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DE19635454B4 - Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit und damit ausgerüstete Klimaanlage - Google Patents

Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit und damit ausgerüstete Klimaanlage Download PDF

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DE19635454B4
DE19635454B4 DE19635454A DE19635454A DE19635454B4 DE 19635454 B4 DE19635454 B4 DE 19635454B4 DE 19635454 A DE19635454 A DE 19635454A DE 19635454 A DE19635454 A DE 19635454A DE 19635454 B4 DE19635454 B4 DE 19635454B4
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Abstract

Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit (3) für eine Klimaanlage mit Kältemittelkreislauf, mit einer fluidführenden Wärmeübertragereinheit (6) und einem Sammler (7) zur Kältemittelzwischenspeicherung, wobei die Wärmeübertragereinheit (6) im Inneren eines Sammlergehäuses (7a) des Sammlers (7) derart angeordnet ist, dass das durch die Wärmeübertragereinheit (6) hindurchgeleitete Fluid mit dem im Sammler (7) zwischengespeicherten und daraus entnommenem Kältemittel in Wärmekontakt kommt, wobei Fluidanschlussleitungen (13a, 13b) für die Wärmeübertragereinheit (6) durch das Sammlergehäuse (7a) hindurchgeführt sind, wobei die Wärmeübertragereinheit (6) einen Rohraufbau mit wenigstens einer Flachrohrspirale (6a, 6b) mit voneinander beabstandeten Windungen besitzt, wobei der Flachrohrspirale (6a, 6b) axial beidseitig Abdeckungen (7b, 9, 20), die mit geeigneten Anschluß- oder Verbindungsöffnungen (12, 16, 18, 19) versehen sind, derart zugeordnet sind, daß der Spiralenzwischenraum einen spiralförmigen Strömungskanal (8a, 8b) für das im Sammler (7) zwischengespeicherte und daraus entnommene Kältemittel bildet.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf eine Klimaanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3. Wärmeübertrager und Kältemittel-Sammelbehälter, im folgenden als Sammler bezeichnet, sind bekannte Komponenten von Klimaanlagen mit Kältemittelkreislauf, wie sie beispielsweise in Fahrzeugen verwendet werden.
  • In den Offenlegungsschriften DE 43 19 293 A1 und DE 44 10 986 A1 sind Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheiten in Form von Sammler-Kondensator-Baueinheiten für Fahrzeugklimaanlagen beschrieben, bei denen ein rohrförmig gestalteter Sammler seitlich an einem in Rohr-Rippenblockbauweise gebauten Kondensator angeordnet ist und dabei mit einem angrenzenden Kondensatorsammelrohr in Fluidverbindung steht. Diese bekannte Sammler-Kondensator-Baueinheit ist zur Verwendung in Klimaanlagen gedacht, bei denen der Sammler im Kältemittelkreislauf auf der Hochdruckseite hinter dem Kondensator positioniert ist.
  • Es sind andererseits bereits Klimaanlagen der eingangs genannten Art bekannt, bei denen der Sammler im Kältemittelkreislauf niederdruckseitig hinter einem Verdampfer angeord net und ein sogenannter innerer Wärmeübertrager als zusätzliche Baueinheit vorgesehen ist, über den die Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufs zwischen einem luftgekühlten Kondensator und dem Expansionsorgan mit dessen Niederdruckseite zwischen dem Sammler und dem Kompressor in Wärmekontakt ist.
  • Die US 4577683 offenbart einen Wärmetauscher der als Spirale ausgebildet ist. Die Spirale wird durch sogenannte Webs gebildet, d. h. durch einzelne, flache Trennelemente, wobei zwischen jeweils benachbarten Webs jeweils ein Strömungskanal gebildet ist.
  • Die US 4488413 und US 4217765 offenbaren Sammler–Wärmeübertrager-Baueinheiten für eine Klimaanlage mit Kältemittelkreislauf mit einer fluidführenden Wärmeübertragungseinheit und einem Sammler zur Kältemittelzwischenspeicherung.
