DE102012006518A1 - Refrigerant circuit for vehicle, has nozzle arranged upstream to geodetically high branch point, at which gas bubbles in surge tank are separated, and vent line terminated at geodetically highest point in heat source - Google Patents

Abstract

The circuit (1) has a refrigerant conveying device (4) for temporary circulation of refrigerant between a heat source (2) e.g. electrical energy storage, and a heat sink (3). A venturi nozzle (5) has a vacuum region connected with the heat source or the heat sink over a vent line (6). The nozzle is arranged upstream to a T-shaped geodetically high branch point (7), at which gas bubbles in a surge tank (8) are separated. The conveying device is arranged downstream of the branch point. The vent line is terminated at a geodetically highest point in the heat source. The refrigerant conveying device is an electromotive or belt-driven refrigerant pump. The heat sink is an air-refrigerant heat exchanger.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühlmittelkreislauf eines Fahrzeugs, wobei der Kühlmittelkreislauf jeweils mindestens eine Wärmequelle, eine Wärmesenke und eine Kühlmittelfördereinrichtung zur zumindest zeitweisen Zirkulation von Kühlmittel zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke umfasst.The present invention relates to a coolant circuit of a vehicle, wherein the coolant circuit each comprises at least one heat source, a heat sink and a coolant delivery device for the at least temporary circulation of coolant between the heat source and the heat sink.

Derartige Kühlmittelkreisläufe werden im Fahrzeugbau zur Temperierung, insbesondere zur Kühlung, von sich beim Betrieb des Fahrzeugs erwärmenden Bauteilen, insbesondere einer Brennkraftmaschine, eines Elektromotors, eines Energiespeichers, einer Leistungselektronik oder eines Getriebes, verwendet. Die zu kühlenden Bauteile werden mit Kühlmittel durchströmt, indem eine Kühlmittelpumpe das im Kühlmittelkreislauf befindliche Kühlmittel zwischen einer Wärmesenke, insbesondere einem Wärmetauscher, und den zu kühlenden Bauteilen zirkuliert. Eventuell in dem Kühlmittel befindliche Gasblasen werden über einen Entlüftungskreislauf zu einem Ausgleichsbehälter geführt.Such coolant circuits are used in vehicle construction for tempering, in particular for cooling, components which heat during operation of the vehicle, in particular an internal combustion engine, an electric motor, an energy store, power electronics or a transmission. Coolant flows through the components to be cooled by a coolant pump circulating the coolant present in the coolant circuit between a heat sink, in particular a heat exchanger, and the components to be cooled. Possibly located in the coolant gas bubbles are passed through a vent circuit to a surge tank.

Kühlmittelkreisläufe der eingangs genannten Art sind unter anderem aus der DE 31 34 475 A1 und der DE 199 48 160 A1 bekannt. Die DE 10 2008 008 132 A1 offenbart einen Luftabscheider für Kühlsysteme mit niedriger Strömungsrate. Der Luftabscheider ist ein geschlossener Kanister mit einer Bodenwand, einer oberen Wand an einer schwerkraftmäßig hohen Stelle bezüglich der Bodenwand und einer abdichtenden Seitenwand dazwischen. Ein Kühlmittelauslass liegt an der Seitenwand, ein Pumpenauslass liegt an der Bodenwand und ein Kühlmittelbehälterauslass liegt an der oberen Wand. Der Kühlmittelbehälterauslass ist mit einem Kühlmittelbehälter verbunden, der bezüglich des Kanisters schwerkraftmäßig hoch liegt. Eine viel größere Querschnittsfläche pro Längeneinheit des Kanisters relativ zu der Rohrleitung ergibt eine Kühlmittelverweilzeit in dem Kanister, die das Wandern von Kühlmittelluftblasen zu dem Kühlmittelbehälter fördert.Coolant circuits of the type mentioned are inter alia from the DE 31 34 475 A1 and the DE 199 48 160 A1 known. The DE 10 2008 008 132 A1 discloses an air separator for low flow rate refrigeration systems. The air separator is a closed canister having a bottom wall, a top wall at a high gravity location with respect to the bottom wall, and a sealing sidewall therebetween. A coolant outlet is on the side wall, a pump outlet is on the bottom wall, and a coolant tank outlet is on the top wall. The coolant reservoir outlet is connected to a coolant reservoir that is high in gravity relative to the canister. A much larger cross-sectional area per unit length of the canister relative to the tubing results in a coolant residence time in the canister that promotes the migration of coolant air bubbles to the coolant reservoir.

