WO2012022806A1 - Kältemittelkondensatorbaugruppe - Google Patents

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WO2012022806A1
WO2012022806A1 PCT/EP2011/064320 EP2011064320W WO2012022806A1 WO 2012022806 A1 WO2012022806 A1 WO 2012022806A1 EP 2011064320 W EP2011064320 W EP 2011064320W WO 2012022806 A1 WO2012022806 A1 WO 2012022806A1
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WO
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refrigerant
cooling
cooling tubes
subcooling
supercooling
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/064320
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English (en)
French (fr)
Inventor
Guillaume David
Uwe FÖRSTER
Matthias Jung
Andreas Kemle
Christoph Walter
Herbert Hofmann
Original Assignee
Behr Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/04—Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B40/00—Subcoolers, desuperheaters or superheaters
    • F25B40/02—Subcoolers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/044—Condensers with an integrated receiver
    • F25B2339/0444—Condensers with an integrated receiver where the flow of refrigerant through the condenser receiver is split into two or more flows, each flow following a different path through the condenser receiver
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
    • F28D2021/0019—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for
    • F28D2021/008—Other heat exchangers for particular applications; Heat exchange systems not otherwise provided for for vehicles
    • F28D2021/0084—Condensers

Definitions

  • the present invention relates to a Kalteschkondensaiorhaurios according to the preamble of ⁇ nspruehes 1, a method for operating a refrigeration circuit of a Kraftmilispectaniage according to the preamble of claims 9 and a Kraftmilimonyaniage. According to the preamble of claim 11.
  • DE 10 2007 018 722 A1 shows a condenser for the air conditioning system of a motor vehicle, which has two header pipes and a container arranged next to the one collecting pipe for receiving the drying agent of the coolant.
  • the new refrigerant 1234yf compared to the previous refrigerant R134a, there is a reduction in performance of the refrigeration circuit of an automotive air conditioning system in the range of up to 10% due to changes in the Stöffeigeiisehaften the new refrigerant R1234yf.
  • the performance of a refrigeration circuit in a motor vehicle air conditioning system can be increased, inter alia, by cooling the already liquefied refrigerant more strongly at a subcooling region of the refrigerant intermediate condenser subassembly.
  • the refrigerant occurs in the form of gas at an inlet opening in the Kaiteschkondensatorbaueria and is cooled to a Üfoerhitzungsb.ereich to a saturation temperature Subsequently, the refrigerant flows in a condensation region, and in this is further cooled, the gaseous refrigerant to a boiling temperature and liquefied thereby , Subsequently, the liquid refrigerant flows into a Unterkühiungsbereieh and is cooled below the boiling temperature, for example to a temperature of 6 or 7 K below the boiling temperature of the refrigerant.
  • a higher power of the refrigerant circuit can be achieved, but generally the refrigerant capacitor assembly within the motor vehicle, a predetermined space, for example given by a certain depth, height and width available so that although a greater cooling of the refrigerant at Unterkühiungsbereieh by a larger surface at the subcooling and an associated larger space of Kieiieschköndensatorbaueria is possible, but generally due to the predetermined dimensions of the space for the refrigerant condenser assembly no larger space is available.
  • the refrigerant R1234yf is sought to increase the UnterKühlüng, for example, 15 K.
  • the refrigerant R1234yf is sought to increase the UnterKühlüng, for example, 15 K.
  • more cooling tubes or proportionately more surface area required by the capacitor This has the consequence that less space is available for the condensate area, the cooling takes place at a higher saturation temperature and the associated saturation pressure increases. This causes a negative effect on the refrigeration capacity in the oldest circulation system, which reduces or even nullifies the desired benefit.
  • US Pat. No. 8,470,704 62 proposes a subcooling region which is subdivided into a first and a second subcooler parallel section.
  • the disadvantage of this arrangement is that the outlet opening and the collecting container are arranged on the same side of the refrigerant condenser assembly. In many installation situations, it is desirable that the exhaust port and sump are located on different longitudinal sides of the coolant condenser assembly.
