beim Verfahren zur thermischen Kopplung zumindest zweier Kühlkreisläufe in einem Fahrzeug werden die Kühlkreisläufe jeweils mittels zumindest eines Wärmetauschers mit einem Strahlkältekreislauf thermisch gekoppelt und/oder zwei Kühlkreisläufe werden mittels eines Wärmetauschers direkt thermisch miteinander gekoppelt.In the method for the thermal coupling of at least two cooling circuits in a vehicle, the cooling circuits are each thermally coupled by means of at least one heat exchanger with a jet cooling circuit and / or two cooling circuits are thermally coupled directly by means of a heat exchanger.

Die Erfindung verbessert vorteilhafterweise die Kühlung im ersten Kühlkreislauf, welcher vorzugsweise als Klimaanlagen- oder Ladeluftkühlkreislauf ausgebildet ist.The invention advantageously improves the cooling in the first cooling circuit, which is preferably designed as an air conditioning or charge air cooling circuit.

Besonders vorteilhafterweise ist eine Absenkung des Temperaturniveaus im ersten Kühlkreislauf unterhalb der Werte möglich, welche mittels einer herkömmlichen direkten thermischen Kopplung des ersten und des zweiten Kühlkreislaufs erreichbar sind.Particularly advantageously, it is possible to lower the temperature level in the first cooling circuit below the values which can be achieved by means of conventional direct thermal coupling of the first and second cooling circuits.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.

Dabei zeigen:Showing:

1 schematisch eine erste Ausführungsform für eine Vorrichtung zur thermischen Kopplung zweier Kühlkreisläufe in einem Fahrzeug mittels eines Strahlkältekreislaufs, 1 schematically a first embodiment of a device for the thermal coupling of two cooling circuits in a vehicle by means of a jet cooling circuit,

2 schematisch eine zweite Ausführungsform für eine Vorrichtung zur thermischen Kopplung zweier Kühlkreisläufe in einem Fahrzeug mittels eines Strahlkältekreislaufs und eines weiteren Wärmetauschers, 2 schematically a second embodiment of a device for the thermal coupling of two cooling circuits in a vehicle by means of a jet cooling circuit and another heat exchanger,

3 schematisch eine dritte Ausführungsform für eine Vorrichtung zur thermischen Kopplung von drei Kühlkreisläufen in einem Fahrzeug mittels eines Strahlkältekreislaufs und 3 schematically a third embodiment of a device for the thermal coupling of three cooling circuits in a vehicle by means of a jet cooling circuit and

4 schematisch eine vierte Ausführungsform für eine Vorrichtung zur thermischen Koppelung von drei Kühlkreisläufen in einem Fahrzeug mittels eines Strahlkältekreislaufs und eines weiteren Wärmetauschers. 4 schematically a fourth embodiment of a device for the thermal coupling of three cooling circuits in a vehicle by means of a jet cooling circuit and another heat exchanger.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals.

1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform für eine Vorrichtung 1 zur thermischen Kopplung zweier Kühlkreisläufe 2, 3 in einem nicht dargestellten Fahrzeug mittels eines Strahlkältekreislaufs 4. 1 schematically shows a first embodiment of a device 1 for the thermal coupling of two cooling circuits 2 . 3 in a vehicle, not shown, by means of a jet cooling circuit 4 ,

Dabei umfasst der Strahlkältekreislauf 4 einen Treibmedium-Kreislauf 5 und einen Strahl-Kreislauf 6, Der Treibmedium-Kreislauf 5 und der Strahl-Kreislauf 6 sind mittels einer Strahlkälteanlage 7, welche einen Strahlverdichter 8, einen Separator 9, eine Treibmediumpumpe 13 und ein Drosselventil 10 umfasst, gekoppelt.In this case, the jet cooling circuit comprises 4 a propellant circuit 5 and a jet circuit 6 , The Driven Media Circuit 5 and the jet circuit 6 are by means of a jet cooling system 7 , which is a jet compressor 8th , a separator 9 , a propellant pump 13 and a throttle valve 10 includes, coupled.

