DE102017109313A1 - Device for heat transfer for a refrigerant circuit of an air conditioning system of a motor vehicle and air conditioning system with the device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (9a, 9b) zur Wärmeübertragung, insbesondere einen als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager, für einen Kältemittelkreislauf (2', 2") eines Klimatisierungssystems (1', 1") eines Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung (9a, 9b) weist einen Einlass (54) und einen Auslass (55) für das Kältemittel, ein erstes Sammelrohr (50a, 50b) und ein zweites Sammelrohr (51a, 51b) sowie sich zwischen den Sammelrohren (51a, 51b) erstreckende, parallel zueinander ausgerichtet angeordnete Rohrelemente (52-1, 52-2) auf. In die Vorrichtung (9a, 9b) zur Wärmeübertragung ist eine Vorrichtung (57a, 57b) zum Abscheiden gasförmigen Kältemittels von flüssigem Kältemittel integriert ausgebildet. Dabei weist die Vorrichtung (9a, 9b) zudem einen Verdampfungsbereich (64a, 64b) ausschließlich zum Beaufschlagen mit flüssigem Kältemittel und einen Überströmbereich (65a, 65b) ausschließlich zum Beaufschlagen mit gasförmigem Kältemittel auf.Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Klimatisierungssystem (1', 1") eines Kraftfahrzeugs mit einem Kühlmittelkreislauf (30) und einem Kältemittelkreislauf (2', 2"), wobei der Kältemittelkreislauf (2', 2") eine erfindungsgemäße Vorrichtung (9a, 9b) zur Wärmeübertragung aufweist.The invention relates to a device (9a, 9b) for heat transfer, in particular a operated as an evaporator refrigerant-air heat exchanger, for a refrigerant circuit (2 ', 2 ") of an air conditioning system (1', 1") of a motor vehicle. The device (9a, 9b) has an inlet (54) and an outlet (55) for the refrigerant, a first manifold (50a, 50b) and a second manifold (51a, 51b) and located between the manifolds (51a, 51b) extending, aligned parallel to each other pipe elements (52-1, 52-2). In the device (9a, 9b) for heat transfer, a device (57a, 57b) for separating gaseous refrigerant of liquid refrigerant is integrated. In addition, the device (9a, 9b) has an evaporation region (64a, 64b) exclusively for charging with liquid refrigerant and an overflow region (65a, 65b) exclusively for charging with gaseous refrigerant. The invention further relates to an air conditioning system (1 ', 1 ") of a motor vehicle with a coolant circuit (30) and a refrigerant circuit (2 ', 2"), wherein the refrigerant circuit (2', 2 ") has a device according to the invention (9a, 9b) for heat transfer.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wärmeübertragung, insbesondere einen als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager, für einen Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung weist einen Einlass und einen Auslass für das Kältemittel, ein erstes Sammelrohr und ein zweites Sammelrohr sowie sich zwischen den Sammelrohren erstreckende, parallel zueinander ausgerichtet angeordnete Rohrelemente auf.The invention relates to a device for heat transfer, in particular a operated as an evaporator refrigerant-air heat exchanger, for a refrigerant circuit of an air conditioning system of a motor vehicle. The device has an inlet and an outlet for the refrigerant, a first manifold and a second manifold and extending between the manifolds, aligned parallel to each other arranged tubular elements.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Klimatisierungssystem zur Konditionierung der Luft eines Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs mit einem Kältemittelkreislauf und einem Kühlmittelkreislauf. Der Kältemittelkreislauf ist mit der Vorrichtung zur Wärmeübertragung ausgebildet.Furthermore, the invention relates to an air conditioning system for conditioning the air of a passenger compartment of a motor vehicle with a refrigerant circuit and a coolant circuit. The refrigerant circuit is formed with the heat transfer device.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten Kraftfahrzeugen wird zur Erwärmung der Zuluft für den Fahrgastraum die Abwärme des Motors genutzt. Die Abwärme wird mittels des im Motorkühlmittelkreislauf umgewälzten Kühlmittels zur Klimaanlage transportiert und dort über den Heizungswärmeübertrager an die in den Fahrgastraum einströmende Luft übertragen. Bekannte Anlagen mit Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager, welche die Heizleistung aus dem Kühlmittelkreislauf eines effizienten Verbrennungsmotors des Fahrzeugantriebs beziehen, erreichen bei niedrigen Umgebungstemperaturen nicht mehr das für eine komfortable Aufheizung des Fahrgastraums erforderliche Niveau, um den Gesamtwärmebedarf des Fahrgastraums zu decken. Ähnliches gilt für Anlagen in Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieb, das heißt Kraftfahrzeugen mit sowohl elektromotorischem als auch verbrennungsmotorischem Antrieb.In known from the prior art motor vehicles, the waste heat of the engine is used to heat the supply air for the passenger compartment. The waste heat is transported to the air conditioner by means of the coolant circulated in the engine coolant circuit and transmitted there via the heater heat exchanger to the air flowing into the passenger compartment. Known systems with coolant-air heat exchanger, which relate the heat output from the coolant circuit of an efficient internal combustion engine of the vehicle drive, no longer reach at low ambient temperatures required for a comfortable heating of the passenger compartment level to cover the total heat demand of the passenger compartment. The same applies to systems in motor vehicles with hybrid drive, that is motor vehicles with both electric motor and internal combustion engine drive.

Wenn der Gesamtwärmebedarf des Fahrgastraums mittels der Wärme aus dem Motorkühlmittelkreislauf nicht gedeckt werden kann, sind Zuheizmaßnahmen, wie elektrische Widerstandsheizungen, kurz als PTC-Widerstand für englisch „Positive Temperature Coefficient - Thermistor“ bezeichnet, oder Kraftstoffheizer, erforderlich. Gleiches gilt für Anlagen in rein elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugen beziehungsweise Brennstoffzellenfahrzeugen. Eine effizientere Möglichkeit zur Beheizung der Luft für den Fahrgastraum ist eine Wärmepumpe mit Luft als Wärmequelle, bei welcher der Kältemittelkreislauf sowohl als einzige Beheizung als auch als Zuheizmaßnahme dient.If the total heat demand of the passenger compartment can not be covered by the heat from the engine coolant circuit, additional heating measures, such as electrical resistance heaters, briefly referred to as PTC resistor for "Positive Temperature Coefficient - Thermistor" or fuel heater, are required. The same applies to systems in purely electric motor driven vehicles or fuel cell vehicles. A more efficient way to heat the air for the passenger compartment is a heat pump with air as the heat source, in which the refrigerant circuit serves both as a single heating and as zuheizmaßnahme.

Ein Klimatisierungssystem mit nachgeschalteter elektrischer Widerstandsheizung ist zum einen kostengünstig herzustellen und ist in beliebigen Kraftfahrzeugen zu verwenden, weist jedoch einen sehr großen Bedarf an elektrischer Energie auf, da die Zuluft für den Fahrgastraum beim Überströmen eines Verdampfers eines Kältemittelkreislaufs zunächst abgekühlt und/oder entfeuchtet sowie anschließend mittels der elektrischen Widerstandsheizung, welche die Wärme direkt an die Zuluft oder einen Kühlmittelkreislauf überträgt, erwärmt wird.An air conditioning system with downstream electrical resistance heating is to produce a cost-effective and is to use in any motor vehicles, but has a very large demand for electrical energy, since the supply air for the passenger compartment when overflowing an evaporator of a refrigerant circuit initially cooled and / or dehumidified and then is heated by the electrical resistance heating, which transfers the heat directly to the supply air or a coolant circuit.

Der Betrieb eines als Wärmepumpe zu betreibenden herkömmlichen Klimatisierungssystems ist zwar effizient, benötigt jedoch sehr viel Bauraum, auch an Positionen innerhalb des Kraftfahrzeugs, welche keine Bauraumvorhaltung für die Klimatisierung aufweisen. Der erhöhte Kostenaufwand, insbesondere der Herstellung und der Wartung, sowie der große Bauraumbedarf sind hinderlich.Although the operation of a conventional air conditioning system to be operated as a heat pump is efficient, it requires a great deal of installation space, even at positions inside the motor vehicle which have no installation space provision for the air conditioning. The increased cost, especially the production and maintenance, and the large space requirement are a hindrance.

Zum Stand der Technik gehörende Luft-Luft-Wärmepumpen, die für den kombinierten Kälteanlagenmodus und Wärmepumpenmodus, das heißt für einen Heizmodus, sowie für einen Nachheizmodus, auch als Reheat-Betrieb bezeichnet, ausgebildet sind, nehmen die Wärme aus der Umgebungsluft auf. Die Umgebungsluft dient folglich als Wärmequelle für die Verdampfung des Kältemittels. Die herkömmlichen Luft-Luft-Wärmepumpen weisen einen Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und der Umgebung, einen Wärmeübertrager zur Wärmezufuhr von der zu konditionierenden Luft des Fahrgastraums an das Kältemittel sowie einen Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung vom Kältemittel an die zu konditionierende Luft für den Fahrgastraum auf. Die Leistungen werden jeweils zwischen dem Kältemittel und Luft übertragen.Prior art air-to-air heat pumps configured for combined refrigeration system mode and heat pump mode, that is, a heating mode, as well as a reheat mode, also known as reheat mode, absorb the heat from the ambient air. The ambient air thus serves as a heat source for the evaporation of the refrigerant. The conventional air-air heat pumps have a heat exchanger for heat transfer between the refrigerant and the environment, a heat exchanger for supplying heat from the conditioned air of the passenger compartment to the refrigerant and a heat exchanger for heat transfer from the refrigerant to the conditioned air for the passenger compartment. The services are transferred between the refrigerant and the air.

Im sogenannten „Reheat“- beziehungsweise Nachheizmodus wird die dem Fahrgastraum zuzuführende Luft abgekühlt, dabei entfeuchtet und anschließend geringfügig wieder aufgeheizt. In diesem Betriebsmodus ist die erforderliche Nachheizleistung geringer als die erforderliche Kälteleistung zum Kühlen und Entfeuchten der Luft.In the so-called "reheat" or post-heating mode, the air to be supplied to the passenger compartment is cooled, dehumidified and then slightly heated again. In this operating mode, the required reheating power is lower than the required cooling capacity for cooling and dehumidifying the air.

Aus der DE 10 2012 111 672 A1 geht ein Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage zur Konditionierung der Luft eines Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs hervor. Der Kältemittelkreislauf ist für einen kombinierten Betrieb im Kälteanlagenmodus und Wärmepumpenmodus sowie für einen Nachheizmodus ausgebildet und weist einen Verdichter, einen Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und der Umgebung, ein erstes Expansionsorgan sowie einen Wärmeübertrager zur Wärmezufuhr von der zu konditionierenden Luft des Fahrgastraums an das Kältemittel, einen Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung vom Kältemittel an die zu konditionierende Luft für den Fahrgastraum und ein sich in Strömungsrichtung des Kältemittels daran anschließendes zweites Expansionsorgan auf.From the DE 10 2012 111 672 A1 is a refrigerant circuit of an air conditioner for conditioning the air of a passenger compartment of a motor vehicle out. The refrigerant circuit is designed for a combined operation in the refrigeration system mode and heat pump mode and for Nachheizmodus and has a compressor, a heat exchanger for heat transfer between the refrigerant and the environment, a first expansion element and a heat exchanger for supplying heat from the conditioned air of the passenger compartment to the refrigerant , a heat exchanger for heat transfer from the refrigerant to the air to be conditioned for the passenger compartment and in the flow direction of the refrigerant thereto subsequent second expansion element.

In der DE 10 2011 100 301 A1 wird eine Fahrzeugklimaanlage mit einem als Wärmepumpe betreibbaren Kältemittelkreislauf beschrieben. Der Kältemittelkreislauf weist einen Verdichter, einen Ventilkörper, welcher zwischen einer Einlassseite eines luftbeaufschlagten Außenwärmeübertragers und einem Innenraumkondensator angeordnet ist, ein Entspannungsorgan zum Entspannen des Kältemittels, ein Dreiwegeventil sowie einen Innenverdampfer auf.In the DE 10 2011 100 301 A1 is a vehicle air conditioning with a heat pump operable refrigerant circuit described. The refrigerant cycle includes a compressor, a valve body disposed between an inlet side of an air-exposed outdoor heat exchanger and an indoor condenser, a depressurizing means for expanding the refrigerant, a three-way valve, and an indoor evaporator.

Die Kältemittelkreisläufe weisen jeweils ein verzweigtes System aus Verbindungsleitungen auf, welche nur schwer in den vorhandenen Bauraum zu integrieren sind. Des Weiteren benötigen die zusätzlichen Ventile und der großvolumig ausgelegte, auf Niederdruckniveau angeordnete Kältemittelspeicher jeweils großen Bauraum. Die Ventile müssen zudem eine sehr hohe interne Dichtigkeit aufweisen, was auch zu erhöhten Systemkosten führt.The refrigerant circuits each have a branched system of connecting lines, which are difficult to integrate in the available space. Furthermore, the additional valves and the large-volume designed, arranged at low pressure refrigerant reservoir each require large space. The valves must also have a very high internal tightness, which also leads to increased system costs.

Der Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und der Umgebungsluft der Luft-Luft-Wärmepumpe, auch als luftbeaufschlagter Außenwärmeübertrager oder als Umgebungswärmeübertrager bezeichnet, ist dabei außerhalb des Gehäuses der Klimatisierungssysteme, speziell außerhalb der Klimageräte, an der Frontseite des Kraftfahrzeugs angeordnet und wird insbesondere durch den Fahrtwind mit Luft beaufschlagt.The heat exchanger for heat transfer between the refrigerant and the ambient air of the air-to-air heat pump, also referred to as luftbeaufschlagter outdoor heat exchanger or ambient heat exchanger is outside the housing of the air conditioning systems, especially outside the air conditioning units, arranged on the front side of the motor vehicle and is particularly by the Airstream applied to the airstream.

Beim Betrieb des Kältemittelkreislaufs im Kälteanlagenmodus wird der Umgebungswärmeübertrager als Kondensator/Gaskühler zur Wärmeabgabe vom Kältemittel an die Umgebungsluft und beim Betrieb des Kältemittelkreislaufs im Wärmepumpenmodus als Verdampfer zur Wärmeaufnahme vom Kältemittel aus der Umgebungsluft betrieben. Der Umgebungswärmeübertrager wird somit zum Betrieb in beiden Funktionen ausgelegt, sodass die Auslegung jedoch für keine der beiden Funktionen optimal ist und ein Kompromiss zu finden ist.When operating the refrigerant circuit in the refrigeration system mode, the ambient heat exchanger is operated as a condenser / gas cooler for heat transfer from the refrigerant to the ambient air and the operation of the refrigerant circuit in the heat pump mode as an evaporator for heat absorption from the refrigerant from the ambient air. The ambient heat exchanger is thus designed for operation in both functions, so that the design is optimal for neither of the two functions and a compromise can be found.