  • the object of the present invention is to provide a refrigerant condensate subassembly, a method of operating a refrigeration cycle, an automotive cruising airbag, and an automotive air conditioning system in which the refrigerant in a sub-cooling section of the refrigerant condenser assembly is strongly cooled without the condensing pressure substantially in the refrigerant condensing device
  • a refrigerant condenser assembly for a motor vehicle air conditioning system comprising an inlet opening for the introduction of a refrigerant condenser assembly for an automotive air conditioning system.
  • a refrigerant an outlet port for discharging a refrigerant, cooling pipes for passing a refrigerant, two header pipes for connecting the cooling pipes, a header having at least one bleed port by means of which the header is in fluid communication with the cooling pipes and / or a header;
  • at least two cooling pipes are parallel to the first subcooling section parallel to the refrigerant acted upon, which emanates from the first supercooling section refrigerant flowing into a first Unterkühi dealtströmungskanal and the first bottom
  • the second subcooler section opens into a second subcooling intermediate channel and the second subcooling intermediate channel opens into at least two cooling tubes as the third subcooler section so that the outlet port is located on a second longitudinal side of the capacitor condenser assembly
  • the subcooling area of the refrigerating condenser assembly is thus divided into a total of three subcooling feeder sections, each connected by a subcooling intermediate flow channel.
  • the refrigerant can be cooled at the Unterkühiungsbereieh even further below the boiling temperature of the refrigerant.
  • the outlet port and the header tank are arranged on opposite longitudinal sides of the refrigerant refrigerant condensing unit.
  • a collection container with a larger collection volume may be available
  • inlet inlet and outlet opening are furthermore preferably arranged on the same longitudinal side of the medium condensate cake.
  • the refrigerant can be cooled more strongly at the subcooling range, for example to a temperature of 14 K below the boiling temperature of the refrigerant, without the dimensions of the refrigerant condenser assembly being increased and thus the refrigeration condenser battery group finding room in a predefined space of a motor vehicle.
  • the performance of a refrigeration circuit of a Kraftmilitoaniage can be improved and thereby the reduction in performance when using the new refrigerant R1234 f are at least partially offset.
  • each Unterkühiparallefabschratt two, three or four parallel cooled cooling tubes and / or the surface of the cooling tubes and preferably the Sanlmelrohre the Unterkühiungsberei- ches is less than 50 %, 40%, 35%, 30%, 25% or 15% of the surface area of the heat exchanger of the Käfiteffenkondensatorhauen and in particular the heat exchanger consists of the cooling tubes and preferably the headers,
  • the refrigerant flowing out of the second boundary opens into a second intermediate flow channel and the second intermediate flow channel discharges into at least two cooling tubes as the third parallel section upstream of the subcooling radiator, i. h, so that at the overheating region and / or the condensation region of Käiteschkondensatorbau devise, thus the refrigerant condenser assembly is divided into a total of three parallel sections with at least two, preferably at least four or six or eight, cooling tubes, which are each connected fluidieitend by the intermediate flow channel.
  • this case has a Paralielabimposing a greater number of cooling tubes than a UnterkühSparaileiabêt and preferably the number of cooling tubes of a parallel section of two, three, five or seven cooling tubes is greater than the number of cooling tubes of a Unterkü 'h - paralle portion!.
  • the second parallel section opens into a second intermediate flow channel and the second intermediate flow channel opens into the Samniel instituteeröder the third Paralielabimposing opens into a third Eisenströmungskanai and the third Eisenströmungskanai flows into the collecting container.
  • the Oberhitzungs- and / or Kondensationsbe- has rich Käiteschkondensatorbaueria of the first and second parallel portion, thus the crudeieäiete from the second ParailelabschniU refrigerant is introduced into the storage tank and then into the first sub »kühiparallelabschnitf or superheat and / or condensation tionfoereich has three Paralleiabitese, the discharged from the third Parall ielab bain bainire refrigerant is introduced into the sump and then into the first Unterkübiparalleiabites.