Die Strahlkälteanlage 7 ist als herkömmliche Strahlkälteanlage ausgebildet, welche den Strahlverdichter 8 zum Ansaugen und Verdichten von Niederdruckmedium ND aus dem Strahl-Kreislauf 6 durch ein Hochdruckmedium HD aus dem Treibmedium-Kreislauf 5 nutzen, wodurch im Strahl-Kreislauf 6 Verdampfungskühlung stattfindet. The jet cooling plant 7 is designed as a conventional jet cooling system, which the jet compressor 8th for sucking and compressing low-pressure medium ND from the jet circuit 6 through a high pressure medium HD from the propellant circuit 5 use, resulting in the jet circulation 6 Evaporative cooling takes place.

Im Strahlverdichter 8 wird mithilfe einer nicht dargestellten Treibdüse der eintretende, unter Druck stehende Treibstrom des Hochdruckmediums HD aus dem Treibmedium-Kreislauf 5 entspannt und somit gleichzeitig beschleunigt. Infolge der Umwandlung von Druckenergie in kinetische Energie erzeugt der entstehende Mediumstrahl einen Unterdruck. Im Unterdruckgebiet des Strahlverdichters 8 sind Saugschlitze angebracht, durch die das Niederdruckmedium ND aus dem Strahl-Kreislauf 6 angesaugt wird. Im Strahlverdichter 8 kommt es aufgrund hoher Turbulenzen zu einer intensiven Durchmischung von Niederdruckmedium ND und Hochdruckmedium HD. Nach Beendigung der Mischung und dem Ausgleich der Geschwindigkeiten in einem zylindrischen Abschnitt des Strahlverdichters 8 verlässt ein Mediengesamtstrom MGS den Strahlverdichter 8 und wird dem Separator 9 zugeführt. Der Mediengesamtstrom MGS wird im Separator 9 geteilt und dem Treibmedium-Kreislauf 5 und dem Strahl-Kreislauf 6 zugeführt. Mittels des Drosselventils 10 ist eine Steuerung und/oder Regelung der mittels der Verdampfungskühlung erzeugbaren Kälteleistung im Strahl-Kreislauf 6 ermöglicht. Mittels der Treibmediumpumpe 13, welche im Treibmedium-Kreislauf 5 angeordnet ist, wird das Hochdruckmedium HD verdichtet und dem Strahlverdichter 8 zugeführt.In the jet compressor 8th is by means of a drive nozzle, not shown, the incoming, pressurized motive flow of the high-pressure medium HD from the propellant circuit 5 relaxed and thus accelerated at the same time. Due to the conversion of pressure energy into kinetic energy, the resulting medium jet creates a negative pressure. In the negative pressure area of the jet compressor 8th Suction slots are attached, through which the low pressure medium ND from the jet circuit 6 is sucked. In the jet compressor 8th Due to high turbulences, there is an intensive mixing of low pressure medium ND and high pressure medium HD. After completion of the mixing and the compensation of the velocities in a cylindrical section of the jet compressor 8th A total media flow MGS leaves the jet compressor 8th and becomes the separator 9 fed. The total media flow MGS is in the separator 9 divided and the propellant circuit 5 and the jet circuit 6 fed. By means of the throttle valve 10 is a control and / or regulation of the producible by evaporation cooling capacity in the jet cycle 6 allows. By means of the propellant pump 13 , which in the driving medium cycle 5 is arranged, the high-pressure medium HD is compressed and the jet compressor 8th fed.

In Abhängigkeit des eingesetzten Hochdruckmediums HD im Treibmedium-Kreislauf 5, welches gasförmig, dampfförmig oder flüssig vorliegen kann, wird die Strahlkälteanlage 7 als Gas-, Dampf- und Flüssigkeitsstrahlkälteanlage bezeichnet.Depending on the high-pressure medium HD used in the propellant circuit 5 , which may be gaseous, vaporous or liquid, is the jet cooling system 7 referred to as gas, steam and liquid jet refrigeration system.