An dem gezeigten Kühlmittelkreislauf mit Luftabscheider ist von Nachteil, dass mit einer stetig ansteigenden Verlegung der Kühlmittelleitungen sichergestellt werden muss, dass Gasblasen von den zu kühlenden Bauteilen zum Luftabscheider gelangen. Aufgrund immer komplexer werdender Bauraumanforderungen ist dies nicht immer ohne weiteres möglich.The disadvantage of the coolant circuit with air separator shown is that it must be ensured with a steadily increasing installation of the coolant lines that gas bubbles pass from the components to be cooled to the air separator. Due to increasingly complex space requirements, this is not always readily possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher einen Kühlmittelkreislauf für ein Fahrzeug bereitzustellen, der auf einfache Art und Weise eine sichere Entlüftung auch von ungünstig gelegenen Komponenten des Kühlmittelkreislaufs gewährleistet.Object of the present invention is therefore to provide a coolant circuit for a vehicle, which ensures a simple way, a safe venting of unfavorable components of the coolant circuit.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of patent claim 1.

Ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Kühlmittelkreislauf ist in Patentanspruch 4 beansprucht.A vehicle with a coolant circuit according to the invention is claimed in claim 4.

Kühlmittelkreislauf eines Fahrzeugs, wobei der Kühlmittelkreislauf jeweils mindestens eine Wärmequelle, eine Wärmesenke und eine Kühlmittelfördereinrichtung zur zumindest zeitweisen Zirkulation von Kühlmittel zwischen der Wärmequelle und der Wärmesenke umfasst, wobei der Kühlmittelkreislauf eine Venturi-Düse aufweist, deren Unterdruckbereich über eine Entlüftungsleitung mit der mindestens einen Wärmequelle oder Wärmesenke verbunden ist und wobei die Venturi-Düse stromauf einer geodätisch höher liegenden Verzweigungsstelle angeordnet ist, an der Gasblasen zu einem Ausgleichsbehälter abgeschieden werden können.Coolant circuit of a vehicle, wherein the coolant circuit comprises at least one heat source, a heat sink and a coolant conveyor for at least temporary circulation of coolant between the heat source and the heat sink, wherein the coolant circuit has a Venturi nozzle whose vacuum range via a vent line with the at least one heat source or heat sink is connected and wherein the Venturi nozzle is arranged upstream of a geodetically higher branching point at which gas bubbles can be deposited to a surge tank.