Für die unterschiedlichen Funktionen ergeben sich teilweise widersprechende Auslegungskriterien an den Wärmeübertrager. Der als Kondensator/Gaskühler betriebene Wärmeübertrager ist beispielsweise für hohe Kältemitteldrücke auszulegen, wobei die Wandstärken in Bezug zum Strömungsquerschnitt sehr groß zu dimensionieren sind, sodass sich für einen Kondensator/Gaskühler wesentlich kleinere Strömungsquerschnitte als für einen als Verdampfer auf geringerem Kältemitteldruckniveau betriebenen Wärmeübertrager. Die geringen Strömungsquerschnitte des Umgebungswärmeübertragers führen beim Betrieb des Wärmeübertragers als Verdampfer zu hohen Druckverlusten, welche die Gesamtleistung und die Effizienz des Klimatisierungssystems als wichtiges Auslegungskriterium stark verringern.For the different functions there are partly conflicting design criteria for the heat exchanger. The operated as a condenser / gas cooler heat exchanger is designed for example for high refrigerant pressures, the wall thicknesses are to be sized very large with respect to the flow cross-section, so for a condenser / gas cooler much smaller flow cross-sections than for an evaporator operated at a lower refrigerant pressure level heat exchanger. The low flow cross sections of the ambient heat exchanger lead during operation of the heat exchanger as an evaporator to high pressure losses, which greatly reduce the overall performance and the efficiency of the air conditioning system as an important design criterion.

Zudem tritt das Kältemittel beim Betrieb des Kältemittelkreislaufs im Wärmepumpenmodus mit einem Dampfgehalt im Bereich zwischen 20 % und 60 % in den Umgebungswärmeübertrager ein. Der Dampfanteil des Kältemittels trägt nur unwesentlich zur Wärmeübertragung von der Umgebungsluft an das Kältemittel, verursacht jedoch den Druckverlust bei der Durchströmung des Umgebungswärmeübertragers maßgeblich.In addition, the refrigerant enters the ambient heat exchanger during operation of the refrigerant circuit in the heat pump mode with a vapor content in the range between 20% and 60%. The vapor content of the refrigerant contributes only insignificantly to the heat transfer from the ambient air to the refrigerant, but causes the pressure loss during the flow through the ambient heat transfer significantly.

Der Druckverlust des Kältemittels während des Betriebs des Umgebungswärmeübertragers als Verdampfer bewirkt eine Verringerung der Temperatur des Kältemittels, sodass das Kältemittel am Eintritt in den Umgebungswärmeübertrager eine höhere Temperatur aufweist als am Austritt. Um das Risiko einer Vereisung des Umgebungswärmeübertragers zu vermeiden, wird die maximale Differenz zwischen der Temperatur der den Umgebungswärmeübertrager anströmenden Luft und der Temperatur des Kältemittels, insbesondere auf einen Bereich zwischen 2 K bis 10 K, begrenzt. Die maximal erlaubte Temperaturdifferenz bezieht sich dabei auf die Temperatur der den Umgebungswärmeübertrager anströmenden Luft und die Temperatur des Kältemittels im Verdampfer an der Stelle mit der geringsten Temperatur, das heißt am Austritt. Damit tritt die größte Temperaturdifferenz zwischen der den Umgebungswärmeübertrager anströmenden Luft und dem Kältemittel am Austritt des Kältemittels aus dem Verdampfer auf. Eine mögliche Überhitzung des Kältemittels bleibt unberücksichtigt. Dabei liegt am Eintritt des Kältemittels in den Umgebungswärmeübertrager eine geringere als die erlaubte Temperaturdifferenz vor. Je größer der kältemittelseitige Druckverlust ist, umso kleiner ist die Temperaturdifferenz am Einlass des Kältemittels in den Umgebungswärmeübertrager und desto weniger Wärme kann aus der Umgebungsluft aufgenommen werden, welche dann zum Erwärmen des Fahrgastraums zur Verfügung steht.The pressure loss of the refrigerant during operation of the ambient heat exchanger as an evaporator causes a reduction in the temperature of the refrigerant, so that the refrigerant at the entrance to the ambient heat exchanger has a higher temperature than at the outlet. In order to avoid the risk of icing of the ambient heat exchanger, the maximum difference between the temperature of the ambient heat exchanger inflowing air and the temperature of the refrigerant, in particular to a range between 2 K to 10 K, limited. The maximum allowable temperature difference refers to the temperature of the ambient heat exchanger flowing air and the temperature of the refrigerant in the evaporator at the point with the lowest temperature, ie at the outlet. Thus, the largest temperature difference between the ambient heat exchanger flowing air and the refrigerant at the outlet of the refrigerant from the evaporator occurs. A possible overheating of the refrigerant remains unconsidered. In this case, there is less than the permitted temperature difference at the inlet of the refrigerant into the ambient heat exchanger. The larger the refrigerant side pressure loss, the smaller the temperature difference at the inlet of the refrigerant into the ambient heat exchanger and the less heat can be absorbed from the ambient air, which is then available for heating the passenger compartment.

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Systemen tritt durch das Einströmen zumindest teilweise gasförmigen Kältemittels in den Umgebungswärmeübertrager ein unerwünschter Druckverlust auf, sodass die vom Kältemittel aus der Umgebungsluft maximal übertragbare Wärme begrenzt wird und beispielsweise maximal 3 kW beträgt.In the known from the prior art systems occurs by the influx of at least partially gaseous refrigerant in the ambient heat exchanger, an undesirable pressure drop, so that the maximum of the refrigerant from the ambient air transferable heat is limited and, for example, a maximum of 3 kW.

Bei Temperaturen der Luft im Bereich von 0°C und unterhalb von 0°C kann die Wärmeübertragungsfläche des Verdampfers vereisen. Als Folge der Aufnahme der Wärme aus der Luft steigt die relative Luftfeuchtigkeit der abgekühlten Luft an. Beim Unterschreiten der Taupunkttemperatur wird der in der Luft vorhandene Wasserdampf auskondensiert und als Wasser an der Wärmeübertragungsfläche abgeschieden. Das an der Wärmeübertragungsfläche aus der Luft auskondensierte Wasser wird bei Oberflächentemperaturen im Bereich von 0°C und unterhalb von 0°C zu Eis erstarren. Die zunehmende Eisschicht verringert die luftseitige Wärmeübertragungsfläche sowie den luftseitigen Wärmeübergang und damit die Wärmeübertragung zwischen der Luft und dem verdampfenden Kältemittel.At temperatures of air in the range of 0 ° C and below 0 ° C, the heat transfer surface of the evaporator can freeze. As a result of the absorption of heat from the air, the relative humidity of the cooled air increases. When falling below the dew point of the water vapor present in the air is condensed out and deposited as water on the heat transfer surface. The water condensed out of the air at the heat transfer surface solidifies to ice at surface temperatures in the range of 0 ° C and below 0 ° C. The increasing ice layer reduces the air-side heat transfer surface and the air-side heat transfer and thus the heat transfer between the air and the evaporating refrigerant.

Die US 6 457 325 B1 offenbart einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdichter, einem als Gaskühler/Kondensator betriebenen Umgebungswärmeübertrager, einem Expansionsorgan, einer Vorrichtung zum Abscheiden von gasförmigem Kältemittel sowie einem Verdampfer, mit welchem die dem Fahrgastraum zuzuführende Zuluft konditioniert werden kann. Die zwischen dem Gaskühler/Kondensator und dem Verdampfer angeordnete Vorrichtung zum Abscheiden von gasförmigem Kältemittel weist eine Kammer mit einem mit dem Gaskühler/Kondensator verbundenen Einlass, einen über eine Bypassleitung mit dem Verdichter verbundenen Dampfauslass sowie einen mit dem Verdampfer verbundenen Auslass für flüssiges Kältemittel auf. Mit der Ausbildung der Vorrichtung zum Abscheiden von gasförmigem Kältemittel von flüssigem Kältemittel wird sichergestellt, dass lediglich flüssiges Kältemittel zum Verdampfer geleitet wird.The US 6,457,325 B1 discloses a refrigerant circuit having a compressor, an ambient heat exchanger operated as a gas cooler / condenser, an expansion element, a device for separating gaseous refrigerant, and an evaporator with which the supply air to be supplied to the passenger compartment can be conditioned. The gaseous refrigerant separating apparatus disposed between the gas cooler / condenser and the evaporator has a chamber having an inlet connected to the gas cooler / condenser, a vapor outlet connected to the compressor via a bypass line, and a liquid refrigerant outlet connected to the evaporator. With the formation of the device for separating gaseous refrigerant from liquid refrigerant, it is ensured that only liquid refrigerant is passed to the evaporator.

Mit der in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Verdampfer angeordneten Vorrichtung zum Abscheiden von gasförmigem Kältemittel vom flüssigen Kältemittel wird ausschließlich flüssiges Kältemittel in den Verdampfer geleitet, sodass der Kältemittelkreislauf effizient betreibbar ist. Allerdings weist der Kältemittelkreislauf mit der Vorrichtung zum Abscheiden, der Bypassleitung mit einem darin angeordneten Expansionsventil, dem Verdampfer und einer zwischen der Vorrichtung zum Abscheiden und dem Verdampfer angeordneten Verbindungsleitung eine Vielzahl getrennt voneinander ausgebildeter Komponenten auf, welche zudem eine hohe vom Fahrzeug aufzunehmende Masse darstellen und einen großen Platz im ohnehin sehr begrenzten Bauraum des Kraftfahrzeugs einnehmen. Zudem wird mit dem in der Bypassleitung angeordneten Expansionsventil ein zusätzliches Regelungsorgan benötigt, welches die Komplexität des Systems weiter erhöht und damit die Abstimmung der Regelungsstrategie erschwert.With the arranged in the flow direction of the refrigerant upstream of the evaporator apparatus for separating gaseous refrigerant from the liquid refrigerant only liquid refrigerant is passed into the evaporator, so that the refrigerant circuit is operable efficiently. However, the refrigerant circuit with the device for depositing, the bypass line with an expansion valve disposed therein, the evaporator and arranged between the device for separating and the evaporator connecting line on a plurality of separately formed components, which also represent a high mass to be absorbed by the vehicle and occupy a large place in the already very limited space of the motor vehicle. In addition, with the expansion valve arranged in the bypass line, an additional control element is required, which further increases the complexity of the system and thus complicates the coordination of the control strategy.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, einen ausschließlich als Verdampfer betreibbaren Umgebungswärmeübertrager bereitzustellen, welcher im Betrieb kältemittelseitig einen minimalen Druckverlust und somit eine maximale aus der Umgebungsluft an das Kältemittel übertragbare Wärme aufweist. Der Umgebungswärmeübertrager als Wärmeübertrager zur Aufnahme von Wärme aus der Umgebungsluft soll optimal ausgelegt werden.The object of the invention now is to provide an ambient heat exchanger which can be operated exclusively as an evaporator, which has a minimal pressure loss and thus a maximum heat transferable to the refrigerant from the ambient air during operation on the refrigerant side. The ambient heat exchanger as a heat exchanger for receiving heat from the ambient air should be optimally designed.

Der Umgebungswärmeübertrager soll in einem Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug integrierbar sein, welches je nach Bedarf über den Umgebungswärmeübertrager Wärme aus der Umgebung aufnimmt und über eine vom Umgebungswärmeübertrager abweichende Komponente Wärme an die Umgebung abgibt. Das Klimatisierungssystem soll sowohl im Kälteanlagenmodus, im Wärmepumpenmodus als auch im Nachheizmodus betrieben werden können. Dabei soll die Umgebungsluft je nach Betriebsmodus sowohl als Wärmequelle, beispielsweise beim Betrieb im Wärmepumpenmodus, als auch als Wärmesenke, beispielsweise beim Betrieb im Kälteanlagenmodus dienen. Das Klimatisierungssystem soll zudem effizient betreibbar, beispielsweise mit minimalem Vereisungsrisiko des Verdampfers des Kältemittelkreislaufs zur Wärmeübertragung mit Luft, und kompakt ausgeführt sein.The ambient heat exchanger is to be integrated in an air conditioning system for a motor vehicle, which absorbs heat from the environment as required via the ambient heat exchanger and emits heat to the environment via a deviating from the ambient heat exchanger component. The air conditioning system should be able to be operated both in the refrigeration system mode, in the heat pump mode and in the reheating mode. Depending on the operating mode, the ambient air should serve both as a heat source, for example when operating in heat pump mode, and as a heat sink, for example when operating in refrigeration system mode. The air conditioning system should also be designed to be efficient operable, for example, with minimal icing risk of the evaporator of the refrigerant circuit for heat transfer with air, and compact.

Der Kältemittelkreislauf des Klimatisierungssystems soll dabei konstruktiv einfach aufgebaut sein und eine minimal notwendige Anzahl an Komponenten aufweisen, um lediglich minimale Betriebskosten, Herstellungskosten und Wartungskosten zu verursachen sowie einen minimalen Bauraumbedarf aufzuweisen.The refrigerant circuit of the air conditioning system should be structurally simple and have a minimum necessary number of components to cause only minimal operating costs, manufacturing costs and maintenance costs and have a minimal space requirement.

Die Aufgabe wird durch die Gegenstände mit den Merkmalen der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.The object is achieved by the subject matters with the features of the independent claims. Further developments are specified in the dependent claims.

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung, insbesondere einen als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager, für einen Kältemittelkreislauf eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs gelöst. Die Vorrichtung weist einen Einlass und einen Auslass für das Kältemittel, ein erstes Sammelrohr und ein zweites Sammelrohr sowie sich zwischen den Sammelrohren erstreckende, parallel zueinander ausgerichtet angeordnete Rohrelemente auf.The object is achieved by a device, in particular a refrigerant-air heat exchanger operated as an evaporator, for a refrigerant circuit of an air-conditioning system of a motor vehicle. The device has an inlet and an outlet for the refrigerant, a first manifold and a second manifold and extending between the manifolds, aligned parallel to each other arranged tubular elements.

Nach der Konzeption der Erfindung ist in die Vorrichtung zur Wärmeübertragung eine Vorrichtung zum Abscheiden gasförmigen Kältemittels von flüssigem Kältemittel integriert ausgebildet. Zudem weist die Vorrichtung zur Wärmeübertragung einen Verdampfungsbereich ausschließlich zum Beaufschlagen mit flüssigem Kältemittel und einen Überströmbereich ausschließlich zum Beaufschlagen mit gasförmigem Kältemittel auf.According to the concept of the invention, a device for separating gaseous refrigerant from liquid refrigerant is integrated into the device for heat transfer. In addition, the device for heat transfer to an evaporation area exclusively for applying liquid refrigerant and an overflow only for applying gaseous refrigerant.

Der Auslass für das Kältemittel ist bevorzugt am zweiten Sammelrohr ausgebildet.The outlet for the refrigerant is preferably formed on the second manifold.

Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Sammelrohre in vertikaler Richtung ausgerichtet angeordnet sowie über parallel zueinander und in horizontaler Richtung angeordnete Rohrelemente miteinander verbunden.According to a first alternative embodiment of the invention, the collecting pipes are arranged aligned in the vertical direction and connected to each other via parallel and horizontally arranged pipe elements.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Vorrichtung zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel innerhalb des ersten Sammelrohres integriert.According to a development of the invention, the device for separating the gaseous Refrigerant of the liquid refrigerant integrated within the first manifold.

Der Einlass für das Kältemittel ist vorteilhaft am ersten Sammelrohr ausgebildet.The inlet for the refrigerant is advantageously formed on the first manifold.

Die Vorrichtung weist bevorzugt zudem ein in vertikaler Richtung ausgerichtet angeordnetes Trennelement auf, welches ein inneres Volumen des ersten Sammelrohres in einen Flüssigkeitsbereich und einen Gasbereich unterteilt.In addition, the device preferably has a separating element arranged in the vertical direction which divides an inner volume of the first collecting tube into a liquid region and a gas region.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die den Flüssigkeitsbereich des ersten Sammelrohres mit dem zweiten Sammelrohr verbindenden Rohrelemente den Verdampfungsbereich und die den Gasbereich des ersten Sammelrohres mit dem zweiten Sammelrohr verbindenden Rohrelemente den Überströmbereich ausbilden. Dabei sind die den Verdampfungsbereich ausbildenden Rohrelemente und die den Überströmbereich ausbildenden Rohrelemente verschieden ausgebildet und/oder untereinander unterschiedlich zueinander angeordnet.A further advantage of the invention is that the tube elements connecting the liquid region of the first collecting tube to the second collecting tube form the evaporation region and the tube elements connecting the gas region of the first collecting tube to the second collecting tube form the overflow region. In this case, the tube elements forming the evaporation region and the tube elements forming the overflow region are designed differently and / or arranged differently from one another.

Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Sammelrohre in horizontaler Richtung ausgerichtet sowie über parallel zueinander und in vertikaler Richtung angeordnete Rohrelemente miteinander verbunden.According to a second alternative embodiment of the invention, the manifolds are aligned in the horizontal direction and connected to each other via parallel to each other and arranged in the vertical direction pipe elements.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Vorrichtung zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel zwischen dem ersten Sammelrohr und dem zweiten Sammelrohr, die Sammelrohre miteinander verbindend angeordnet.According to a development of the invention, the device for separating the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant between the first collecting tube and the second collecting tube, the collecting tubes arranged interconnecting.

Der Einlass für das Kältemittel ist bevorzugt an der Vorrichtung zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel ausgebildet.The inlet for the refrigerant is preferably formed on the apparatus for separating the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant.

Die Vorrichtung zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel ist vorteilhaft in vertikaler Richtung und parallel zu den Rohrelementen angeordnet.The device for separating the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant is advantageously arranged in the vertical direction and parallel to the tube elements.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Vorrichtung zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel einen Flüssigkeitsbereich und einen Gasbereich auf. Dabei sind der Flüssigkeitsbereich mit dem ersten Sammelrohr und der Gasbereich mit dem zweiten Sammelrohr verbunden.According to a preferred embodiment of the invention, the device for separating the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant to a liquid region and a gas region. In this case, the liquid region with the first manifold and the gas region are connected to the second manifold.

Das erste Sammelrohr sowie die das erste Sammelrohr mit dem zweiten Sammelrohr verbindenden Rohrelemente bilden vorteilhaft den Verdampfungsbereich und das zweite Sammelrohr bildet den Überströmbereich aus.The first manifold as well as the pipe elements connecting the first manifold to the second manifold advantageously form the evaporation region and the second manifold forms the overflow region.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wärmeübertragung eines Kältemittelkreislaufs, insbesondere eines Klimatisierungssystems eines Kraftfahrzeugs, weist zusammenfassend diverse Vorteile auf:

  • - minimaler kältemittelseitiger Druckverlust,
  • - maximale Wärmeaufnahme aus der Umgebungsluft sowie
  • - minimales Risiko der Vereisung der umgebungsluftseitigen Wärmeübertragerfläche durch Einhalten erforderlicher Temperaturdifferenzen.
The device according to the invention for heat transfer of a refrigerant circuit, in particular of an air conditioning system of a motor vehicle, has in summary various advantages:
  • - minimal refrigerant side pressure loss,
  • - maximum heat absorption from the ambient air as well
  • - Minimal risk of icing of the ambient air heat exchanger surface by maintaining required temperature differences.

Die Aufgabe wird auch durch ein erfindungsgemäßes Klimatisierungssystem zur Konditionierung der Luft eines Fahrgastraums eines Kraftfahrzeugs, insbesondere für einen Betrieb in einem Kälteanlagenmodus, in einem Wärmepumpenmodus sowie in einem Nachheizmodus, mit einem Kältemittelkreislauf und einem Kühlmittelkreislauf gelöst.The object is also achieved by an inventive air conditioning system for conditioning the air of a passenger compartment of a motor vehicle, in particular for operation in a refrigeration system mode, in a heat pump mode and in a Nachheizmodus, with a refrigerant circuit and a coolant circuit.

Nach der Konzeption der Erfindung ist der Kältemittelkreislauf mit einer Vorrichtung zur Wärmeübertragung mit vorgenannten Merkmalen ausgebildet.According to the concept of the invention, the refrigerant circuit is formed with a device for heat transfer with the aforementioned features.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist der Kältemittelkreislauf in Strömungsrichtung des Kältemittels einen Verdichter, einen als Kondensator/Gaskühler betreibbaren Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs, ein erstes Expansionsorgan sowie einen ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager zum Konditionieren der Zuluft für den Fahrgastraum auf. Der Kühlmittelkreislauf ist mit einer Fördervorrichtung zum Umwälzen des Kühlmittels, einem ersten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager zum Erwärmen der Zuluft für den Fahrgastraum, einem zweiten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager sowie dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet.According to a development of the invention, the refrigerant circuit in the flow direction of the refrigerant, a compressor, a condenser / gas cooler operable refrigerant-refrigerant heat exchanger for heat transfer between the refrigerant and the coolant of the coolant circuit, a first expansion element and a first refrigerant-air heat exchanger for conditioning the supply air for the passenger compartment. The coolant circuit is formed with a conveying device for circulating the coolant, a first coolant-air heat exchanger for heating the supply air for the passenger compartment, a second coolant-air heat exchanger and the refrigerant-refrigerant heat exchanger.

Der Kältemittelkreislauf weist zudem die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wärmeübertragung als einen zweiten ausschließlich als Verdampfer betreibbaren Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager auf. Dabei ist dem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager in Strömungsrichtung des Kältemittels ein zweites Expansionsorgan vorgelagert. Das zweite Expansionsorgan sowie der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager sind gemeinsam innerhalb eines ersten Strömungspfades angeordnet.The refrigerant circuit also has the inventive device for heat transfer as a second exclusively operated as an evaporator refrigerant-air heat exchanger. In this case, the second refrigerant-air heat exchanger upstream of a second expansion element in the flow direction of the refrigerant. The second expansion element and the second refrigerant-air heat exchanger are arranged together within a first flow path.

Der Kälteanlagenmodus dient vor allem dem Kühlen, der Wärmepumpenmodus dem Erwärmen und der Nachheizmodus dem Nachwärmen der zu konditionierenden Zuluft des Fahrgastraums. Beim Nachheizmodus wurde die Zuluft vor dem Nachwärmen abgekühlt und/oder entfeuchtet.The refrigeration system mode is used primarily for cooling, the heat pump mode for heating and the Nachheizmodus the reheating of conditioned supply air of the passenger compartment. In Nachheizmodus the supply air was cooled before the reheating and / or dehumidified.

Wenn das Kältemittel bei unterkritischem Betrieb des Kältemittelkreislaufs, wie zum Beispiel mit dem Kältemittel R134a oder bei bestimmten Umgebungsbedingungen mit Kohlendioxid verflüssigt wird, wird der Wärmeübertrager als Kondensator bezeichnet. Ein Teil der Wärmeübertragung findet bei konstanter Temperatur statt. Bei überkritischem Betrieb beziehungsweise bei überkritischer Wärmeabgabe im Wärmeübertrager nimmt die Temperatur des Kältemittels stetig ab. In diesem Fall wird der Wärmeübertrager auch als Gaskühler bezeichnet. Überkritischer Betrieb kann unter bestimmten Umgebungsbedingungen oder Betriebsweisen des Kältemittelkreislaufs zum Beispiel mit dem Kältemittel Kohlendioxid auftreten. If the refrigerant is liquefied with subcritical operation of the refrigerant circuit, such as with the refrigerant R134a or under certain environmental conditions with carbon dioxide, the heat exchanger is referred to as a capacitor. Part of the heat transfer takes place at a constant temperature. In supercritical operation or supercritical heat in the heat exchanger, the temperature of the refrigerant steadily decreases. In this case, the heat exchanger is also referred to as a gas cooler. Supercritical operation may occur under certain environmental conditions or operations of the refrigerant cycle with, for example, the refrigerant carbon dioxide.

Der zweite Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager des Kühlmittelkreislaufs und der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager des Kältemittelkreislaufs sind vorteilhaft innerhalb eines Anlagenmoduls sowie in Strömungsrichtung der Luft in genannter Reihenfolge nacheinander beaufschlagbar angeordnet.The second coolant-air heat exchanger of the coolant circuit and the second refrigerant-air heat exchanger of the refrigerant circuit are advantageously arranged successively acted upon within a plant module and in the flow direction of the air in said order.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das insbesondere in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnete Anlagenmodul mit aus dem Fahrgastraum abgeführter Luft oder mit Umgebungsluft oder mit einem Gemisch aus aus dem Fahrgastraum abgeführter Luft und Umgebungsluft durchströmbar ausgebildet.According to a development of the invention, the system module, which is arranged in particular in a front region of the motor vehicle, is designed with air discharged from the passenger compartment or with ambient air or with a mixture of air and ambient air discharged from the passenger compartment.

Nach einer ersten alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager und der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager innerhalb des Kältemittelkreislaufs in Reihe zueinander durchströmbar angeordnet.According to a first alternative embodiment of the invention, the first refrigerant-air heat exchanger and the second refrigerant-air heat exchanger within the refrigerant circuit arranged in a flow through each other in series.

Der Kältemittelkreislauf weist vorteilhaft einen zweiten Strömungspfad mit einem Ventil auf. Dabei erstrecken sich der erste Strömungspfad mit dem zweiten Expansionsorgan sowie dem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager sowie der zweite Strömungspfad jeweils von einer Abzweigstelle bis zu einer Mündungsstelle, sodass der zweite Strömungspfad als ein Bypass parallel zum ersten Strömungspfad ausgebildet ist.The refrigerant circuit advantageously has a second flow path with a valve. In this case, the first flow path with the second expansion element and the second refrigerant-air heat exchanger and the second flow path each extend from a branch point to an orifice point, so that the second flow path is formed as a bypass parallel to the first flow path.

Nach einer zweiten alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager und der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager innerhalb des Kältemittelkreislaufs parallel zueinander durchströmbar angeordnet.According to a second alternative embodiment of the invention, the first refrigerant-air heat exchanger and the second refrigerant-air heat exchanger within the refrigerant circuit are arranged to flow through parallel to each other.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der erste Strömungspfad mit dem zweiten Expansionsorgan und dem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager sich von einer Abzweigstelle bis zu einer Mündungsstelle erstreckt. Dabei sind das erste Expansionsorgan, der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager und ein drittes Expansionsorgan innerhalb eines zweiten Strömungspfades ausgebildet. Das dritte Expansionsorgan ist dem Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager nachgeordnet. Der zweite Strömungspfad ist sich ebenfalls von der Abzweigstelle bis zur Mündungsstelle erstreckend ausgebildet.Another advantage of the invention is that the first flow path with the second expansion element and the second refrigerant-air heat exchanger extends from a branch point to an orifice. In this case, the first expansion element, the first refrigerant-air heat exchanger and a third expansion element are formed within a second flow path. The third expansion element is arranged downstream of the refrigerant-air heat exchanger. The second flow path is also formed extending from the branch point to the point of discharge.

Das erfindungsgemäße Klimatisierungssystem mit der konzeptionsgemäßen Vorrichtung zur Wärmeübertragung weist zusammenfassend diverse Vorteile auf:

  • - Klimatisieren, insbesondere Kühlen, Entfeuchten und/oder Heizen der Zuluft des Fahrgastraums mit minimalem Energieeinsatz, auch durch Nutzen von Verlustwärmeströmen zur Beheizung des Fahrgastraums,
  • - Verwenden des speziell für den Betrieb als Verdampfer ausgebildeten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers zum Einsatz beim Betrieb im Wärmepumpenmodus, um insbesondere bei geringen Außentemperaturen Wärme aus der Umgebung aufzunehmen, wobei bei höheren Außentemperaturen und Kühlbedarf Wärme über eine vom Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager abweichende Komponente an die Umgebung abgegeben wird,
  • - erhöhte Leistungsfähigkeit, Effizienz und Lebensdauer sowie
  • - Bereitstellen eines ausreichenden Komforts innerhalb des Fahrgastraums mit
  • - konstruktiv einfachem Kältemittelkreislauf, welcher zum Einsatz in bekannten Schemata und vorhandenen Bauräumen bestehender Kraftfahrzeuge integrierbar ist und einen minimalen Bauraum, ein minimales Gewicht sowie eine minimale Anzahl an Komponenten aufweist, dadurch
  • - minimale Betriebskosten, Herstellungskosten und Wartungskosten.
The air conditioning system according to the invention with the conceptional device for heat transfer has in summary various advantages:
  • Air-conditioning, in particular cooling, dehumidifying and / or heating the supply air of the passenger compartment with minimum energy input, also by utilizing heat loss streams for heating the passenger compartment,
  • - Using the specially designed for operation as an evaporator refrigerant-air heat exchanger for use in operation in heat pump mode to absorb especially at low outside temperatures heat from the environment, at higher outdoor temperatures and cooling demand heat over a deviating from the refrigerant-air heat exchanger component is released to the environment,
  • - Increased efficiency, efficiency and lifetime as well
  • - Provide sufficient comfort within the passenger compartment with
  • - Constructively simple refrigerant circuit, which can be integrated for use in known schemes and existing space existing vehicles and has a minimal space, a minimum weight and a minimum number of components, characterized
  • - minimum operating costs, manufacturing costs and maintenance costs.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

  • 1 und 2: jeweils ein Klimatisierungssystem mit einem Kältemittelkreislauf, aufweisend einen ersten und einen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager sowie einen inneren Wärmeübertrager, mit einem Kühlmittelkreislauf, aufweisend einen ersten und einen zweiten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager, sowie mit einem den Kältemittelkreislauf und den Kühlmittelkreislauf thermisch verbindenden Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager,
    • 1: mit in Reihe zueinander angeordneten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragern,
    • 2: mit parallel zueinander angeordneten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragern,
  • 3 und 4: jeweils eine Vorrichtung zur Wärmeübertragung, insbesondere einen Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager, mit integrierter Vorrichtung zum Abscheiden gasförmigen Kältemittels von flüssigem Kältemittel sowie einem Verdampfungsbereich und einem Überströmbereich für gasförmiges Kältemittel
    • 3: mit der Ausbildung der Vorrichtung zum Abscheiden innerhalb eines Sammelrohres und
    • 4: mit der Ausbildung und Anordnung der Vorrichtung zum Abscheiden zwischen zwei Sammelrohren.
Further details, features and advantages of embodiments of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
  • 1 and 2 in each case an air conditioning system with a refrigerant circuit, comprising a first and a second refrigerant-air heat exchanger and an internal heat exchanger, with a refrigerant circuit, comprising a first and a second refrigerant-air heat exchanger, and with a refrigerant circuit and the refrigerant circuit thermally connecting refrigerant-refrigerant heat exchanger,
    • 1 with series-connected refrigerant-air heat exchangers,
    • 2 with parallel-arranged refrigerant-air heat exchangers,
  • 3 and 4 in each case a device for heat transfer, in particular a refrigerant-air heat exchanger, with integrated device for separating gaseous refrigerant from liquid refrigerant and an evaporation region and an overflow region for gaseous refrigerant
    • 3 with the formation of the device for separating within a manifold and
    • 4 with the construction and arrangement of the device for separating between two headers.