  • Condensation region 12 cooling tubes ⁇ wherein the condensation area is subdivided into a first sectional area with 7 cooling zones and a second sectional area with 5 cooling tubes)
  • Subcooling area 9 cooling tubes (where the subcooling area is subdivided into a first, second and drift cooling parallel section with 3 cooling tubes each).
  • the sum of the Strörnüngsquerschnltts vom the cooling tubes of a subcooled parallel section is smaller than the product of 1.0 or 0.9 or 0 t 7 or 0.5 or 0.3 or 0.1 and the sum of SirömürigsquersGhnittsf surfaces of the cooling tubes of a Parallelabschnii it and / or the cooling tubes are formed as flat tubes and between the flat tubes Weil ribs are arranged.
  • the flow cross-sectional area st the Querschnifis simulation the cooling tubes for passing the refrigerant, Inventive method for operating a refrigeration circuit of a Kraftkrankenkllrnastrom with the steps: passing refrigerant through Leiiuri gene of a ⁇ iteffennikankonnes, compressing the gaseous refrigerant in a compressor, so that the pressure of the gaseous refrigerant is increased, cooling, condensing and supercooling the gaseous refrigerant in a refrigerant condenser assembly, which is passed through cooling tubes by the gaseous refrigerant in an overheating range to a saturation temperature is cooled, then cooled in a condensation region, the gaseous refrigerant to a boiling temperature and is liquefied and cooled in a subcooling the liquid refrigerant below the boiling temperature, expanding the liquid refrigerant to an expansion device, so that the pressure of the liquid refrigerant is reduced , Heating and Evaporation of the
  • the second subcooler section i opens a second subcooling intermediate flow channel and the second subcooling flow channel opens into at least two cooling tubes as the third subcooling section and / or in the subcooling section the refrigerant is passed through cooling tubes with a smaller flow cross sectional area than the refrigerant passing through the cooling tubes the overheating region and / or the condensation region is conducted, so that the refrigerant passed through the cooling tubes in the subcooling region has a larger volume flow than the refrigerant conducted through the cooling tubes in the overheating region and / or the kingdom seasonal cycle.
  • the volumetric flow of the refrigerant in the cooling tubes of the subcooling region is expediently greater than the volumetric flow of the refrigerant in the cooling tubes of the superheating zone and / or the condensation chamber and / or 1, 0 or 1.2 or 1, 5 or 2 times.
  • the refrigerant in the sub-cow region is cooled by more than 7, 10, 12 or 14K and is preferably cooled by less than 30K or 20K due to the greater volume flow of the refrigerant into the cooler tube of the subcooler as compared to just one subcooling tube hlparailejäbites a Unlerkü 'and the associated larger Strömüngs explained the refrigerant in the supercooling region can thereby be achieved, KraftGermankismastrom invention comprising a Kältemitteikondensatorbauou better heat transfer from the refrigerant to the air, which flows around the refrigerant condenser assembly, an evaporator, a compressor, preferably a fan, preferably a housing for accommodating the fan and the evaporator, wherein the refrigerant condenser assembly is designed as a described in this Schutzrechtsanmeidiing refrigerant condenser assembly and / or executable by the power plant air conditioning system described in this patent application process
  • the refrigerant is! R1234yf or R1S4a,
  • the refrigerant Koridensatorbauzy a formed on the collecting Versehlusseinriohtung for closing a Ve closure opening of the collecting container.
  • a dryer and / or a filter are arranged in the collecting container.
  • 1 is a perspective view of a Kälteschkondensatörba group
  • FIG. 2 shows a perspective partial view of the oldest component capacitor assembly according to FIG. 1 and FIG. 2
  • FIG. 3 shows a flow switching diagram of the refrigerant in the refrigerant-capacitor assembly according to FIG. 1.