Indem das Kühlmittel durch die Venturi-Düse – einer lokalen Verengung des Kühlmittelkreislaufs – strömt, kommt es an dieser Engstelle aufgrund der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit zu einem Unterdruck, der zu einer Sogwirkung in der angeschlossenen Entlüftungsleitung führt. Dadurch werden die Gasblasen aus der an der Entlüftungsleitung angeschlossenen Wärmequelle oder Wärmesenke aktiv in die Venturi-Düse abgesaugt. Die Gasblasen steigen anschließend im Kühlmittelkreislauf zu der geodätisch höher gelegenen Verzweigungsstelle, wo sie abgeschieden werden und zu einem Ausgleichsbehälter gelangen. Die Verzweigungsstelle ist T-förmig ausgebildet, so dass die weniger dichten Gasblasen der Umlenkung des Kühlmittels nicht folgen können und weiter zum noch höher gelegenen Ausgleichsbehälter aufsteigen. Somit ist eine einfache aktive Absaugung der Gasblasen aus einer ansonsten schwer zu entlüftenden Wärmequelle oder Wärmesenke möglich, ohne dass hierzu fremdkraftbetriebene Pumpen eingesetzt werden müssen. Die Sogwirkung ergibt sich allein durch die Kühlmittelströmung im Kühlmittelkreislauf. Als Wärmequelle kommen unter anderem Brennkraftmaschinen, elektrische Kraftmaschinen, Getriebe, elektrische Energiespeicher oder Inverter in Frage. Wärmesenken werden in der Regel durch alle verschiedenen Arten von Wärmetauschern, insbesondere Luft-Kühlmittel-Wärmetauschern gebildet. Als Kühlmittelfördereinrichtung eignen sich elektromotorische oder riemengetriebene Kühlmittelpumpen. In einer bevorzugten Ausführung ist die Kühlmittelfördereinrichtung stromab der Verzweigungsstelle angeordnet.By the coolant flows through the Venturi nozzle - a local constriction of the coolant circuit - it comes at this bottleneck due to the increased flow velocity to a negative pressure, which leads to a suction effect in the connected vent line. As a result, the gas bubbles are actively sucked from the heat source or heat sink connected to the vent line in the Venturi nozzle. The gas bubbles then rise in the coolant circuit to the geodetically higher branching point, where they are separated and reach a surge tank. The branching point is T-shaped, so that the less dense gas bubbles can not follow the deflection of the coolant and continue to ascend to the even higher reservoir. Thus, a simple active extraction of the gas bubbles from an otherwise difficult to vent heat source or heat sink is possible without the need for externally powered pumps must be used. The suction effect results solely from the coolant flow in the coolant circuit. As a source of heat, inter alia, internal combustion engines, electric power machines, transmissions, electrical energy storage or inverter in question. Heat sinks are usually formed by all different types of heat exchangers, in particular air-refrigerant heat exchangers. Electromotive or belt-driven coolant pumps are suitable as a coolant delivery device. In a preferred embodiment, the coolant delivery device is arranged downstream of the branching point.

In einer bevorzugten Ausführung mündet die Entlüftungsleitung an der geodätisch höchsten Stelle in die Wärmequelle. Da sich dort in der Regel die meisten Gasblasen sammeln werden, arbeitet die Absaugung durch die Venturi-Düse an dieser Stelle besonders effizient.In a preferred embodiment, the vent line opens at the geodetically highest point in the heat source. Since most of the gas bubbles will collect there usually, the works Extraction by the venturi at this point is particularly efficient.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.Further details and advantages of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment with reference to the drawings.

Darin zeigt die einzige Figur eine schematische Ansicht eines Kühlmittelkreislaufs eines Fahrzeugs.Therein, the single figure shows a schematic view of a coolant circuit of a vehicle.

Gemäß der Figur sind in den Kühlmittelkreislauf 1 eine Wärmequelle 2 und eine Wärmesenke 3 eingebunden. Durch Kühlmittelleitungen sind diese zu einem Kreislauf verbunden, wobei eine Kühlmittelfördereinrichtung 4 eine zumindest zeitweise Kühlmittelzirkulation zwischen der Wärmequelle 2 und der Wärmesenke 3 gewährleistet. In dem Kühlmittelkreislauf 1 ist ferner eine Venturi-Düse 5 angeordnet, die sich durch eine lokale Querschnittsverengung auszeichnet, an der ein Unterdruck entsteht. Von diesem Unterdruckbereich führt eine als Stichleitung ausgeführte Entlüftungsleitung 6 zu der Wärmequelle 2. Der Unterdruck in der Venturi-Düse 5 saugt somit eventuell in der Wärmequelle 2 befindliche Gasblasen an, die aufgrund ihrer im Vergleich zum Kühlmittel geringeren Dichte zu der geodätisch höher gelegenen Verzweigungsstelle 7 aufsteigen. Der T-förmige Aufbau der Verzweigungsstelle 7 verursacht eine Abscheidung der Gasblasen aus dem Kühlmittelkreislauf 1, bevor diese wieder zu der stromab angeordneten Kühlmittelfördereinrichtung 4 gelangen. Die Gasblasen werden letztendlich in einem Ausgleichsbehälter 8 aufgefangen. Selbstverständlich kann der Kühlmittelkreislauf 1, neben den gezeigten Komponenten, auch noch weitere Komponenten enthalten, beispielsweise Ventile, Thermostate, Sensoren, sowie weitere Wärmequellen und Wärmesenken, die in verschiedenen Teilkreisläufen angeordnet sein können.According to the figure are in the coolant circuit 1 a heat source 2 and a heat sink 3 involved. Through coolant lines, these are connected to a circuit, wherein a coolant conveyor 4 an at least temporary coolant circulation between the heat source 2 and the heat sink 3 guaranteed. In the coolant circuit 1 is also a Venturi nozzle 5 arranged, which is characterized by a local cross-sectional constriction, where a negative pressure arises. From this negative pressure range performs a designed as a stub vent line 6 to the heat source 2 , The negative pressure in the Venturi nozzle 5 thus possibly sucks in the heat source 2 Gas bubbles located on the basis of their lower compared to the coolant density to the geodetically higher branching point 7 rising up. The T-shaped structure of the branching point 7 causes a separation of the gas bubbles from the coolant circuit 1 before returning to the downstream coolant delivery device 4 reach. The gas bubbles are ultimately in a surge tank 8th collected. Of course, the coolant circuit 1 , in addition to the components shown, also contain other components, such as valves, thermostats, sensors, and other heat sources and heat sinks that can be arranged in different sub-circuits.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