In 1 ist ein Klimatisierungssystem 1' mit einem Kältemittelkreislauf 2' und einem Kühlmittelkreislauf 30 dargestellt. Der Kältemittelkreislauf 2' weist in Strömungsrichtung des Kältemittels einen Verdichter 3, einen als Kondensator/Gaskühler betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 4, ein erstes Expansionsorgan 5 sowie einen ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 6 zum Konditionieren der Zuluft für den Fahrgastraum auf. Der Kältemittelkreislauf 2' ist zudem mit einem zweiten als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b zum Übertragen von Wärme von Luft an das Kältemittel ausgebildet, welchem ein zweites Expansionsorgan 8 vorgelagert ist. Der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 6 und der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b sind in Reihe beziehungsweise seriell zueinander angeordnet. Der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b und das dazugehörige zweite Expansionsorgan 8 sind innerhalb eines ersten Strömungspfades 12 ausgebildet. Der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b weist vorteilhaft den Bauraum eines herkömmlichen luftbeaufschlagten und als Kondensator/Gaskühler betriebenen Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers auf.In 1 is an air conditioning system 1' with a refrigerant circuit 2 ' and a coolant circuit 30 shown. The refrigerant circuit 2 ' has a compressor in the flow direction of the refrigerant 3 , a operated as a condenser / gas cooler refrigerant-refrigerant heat exchanger 4 , a first expansion organ 5 and a first refrigerant-air heat exchanger 6 for conditioning the supply air for the passenger compartment. The refrigerant circuit 2 ' is also equipped with a second evaporator-operated refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b for transferring heat from air to the refrigerant, which is a second expansion element 8th is upstream. The first refrigerant-air heat exchanger 6 and the second refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b are arranged in series or serially to each other. The second refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b and the associated second expansion organ 8th are within a first flow path 12 educated. The second refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b advantageously has the space of a conventional air-operated and operated as a condenser / gas cooler refrigerant-air heat exchanger.

Zwischen dem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b und dem Verdichter 3 ist ein Sammler 11 angeordnet. Der in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Verdichter 3 und damit niederdruckseitig angeordnete Sammler 11, auch als Akkumulator bezeichnet, dient der Abscheidung und dem Sammeln von Kältemittelflüssigkeit. Der Verdichter 3 saugt gasförmiges Kältemittel aus dem Sammler 11 an. Der Kältemittelkreislauf 1' ist geschlossen. Nach einer alternativen, nicht dargestellten Ausgestaltungsform ist der Sammler als Kältemittelspeicher innerhalb des Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers 4 integriert und damit auf dem Hochdruckniveau des Kältemittels angeordnet. Dabei kann der auf dem Niederdruckniveau angeordnete Sammler 11 entfallen. Der Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 4 kann zudem mit einer Vorrichtung zum Trocknen des Kältemittels ausgebildet sein.Between the second refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b and the compressor 3 is a collector 11 arranged. The upstream of the compressor in the flow direction of the refrigerant 3 and thus low-pressure side arranged collector 11 , also referred to as accumulator, serves for the separation and the collection of refrigerant liquid. The compressor 3 Sucks gaseous refrigerant from the collector 11 at. The refrigerant circuit 1' is closed. According to an alternative, not shown embodiment of the collector is as a refrigerant storage within the refrigerant-refrigerant heat exchanger 4 integrated and thus arranged at the high pressure level of the refrigerant. Here, the arranged at the low pressure level collector 11 omitted. The refrigerant-refrigerant heat exchanger 4 can also be formed with a device for drying the refrigerant.

Der Kältemittelkreislauf 2' weist neben dem ersten Strömungspfad 12 zudem einen zweiten Strömungspfad 13 auf, welche sich jeweils von einer Abzweigstelle 14 bis zu einer Mündungsstelle 15 erstrecken. Der parallel zum ersten Strömungspfad 12, speziell zum zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b, ausgebildete zweite Strömungspfad 13 weist ein Ventil 16, insbesondere ein Absperrventil 16, auf und dient als Bypass zum Leiten eines Kältemittelmassenstroms um den zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b herum.The refrigerant circuit 2 ' points next to the first flow path 12 also a second flow path 13 on, each of which is a branch point 14 up to an estuarine site 15 extend. The parallel to the first flow path 12 , especially for the second refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b , trained second flow path 13 has a valve 16 , in particular a shut-off valve 16 , and serves as a bypass for conducting a refrigerant mass flow around the second refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b around.

Innerhalb des ersten Strömungspfades 12 ist zwischen dem Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b und der Mündungsstelle 15 ein Rückschlagelement 10, insbesondere ein Rückschlagventil, angeordnet. Das Rückschlagelement 10 verhindert ein Rückströmen des durch den zweiten Strömungspfad 13 und damit um den Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b herum geleiteten Kältemittelmassenstroms in den Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b.Within the first flow path 12 is between the refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b and the confluence point 15 a non-return element 10 , in particular a check valve arranged. The non-return element 10 prevents backflow through the second flow path 13 and thus around the refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b circulated refrigerant mass flow in the refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b ,

Der Kältemittelkreislauf 2' ist zudem mit einem inneren Wärmeübertrager 7 ausgebildet, welcher hochdruckseitig zwischen dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 4 und dem ersten Expansionsorgan 5 des ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 6 sowie niederdruckseitig zwischen der Mündungsstelle 15 und dem Sammler 11 beziehungsweise dem Verdichter 3 ausgebildet ist. Der innere Wärmeübertrager 7 dient dabei der Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel bei Hochdruck und dem Kältemittel bei Niederdruck, wobei einerseits das aus dem als Kondensator/Gaskühler betriebenen Wärmeübertrager 4 ausströmende flüssige Kältemittel weiter abgekühlt und andererseits das aus dem als Verdampfer betriebenen Wärmeübertrager 6, 9a, 9b austretende Kältemittel als Sauggas vor dem Verdichter 3 überhitzt wird. Neben dem Schutz des Verdichters 3 vor Flüssigkeitsschlägen können mit dem Betrieb des Kältemittelkreislaufs 2' mit innerem Wärmeübertrager 7 die spezifische Verdichterleistung reduziert sowie gleichzeitig die spezifische Kälteleistung und damit die Effizienz des Betriebs des Klimatisierungssystems 1' erhöht werden.The refrigerant circuit 2 ' is also equipped with an internal heat exchanger 7 formed, which high-pressure side between the refrigerant-refrigerant heat exchanger 4 and the first expansion organ 5 of the first refrigerant-air heat exchanger 6 as well as low pressure side between the confluence point 15 and the collector 11 or the compressor 3 is trained. The internal heat exchanger 7 serves the heat transfer between the refrigerant at high pressure and the refrigerant at low pressure, on the one hand from the operated as a condenser / gas cooler heat exchanger 4 flowing liquid refrigerant further cooled and on the other hand, from the operated as an evaporator heat exchanger 6 . 9a . 9b escaping refrigerant as suction gas in front of the compressor 3 is overheated. In addition to the protection of the compressor 3 Before liquid shocks can with the operation of the refrigerant circuit 2 ' with internal heat exchanger 7 the specific compressor capacity is reduced and at the same time the specific cooling capacity and thus the efficiency of the operation of the air conditioning system 1' increase.

Der Kühlmittelkreislauf 30 weist in Strömungsrichtung des Kühlmittels eine Fördervorrichtung 31 zum Umwälzen des Kühlmittels, insbesondere eine Pumpe, sowie einen Heizwärmeübertrager 32 als ersten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager zum Erwärmen der Zuluft für den Fahrgastraum auf. Der Heizwärmeübertrager 32 ist zudem mit dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 4 verbunden. Der Kühlmittelkreislauf 30 ist geschlossen. Der kältemittelseitig als Kondensator/Gaskühler betriebene Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 4 ist folglich kühlmittelgekühlt.The coolant circuit 30 has a conveying device in the flow direction of the coolant 31 for circulating the coolant, in particular a pump, and a heating heat exchanger 32 as the first coolant-air heat exchanger for heating the supply air for the passenger compartment. The heating heat exchanger 32 is also with the refrigerant-coolant heat exchanger 4 connected. The coolant circuit 30 is closed. The refrigerant side operated as a condenser / gas cooler Refrigerant-refrigerant heat exchanger 4 is therefore coolant-cooled.

In der zwischen dem Heizwärmeübertrager 32 und dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 4 ausgebildeten Verbindungsleitung sind zudem ein Drei-Wege-Ventil 33 als Abzweigstelle sowie eine Mündungsstelle 34 vorgesehen, zwischen welchen sich jeweils ein erster Strömungspfad 35 mit einem zweiten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 36 zum Übertragen von Wärme an Luft sowie ein zweiter Strömungspfad 37 als Bypass um den Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 36 ausgebildet sind.In between the heating heat exchanger 32 and the refrigerant-refrigerant heat exchanger 4 trained connecting line are also a three-way valve 33 as branching point as well as an estuary 34 provided, between each of which a first flow path 35 with a second coolant-air heat exchanger 36 for transferring heat to air and a second flow path 37 as a bypass around the coolant-air heat exchanger 36 are formed.

Der Heizwärmeübertrager als erster Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 32 und der zweite Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 36 sind damit in Reihe nacheinander vom Kühlmittel durchströmbar angeordnet.The heating heat exchanger as the first coolant-air heat exchanger 32 and the second coolant-air heat exchanger 36 are thus arranged successively flowed through in series by the coolant.

Der zweite Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 36 des Kühlmittelkreislaufs 30 und der zweite als Verdampfer betriebene Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b des Kältemittelkreislaufs 2' sind innerhalb eines Anlagenmoduls 42 sowie im bestehenden Bauraum des Kraftfahrzeuges sowie in Strömungsrichtung 43 der Luft nacheinander beaufschlagbar angeordnet. Dabei kann das im Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnete Anlagenmodul 42 mit aus dem Fahrgastraum abgeführter Luft, mit Umgebungsluft oder einem Gemisch aus aus dem Fahrgastraum abgeführter Luft und Umgebungsluft durchströmt werden. Das Klimatisierungssystem 1' kann folglich die latente Wärme der aus dem Fahrgastraum abgeführten Luft und ebenso Wärme aus der Umgebung als Wärmequelle nutzen.The second coolant-air heat exchanger 36 of the coolant circuit 30 and the second operated as an evaporator refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b of the refrigerant circuit 2 ' are within a plant module 42 as well as in the existing space of the motor vehicle and in the flow direction 43 the air arranged one after the other acted upon. In this case, the system module arranged in the front region of the motor vehicle 42 With discharged from the passenger compartment air, with ambient air or a mixture of discharged from the passenger compartment air and ambient air to be flowed through. The air conditioning system 1' Consequently, it can use the latent heat of the air discharged from the passenger compartment as well as heat from the environment as a heat source.

Dabei wird die Luft zunächst über den Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 36 und anschließend über den Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b geleitet, sodass die Anordnung der Wärmeübertrager 9a, 9b, 36 das Risiko einer Vereisung der Wärmeübertragerfläche des Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 9a, 9b reduziert.The air is first through the coolant-air heat exchanger 36 and then via the refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b directed so that the arrangement of the heat exchanger 9a . 9b . 36 the risk of icing of the heat exchanger surface of the refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b reduced.

Zudem kann ein Lüfter zum Anströmen des Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers 36 auch zum Anströmen des Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 9a, 9b genutzt werden.In addition, a fan for inflating the coolant-air-heat exchanger 36 also to flow against the refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b be used.

Der Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 6 des Kältemittelkreislaufs 2' und der Heizwärmeübertrager 32 des Kühlmittelkreislaufs 30 sind innerhalb eines Klimagerätes 40 sowie in Strömungsrichtung 41 der Zuluft des Fahrgastraum nacheinander beaufschlagbar angeordnet. Damit kann die beim Überströmen des Verdampfers 6 abgekühlte und/oder entfeuchtete Zuluft für den Fahrgastraum je nach Bedarf beim Überströmen des Heizwärmeübertragers 32 erwärmt werden. Die Anströmung des Heizwärmeübertragers 32 mit zuvor beim Überströmen des Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 6 konditionierter Luft kann mittels einer nicht dargestellten Temperaturklappe geregelt werden.The refrigerant-air heat exchanger 6 of the refrigerant circuit 2 ' and the heating heat exchanger 32 of the coolant circuit 30 are inside an air conditioner 40 as well as in the flow direction 41 arranged the supply air of the passenger compartment successively acted. This can be when the overflow of the evaporator 6 cooled and / or dehumidified supply air for the passenger compartment as needed when overflowing the heat exchanger 32 to be heated. The flow of the heating heat exchanger 32 with previously during the overflow of the refrigerant-air heat exchanger 6 Conditioned air can be regulated by means of a temperature flap, not shown.

Der Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 4 dient dem thermischen Verbinden des Kältemittelkreislaufs 2' mit dem Kühlmittelkreislauf 30. Dabei wird die Wärme vom Kältemittel an das Kühlmittel übertragen.The refrigerant-refrigerant heat exchanger 4 serves for the thermal connection of the refrigerant circuit 2 ' with the coolant circuit 30 , The heat is transferred from the refrigerant to the coolant.

Das Klimatisierungssystem 1' kann, insbesondere beim Betrieb mit Umluft, das heißt mit aus dem Fahrgastraum abgeführter Luft als Wärmequelle, auch bei Temperaturen der Außenluft mit Werten unterhalb von 0°C, ohne das Risiko der Vereisung der Wärmeübertragerfläche des als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 9a, 9b, betrieben werden.The air conditioning system 1' can, in particular when operating with circulating air, that is with discharged from the passenger compartment air as a heat source, even at temperatures of outside air with values below 0 ° C, without the risk of icing of the heat transfer surface of the operated as an evaporator refrigerant air heat exchanger 9a . 9b , operate.