  • FIGs 1 and 2 a äiieschkondensatorbauen 1 is shown in a perspective view.
  • the refrigerant condenser assembly 1 is part of a KraftGermankiimaaniage with an evaporator and ⁇ a compressor (not shown).
  • By horizontally arranged cooling tubes 2 as flat tubes 3 flows to be condensed and cooled refrigerant (Fig. 1 and 2).
  • the cooling tubes 2 open a their respective ends in a vertical manifold 5, d. h, there are two manifolds 5 respectively at the ends of the cooling pipe 2.
  • Flg. 2 If only one manifold 5 is shown.
  • the manifold 5 has for this Kühirohro réelleen through which the ends of the cooling pipes 2 protrude into the manifold 5.
  • baffles (not shown) are formed with which a certain flow path of the refrigerant can be achieved by the cooling pipe 2, so that the refrigerant flows through the cooling pipe 2 according to the flow diagram in Fig. 3 through the cooling tubes 2.
  • Meander-shaped corrugated fins 4 which are in thermal communication with the cooling tubes 2 by means of heat dissipation, are arranged between the tubular tubes 2. This increases the area available for cooling the refrigerant.
  • the cooling tubes .2, the Weurippen 4 and the two manifolds 4 are generally made of metal, in particular aluminum, and are materialschiüssig connected to each other as a solder joint.
  • a fastening device 8 is arranged with which the refrigerant condenser assembly to a Motor vehicle, in particular on a Ka rosserie a motor vehicle, can be attached.
  • a collecting container 8 is arranged on a first longitudinal side (Fig . , 1, 2).
  • the collecting container 8 is in the middle of two overflow openings (not shown) in avoidance with the collecting pipe 5 and thus also indirectly in flight connection with the cooling pipes 2.
  • a dryer and a filter are arranged in the collecting container 6.
  • the dryer is hygroscopic and can absorb water or moisture from the refrigerant.
  • Oer Sammeibe- container 6 is mechanically connected at the lower and upper end to the manifold 5 with a concave on Sage Scheme.
  • At the lower end of the collecting container 8 is closed by a closure device 7 fluid-tight.
  • the removable Verschijseinrjchtung 7 allows replacement of the dryer and the filter in the sump 6th
  • the refrigerant condensing unit 1 has an inlet port 9 for introducing the refrigerant R1234yf into the refrigerant condenser assembly 1, and an outlet port 10 for discharging the refrigerant from the center-of-refrigerant condenser 1 (FIGS. 1 and 3).
  • the ends of the cooling tubes 2 terminate in the Sammelrqhren 5.
  • baffles or flow guide plates not shown, arranged by means of which a certain predetermined Ströo ungsschaltfaiid the refrigerant Erzjeit, d, h, with which flow path, the refrigerant flows through the plurality of superposed ühfrohre 2 of Käteemitteikondensatorbaueria 1.
  • the Sirö- müngsschallsent shown in Fig. 3 serves only to illustrate the flow path of the refrigerant through the cooling tubes 2 and represents non-geometric orientation of the cooling tubes 2 to each other in the Kieitemiüelkondensatorbauè1.
  • a first Zwisehenströmungskanal 20, a second intermediate flow channel 22, a between the third flow channel 24 and a first U 'n terkühi concernedströmungskanal 15 and a second Unterkühlzwiscbenströ- flow duct 17, which are shown in Fig. 3, are thus formed within the Sammefrohre 5 of the flow baffles not shown.
  • the refrigerant condenser assembly 1 is a heat exchanger for transferring heat from the refrigerant to air surrounding and flowing around the refrigerant condensate booster 1.
  • the heat exchanger is substantially the Küh 'irohren 2 and the two header pipes 5 are formed.
  • the heat exchanger as part of the refrigerant condenser assembly 1 in this case has an outlet opening 9, through which gaseous refrigerant is passed from a compressor, not shown, to the refrigerant condenser assembly 1.