KühlmittelkreislaufCoolant circuit

22

Wärmequelleheat source

33

Wärmesenkeheat sink

44

KühlmittelfördereinrichtungCoolant conveyor

55

Venturi-DüseVenturi nozzle

66

Entlüftungsleitungvent line

77

Verzweigungsstellebranching point

88th

Ausgleichsbehältersurge tank

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• DE 3134475 A1 [0003] DE 3134475 A1 [0003]
• DE 19948160 A1 [0003] DE 19948160 A1 [0003]
• DE 102008008132 A1 [0003] DE 102008008132 A1 [0003]

Claims (4)

Kühlmittelkreislauf (1) eines Fahrzeugs, wobei der Kühlmittelkreislauf (1) jeweils mindestens eine Wärmequelle (2), eine Wärmesenke (3) und eine Kühlmittelfördereinrichtung (4) zur zumindest zeitweisen Zirkulation von Kühlmittel zwischen der Wärmequelle (2) und der Wärmesenke (3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelkreislauf (1) eine Venturi-Düse (5) aufweist, derer Unterdruckbereich über eine Entlüftungsleitung (6) mit der mindestens einen Wärmequelle (2) oder Wärmesenke (3) verbunden ist, wobei die Venturi-Düse (5) stromauf einer geodätisch höher liegenden Verzweigungsstelle (7) angeordnet ist, an der Gasblasen zu einem Ausgleichsbehälter (8) abgeschieden werden können.Coolant circuit ( 1 ) of a vehicle, wherein the coolant circuit ( 1 ) at least one heat source ( 2 ), a heat sink ( 3 ) and a coolant conveyor ( 4 ) for the at least temporary circulation of coolant between the heat source ( 2 ) and the heat sink ( 3 ), characterized in that the coolant circuit ( 1 ) a Venturi nozzle ( 5 ), whose negative pressure region via a vent line ( 6 ) with the at least one heat source ( 2 ) or heat sink ( 3 ), wherein the Venturi nozzle ( 5 ) upstream of a geodetically higher branching point ( 7 ) is arranged at the gas bubbles to a surge tank ( 8th ) can be deposited. Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlmittelfördereinrichtung (4) stromab der Verzweigungsstelle (7) angeordnet ist.Coolant circuit according to claim 1, characterized in that the coolant conveying device ( 4 ) downstream of the branching point ( 7 ) is arranged. Kühlmittelkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsleitung (6) an der geodätisch höchsten Stelle in die Wärmequelle (2) mündet.Coolant circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the vent line ( 6 ) at the geodetically highest point in the heat source ( 2 ) opens. Fahrzeug mit einem Kühlmittelkreislauf (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vehicle with a coolant circuit ( 1 ) according to any one of the preceding claims.

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