Um diesen Betrieb zu gewährleisten, wird der im Klimagerät 40 angeordnete Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 6 mit Kältemittel auf einem Mitteldruckniveau beaufschlagt und als Verdampfer betrieben. Die beim Entfeuchten der in den Verdampfer eintretenden Luft von der Luft abzuführende latente Wärme wird dabei zusammen mit der dem Kältemittel bei der Verdichtung im Verdichter 3 zugeführten Leistung genutzt, um die Zuluft für den Fahrgastraum auf eine gewünschte Austrittstemperatur zu erwärmen. Die vom Kältemittel aufgenommene Wärme wird dabei im kühlmittelgekühlten Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 4 an das Kühlmittel übertragen, welches die aufgenommene Wärme beim Durchströmen des Heizwärmeübertragers 32 an die Zuluft abgibt.To ensure this operation, the in the air conditioner 40 arranged refrigerant-air heat exchanger 6 acted upon with refrigerant at a medium pressure level and operated as an evaporator. The dewatering of the air entering the evaporator from the air to be dissipated latent heat is doing together with the refrigerant in the compression in the compressor 3 supplied power to heat the supply air for the passenger compartment to a desired outlet temperature. The heat absorbed by the refrigerant is thereby in the coolant-cooled refrigerant-refrigerant heat exchanger 4 transferred to the coolant, which the heat absorbed when flowing through the Heizwärmeübertragers 32 to the supply air.

Beim Betrieb im Kälteanlagenmodus oder im Nachheizmodus zum Entfeuchten der Zuluft wird die überschüssige, vom Kältemittel aufgenommene und an das Kühlmittel übertragene Wärme durch den ersten Strömungspfad 35 des Kühlmittelkreislaufs 30 geleitet und im zweiten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager 36, auch als Niedertemperaturkühler bezeichnet, im Frontbereich des Kraftfahrzeuges an Luft abgegeben. Das Kühlmittel wird unabhängig vom Betriebsmodus umgewälzt und beim Durchströmen des Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers 4 erwärmt.During operation in the refrigeration system mode or in the reheating mode for dehumidifying the supply air, the excess heat absorbed by the refrigerant and transferred to the coolant is passed through the first flow path 35 of the coolant circuit 30 passed and in the second coolant-air heat exchanger 36 , also referred to as a low-temperature cooler, discharged in the front of the vehicle in air. The coolant is circulated regardless of the operating mode and when flowing through the refrigerant-coolant heat exchanger 4 heated.

Beim Betrieb des Klimatisierungssystems 1' im Wärmepumpenmodus beziehungsweise im Nachheizmodus kann sich eine im Heizwärmeübertrager 32 an die Zuluft des Fahrgastraums übertragbare Wärme aus den im als Verdampfer betriebenen ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 6 beziehungsweise im als Verdampfer betriebenen zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b und im Verdichter 3 an das Kältemittel übertragenen Energien, welche als Summe im Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 4 an das Kühlmittel übertragen werden, zusammensetzen, um eine ausreichende Temperatur der Zuluft für den Fahrgastraum zu erreichen.When operating the air conditioning system 1' in the heat pump mode or in Nachheizmodus can be a in Heizwärmeübertrager 32 heat transferable to the incoming air of the passenger compartment from the first refrigerant-air heat exchanger operated as an evaporator 6 or in the second refrigerant-air heat exchanger operated as an evaporator 9a . 9b and in the compressor 3 transferred to the refrigerant energy, which is the sum in the refrigerant-refrigerant heat exchanger 4 be transferred to the coolant, in order to achieve a sufficient temperature of the supply air for the passenger compartment.

Der ausschließlich für die Aufnahme von Wärme und damit für den Betrieb als Verdampfer konfigurierte Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b wird dabei mit Kältemittel auf einem Niederdruckniveau beaufschlagt.The refrigerant-to-air heat exchanger configured solely for the absorption of heat and thus for operation as an evaporator 9a . 9b is acted upon with refrigerant at a low pressure level.

Je nach Bedarf, das heißt wenn die im Kältemittelkreislauf 2' zum Erwärmen der Zuluft des Fahrgastraums bereitgestellte Wärme beim Betrieb im Nachheizmodus ausreicht und im zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b keine zusätzliche Wärmeaufnahme notwendig ist, kann der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b vom Kältemittelkreislauf 2' abgesperrt und im Bypass durch den zweiten Strömungspfad 13 umgangen werden. Das Ventil 16 wird geöffnet, während das als Expansionsventil ausgebildete Expansionsorgan 8 geschlossen wird.Depending on requirements, that is, if in the refrigerant circuit 2 ' for heating the supply air of the passenger compartment provided heat when operating in Nachheizmodus sufficient and in the second refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b no additional heat absorption is necessary, the second refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b from the refrigerant circuit 2 ' shut off and bypassed by the second flow path 13 to be bypassed. The valve 16 is opened while the expansion valve designed as an expansion valve 8th is closed.

Beim Betrieb des Klimatisierungssystems 1' im Wärmepumpenmodus kann das dem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b vorgelagerte Expansionsorgan 8 derart geregelt werden, das Kältemittel auf ein Niederdruckniveau zu entspannen, bei welchem die Eintrittstemperatur des Kältemittels nur leicht unterhalb der Temperatur der Luft, insbesondere der Umgebungsluft, liegt. Bei der zum Niederdruckniveau zugehörigen Temperatur wird das Kältemittel verdampft.When operating the air conditioning system 1' in the heat pump mode, this may be the second refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b upstream expansion organ 8th be regulated so as to relax the refrigerant to a low pressure level at which the inlet temperature of the refrigerant is only slightly below the temperature of the air, in particular the ambient air. At the temperature associated with the low pressure level, the refrigerant is evaporated.

Der als Kondensator/Gaskühler betriebene erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 6 wird dabei mit Kältemittel auf einem Mitteldruckniveau beaufschlagt und kann bei Bedarf die in das Klimagerät 40 einströmende Zuluft für den Fahrgastraum vorwärmen. Beim Überströmen des kühlmittelbeaufschlagten Heizwärmeübertragers 32 wird die Zuluft weiter erwärmt.The operated as a condenser / gas cooler first refrigerant-air heat exchanger 6 is acted upon with refrigerant at a medium pressure level and can, if necessary, in the air conditioner 40 preheat incoming air for the passenger compartment. When overflowing the coolant-loaded Heizwärmeübertragers 32 the supply air is further heated.

Die zweistufige Erwärmung der Zuluft erhöht durch ein Erhöhen der möglichen Enthalpiedifferenz des Kältemittels vor der Entspannung und damit der Verdampfung im zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b die Effizienz des Betriebs des Klimatisierungssystems 1'.The two-stage heating of the supply air increases by increasing the possible enthalpy difference of the refrigerant before the relaxation and thus the evaporation in the second refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b the efficiency of the operation of the air conditioning system 1' ,

Aus 2 geht ein Klimatisierungssystem 1" mit einem Kältemittelkreislauf 2" und dem Kühlmittelkreislauf 30 hervor. Das Klimatisierungssystem 1" unterscheidet sich von dem Klimatisierungssystem 1' aus 1 lediglich in der Ausbildung der Kältemittelkreisläufe 2', 2".Out 2 goes an air conditioning system 1" with a refrigerant circuit 2 ' and the coolant circuit 30 out. The air conditioning system 1" differs from the air conditioning system 1' out 1 only in the formation of the refrigerant circuits 2 ' . 2 ' ,

Der Kältemittelkreislauf 2" weist in Strömungsrichtung des Kältemittels den Verdichter 3, den als Kondensator/Gaskühler betriebenen Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 4, das erste Expansionsorgan 5 sowie den ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 6 zum Konditionieren der Zuluft für den Fahrgastraum auf. Dem Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 6 ist ein drittes Expansionsorgan 20, insbesondere ein Expansionsventil, nachgeordnet. Die Kombination aus erstem Expansionsorgan 5, erstem Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 6 und drittem Expansionsorgan 20 ist innerhalb eines zweiten Strömungspfades 17 angeordnet, welcher sich von einer Abzweigstelle 18 bis zu einer Mündungsstelle 19 erstreckt.The refrigerant circuit 2 ' has the compressor in the flow direction of the refrigerant 3 , the refrigerant-refrigerant heat exchanger operated as a condenser / gas cooler 4 , the first organ of expansion 5 as well as the first refrigerant-air heat exchanger 6 for conditioning the supply air for the passenger compartment. The refrigerant-air heat exchanger 6 is a third expansion organ 20 , in particular an expansion valve, downstream. The combination of the first expansion organ 5 , first refrigerant-air heat exchanger 6 and third expansion organ 20 is within a second flow path 17 arranged, which is a branch point 18 up to an estuarine site 19 extends.

Der Kältemittelkreislauf 2" ist zudem mit dem zweiten als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b zum Übertragen von Wärme von Luft an das Kältemittel ausgebildet, welchem das zweite Expansionsorgan 8 vorgelagert ist. Der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 6 und der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b sind parallel zueinander angeordnet. Der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b und das dazugehörige zweite Expansionsorgan 8 sind innerhalb des ersten Strömungspfades 12 ausgebildet, welcher sich, wie der zweite Strömungspfad 17, von der Abzweigstelle 18 bis zur Mündungsstelle 19 erstreckt. Der erste Strömungspfad 12, welcher zwischen dem Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b und der Mündungsstelle 19 ein Rückschlagelement 10, insbesondere ein Rückschlagventil, aufweist, und der zweite Strömungspfad 17 verlaufen somit parallel. Der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b weist vorteilhaft den Bauraum eines herkömmlichen luftbeaufschlagten und als Kondensator/Gaskühler betriebenen Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers auf.The refrigerant circuit 2 ' is also with the second operated as an evaporator refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b for transferring heat from air to the refrigerant, which is the second expansion element 8th is upstream. The first refrigerant-air heat exchanger 6 and the second refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b are arranged parallel to each other. The second refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b and the associated second expansion organ 8th are within the first flow path 12 formed, which, like the second flow path 17 , from the junction 18 to the confluence point 19 extends. The first flow path 12 which is between the refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b and the confluence point 19 a non-return element 10 , in particular a check valve, and the second flow path 17 thus run parallel. The second refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b advantageously has the space of a conventional air-operated and operated as a condenser / gas cooler refrigerant-air heat exchanger.

Zwischen der Mündungsstelle 19 und dem Verdichter 3 ist wiederum ein Sammler 11 angeordnet. Nach einer alternativen, nicht dargestellten Ausgestaltungsform ist der Sammler als Kältemittelspeicher innerhalb des Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertragers 4 integriert und damit auf dem Hochdruckniveau des Kältemittels angeordnet, wobei der auf dem Niederdruckniveau angeordnete Sammler 11 entfallen kann. Der Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager 4 kann zudem mit einer Vorrichtung zum Trocknen des Kältemittels ausgebildet sein.Between the estuary 19 and the compressor 3 is again a collector 11 arranged. According to an alternative, not shown embodiment of the collector is as a refrigerant storage within the refrigerant-refrigerant heat exchanger 4 integrated and thus arranged at the high pressure level of the refrigerant, wherein the arranged at the low pressure level collector 11 can be omitted. The refrigerant-refrigerant heat exchanger 4 can also be formed with a device for drying the refrigerant.

Beim Betrieb des Klimatisierungssystems 1" im Nachheizmodus kann je nach Bedarf, das heißt wenn die im Kältemittelkreislauf 2" zum Erwärmen der Zuluft des Fahrgastraums bereitgestellte Wärme ausreicht und im zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b keine zusätzliche Wärmeaufnahme notwendig ist, der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b vom Kältemittelkreislauf 2" abgesperrt werden. Das als Expansionsventil ausgebildete zweite Expansionsorgan 8 wird, wie beim Betrieb des Klimatisierungssystems 1' im Kälteanlagenmodus, geschlossen. When operating the air conditioning system 1" in Nachheizmodus can be as needed, that is, when in the refrigerant circuit 2 ' sufficient to heat the supply air of the passenger compartment provided heat and in the second refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b no additional heat absorption is necessary, the second refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b from the refrigerant circuit 2 ' be shut off. Designed as an expansion valve second expansion element 8th as in the operation of the air conditioning system 1' in refrigeration system mode, closed.

Beim Betrieb des Klimatisierungssystems 1" im Wärmepumpenmodus kann das erste Expansionsorgan 5 bei geöffnetem zweiten Expansionsorgan 8 geschlossen werden. Dabei wird der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 6 nicht mit Kältemittel beaufschlagt. Der gesamte Kältemittelmassenstrom wird zur Aufnahme von Wärme durch den zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b geleitet.When operating the air conditioning system 1" in heat pump mode, the first expansion organ 5 with the second expansion organ open 8th getting closed. This is the first refrigerant-air heat exchanger 6 not charged with refrigerant. The entire refrigerant mass flow is used to absorb heat through the second refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b directed.

Eine nicht dargestellte Ausführungsform des Kühlmittelkreislaufs betrifft die Anordnung des ersten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragers und des zweiten Kühlmittelluftwärmeübertragers in Kombination mit der Anordnung der als Drei-Wege-Ventil ausgebildeten Abzweigstelle.An unillustrated embodiment of the coolant circuit relates to the arrangement of the first coolant-air heat exchanger and the second Kühlmittelufufmeübertragers in combination with the arrangement of the formed as a three-way valve branch point.

Das Drei-Wege-Ventil ist dabei in der zwischen der Fördervorrichtung und dem Heizwärmeübertrager ausgebildeten Verbindungsleitung vorgesehen, während die Mündungsstelle zwischen dem Heizwärmeübertrager und dem Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager ausgebildet ist. Der zweite Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager ist innerhalb eines ersten Strömungspfades und der Heizwärmeübertrager ist innerhalb eines zweiten Strömungspfades ausgebildet, welche sich jeweils von der Abzweigstelle bis zur Mündungsstelle erstrecken. Der Heizwärmeübertrager als erster Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager und der zweite Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager sind damit parallel zueinander vom Kühlmittel durchströmbar angeordnet.The three-way valve is provided in the connecting line formed between the conveying device and the heating heat exchanger, while the point of discharge is formed between the heating heat exchanger and the refrigerant-coolant heat exchanger. The second coolant-air heat exchanger is within a first flow path and the heating heat exchanger is formed within a second flow path, each extending from the branch point to the discharge point. The heating heat exchanger as the first coolant-air heat exchanger and the second coolant-air heat exchanger are arranged so that it can be flowed through parallel to each other by the coolant.