Der erste Kühlkreislauf 2 und der zweite Kühlkreislauf 3 sind jeweils mittels zumindest eines Wärmetauschers 11, 12 mittels des Strahlkältekreislaufs 4 thermisch miteinander gekoppelt.The first cooling circuit 2 and the second cooling circuit 3 are each by means of at least one heat exchanger 11 . 12 by means of the jet cooling circuit 4 thermally coupled with each other.

Dabei ist der erste Wärmetauscher 11 des ersten Kühlkreislaufs 2 im Strahl-Kreislauf 6 angeordnet, wobei der erste Kühlkreislauf 2 vorzugsweise als Klimaanlagenkühlkreislauf oder als Ladeluftkühlkreislauf ausgebildet ist. Im ersten Kühlkreislauf 2 kann ein herkömmliches erstes Kühlmedium KM1 zirkulieren oder der erste Wärmetauscher 11 wirkt direkt auf das zu kühlende Medium, beispielweise Ladeluft oder Luft zur Temperierung des Fahrzeuginnenraums ein.Here is the first heat exchanger 11 of the first cooling circuit 2 in the jet cycle 6 arranged, wherein the first cooling circuit 2 is preferably designed as air conditioning cooling circuit or as charge air cooling circuit. In the first cooling circuit 2 may circulate a conventional first cooling medium KM1 or the first heat exchanger 11 acts directly on the medium to be cooled, for example, charge air or air for controlling the temperature of the vehicle interior.

Der zweite Wärmetauscher 12 des zweiten Kühlkreislaufs 3 ist im Strahlkältekreislauf 4 in Strömungsrichtung nach dem Strahlverdichter 8 und vor dem Separator 9 angeordnet, wobei der zweite Kühlkreislauf 3 vorzugsweise als herkömmlicher Niedertemperaturkreislauf, beispielweise ein Kühlkreislauf einer elektrochemischen Zelle, einer Elektromaschine, einer Leistungselektronik, eines Getriebes, von Ladeluft und/oder einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung, ausgebildet ist. Der zweite Kühlkreislauf 3 umfasst zumindest eine Kühlmittelpumpe 14 und einen Kühler 15. im zweiten Kühlkreislauf 3 zirkuliert ein herkömmliches zweites Kühlmedium KM2.The second heat exchanger 12 of the second cooling circuit 3 is in the jet cooling circuit 4 in the flow direction after the jet compressor 8th and in front of the separator 9 arranged, wherein the second cooling circuit 3 preferably as a conventional low-temperature circuit, for example, a cooling circuit of an electrochemical cell, an electric machine, a power electronics, a transmission, charge air and / or a waste heat recovery device is formed. The second cooling circuit 3 includes at least one coolant pump 14 and a cooler 15 , in the second cooling circuit 3 circulates a conventional second cooling medium KM2.

In einer nicht dargestellten Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 können insbesondere im zweiten Kühlkreislauf 3 noch weitere zu kühlenden Komponenten angeordnet sein, die auch durch den zweiten Kühlkreislauf 3 gekühlt werden.In an embodiment, not shown, of a device according to the invention 1 can in particular in the second cooling circuit 3 be further arranged to be cooled components, which also through the second cooling circuit 3 be cooled.