  • Der Erfindung liegt als technisches Problem die Bereitstellung einer neuartigen, raumsparenden Sammler-Wrmeübertrager-Baueinheit und einer damit ausgerüsteten Klimaanlage zugrunde, die einen niederdruckseitig angeordneten Sammler und einen inneren Wärmeübertrager beinhaltet.
  • Die Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung einer Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einer Klimaanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 3.
  • Bei der erfindungsgemäßen Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit ist fluidführende Wärmeübertragereinheit im Inneren des Sammlers, d. h. des Kältemittel-Sammelbehälters, angeordnet, wobei sie so gebaut und positioniert ist, daß das durch die Wärmeübertragereinheit hindurchgeführte Fluid mit dem im Sammelbehälter zwischengespeicherten und aus diesem entnommenen Kältemittel in Wärmekontakt kommt. Zur Zu- und Abführung des durch die Wärmeübertragereinheit hindurchgeleiteten Fluids sind entsprechende Anschlußleitungen durch das Sammlergehäuse hindurchgeführt. Auf diese Weise kann die Baueinheit für Klimaanlagen verwendet werden, bei denen eine Wärmeübertragung zwischen dem nach Zwischenspeicherung im Sammler weiterzuleitenden Kältemittel und einem durch die Wärmeübertragereinheit hindurchgeleiteten Fluid stattfinden soll, bei dem es sich insbesondere um dasselbe Kältemittel in einem anderen Abschnitt des Kältemittelkreislaufs handeln kann, aber nicht muß.
  • Erfindungsgemäß ist die Wärmeübertragereinheit der Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit durch einen Rohraufbau mit wenigstens einer Flachrohrspirale mit voneinander beabstandeten Windungen realisiert. Die Flachrohrspirale ist so in das Sammlergehäuse eingesetzt und axial abgedeckt, daß der von den beabstandeten Flachrohrwindungen gebildete Spiralenzwischenraum einen spiralförmigen Strömungskanal für das aus dem Sammler entnommene Kältemittel bildet. Auf diese Weise ist das abgezogene Kältemittel entlang des Spiralwindungsweges in Wärmekontakt mit dem im Inneren der Flachrohre der Wärmeübertragereinheit geführten Fluid.
  • In einer weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 2 beinhaltet die Wärmeübertragereinheit der Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit zwei Flachrohrspiralen, die von einem Zwischenboden getrennt axial nebeneinander angeordnet sind, wobei sie mit ihren beiden radial äußeren oder mit ihren beiden radial inneren Spiralenden über ein durch den Zwischenbaden hindurch-geführtes Verbindungsrohr miteinander in Fluidverbindung stehen. Je nach Wahl der Anschlüsse können die Flachrohrspiralen strömungstechnisch in Serie oder parallel geschaltet sein. Analog sind die beiden zugehörigen, spiralförmigen Strömungskanäle über eine Verbindungsöffnung im Zwischenboden an einander entsprechenden radialen Endbereichen miteinander verbunden und dabei je nach Systemauslegung strömungstechnisch in Serie oder parallel geschaltet.
  • Die erfindungsgemäße Klimaanlage nach Anspruch 3 ist mit einer erfindungsgemäßen Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit ausgerüstet, wobei deren Sammler niederruckseitig im Kältemittelkreislauf hinter einem Verdampfer angeordnet ist, während die Wärmeübertragereinheit als sogenannter innerer Wärmeübertrager fungiert, der zur Wärmeübertragung zwischen Hochdruck- und Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufs dient. Damit läßt sich ein kompakter Aufbau der Klimaanlage, insbesondere des den Sammler und den inneren Wärmeübertrager betreffenden Anlagenteils realisieren. Gegenüber herkömmlichen Anlagen dieser Art mit vom Sammler getrennter Baueinheit des inneren Wärmeübertragers wird zudem die dort erforderliche Verbindungsleitung nebst Anschlußstellen zwischen Sammler und innerem Wärmeübertrager eingespart.