Der Kältemittelkreislauf und die Betriebsmodi sind für jedes Kältemittel verwendbar, welches niederdruckseitig einen Phasenübergang von flüssig nach gasförmig durchläuft. Hochdruckseitig gibt das Medium durch Gaskühlung/Kondensation und Unterkühlung die aufgenommene Wärme an eine Wärmesenke ab. Als Kältemittel sind natürliche Stoffe, wie R744, R717 und ähnliche, brennbare Stoffe, wie R290, R600, R600a und ähnliche, chemische Stoffe, wie R134a, R152a, HFO-1234yf, sowie diverse Kältemittelgemische verwendbar.The refrigerant circuit and the operating modes can be used for any refrigerant which passes through a phase transition from liquid to gaseous on the low pressure side. On the high pressure side, the medium releases the absorbed heat to a heat sink through gas cooling / condensation and subcooling. Suitable refrigerants are natural substances such as R744, R717 and similar combustible substances such as R290, R600, R600a and similar chemical substances such as R134a, R152a, HFO-1234yf, as well as various mixtures of refrigerants.

Die 3 und 4 zeigen jeweils eine Vorrichtung 9a, 9b zur Wärmeübertragung, insbesondere einen als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager beziehungsweise Umgebungswärmeübertrager, mit integrierter Vorrichtung 57a, 57b zum Abscheiden gasförmigen Kältemittels von flüssigem Kältemittel sowie einem Verdampfungsbereich 64a, 64b für flüssiges Kältemittel und einem Überströmbereich 65a, 65b für gasförmiges Kältemittel. Die Vorrichtung 57a, 57b zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel, auch als Abscheider, Phasenseparator oder Phasentrenner bezeichnet, ist innerhalb des Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 9a, 9b integriert ausgebildet.The 3 and 4 each show a device 9a . 9b for heat transfer, in particular a refrigerant-air heat exchanger or ambient heat exchanger operated as an evaporator, with integrated device 57a . 57b for separating gaseous refrigerant from liquid refrigerant and an evaporation zone 64a . 64b for liquid refrigerant and an overflow area 65a . 65b for gaseous refrigerant. The device 57a . 57b for separating the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant, also referred to as a separator, phase separator or phase separator is within the refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b integrated trained.

Die Vorrichtung 57a, 57b trennt jeweils die flüssige Phase von der gasförmigen Phase des Kältemittels ab, bevor das Kältemittel durch einen wärmeübertragenden Abschnitt des Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 9a, 9b hindurchströmt. Der wärmeübertragende Abschnitt des Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 9a, 9b ist dabei in zwei Bereiche unterteilt: einen aktiven Bereich 64a, 64b, auch als Verdampfungsbereich bezeichnet, und den inaktiven Bereich 65a, 65b, auch als Überströmbereich bezeichnet.The device 57a . 57b respectively separates the liquid phase from the gaseous phase of the refrigerant before the refrigerant passes through a heat transferring portion of the refrigerant-air-heat exchanger 9a . 9b flowing. The heat-transferring section of the refrigerant-air-heat exchanger 9a . 9b is divided into two areas: an active area 64a . 64b , also referred to as evaporation zone, and the inactive zone 65a . 65b , also referred to as overflow area.

Der aktive Bereich 64a, 64b ist im Kreuzgegenstrom zum Kältemittel mit Luft beaufschlagbar, wobei Wärme von der Luft an das Kältemittel übertragen werden kann. Der inaktive Bereich 65a, 65b wird vorzugsweise nicht mit Luft beaufschlagt, sodass innerhalb des inaktiven Bereichs 65a, 65b keine Wärme übertragen wird.The active area 64a . 64b is in cross-counterflow to the refrigerant acted upon with air, wherein heat from the air can be transferred to the refrigerant. The inactive area 65a . 65b is preferably not supplied with air, so that within the inactive area 65a . 65b no heat is transferred.

Kältemittelseitig strömt das in der Vorrichtung 57a, 57b zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel abgetrennte flüssige Kältemittel durch den aktiven Bereich 64a, 64b des Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 9a, 9b und wird unter Wärmeaufnahme verdampft. Das abgetrennte gasförmige Kältemittel wird durch den inaktiven Bereich 65a, 65b des Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 9a, 9b geleitet und strömt somit ohne Aufnahme von Wärme durch den Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b hindurch.The refrigerant side flows in the device 57a . 57b for separating the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant separated liquid refrigerant through the active area 64a . 64b of the refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b and is evaporated while absorbing heat. The separated gaseous refrigerant passes through the inactive area 65a . 65b of the refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b passed and thus flows without absorption of heat through the refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b therethrough.

Da ausschließlich flüssiges Kältemittel durch den aktiven Bereich 64a, 65b des wärmeübertragenden Abschnitts des Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 9a, 9b strömt, ist der gesamte kältemittelseitige Druckverlust des Kältemittels beim Durchströmen des Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 9a, 9b deutlich geringer als der Druckverlust beim Durchströmen eines herkömmlichen, im Wärmepumpenmodus als Verdampfer betriebenen Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers. Da zudem das gasförmige Kältemittel durch den inaktiven Bereich 65a, 65b und damit um den aktiven Bereich 64a, 64b des Kältemittel-Luft-Wärmeübertragers 9a, 9b herum geleitet wird, wird der aktive Bereich 64a, 64b mit einem geringeren Kältemittelmassenstrom beaufschlagt.Because only liquid refrigerant through the active area 64a . 65b the heat transferring portion of the refrigerant-air-heat exchanger 9a . 9b flows, is the total refrigerant-side pressure drop of the refrigerant when flowing through the refrigerant-air-heat exchanger 9a . 9b significantly lower than the pressure loss when flowing through a conventional, operated in the heat pump mode as an evaporator refrigerant air heat exchanger. In addition, because the gaseous refrigerant through the inactive area 65a . 65b and thus around the active area 64a . 64b of the refrigerant-air heat exchanger 9a . 9b is being routed around becomes the active area 64a . 64b subjected to a lower refrigerant mass flow.

Infolge des reduzierten kältemittelseitigen Druckverlusts sowie des geringeren Kältemittelmassenstroms kann bei gleicher Leistungsanforderung an die zu übertragende Wärme im Vergleich zu einem aus dem Stand der Technik bekannten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager die Bauteilgröße reduziert werden, was zu geringeren Kosten bei der Herstellung und zu einem geringeren Gewicht führt.As a result of the reduced refrigerant side pressure loss and the lower refrigerant mass flow can be reduced at the same power requirement on the heat to be transferred compared to a known from the prior art refrigerant-air heat exchanger component size, resulting in lower manufacturing costs and a lower weight leads.

Zudem weist der Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9a, 9b keine zusätzlichen getrennt ausgebildeten Komponenten, wie ein Expansionsorgan oder eine eigenständige Vorrichtung zum Abscheiden sowie die Komponenten verbindende Kältemittelleitungen, auf was ebenfalls die Kosten sowie die Komplexität des Kältemittelkreislaufs reduziert.In addition, the refrigerant-air heat exchanger has 9a . 9b no additional separately designed components, such as an expansion organ or an independent apparatus for separating and refrigerant piping connecting the components, which also reduces the cost and complexity of the refrigeration cycle.

Aus 3 geht eine Vorrichtung 9a zur Wärmeübertragung mit integrierter Vorrichtung 57a zum Abscheiden gasförmigen Kältemittels von flüssigem Kältemittel sowie einem Verdampfungsbereich 64a als aktivem Bereich 64a und einem Überströmbereich 65a für gasförmiges Kältemittel als inaktivem Bereich 65a hervor. Die Vorrichtung 57a zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel ist innerhalb eines ersten Sammelrohres 50a beziehungsweise Verteilrohres oder Kältemitteleinlassverteilers angeordnet.Out 3 goes a device 9a for heat transfer with integrated device 57a for separating gaseous refrigerant from liquid refrigerant and an evaporation zone 64a as an active area 64a and an overflow area 65a for gaseous refrigerant as inactive area 65a out. The device 57a for separating the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant is within a first header 50a or distribution pipe or refrigerant inlet manifold arranged.

Die Vorrichtung 9a weist das erste Sammelrohr 50a und ein zweites Sammelrohr 51a auf, welche über parallel zueinander und in horizontaler Richtung x angeordnete, insbesondere geradlinig ausgebildete Rohrelemente 52-1, 52-2 miteinander verbunden sind. Die inneren Volumina der Sammelrohre 50a, 51a sind über die Rohrelemente 52-1, 52-2 zu einem gemeinsamen Volumen zusammengefügt.The device 9a has the first manifold 50a and a second manifold 51a on which about parallel to each other and in the horizontal direction x arranged, in particular rectilinear tubular elements 52-1 . 52-2 connected to each other. The internal volumes of the headers 50a . 51a are about the pipe elements 52-1 . 52-2 merged into a common volume.

Die Vorrichtung 9a weist einen Einlass 54 und einen Auslass 55 für das Kältemittel auf. Der Einlass 54 ist am ersten Sammelrohr 50a ausgebildet, während das zweite Sammelrohr 51a den Auslass 55 aufweist.The device 9a has an inlet 54 and an outlet 55 for the refrigerant on. The inlet 54 is at the first manifold 50a formed while the second manifold 51a the outlet 55 having.

Die beiden Phasen des Kältemittels werden mittels der Vorrichtung 57a mechanisch voneinander getrennt. Die mechanische Trennung beruht dabei auf der Trägheitskraft als treibende Kraft, was einen ausreichend großen Dichteunterschied zwischen den Phasen des Kältemittels erfordert.The two phases of the refrigerant are by means of the device 57a mechanically separated from each other. The mechanical separation is based on the inertial force as a driving force, which requires a sufficiently large density difference between the phases of the refrigerant.

Das in der insbesondere in horizontaler Richtung x ausgerichteten Strömungsrichtung 56 in das erste Sammelrohr 50a einströmende Gemisch aus gasförmigem und flüssigem Kältemittel wird gegen ein vorzugsweise in vertikaler Richtung y ausgerichtet angeordnetes und als Prallblech dienendes Trennelement 60 der Vorrichtung 57a zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel geleitet. Nach dem Einströmen in die Vorrichtung 9a prallt das Kältemittel auf eine Vorderseite des als Trennwand ausgebildeten Trennelementes 60. Durch die abrupten Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit und der Strömungsrichtung werden infolge der unterschiedlichen Trägheitskräfte des flüssigen Kältemittels und des gasförmigen Kältemittels, mit welchen die beiden Phasen der Richtungsänderung unterschiedlich folgen, die unterschiedlichen Phasen des Kältemittels voneinander getrennt.That in particular in the horizontal direction x aligned flow direction 56 in the first manifold 50a inflowing mixture of gaseous and liquid refrigerant is against a preferably in the vertical direction y arranged aligned and serving as baffle divider 60 the device 57a for separating the gaseous refrigerant passed from the liquid refrigerant. After flowing into the device 9a bounces the refrigerant on a front side of the partition wall designed as a separating element 60 , Due to the abrupt changes in the flow velocity and the flow direction, the different phases of the refrigerant are separated from each other due to the different inertial forces of the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant with which the two phases of the change in direction follow differently.

Aufgrund der größeren Dichte strömt das flüssige Kältemittel in der insbesondere in vertikaler Richtung y ausgerichteten Strömungsrichtung 61 nach unten in einen im ersten Sammelrohr 50a ausgebildeten Flüssigkeitsbereich 58a, während das gasförmige Kältemittel aufgrund der geringeren Dichte in der insbesondere in vertikaler Richtung y ausgerichteten Strömungsrichtung 62 nach oben in einen ebenfalls im ersten Sammelrohr 50a ausgebildeten Gasbereich 59a geleitet wird.Due to the greater density, the liquid refrigerant flows in the particular in the vertical direction y aligned flow direction 61 down into one in the first manifold 50a trained liquid area 58a while the gaseous refrigerant due to the lower density in particular in the vertical direction y aligned flow direction 62 upwards in a likewise in the first manifold 50a trained gas area 59a is directed.

Das Trennelement 60 dient zudem als Mittel zum Abtrennen des Flüssigkeitsbereichs 58a vom Gasbereich 59a und damit zur Ausbildung von zwei Kammern. Die Kammern sind lediglich im Flüssigkeitsbereich 58a miteinander verbunden, um flüssiges Kältemittel zwischen den Kammern überströmen zu lassen.The separating element 60 also serves as a means for separating the liquid area 58a from the gas area 59a and thus the formation of two chambers. The chambers are only in the liquid area 58a interconnected to allow liquid refrigerant to flow over between the chambers.

Die den Flüssigkeitsbereich 58a des ersten Sammelrohres 50a mit dem zweiten Sammelrohr 51a verbindenden Rohrelemente 52-1 bilden den aktiven Verdampfungsbereich 64a aus und sind zur Vergrößerung der Wärmeübertragerfläche auf der Außenseite, das heißt speziell der Luftseite, mit Rippen 53 versehen. Die Rohrelemente 52-1 sind beispielsweise als Flachrohre ausgebildet.The the liquid area 58a of the first manifold 50a with the second manifold 51a connecting pipe elements 52-1 form the active evaporation area 64a and are to increase the heat transfer surface on the outside, that is especially the air side, with ribs 53 Mistake. The pipe elements 52-1 are designed for example as flat tubes.

Das flüssige Kältemittel wird durch die Rohrelemente 52-1 des Verdampfungsbereichs 64a hindurchgeleitet, wobei Wärme an das Kältemittel übertragen wird und das Kältemittel verdampft. Die Luft strömt beispielsweise im Kreuzgegenstrom über die Rippen 53. Nach vollständiger Verdampfung wird das gasförmige Kältemittel innerhalb des zweiten Sammelrohres 51a in Strömungsrichtung 63 in Richtung des Auslasses 55 geleitet.The liquid refrigerant is through the pipe elements 52-1 the evaporation area 64a passed, wherein heat is transferred to the refrigerant and the refrigerant evaporates. The air flows, for example, in cross-counterflow over the ribs 53 , After complete evaporation, the gaseous refrigerant within the second manifold 51a in the flow direction 63 in the direction of the outlet 55 directed.

Die sich im Gasbereich 59a des ersten Sammelrohres 50a des zwischen dem ersten Sammelrohr 50a und dem zweiten Sammelrohr 51a erstreckenden Rohrelemente 52-2 bilden den inaktiven Überströmbereich 65a für das in der Vorrichtung 57a zum Abscheiden des gasförmigen vom flüssigen Kältemittel abgeschiedenen gasförmigen Kältemittels aus und weisen im Vergleich zu den den Verdampfungsbereich 64a ausbildenden Rohrelementen 52-1 keine Rippen auf. Auch die Rohrelemente 52-2 des Überströmbereichs 65a können als Flachrohre ausgebildet sein, welche aneinander anliegend angeordnet sind. Die kompakte Anordnung der Rohrelemente 52-2 bewirkt einen sehr kompakten Bauraum des Wärmeübertragers 9a.The in the gas area 59a of the first manifold 50a of the between the first manifold 50a and the second manifold 51a extending tubular elements 52-2 form the inactive overflow area 65a for that in the device 57a for separating the gaseous refrigerant separated from the liquid refrigerant and have, in comparison to the evaporation region 64a forming tubular elements 52-1 no ribs up. Also the pipe elements 52-2 the overflow area 65a may be formed as flat tubes, which are arranged adjacent to each other. The compact arrangement of the pipe elements 52-2 causes a very compact space of the heat exchanger 9a ,

Das gasförmige Kältemittel wird durch die Rohrelemente 52-2 des Überströmbereichs 65a hindurchgeleitet. Dabei wird keine Wärme an das Kältemittel übertragen. Das durch den Überströmbereich 65a hindurchgeleitete gasförmige Kältemittel wird innerhalb des zweiten Sammelrohres 51a mit dem bei der Verdampfung erzeugten gasförmigen Kältemittel vermischt und als gemeinsamer Massenstrom gasförmigen Kältemittels in Strömungsrichtung 56 durch den Auslass 55 aus dem Wärmeübertrager 9a abgeleitet.The gaseous refrigerant is passed through the tube elements 52-2 the overflow area 65a passed. No heat is transferred to the refrigerant. That through the overflow area 65a passed gaseous refrigerant is within the second manifold 51a mixed with the gaseous refrigerant produced during the evaporation and as a common mass flow gaseous refrigerant in the flow direction 56 through the outlet 55 from the heat exchanger 9a derived.