Im Betrieb der Vorrichtung 1 findet im Strahl-Kreislauf 6, insbesondere im darin angeordneten ersten Wärmetauscher 11 des ersten Kühlkreislaufs 2, eine Verdampfungskühlung statt, welche aus dem Betrieb des Strahlverdichters 8 im Strahlkältekreislauf 4 resultiert. Die aus dem Betrieb des Strahlverdichters 8 resultierende Abwärme wird mittels des zweiten Wärmetauschers 12 an den zweiten Kühlkreislauf 3 übertragen und in diesem mittels des Kühlers 15 in herkömmlicher Weise an eine Fahrzeugumgebung abgegeben.In operation of the device 1 takes place in the jet cycle 6 , Especially in the first heat exchanger arranged therein 11 of the first cooling circuit 2 , an evaporative cooling takes place, resulting from the operation of the jet compressor 8th in the jet refrigeration cycle 4 results. The from the operation of the jet compressor 8th resulting waste heat is by means of the second heat exchanger 12 to the second cooling circuit 3 transferred and in this by means of the radiator 15 delivered in a conventional manner to a vehicle environment.

2 zeigt schematisch eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung 1a zur thermischen Koppelung zweier Kühlkreisläufe 2, 3 in einem Fahrzeug mittels eines Strahlkältekreislaufs 4 und eines weiteren Wärmetauschers 16. Diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in 1 dargestellten Ausführungsform mit dem Unterschied, dass die beiden Kühlkreisläufe 2, 3 mit einem weiteren Wärmetauscher 16 thermisch direkt miteinander gekoppelt sind. 2 schematically shows a second embodiment of a device 1a for the thermal coupling of two cooling circuits 2 . 3 in a vehicle by means of a jet refrigeration cycle 4 and another heat exchanger 16 , This embodiment essentially corresponds to that in FIG 1 illustrated embodiment with the difference that the two cooling circuits 2 . 3 with another heat exchanger 16 thermally coupled directly to each other.

Dazu ist der weitere Wärmetauscher 16 im ersten Kühlkreislauf 2 in Flussrichtung vor dem ersten Wärmetauscher 11 angeordnet. Im zweiten Kühlkreislauf 3 ist der weitere Wärmetauscher 16 in Flussrichtung vor dem zweiten Wärmetauscher 12 angeordnet.This is the other heat exchanger 16 in the first cooling circuit 2 in the flow direction before the first heat exchanger 11 arranged. In the second cooling circuit 3 is the further heat exchanger 16 in the flow direction before the second heat exchanger 12 arranged.

Im Betrieb der Vorrichtung 1a wird das im ersten Kühlkreislauf 2 zirkulierende erste Kühlmedium KM1 im weiteren Wärmetauscher 16 mittels des im zweiten Kühlkreislauf 3 zirkulierenden zweiten Kühlmediums KM2 vorgekühlt und anschließend dem ersten Wärmetauscher 11 zugeführt. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine weitere Absenkung der Temperaturen am ersten Wärmetauscher 11.In operation of the device 1a it will be in the first cooling circuit 2 circulating first cooling medium KM1 in the further heat exchanger 16 by means of the second cooling circuit 3 circulating second cooling medium KM2 precooled and then the first heat exchanger 11 fed. This advantageously allows a further reduction of the temperatures at the first heat exchanger 11 ,

3 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform einer Vorrichtung 1b zur thermischen Kopplung von drei Kühlkreisläufen 2, 3, 17 in einem Fahrzeug mittels eines Strahlkältekreislaufs 4. Diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in 1 dargestellten Ausführungsform mit dem Unterschied, dass ein dritter Kühlkreislauf 17 mittels eines dritten Wärmetauschers 18 mit dem Strahlkältekreislauf 4 thermisch gekoppelt ist. Dabei ist der dritte Wärmetauscher 18 im Treibmedium-Kreislauf 5 in Flussrichtung nach der Treibmediumpumpe 13 und vor dem Strahlverdichter 8 angeordnet. Der dritte Kühlkreislauf 17 ist als herkömmlicher Hochtemperaturkühlkreislauf, beispielsweise ein Motorkühlkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine, ausgebildet. Im dritten Kühlkreislauf 17 zirkuliert ein herkömmliches drittes Kühlmedium KM3. 3 schematically shows a third embodiment of a device 1b for the thermal coupling of three cooling circuits 2 . 3 . 17 in one Vehicle by means of a jet cooling circuit 4 , This embodiment essentially corresponds to that in FIG 1 illustrated embodiment with the difference that a third cooling circuit 17 by means of a third heat exchanger 18 with the jet cooling circuit 4 thermally coupled. Here is the third heat exchanger 18 in the driving medium circuit 5 in the direction of flow after the Treibmediumpumpe 13 and in front of the jet compressor 8th arranged. The third cooling circuit 17 is designed as a conventional high-temperature cooling circuit, for example, an engine cooling circuit of an internal combustion engine. In the third cooling circuit 17 circulates a conventional third cooling medium KM3.