  • Es hat sich gezeigt, daß das Einbringen eines solchen inneren Wärmeübertragers, der eine weitere Abkühlung des Kältemittels auf der Hochdruckseite nach dem Kondensator verbunden mit einer Überhitzung des vom Kompressor auf der Niederdruckseite angesaugten Kältemittels bewirkt, für bestimmte Klimaanlagen und Kältemittel eine Verbesserung der Kälteleistung und der Kälteleistungszahl ermöglicht. Bei zur Fahrzeugklimatisierung verwendeten Klimaanlagen kann der innere Wärmeübertrager zudem den Kompressor vor Schäden durch flüssig angesaugtes Kältemittel schützen.
  • Bei einer nach Anspruch 5 weitergebildeten Klimaanlage liegt der innere Wärmeübertrager niederdruckseitig im austrittsseitigen Strömungsweg des Sammlers und kann damit z. B. eine Überhitzung des aus einem Sammelraum abgezogenen Kältemittels bewirken.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Hierbei zeigen:
  • 1 ein Blockdiagramm einer Klimaanlage zur Fahrzeugklimatisierung mit einer Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit,
  • 2 eine Längsschnittansicht der Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit von 1,
  • 3 eine schematische Draufsicht auf die in der Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit verwendete Wärmeübertragereinheit und
  • 4 eine Längsschnittansicht der Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit von 1 längs einer zu derjenigen von 2 senkrechten Längsschnittebene.
  • Die in 1 blockdiagrammatisch dargestellte, zur Klimatisierung eines Fahrzeugs verwendbare Klimaanlage beinhaltet einen Kältemittelkreislauf mit einem geeigneten Kältemittel. Von einem Kompressor 1 gelangt das Kältemittel hochdruckseitig in einen Kondensator 2, in welchem es durch einen Umgebungsluftstrom gekühlt wird. Danach gelangt es in einen inneren Wärmeübertrager, der Teil einer Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit 3 ist, die weiter unten näher beschrieben wird. Von der Ausgangsseite des inneren Wärmeübertragers dieser Baueinheit 3 wird das Kältemittel einem Expansionsorgan 4 zugeführt. Das expandierte Kältemittel wird durch einen Verdampfer 5 geleitet, der außenseitig mit Luft angeströmt wird, die dadurch abkühlt und zur Fahrzeuginnenraumklimatisierung dient. Vom Verdampfer 5 wird das Kältemittel auf der Niederdruckseite dem Sammlerteil der Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit 3 zugeführt, der die Funktion hat, das Kältemittel zwischenzuspeichern. Denn in unterschiedlichen Betriebszuständen sind unterschiedliche Kältemittelmengen im Hochdruck- bzw. Niederdruckteil der Anlage vorzufinden, und die jeweiligen Differenzmengen an Kältemittel können im Sammler bevorratet bzw. aus diesem entnommen werden. Vom Sammler zieht dann der Kompressor 1 die jeweils benötigte Kältemittelmenge ab.
  • Über den inneren Wärmeübertrager der Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit 3 steht der zugehörige Hochdruckleitungsabschnitt mit dem zugehörigen Niederdruckleitungsabschnitt in Wärmekontakt, wodurch einerseits eine weitere Abkühlung des Kältemittels auf der Hochdruckseite in Strömungsrichtung nach dem Kondensator 2 und andererseits eine Überhitzung des vom Kompressor 1 aus dem Sammler angesaugten Kältemittels bewirkt wird. Es zeigt sich, daß die Verwendung des inneren Wärmeübertragers bei bestimmten Anlagen eine Verbesserung der Kälteleistung und der Kälteleistungszahl ermöglicht. Zudem wird auf diese Weise der Kompressor gegebenenfalls vor Schäden durch flüssig angesaugtes Kältemittel bewahrt.
  • Mit Ausnahme der Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit 3 ist die Anlage von 1 herkömmlicher Natur und bedarf keiner näheren Erläuterung. Im folgenden wird daher speziell auf den erfindungsgemäßen Aufbau der Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit 3 eingegangen, welche zwei herkömmlicherweise getrennte Klimaanlagenkomponenten, nämlich Sammler und Wärmeübertrager, auf spezielle Weise in einer gemeinsamen Baueinheit vereint.