Die Massenströme des gasförmigen und des flüssigen Kältemittels werden folglich mit dem Verdampfungsbereich 64a und dem Überströmbereich 65a durch unterschiedliche, getrennt voneinander ausgebildete Bereiche des Wärmeübertragers 9a geleitet. Die Bereiche weisen unterschiedliche Dimensionen auf, wobei der Verdampfungsbereich 64a größer dimensioniert ist als der Überströmbereich 65a.The mass flows of the gaseous and the liquid refrigerant are consequently with the evaporation area 64a and the overflow area 65a by different, separately formed regions of the heat exchanger 9a directed. The areas have different dimensions, with the evaporation area 64a larger than the overflow area 65a ,

Nach einer ersten alternativen Ausführungsform sind die Rohrelemente 52-1 des Verdampfungsbereichs 64a und die Rohrelemente 52-2 des Überströmbereichs 65a in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Dabei kann die Luft die Rohrelemente 52-1, 52-2 parallel überströmen.According to a first alternative embodiment, the tube elements 52-1 the evaporation area 64a and the pipe elements 52-2 the overflow area 65a arranged in a common plane. The air can be the pipe elements 52-1 . 52-2 overflow in parallel.

Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform sind die Rohrelemente des Verdampfungsbereichs und die Rohrelemente des Überströmbereichs jeweils in zwei parallel zueinander ausgerichteten Ebenen angeordnet. Dabei kann die Luft je nach Strömungsrichtung nacheinander erst über die Wärmeübertragungsfläche des Verdampfungsbereichs und anschließend über die Wärmeübertragungsfläche des Überströmbereichs oder umgekehrt strömen.According to an alternative embodiment not shown, the tube elements of the evaporation region and the tube elements of the overflow region are each arranged in two planes aligned parallel to one another. In this case, depending on the flow direction, the air can successively flow first over the heat transfer surface of the evaporation region and subsequently over the heat transfer surface of the overflow region or vice versa.

In 4 ist eine Vorrichtung 9b zur Wärmeübertragung, insbesondere ein Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager, mit einer integrierten Vorrichtung 57b zum Abscheiden gasförmigen Kältemittels von flüssigem Kältemittel sowie einem Verdampfungsbereich 64b für flüssiges Kältemittel und einem Überströmbereich 65b für gasförmiges Kältemittel gezeigt. Die Vorrichtung 57b zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel ist zwischen einem ersten Sammelrohr 50b und einem zweiten Sammelrohr 51b, die Sammelrohre 50b, 51b miteinander verbindend ausgebildet angeordnet.In 4 is a device 9b for heat transfer, in particular a refrigerant-air heat exchanger, with an integrated device 57b for separating gaseous refrigerant from liquid refrigerant and an evaporation zone 64b for liquid refrigerant and an overflow area 65b for gaseous refrigerant shown. The device 57b for separating the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant is between a first manifold 50b and a second manifold 51b , the headers 50b . 51b arranged interconnected formed arranged.

Das erste Sammelrohr 50b und das zweite Sammelrohr 51b sind zudem über parallel zueinander sowie zur Vorrichtung 57b und in vertikaler Richtung y angeordnete, insbesondere geradlinig ausgebildete Rohrelemente 52-1 miteinander verbunden. Die inneren Volumina der Sammelrohre 50b, 51b sind über die Rohrelemente 52-1 und die Vorrichtung 57b zu einem gemeinsamen Volumen zusammengefügt.The first collection pipe 50b and the second manifold 51b are also over parallel to each other and to the device 57b and in the vertical direction y arranged, in particular rectilinear tubular elements 52-1 connected with each other. The internal volumes of the headers 50b . 51b are about the pipe elements 52-1 and the device 57b merged into a common volume.

Der Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager 9b weist einen Einlass 54 und einen Auslass 55 für das Kältemittel auf. Der Einlass 54 ist an der Vorrichtung 57b zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel ausgebildet, während das zweite Sammelrohr 51b den Auslass 55 aufweist.The refrigerant-air heat exchanger 9b has an inlet 54 and an outlet 55 for the refrigerant on. The inlet 54 is at the device 57b for separating the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant, while the second header 51b the outlet 55 having.

Die beiden Phasen des Kältemittels werden mittels der Vorrichtung 57b mechanisch voneinander getrennt. Die mechanische Trennung beruht dabei wiederum auf der Trägheitskraft als treibende Kraft, was einen ausreichend großen Dichteunterschied zwischen den Phasen des Kältemittels erfordert. Das Gemisch aus gasförmigem und flüssigem Kältemittel strömt in der insbesondere in horizontaler Richtung x ausgerichteten Strömungsrichtung 56 in die in vertikaler Richtung y ausgerichtet angeordnete Vorrichtung 57b zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel ein. Durch die abrupten Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit und der Strömungsrichtung beim Auftreffen auf die Wandung der Vorrichtung 57b werden infolge der unterschiedlichen Trägheitskräfte des flüssigen Kältemittels und des gasförmigen Kältemittels, mit welchen die beiden Phasen der Richtungsänderung unterschiedlich folgen, die unterschiedlichen Phasen des Kältemittels voneinander getrennt.The two phases of the refrigerant are by means of the device 57b mechanically separated from each other. The mechanical separation is based in turn on the inertial force as a driving force, which requires a sufficiently large density difference between the phases of the refrigerant. The mixture of gaseous and liquid refrigerant flows in the particular in the horizontal direction x aligned flow direction 56 in the vertical direction y aligned device 57b for separating the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant. Due to the abrupt changes in the flow velocity and the flow direction when hitting the wall of the device 57b Due to the different inertial forces of the liquid refrigerant and the gaseous refrigerant, with which the two phases of the change in direction follow differently, the different phases of the refrigerant are separated from each other.

Aufgrund der größeren Dichte strömt das flüssige Kältemittel in der insbesondere in vertikaler Richtung y ausgerichteten Strömungsrichtung 61 nach unten in einen in der Vorrichtung 57b ausgebildeten Flüssigkeitsbereich 58b, während das gasförmige Kältemittel aufgrund der geringeren Dichte in der insbesondere in vertikaler Richtung y ausgerichteten Strömungsrichtung 62 nach oben in einen ebenfalls in der Vorrichtung 57b ausgebildeten Gasbereich 59b geleitet wird.Due to the greater density, the liquid refrigerant flows in the particular in the vertical direction y aligned flow direction 61 down into one in the device 57b trained liquid area 58b while the gaseous refrigerant due to the lower density in particular in the vertical direction y aligned flow direction 62 up in a likewise in the device 57b trained gas area 59b is directed.

Der Flüssigkeitsbereich 58b ist mit dem ersten Sammelrohr 50b verbunden, während der Gasbereich 59b mit dem zweiten Sammelrohr 51b hydraulisch gekoppelt ist.The fluid area 58b is with the first manifold 50b connected while the gas area 59b with the second manifold 51b hydraulically coupled.

Das erste Sammelrohr 50b und die das erste Sammelrohr 50b mit dem zweiten Sammelrohr 51b verbindenden Rohrelemente 52-1 bilden den aktiven Verdampfungsbereich 64b aus. Die beispielsweise als Flachrohre ausgebildeten Rohrelemente 52-1 sind zur Vergrößerung der Wärmeübertragerfläche auf der Außenseite, das heißt speziell der Luftseite, mit Rippen 53 versehen.The first collection pipe 50b and the first manifold 50b with the second manifold 51b connecting pipe elements 52-1 form the active evaporation area 64b out. The trained example as flat tubes tube elements 52-1 are to increase the heat transfer surface on the outside, that is especially the air side, with ribs 53 Mistake.

Das flüssige Kältemittel wird durch die Rohrelemente 52-1 des Verdampfungsbereichs 64b hindurchgeleitet, wobei Wärme an das Kältemittel übertragen wird und das Kältemittel verdampft. Die Luft strömt beispielsweise im Kreuzgegenstrom über die Rippen 53. Nach vollständiger Verdampfung wird das gasförmige Kältemittel in das zweite Sammelrohr 51b eingeleitet.The liquid refrigerant is through the pipe elements 52-1 the evaporation area 64b passed, wherein heat is transferred to the refrigerant and the refrigerant evaporates. The air flows, for example, in cross-counterflow over the ribs 53 , After complete evaporation, the gaseous refrigerant in the second manifold 51b initiated.

Das zweite Sammelrohr 51b bildet den inaktiven Überströmbereich 65b für das in der Vorrichtung 57b zum Abscheiden des gasförmigen vom flüssigen Kältemittel abgeschiedenen gasförmigen Kältemittels aus. Das gasförmige Kältemittel wird in Strömungsrichtung 63 durch das zweite Sammelrohr 51b hindurchgeleitet und dabei mit dem bei der Verdampfung erzeugten gasförmigen Kältemittel vermischt sowie als gemeinsamer Massenstrom in Strömungsrichtung 56 durch den Auslass 55 aus dem Wärmeübertrager 9b abgeleitet.The second manifold 51b forms the inactive overflow area 65b for that in the device 57b for separating the gaseous refrigerant separated from the liquid refrigerant. The gaseous refrigerant is in flow direction 63 through the second manifold 51b passed through and mixed with the gaseous refrigerant produced during the evaporation and as a common mass flow in the flow direction 56 through the outlet 55 from the heat exchanger 9b derived.

Da lediglich flüssiges Kältemittel durch den aktiven Verdampfungsbereich 64a, 64b hindurchströmt, steht jeweils die gesamte Verdampfungsenthalpie des Zwei-Phasengebiets des Kältemittels zur Wärmeaufnahme zur Verfügung. Der reduzierte Kältemittelmassenstrom bewirkt in Kombination mit der erhöhten Verdampfungsenthalpie den deutlich geringeren kältemittelseitigen Druckverlust innerhalb des aktiven Verdampfungsbereichs 64a, 64b und führt somit zu einer deutlich geringeren Temperaturspreizung des Kältemittels zwischen dem Einlass 54 und dem Auslass 55 des Kältemittels im Vergleich zu einem aus dem Stand der Technik bekannten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager. Damit kann zudem deutlich mehr Wärme aus der Umgebung aufgenommen werden.Because only liquid refrigerant through the active evaporation area 64a . 64b flows through each of the total enthalpy of enthalpy of the two-phase region of the refrigerant for heat absorption is available. The reduced refrigerant mass flow in combination with the increased enthalpy of vaporization causes the much lower refrigerant side pressure drop within the active evaporation range 64a . 64b and thus leads to a significantly lower temperature spread of the refrigerant between the inlet 54 and the outlet 55 of the refrigerant compared to a known from the prior art refrigerant-air heat exchanger. This also allows much more heat to be absorbed from the environment.

Der kältemittelseitige Druckverlust kann weiter reduziert werden, indem speziell für die Verdampfung ausgebildete Kältemittelrohre als Rohrelemente 52-1 verwendet werden.The refrigerant side pressure loss can be further reduced by refrigerant pipes specially designed for evaporation as pipe members 52-1 be used.

Im Vergleich zum Wärmeübertrager 9a aus 3 wird beim Wärmeübertrager 9b aus 4 bei gleichem Bauraum eine größere Anzahl an Rohrelementen 52-1 parallel durchströmt, welche zudem eine geringere Länge aufweisen. Dadurch kann der kältemittelseitige Druckverlust des Wärmeübertragers 9b weiter verringert werden.Compared to the heat exchanger 9a out 3 is at the heat exchanger 9b out 4 with the same space a larger number of pipe elements 52-1 flows through in parallel, which also have a shorter length. As a result, the refrigerant side pressure loss of the heat exchanger 9b be further reduced.

Innerhalb des inaktiven Überströmbereichs 65b strömt das gasförmige Kältemittel durch das zweite Sammelrohr 51b, dessen freier Strömungsquerschnitt derart ausgebildet ist, dass im gasförmigen Kältemittel während der Durchströmung lediglich ein geringer kältemittelseitiger Druckverlust auftritt.Within the inactive overflow area 65b the gaseous refrigerant flows through the second manifold 51b , whose free flow cross-section is designed such that only a small pressure loss occurs on the refrigerant refrigerant during the flow through.