Im Betrieb der derart ausgebildeten Vorrichtung 1b wird das Hochdruckmedium HD mittels der Treibmediumpumpe 13 im Treibmedium-Kreislauf 5 verdichtet und anschließend wird dem Hochdruckmedium HD mittels des dritten Wärmetauschers 18 thermische Energie aus dem dritten Kühlkreislauf 17 zugeführt. Dadurch kann das Hochdruckmedium HD im Treibmedium-Kreislauf 5 beispielsweise verdampft werden und tritt somit mit einer erhöhten thermischen Energie in den Strahlverdichter 8 ein. Dies ermöglicht besonders vorteilhafterweise eine Steigerung der Kühlleistung der Strahlkälteanlage 7.In operation of the device designed in this way 1b the high-pressure medium HD by means of the propellant pump 13 in the driving medium circuit 5 compressed and then the high-pressure medium HD by means of the third heat exchanger 18 thermal energy from the third cooling circuit 17 fed. As a result, the high-pressure medium HD in the drive medium circuit 5 For example, be evaporated and thus occurs with an increased thermal energy in the jet compressor 8th one. This allows particularly advantageously an increase in the cooling capacity of the jet cooling system 7 ,

In einer alternativen Ausführungsform kann die Strahlkälteanlage 7 bei gleichbleibender Kühlleistung so kleiner dimensioniert werden.In an alternative embodiment, the jet cooling system 7 be dimensioned smaller with constant cooling capacity.

4 zeigt schematisch eine vierte Ausführungsform der Vorrichtung 1c zur thermischen Kopplung von drei Kühlkreisläufen 2, 3, 17 in einem Fahrzeug mittels eines Strahlkältekreislaufs 4 und eines weiteren Wärmetauschers 16. Diese Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in 3 dargestellten Ausführungsform mit dem Unterschied, dass die beiden Kühlkreisläufe 2, 3 mit einem weiteren Wärmetauscher 16 thermisch direkt miteinander gekoppelt sind. 4 schematically shows a fourth embodiment of the device 1c for the thermal coupling of three cooling circuits 2 . 3 . 17 in a vehicle by means of a jet refrigeration cycle 4 and another heat exchanger 16 , This embodiment essentially corresponds to that in FIG 3 illustrated embodiment with the difference that the two cooling circuits 2 . 3 with another heat exchanger 16 thermally coupled directly to each other.

Dazu ist der weitere Wärmetauscher 16 im ersten Kühlkreislauf 2 in Flussrichtung vor dem ersten Wärmetauscher 11 angeordnet. Im zweiten Kühlkreislauf 3 ist der weitere Wärmetauscher 16 in Flussrichtung vor dem zweiten Wärmetauscher 12 angeordnet.This is the other heat exchanger 16 in the first cooling circuit 2 in the flow direction before the first heat exchanger 11 arranged. In the second cooling circuit 3 is the further heat exchanger 16 in the flow direction before the second heat exchanger 12 arranged.