  • Eine mögliche Realisierung der erfindungsgemäßen Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit 3 ist in den 2 bis 4 dargestellt. Bei dieser Baueinheit 3 ist eine als innerer Wärmeübertrager für die Anlage von 1 verwendbare Wärmeübertragereinheit 6 in einen Sammler 7 dadurch integriert, daß sie in einem zylindrischen Sammlergehäuse 7a angrenzend an einen Gehäuseboden 7b angeordnet ist, wobei das Gehäuse 7a auf der gegenüberliegenden Seite mit einem aufgeschweißten, gewölbten Deckel 7c abgeschlossen ist. Die Wärmeübertragereinheit 6 besitzt als wärmeübertragungsaktive Elemente zwei gleichartige Flachrohrspiralen 6a, 6b, die jeweils durch spiraliges Wickeln eines extrudierten Flachrohres gefertigt sind. Die Flachrohrspiralen 6a, 6b sind mit voneinander beabstandeten Spiralenwindungen gefertigt, so daß die Flachrohraußenflächen jeder Flachrohrspirale 6a, 6b jeweils einen entsprechenden, spiraligen Außenraum 8a, 8b definieren. Die beiden Flachrohrspiralen 6a, 6b sind jeweils mit zur Zylinderachse des zylindrischen Sammlergehäuses 7a paralleler Spiralenachse in Axialrichtung nebeneinanderliegend in das Sammlergehäuse 7a eingebracht, wobei sie über einen Zwischenboden 9 voneinander getrennt sind. Während die eine Flachrohrspirale 6a gegen den Boden 7b des Sammlergehäuses 7a anliegt, schließt eine Deckplatte 20 die Wärmeübertragereinheit 6 auf der gegenüberliegenden Stirnseite gegenüber einem Kältemittelsammelraum 10 ab. Die beiden Flachrohrspiralen 6a, 6b sind zum einen mit dem Zwischenboden 9 und zum anderen mit dem Boden 7b des Sammlergehäuses 7a bzw. mit der Deckplatte 20 mittels Löten fest verbunden.
  • Die beiden Flachrohrspiralen 6a, 6b sind strömungstechnisch über ein Verbindungsrohr 11 in Serie geschaltet, das durch eine zugehörige Durchtrittsöffnung 12 im Zwischenboden 9 hindurchgeführt und mit zwei Längsschlitzen versehen ist, in welche die äußeren Enden der beiden Flachrohrspiralen 6a, 6b eingesteckt und dichtgelötet sind. Zur zusätzlichen Lagestabilisierung ist das Verbindungsrohr 11 an die Innenseite des Sammlergehäuses 7a angelötet. Die Fluidführung in der Wärmeübertragereinheit 6 erfolgt somit vom radial inneren Ende der einen Flachrohrspirale zu dessen radial äußerem Ende, von dort über das Verbindungsrohr 11 zum radial äußeren Ende der anderen Flachrohrspirale und in dieser nach innen zu deren radial innerem Ende. Zu den radial inneren Enden der Flachrohrspiralen 6a, 6b sind Anschlußrohre 13a, 13b durch entsprechende Bohrungen im Sammlergehäuse 7a geführt und mit letzterem verschweißt. Die beiden Anschlußrohre 13a, 13b liegen vom Zwischenboden 9 getrennt in einer Linie und sind mit den einander zugewandten Enden in Ausnehmungen des Zwischenbodens 9 eingelassen. In einem daran anschließenden Rohrabschnitt sind sie jeweils mit einem Axialschlitz versehen, in den das radial innere Ende der zugehörigen Flachrohrspirale 6a, 6b eingesteckt und dichtgelötet ist.