Die integrierte Vorrichtung 57a, 57b zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel ist derart ausgebildet und angeordnet, dass auch bei unterschiedlichen Füllstandshöhen des flüssigen Kältemittels stets ein Massenstrom vollständig flüssigen Kältemittels durch den aktiven Verdampfungsbereich 64a, 64b hindurchströmt. Der Füllstand des flüssigen Kältemittels stellt sich entsprechend der Druckdifferenz zwischen dem Kältemittel am Einlass 54 und am Auslass 55 ein.The integrated device 57a . 57b for separating the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant is designed and arranged such that even at different filling levels of the liquid refrigerant always a mass flow of completely liquid refrigerant through the active evaporation area 64a . 64b flowing. The level of the liquid refrigerant is adjusted according to the pressure difference between the refrigerant at the inlet 54 and at the outlet 55 one.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1', 1"1 ', 1 "
KlimatisierungssystemCooling system
2', 2"2 ', 2 "
KältemittelkreislaufRefrigerant circulation
33
Verdichtercompressor
44
Wärmeübertrager, Kältemittel-Kühlmittel-WärmeübertragerHeat exchanger, refrigerant-refrigerant heat exchanger
55
erstes Expansionsorganfirst expansion organ
66
Wärmeübertrager, erster Kältemittel-Luft-WärmeübertragerHeat exchanger, first refrigerant-air heat exchanger
77
innerer Wärmeübertragerinternal heat exchanger
88th
zweites Expansionsorgansecond expansion organ
9a, 9b9a, 9b
Vorrichtung zur Wärmeübertragung, Wärmeübertrager, zweiter Kältemittel-Luft-WärmeübertragerApparatus for heat transfer, heat exchanger, second refrigerant-air heat exchanger
1010
Rückschlagelementchecking member
1111
Sammlercollector
1212
erster Strömungspfadfirst flow path
1313
zweiter Strömungspfadsecond flow path
1414
Abzweigstellebranching point
1515
Mündungsstelleopening point
1616
Ventil, AbsperrventilValve, shut-off valve
1717
zweiter Strömungspfadsecond flow path
1818
Abzweigstellebranching point
1919
Mündungsstelleopening point
2020
drittes Expansionsorganthird expansion organ
3030
KühlmittelkreislaufCoolant circuit
3131
Fördervorrichtungconveyor
3232
erster Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager, Heizwärmeübertragerfirst coolant-air heat exchanger, heating heat exchanger
3333
Abzweigstelle, Drei-Wege-VentilBranch point, three-way valve
3434
Mündungsstelleopening point
3535
erster Strömungspfadfirst flow path
3636
zweiter Kühlmittel-Luft-Wärmeübertragersecond coolant-air heat exchanger
3737
zweiter Strömungspfadsecond flow path
4040
Klimagerätair conditioning
4141
Strömungsrichtung Zuluft FahrgastraumFlow direction of incoming air passenger compartment
4242
Anlagenmodulsystem module
43 43
Strömungsrichtung LuftFlow direction air
50a, 50b50a, 50b
erstes Sammelrohrfirst manifold
51a, 51b51a, 51b
zweites Sammelrohrsecond manifold
52-1, 52-252-1, 52-2
Rohrelementtube element
5353
Ripperib
5454
Einlass KältemittelInlet refrigerant
5555
Auslass KältemittelOutlet refrigerant
5656
Strömungsrichtung KältemittelFlow direction of refrigerant
57a, 57b57a, 57b
Vorrichtung zum Abscheiden gasförmigen Kältemittels von flüssigem KältemittelApparatus for separating gaseous refrigerant from liquid refrigerant
58a, 58b58a, 58b
Flüssigkeitsbereichliquid range
59a, 59b59a, 59b
Gasbereichgas sector
6060
Trennelementseparating element
6161
Strömungsrichtung KältemittelflüssigkeitFlow direction of refrigerant liquid
6262
Strömungsrichtung gasförmiges KältemittelFlow direction gaseous refrigerant
6363
Strömungsrichtung gasförmiges KältemittelFlow direction gaseous refrigerant
64a, 64b64a, 64b
Verdampfungsbereich, aktiver BereichEvaporation area, active area
65a, 65b65a, 65b
Überströmbereich gasförmiges Kältemittel, inaktiver BereichOverflow area gaseous refrigerant, inactive area
xx
horizontale Richtunghorizontal direction
yy
vertikale Richtungvertical direction

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Claims (19)

Vorrichtung (9a, 9b) zur Wärmeübertragung, insbesondere ein als Verdampfer betriebener Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager, für einen Kältemittelkreislauf (2', 2") eines Klimatisierungssystems (1', 1") eines Kraftfahrzeugs, aufweisend einen Einlass (54) und einen Auslass (55) für das Kältemittel, ein erstes Sammelrohr (50a, 50b) und ein zweites Sammelrohr (51a, 51b) sowie sich zwischen den Sammelrohren (51a, 51b) erstreckende, parallel zueinander ausgerichtet angeordnete Rohrelemente (52-1, 52-2), dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (57a, 57b) zum Abscheiden gasförmigen Kältemittels von flüssigem Kältemittel in die Vorrichtung (9a, 9b) integriert ausgebildet ist und die Vorrichtung (9a, 9b) einen Verdampfungsbereich (64a, 64b) ausschließlich zum Beaufschlagen mit flüssigem Kältemittel und einen Überströmbereich (65a, 65b) ausschließlich zum Beaufschlagen mit gasförmigem Kältemittel aufweist.Device (9a, 9b) for heat transfer, in particular a operated as an evaporator refrigerant-air heat exchanger, for a refrigerant circuit (2 ', 2 ") of an air conditioning system (1', 1") of a motor vehicle, comprising an inlet (54) and a Outlet (55) for the refrigerant, a first manifold (50a, 50b) and a second manifold (51a, 51b) and extending between the manifolds (51a, 51b), aligned parallel to each other arranged tubular elements (52-1, 52-2 ), characterized in that a device (57a, 57b) for separating gaseous refrigerant from liquid refrigerant into the device (9a, 9b) is integrated and the device (9a, 9b) an evaporation region (64a, 64b) exclusively for applying liquid refrigerant and an overflow region (65a, 65b) exclusively for the application of gaseous refrigerant. Vorrichtung (9a) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelrohre (50a, 51a) in vertikaler Richtung (y) ausgerichtet angeordnet sowie über parallel zueinander und in horizontaler Richtung (x) angeordnete Rohrelemente (52-1, 52-2) miteinander verbunden sind.Device (9a) according to Claim 1 , characterized in that the collecting tubes (50a, 51a) arranged in the vertical direction (y) aligned and connected to one another via mutually parallel and in the horizontal direction (x) tubular elements (52-1, 52-2). Vorrichtung (9a) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (57a) zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel innerhalb des ersten Sammelrohres (50a) integriert ausgebildet ist.Device (9a) according to Claim 2 , characterized in that the device (57a) for separating the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant within the first collecting tube (50a) is integrally formed. Vorrichtung (9a) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (54) am ersten Sammelrohr (50a) ausgebildet ist.Device (9a) according to Claim 2 or 3 , characterized in that the inlet (54) is formed on the first manifold (50a). Vorrichtung (9a) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (57a) ein in vertikaler Richtung (y) ausgerichtet angeordnetes Trennelement (60) aufweist, welches ein inneres Volumen des ersten Sammelrohres (50a) in einen Flüssigkeitsbereich (58a) und einen Gasbereich (59a) unterteilt.Device (9a) according to Claim 3 or 4 , characterized in that the device (57a) has a vertical direction (y) arranged aligned separating element (60), which divides an inner volume of the first collecting tube (50a) in a liquid region (58a) and a gas region (59a). Vorrichtung (9a) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den Flüssigkeitsbereich (58a) des ersten Sammelrohres (50a) mit dem zweiten Sammelrohr (51a) verbindenden Rohrelemente (52-1) den Verdampfungsbereich (64a) und die den Gasbereich (59a) des ersten Sammelrohres (50a) mit dem zweiten Sammelrohr (51a) verbindenden Rohrelemente (52-2) den Überströmbereich (65a) ausbilden.Device (9a) according to Claim 5 Characterized in that the liquid portion (58a) of the first header (50a) to the second header pipe (51a) connecting the tubular elements (52-1) the evaporation zone (64a) and said gas portion (59a) of the first header (50a) with The pipe elements (52-2) connecting the second collecting pipe (51a) form the overflow region (65a). Vorrichtung (9b) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sammelrohre (50b, 51b) in horizontaler Richtung (x) ausgerichtet angeordnet sowie über parallel zueinander und in vertikaler Richtung (y) angeordnete Rohrelemente (52-1) miteinander verbunden sind.Device (9b) after Claim 1 , characterized in that the collecting tubes (50b, 51b) arranged in the horizontal direction (x) aligned and connected to one another via parallel and in the vertical direction (y) arranged tubular elements (52-1). Vorrichtung (9b) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (57b) zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel zwischen dem ersten Sammelrohr (50b) und dem zweiten Sammelrohr (51b), die Sammelrohre (50b, 51b) miteinander verbindend ausgebildet angeordnet ist.Device (9b) after Claim 7 characterized in that the means (57b) for separating the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant is disposed between the first header (50b) and the second header (51b) connecting the headers (50b, 51b). Vorrichtung (9b) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Vorrichtung (57b) zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel in vertikaler Richtung (y) und parallel zu den Rohrelementen (52-1) angeordnet ist.Device (9b) after Claim 8 , characterized in that means (57b) for separating the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant in the vertical direction (y) and parallel to the tube elements (52-1) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (54) an der Vorrichtung (57b) zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel ausgebildet ist.Device after Claim 8 or 9 characterized in that the inlet (54) is formed on the device (57b) for separating the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant. Vorrichtung (9b) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (57b) zum Abscheiden des gasförmigen Kältemittels vom flüssigen Kältemittel einen Flüssigkeitsbereich (58b) und einen Gasbereich (59b) aufweist, wobei der Flüssigkeitsbereich (58b) mit dem ersten Sammelrohr (50b) und der Gasbereich (59b) mit dem zweiten Sammelrohr (51b) verbunden ausgebildet sind.Device (9b) according to one of Claims 8 to 10 characterized in that the means (57b) for separating the gaseous refrigerant from the liquid refrigerant comprises a liquid portion (58b) and a gas portion (59b), the liquid portion (58b) being connected to the first header (50b) and the gas portion (59b) are formed connected to the second manifold (51b). Vorrichtung (9b) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sammelrohr (50b) sowie die das erste Sammelrohr (50b) mit dem zweiten Sammelrohr (51b) verbindenden Rohrelemente (52-1) den Verdampfungsbereich (64b) und das zweite Sammelrohr (51b) den Überströmbereich (65b) ausbilden.Device (9b) according to one of Claims 7 to 11 , characterized in that the first collecting tube (50b) and the tube elements (52-1) connecting the first collecting tube (50b) to the second collecting tube (51b), the evaporation region (64b) and the second collecting tube (51b) the overflow region (65b) form. Klimatisierungssystem (1', 1") eines Kraftfahrzeugs mit einem Kühlmittelkreislauf (30) und einem Kältemittelkreislauf (2', 2"), aufweisend eine Vorrichtung (9a, 9b) zur Wärmeübertragung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.Air conditioning system (1 ', 1 ") of a motor vehicle with a coolant circuit (30) and a refrigerant circuit (2', 2"), comprising a device (9a, 9b) for heat transfer according to one of Claims 1 to 11 , Klimatisierungssystem (1', 1") nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass - der Kältemittelkreislauf (2', 2") einen Verdichter (3), einen als Kondensator/Gaskühler betreibbaren Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (4) zur Wärmeübertragung zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel des Kühlmittelkreislaufs (30), ein erstes Expansionsorgan (5) sowie einen ersten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (6) zum Konditionieren der Zuluft für den Fahrgastraum aufweist, - der Kühlmittelkreislauf (30) eine Fördervorrichtung (31), einen ersten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager (32) zum Erwärmen der Zuluft für den Fahrgastraum, einen zweiten Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager (36) sowie den Kältemittel-Kühlmittel-Wärmeübertrager (4) aufweist, wobei die Vorrichtung (9a, 9b) zur Wärmeübertragung als ein zweiter ausschließlich als Verdampfer betreibbarer Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (9a, 9b) ausgebildet ist und dem Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (9a, 9b) in Strömungsrichtung des Kältemittels ein zweites Expansionsorgan (8) vorgelagert ist, wobei das zweite Expansionsorgan (8) sowie der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (9a, 9b) innerhalb eines ersten Strömungspfades (12) angeordnet sind.Air conditioning system (1 ', 1 ") after Claim 13 , characterized in that - the refrigerant circuit (2 ', 2 ") a compressor (3), a condenser / gas cooler operable refrigerant-refrigerant heat exchanger (4) for heat transfer between the refrigerant and the coolant of the refrigerant circuit (30), a first expansion element (5) and a first refrigerant-air heat exchanger (6) for conditioning the supply air for the passenger compartment, - the coolant circuit (30) has a conveying device (31), a first coolant-air heat exchanger (32) for heating the Supply air for the passenger compartment, a second coolant-air heat exchanger (36) and the refrigerant-coolant heat exchanger (4), wherein the device (9a, 9b) for heat transfer as a second exclusively as an evaporator operable refrigerant-air heat exchanger (9a, 9b) is formed and the refrigerant-air heat exchanger (9a , 9b) upstream of a second expansion element (8) in the flow direction of the refrigerant, wherein the second expansion element (8) and the second refrigerant-air heat exchanger (9a, 9b) within a first flow path (12) are arranged. Klimatisierungssystem (1', 1") nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kühlmittel-Luft-Wärmeübertrager (36) des Kühlmittelkreislaufs (30) und der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (9a, 9b) des Kältemittelkreislaufs (2', 2") innerhalb eines Anlagenmoduls (42) sowie in Strömungsrichtung (43) der Luft nacheinander beaufschlagbar angeordnet sind.Air conditioning system (1 ', 1 ") after Claim 14 , characterized in that the second coolant-air heat exchanger (36) of the coolant circuit (30) and the second refrigerant-air heat exchanger (9a, 9b) of the refrigerant circuit (2 ', 2 ") within a plant module (42) and in Flow direction (43) of the air are arranged acted upon successively. Klimatisierungssystem (1', 1") nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlagenmodul (42) mit aus dem Fahrgastraum abgeführter Luft oder mit Umgebungsluft oder mit einem Gemisch aus aus dem Fahrgastraum abgeführter Luft und Umgebungsluft durchströmbar ausgebildet ist.Air conditioning system (1 ', 1 ") after Claim 15 , characterized in that the system module (42) is formed with air discharged from the passenger compartment or with ambient air or with a mixture of air discharged from the passenger compartment and ambient air can be flowed through. Klimatisierungssystem (1') nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (6) und der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (9a, 9b) innerhalb des Kältemittelkreislaufs (2') in Reihe zueinander durchströmbar angeordnet sind.Air conditioning system (1 ') according to one of Claims 14 to 16 , characterized in that the first refrigerant-air heat exchanger (6) and the second refrigerant-air heat exchanger (9a, 9b) within the refrigerant circuit (2 ') are arranged in a flow through each other in series. Klimatisierungssystem (1") nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (6) und der zweite Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (9a, 9b) innerhalb des Kältemittelkreislaufs (2") parallel zueinander durchströmbar angeordnet sind.Air conditioning system (1 ") according to one of Claims 14 to 16 , characterized in that the first refrigerant-air heat exchanger (6) and the second refrigerant-air heat exchanger (9a, 9b) within the refrigerant circuit (2 ") are arranged to flow through parallel to each other. Klimatisierungssystem (1") nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass - sich der erste Strömungspfad (12) mit dem zweiten Expansionsorgan (8) und dem zweiten Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (9a, 9b) von einer Abzweigstelle (18) bis zu einer Mündungsstelle (19) erstreckend ausgebildet ist und - das erste Expansionsorgan (5), der erste Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (6) und ein drittes Expansionsorgan (20) innerhalb eines zweiten Strömungspfades (17) ausgebildet sind, wobei das dritte Expansionsorgan (20) dem Kältemittel-Luft-Wärmeübertrager (6) nachgeordnet angeordnet ist und sich der zweite Strömungspfad (17) von der Abzweigstelle (18) bis zur Mündungsstelle (19) erstreckend ausgebildet ist.Air conditioning system (1 ") after Claim 18 , characterized in that - the first flow path (12) with the second expansion element (8) and the second refrigerant-air heat exchanger (9a, 9b) is formed extending from a branching point (18) to an outlet point (19), and - The first expansion element (5), the first refrigerant-air heat exchanger (6) and a third expansion element (20) within a second flow path (17) are formed, wherein the third expansion element (20) the refrigerant-air heat exchanger (6 ) is arranged downstream and the second flow path (17) from the branching point (18) to the discharge point (19) is formed extending.
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