Im Betrieb der Vorrichtung 1c wird das im ersten Kühlkreislauf 2 zirkulierende erste Kühlmediuum KM1 im weiteren Wärmetauscher 16 mittels des im zweiten Kühlkreislauf 3 zirkulierenden zweite Kühlmediums KM2 vorgekühlt und anschließend dem ersten Wärmetauscher 11 zugeführt. Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine weitere Absenkung der Temperaturen am ersten Wärmetauscher 11.In operation of the device 1c it will be in the first cooling circuit 2 circulating first cooling medium KM1 in the further heat exchanger 16 by means of the second cooling circuit 3 circulating second cooling medium KM2 precooled and then the first heat exchanger 11 fed. This advantageously allows a further reduction of the temperatures at the first heat exchanger 11 ,

Als in den Kühlkreisläufen 2, 3, 17 und dem Strahlkältekreislauf 4 zirkulierende Kühlmedien KM1, KM2, KM3 sowie Hochdruckmedium HD und das Niederdruckmedium ND werden bevorzugt Wasser, Ethanol, Kohlendioxid, Kühlmittel R744, Kühlmittel R134 oder Gemische aus den vorgenannten Stoffen verwendet.As in the cooling circuits 2 . 3 . 17 and the jet refrigeration cycle 4 circulating cooling media KM1, KM2, KM3 as well as high-pressure medium HD and the low-pressure medium ND are preferably water, ethanol, carbon dioxide, coolant R744, coolant R134 or mixtures of the abovementioned substances.

Hierbei können insbesondere das erste Kühlmedium KM1, das zweite Kühlmedium KM2 und das dritte Kühlmedium KM3 alle aus einem gleichen Kühlmedium bestehen oder jedes für sich aus einem unterschiedlichen Kühlmedium, je nach Anwendungsgebiet und Temperaturbereich.In this case, in particular, the first cooling medium KM1, the second cooling medium KM2 and the third cooling medium KM3 can all consist of a same cooling medium or each individually from a different cooling medium, depending on the field of application and temperature range.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Vorrichtungcontraption
1a, 1b, 1c1a, 1b, 1c
alternative Vorrichtungalternative device
22
erster Kühlkreislauffirst cooling circuit
33
zweiter Kühlkreislaufsecond cooling circuit
44
StrahlkältekreislaufRadiant cooling circuit
55
Treibmedium-KreislaufPropellant medium circuit
66
Strahl-KreislaufJet cycle
77
StrahlkälteanlageJet refrigeration system
88th
Strahlverdichterjet compressor
99
Separatorseparator
1010
Drosselventilthrottle valve
1111
erster Wärmetauscherfirst heat exchanger
1212
zweiter Wärmetauschersecond heat exchanger
1313
TreibmediumpumpePropellant pump
1414
KühlmittelpumpeCoolant pump
1515
Kühlercooler
1616
weiterer Wärmetauscheranother heat exchanger
1717
dritter Kühlkreislaufthird cooling circuit
1818
dritter Wärmetauscherthird heat exchanger
NDND
NiederdruckmediumLow pressure Medium
HDHD
HochdruckmediumHigh pressure fluid
MGSMGS
MediengesamtstromMedia total current
KM1KM1
erstes Kühlmediumfirst cooling medium
KM2kM2
zweites Kühlmediumsecond cooling medium
KM3KM3
drittes Kühlmediumthird cooling medium

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10339235 A1 [0002] DE 10339235 A1 [0002]

Claims (10)