  • Wie oben gesagt, dient die Sammlerfunktion der Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit 3 zur Kältemittelzwischenspeicherung. In 4 ist ein typischer Kältemittel-Flüssigkeitsstand 14 bei mit horizontaler Zylinderlängsachse angeordneter Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit 3 zu erkennen. Als Anschlüsse für den Kältemittel-Sammelraum 10 dient zum einen ein durch den Deckel 7c des Sammlergehäuses 7a geführtes und mit diesem verschweißtes Anschlußrohr 15, über das bei Verwendung in der Klimaanlage von 1 das vom Verdampfer 5 kommende Kältemittel zugeführt wird. Zum anderen ist ein Abzugsrohr 17 vorgesehen, das mit einem Ende in einen quer zur Zylinderlängsachse des Sammlergehäuses 7a liegenden, U-förmigen Bogen 17a ausläuft, der sich mit seinem gekrümmten, mit einer oder mehreren Einlaßbohrungen versehenen Mittelabschnitt in den unteren Bereich des Kältemittel-Sammelraums 10 erstreckt und mit einem offenen Ende 17c im oberen Bereich des Sammelraums 10 endet. Der U-förmige Rohrbogen 17a geht andererseits in einen axialen Rohrabschnitt 17c über, der mit seinem Stirnende an die Deckplatte 20 angeschweißt ist, die dort ihrerseits eine Durchtrittsbohrung 18 aufweist, über die das Abzugsrohr 17 mit dem radial inneren Bereich des angrenzenden Spiralenzwischenraums 8b in Fluidverbindung steht.
  • Des weiteren stehen die beiden Spiralenzwischenräumen 8a, 8b untereinander über eine Bohrung 19 im Zwischenboden 9 über ihre radial äußeren Endabschnitte miteinander in Fluidverbindung. Über eine Anschlußbohrung 16 im Boden 7b des Sammlergehäuses 7a hat der angrenzende Spiralenzwischenraum 8a mit seinem radial inneren Endabschnitt Verbindung nach außen. Auf diese Weisen bilden die beiden, von der jeweiligen Flachrohrspirale 6a, 6b gebildeten Spiralenzwischenräume 8a, 8b, die axial einerseits vom Zwischenboden 9 und andererseits vom Gehäuseboden 7b bzw. der Deckplatte 20 bis auf die beschriebenen Anschluß- und Verbindungsöffnungen abgeschlossen sind, zwei seriell hintereinandergeschaltete Strömungskanäle für das durch die Sammler-Wärmeübertrager-Einheit 7 hindurchgeleitete und dort zwischengespeicherte Kältemittel. Dabei steht das Kältemittel entlang seines Strömungsweges durch die spiraligen Strömungskanäle 8a, 8b mit dem durch das Innere der Flachrohrspiralen 6a, 6b hindurchgeführten Fluid in Wär mekontakt, wozu die Flachrohre aus hoch wärmeleitfähigem Material bestehen.
  • Die Verwendung der gezeigten Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit 7 ermöglicht somit eine Wärmeübertragung zwischen einem durch die Flachrohrspiralen 6a, 6b hindurchgeleiteten Fluid und dem nach Sammlung wieder abgezogenen Kältemittel. Dabei läßt sich je nach Anschluß der Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit 7 an die benachbarten Klimaanlagenkomponenten eine Wärmeübertragung im Gegenstrom oder im Gleichstrom erzielen. In einer bevorzugten Verwendung für die Anlage von 1 strömt das hochdruckseitige Kältemittel durch die Flachrohrspiralen 6a, 6b der als innerer Wärmeübertrager fungierenden Wärmeübertragereinheit 6 der Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit 3, während das vom Kompressor 1 nach vorherigem Zwischenspeichern aus der Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit 3 abgezogene Kältemittel im Gegenstrom dazu durch die hintereinandergeschalteten Strömungskanäle 8a, 8b geführt wird. Zu diesem Zweck wird die Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit 3 mit ihrem in den 2 und 4 linken Wärmeübertrageranschluß 13a an die vom Kondensator 2 abgehende Kältemittelhochdruckleitung und mit ihrem in den 2 und 4 rechten Wärmeübertrageranschluß 13b an die zum Expansionsorgan 4 führende Kältemittelhochdruckleitung angeschlossen. Die vom Verdampfer 5 kommende Niederdruckleitung wird zum deckelseitigen Anschlußrohr 15 der Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit 3 geführt, während die zum Kompressor 1 führende Abzugsleitung an die gehäusebodenseitige Anschlußbohrung 16 angeschlossen wird. Damit wird folgender Strömungsverlauf erzielt.