Vorrichtung zur thermischen Koppelung zumindest zweier Kühlkreisläufe (2, 3, 17) in einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkreisläufe (2, 3, 17) jeweils mittels zumindest eines Wärmetauschers (11, 12, 18) mit einem Strahlkältekreislauf (4) thermisch gekoppelt sind.Device for the thermal coupling of at least two cooling circuits ( 2 . 3 . 17 ) in a vehicle, characterized in that the cooling circuits ( 2 . 3 . 17 ) in each case by means of at least one heat exchanger ( 11 . 12 . 18 ) with a jet cooling circuit ( 4 ) are thermally coupled. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Kühlkreisläufe (2, 3) mittels eines weiteren Wärmetauschers (16) direkt thermisch miteinander gekoppelt sind.Apparatus according to claim 1, characterized in that the two cooling circuits ( 2 . 3 ) by means of a further heat exchanger ( 16 ) are thermally coupled together directly. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlkältekreislauf (4) einen Treibmedium-Kreislauf (5) und einen Strahl-Kreislauf (6) umfasst.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the jet cooling circuit ( 4 ) a drive medium circuit ( 5 ) and a jet circuit ( 6 ). Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibmedium-Kreislauf (5) und der Strahl-Kreislauf (6) mittels einer Strahlkälteanlage (7), welche einen Strahlverdichter (8), einen Separator (9), eine Treibmediumpumpe (13) und ein Drosselventil (10) umfasst, gekoppelt sind.Apparatus according to claim 3, characterized in that the drive medium circuit ( 5 ) and the jet circuit ( 6 ) by means of a jet cooling system ( 7 ), which a jet compressor ( 8th ), a separator ( 9 ), a propellant pump ( 13 ) and a throttle valve ( 10 ) are coupled. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein erster Wärmetauscher (11) eines ersten Kühlkreislaufs (2) im Strahl-Kreislauf (6) angeordnet ist.Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that at least one first heat exchanger ( 11 ) of a first cooling circuit ( 2 ) in the jet circuit ( 6 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zweiter Wärmetauscher (12) eines zweiten Kühlkreislaufs (3), insbesondere eines Niedertemperaturkreislaufs, im Strahlkältekreislauf (4) in Strömungsrichtung nach dem Strahlverdichter (8) und vor dem Separator (9) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one second heat exchanger ( 12 ) of a second cooling circuit ( 3 ), in particular a low-temperature circuit, in the jet cooling circuit ( 4 ) in the flow direction after the jet compressor ( 8th ) and in front of the separator ( 9 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein dritter Wärmetauscher (18) eines dritten Kühlkreislaufs (17), insbesondere eines Hochtemperaturkreislaufs, im Treibmedium-Kreislauf (5) angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one third heat exchanger ( 18 ) of a third cooling circuit ( 17 ), in particular a high-temperature circuit, in the drive medium circuit ( 5 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkreisläufe (2, 3, 17) als Hochtemperatur- oder als Niedertemperaturkreislauf ausgebildet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling circuits ( 2 . 3 . 17 ) are designed as high-temperature or low-temperature circuit. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkreisläufe (2, 3, 17) als Motorkühlkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine, als Kühlkreislauf eines Ladeluftkühlers, einer elektrochemischen Zelle, einer Klimaanlage, einer Elektromaschine, einer Leistungselektronik, eines Getriebes und/oder einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung ausgebildet sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling circuits ( 2 . 3 . 17 ) are formed as engine cooling circuit of an internal combustion engine, as a cooling circuit of a charge air cooler, an electrochemical cell, an air conditioner, an electric machine, a power electronics, a transmission and / or a waste heat recovery device. Verfahren zur thermischen Koppelung zumindest zweier Kühlkreisläufe (2, 3, 17) in einem Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlkreisläufe (2, 3, 17) jeweils mittels zumindest eines Wärmetauschers (11, 12, 18) mit einem Strahlkältekreislauf (4) thermisch gekoppelt werden und/oder das zwei Kühlkreisläufe (2, 3) mittels eines weiteren Wärmetauschers (16) direkt thermisch miteinander gekoppelt werden.Method for the thermal coupling of at least two cooling circuits ( 2 . 3 . 17 ) in a vehicle, characterized in that the cooling circuits ( 2 . 3 . 17 ) in each case by means of at least one heat exchanger ( 11 . 12 . 18 ) with a jet cooling circuit ( 4 ) are thermally coupled and / or the two cooling circuits ( 2 . 3 ) by means of a further heat exchanger ( 16 ) are thermally coupled together directly.
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