  • Das Kältemittel tritt hochdruckseitig vom Kondensator 2 kommend z. B. mit einer Temperatur zwischen ca. 30°C und 80°C und einem den thermodynamischen Eigenschaften des verwendeten Kältemittels entsprechenden Druck über das Eintrittsrohr 13a in das radial innere Ende der ersten Flachrohrspirale 6a ein und strömt dann spiralig durch diese Spirale 6a radial nach außen bis zu deren radial äußerem Ende, wo es über das Verbindungsrohr 11 zum radial äußeren Ende der zweiten Flachrohrspirale 6b übergeht. Von dort strömt es spiralig radial nach innen bis zum radial inneren Ende der zweiten Flachrohrspirale 6b und gelangt dann über das Austrittsrohr 13b abgekühlt wieder aus der Sammler-Wärmeübertrager-Einheit 3 heraus.
  • Niederdruckseitig tritt das Kältemittel z. B. mit einer Temperatur zwischen ungefähr –10°C und +20°C und einem den thermodynamischen Eigenschaften des verwendeten Kältemittels entsprechenden Druck über das Einlaßrohr 15 vom Verdampfer 5 kommend in den Sammelraum 10 ein, in welchem sich im allgemeinen sowohl flüssiges als auch gasförmiges Kältemittel sowie unter Umständen Kältemaschinenöl befindet, wenn die Anlage ordnungsgemäß gefüllt ist. Über die eine oder mehreren Bohrungen im U-Bogen 17a des Abzugsrohrs 17 wird durch die Saugwirkung des Kompressors 1 ein definierter Massenstrom an flüssigem Kältemittel zusammen mit dem gasförmig über das offene Rohrende 17c eintretenden Kältemittel abgesaugt. Das Kältemittel tritt dann meist zweiphasig über die Bohrung 18 in der Deckplatte 20 in den radial inneren Bereich des angrenzenden, spiraligen Strömungskanal 8b ein, d. h. nahe des Auslaßbereichs für die hochdruckseitige Kältemittelströmung im Inneren der Flachrohrspiralen 6a, 6b. Das vom Kompressor 1 angesaugte, niederdruckseitige Kältemittel strömt dann im Gegenstrom zur hochdruckseitigen Kältemittelströmung in diesem Strömungskanal 8b radial nach außen, bis es in dessen radialem Außenabschnitt über die Verbindungsbohrung 19 im Zwischenboden 9 in den radialen Außenbereich des anderen Strömungskanals 8a übergeht, wo es weiter im Gegenstrom zur hochdruckseitigen Kältemittelströmung spiralig radial nach innen strömt, bis es im radial inneren Bereich über die Anschlußbohrung 16 im Gehäuseboden 7b die Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit 3 verläßt.
  • Während der Durchströmung der über die Verbindungsbohrung 19 im Zwischenboden 9 seriell verbundenen Strömungskanäle 8a, 8b steht das vom Kompressor angesaugte Kältemittel mit der durch das Innere der seriell hintereinandergeschalteten Flachrohrspiralen 6a, 6b hindurchgeführten Kältemittel-Hochdruckströmung in Wärmekontakt und erwärmt sich dabei, so daß es im allgemeinen überhitzt wird und eventuell flüssiges Kältemittel weitgehend verdampft wird, bevor das Kältemittel die Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit 3 verläßt.
  • Wie oben erwähnt, verbessert der hier durch die Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit in einen Kältemittel-Sammelbehälter integrierte, innere Wärmeübertrager 6 die Kälteleistung der Klimaanlage von 1 durch die zusätzliche Kältemittelabkühlung auf der Hochdruckseite und die Sauggasüberhitzung des Kältemittels auf der Niederdruckseite. Es versteht sich, daß die Wärmeübertragung im inneren Wärmeübertrager 6 statt wie beschrieben im Gegenstrom alternativ im Gleichstrom erfolgen kann, wozu lediglich die hochdruckseitigen Anschlüsse 13a, 13b vertauscht angeschlossen zu werden brauchen. Weiter versteht sich, daß Modifikationen im Aufbau der Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit 3 möglich sind, beispielsweise können bei Bedarf Wärmeleitungsrippen zur weiteren Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen den Windungen der Flachrohrspiralen 6a, 6b, d. h. in den Strömungskanälen 8a, 8b vorgesehen sein. Als weitere Varianten können die beiden Flachrohrspiralen durch entsprechende Modifikationen der Anschlüsse strömungstechnisch parallel geschaltet sein und/oder mit ihren radial inneren Enden miteinander verbunden sein, wobei in letzterem Fall die Anschlüsse zu deren radial äußeren Enden geführt sind. Analoge Modifikationen sind für die Strömungskanäle 8a, 8b möglich.
  • Die gezeigte und weitere erfindungsgemäße Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheiten können nicht nur für die Klimaanlage von 1, sondern in jeder anderen Klimaanlage eingesetzt wer den, wo der Bedarf einer Wärmeübertragung zwischen dem in einem Kältemittel-Sammelbehälter zwischengespeicherten Kältemittel und einer weiteren Fluidströmung besteht, die nicht unbedingt Teil des eigentlichen Kältemittelkreislaufs der Anlage zu sein braucht.

Claims (4)

  1. Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit (3) für eine Klimaanlage mit Kältemittelkreislauf, mit einer fluidführenden Wärmeübertragereinheit (6) und einem Sammler (7) zur Kältemittelzwischenspeicherung, wobei die Wärmeübertragereinheit (6) im Inneren eines Sammlergehäuses (7a) des Sammlers (7) derart angeordnet ist, dass das durch die Wärmeübertragereinheit (6) hindurchgeleitete Fluid mit dem im Sammler (7) zwischengespeicherten und daraus entnommenem Kältemittel in Wärmekontakt kommt, wobei Fluidanschlussleitungen (13a, 13b) für die Wärmeübertragereinheit (6) durch das Sammlergehäuse (7a) hindurchgeführt sind, wobei die Wärmeübertragereinheit (6) einen Rohraufbau mit wenigstens einer Flachrohrspirale (6a, 6b) mit voneinander beabstandeten Windungen besitzt, wobei der Flachrohrspirale (6a, 6b) axial beidseitig Abdeckungen (7b, 9, 20), die mit geeigneten Anschluß- oder Verbindungsöffnungen (12, 16, 18, 19) versehen sind, derart zugeordnet sind, daß der Spiralenzwischenraum einen spiralförmigen Strömungskanal (8a, 8b) für das im Sammler (7) zwischengespeicherte und daraus entnommene Kältemittel bildet.
  2. Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit (3) nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragereinheit (6) zwei axial nebeneinanderliegende Flachrohrspiralen (6a, 6b) mit zugehörigen Strömungskanälen (8a, 8b) umfasst, wobei die Flachrohrspiralen (6a, 6b) durch einen Zwischenboden (9) voneinander beabstandet sind, der eine Durchführungsöffnung (12) für ein Verbindungsrohr (11) zur Verbindung zweier radial auf gleicher Höhe liegender Enden der beiden Flachrohrspiralen (6a, 6b) sowie eine Verbindungsöffnung (19) zur Verbindung zweier radial auf gleicher Höhe liegender Endbereiche der beiden spiralförmigen Strömungskanäle (8a, 8b) aufweist.
  3. Klimaanlage, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kältemittelkreislauf mit einem niederdruckseitig hinter einem Verdampfer (5) und vor einem Kompressor (1) angeordneten Sammler (7) und einem inneren Wärmeübertrager, über den die Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufs vor einem Expansionsorgan (4) mit der Niederdruckseite in Wärmekontakt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammler (7) und der innere Wärmeübertrager (6) durch eine Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 2 integriert gebildet sind.
  4. Klimaanlage nach Anspruch 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Strömungskanal (8a, 8b) im Kältemittelströmungsweg zwischen einem Abzugsrohr (17), welches in einem Sammelraum (10) gesammeltes Kältemittel aufnimmt, und einem Kältemittelabzugsanschluß (16) der Sammler Wärmeübertrager-Baueinheit (3) liegt.
DE19635454A 1996-08-31 1996-08-31 Sammler-Wärmeübertrager-Baueinheit und damit ausgerüstete Klimaanlage Expired - Fee Related DE19635454B4 (de)

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