  • the gaseous refrigerant is cooled at a Matterhitzungsbereieh 11 to a saturation temperature, d. h, at the saturation temperature occurs in accordance with the existing pressure, a condensation of the refrigerant.
  • a condensation region 12 follows, in which the refrigerant is condensed and thus liquefied.
  • the refrigerant liquefied in the condensation region 12 is supplied as a liquid to the subcooling region 13 and cooled below the boiling temperature of the refrigerant in the cooling region 13.
  • the clear separation given in FIG. 3 in the overheating region 11, the condensation region 12 and the subcooling region 13 can be slightly different during operation of an automotive air conditioning system. so that, for example, in a modification of the representation in Flg. 3, the overheating region 11 is slightly larger, and as a result the condensation region 12 becomes smaller, so that, for example, a second parallel drain 21 also partially forms the overheating region 1.
  • the overheating region 11 is formed by the first parallel section 19.
  • the first parallel section 19 has eleven cooling tubes, which are connected in parallel or through which the fluid flows in parallel to the fluid or hydraulically.
  • the refrigerant is introduced into the first intermediate flow passage 20 and introduced from the first intermediate flow passage 20 into the second parallel section 21.
  • the second parallel section 21 has eight cooling tubes 2, through which the refrigerant flows simultaneously in parallel.
  • the refrigerant flowing out of the second parallel section 21 is introduced into the second intermediate flow passage 22 and introduced therefrom into the third parallel section 23 with likewise eight cooling tubes 2.
  • the effluent from the third parallel section 23 refrigerant is introduced into the third intermediate flow channel 24 and then after it has passed through the sump 6, the Unterkühiungsbereieh 13 of the Käl effenkondensatorbaueria 1 is supplied.
  • the Unterkühiungsbereieh 13 includes a first Unterkühiparallelabsacrificing 14, a second Unterkühlparaiielabschnltt 16 and a third UnterkUh1 . Paralle.iab- section 18.
  • the three Unterkü ' hlparallejabitese 14, 16 and 18 each have three cooling tubes 2.
  • the first subcooling parallel section 14 is connected to the second subcooling parallel section 18 by the first subcooling section 18.
  • the entire refrigerant passed through the oldest-end condenser module 1 thus flows through the respective Paralielabintroductorye 19, 21 and 23 and the URterkühlparallelabschnstte 14, 16 and 18.
  • the Unterkühlparalieiabête 14, 18 and 18 a significantly smaller number of cooling tubes 2 than the Paralielab bainiabitese 19th 21 and 23.
  • Due to the fluid-conducting or hydraulic circuit of the oldest-capacitor assembly 1 is thus the refrigerant at the subcooler sections 14, 18 and 18, a much smaller Strömungsquerschnlttsflöch® available than at the parallel sections 19, 21 and 23, because the cooling pipe have the same flow cross-sectional area.
  • a greater flow velocity of the refrigerant or a larger volume flow of the refrigerant occurs at the subcooler sections 14, 16 and 18 than at a subcooling region with just one subcooler parallel section. Due to this greater flow velocity or the greater volume flow of the refrigerant to the subcooling region 13, the heat transfer can take place from the refrigerant to the air in the subcooling region 13, thereby transferring more heat from the refrigerant to the air flowing around the cheese condenser assembly 1, thus cooling the refrigerant in the subcooling region 13 more than the boiling temperature of the refrigerant, for example 14 K below the boiling temperature of the refrigerant to be cooled. In this way, advantageously, the CGP of a shopping district can be increased. the. Due to the sufficiently dimensioned
  • the Druckafo- faii in the Kältemittei condenser assembly 1 is not or only slightly increased, so that the high pressure a of the inlet opening 9 only slightly increases and thus the increase in efficiency of the Käite Vietnamesees due to the greater cooling at the Unterkühlungsbereieh 13 substantially larger is, as the power reduction due to the eventual increase of the high pressure at the inlet opening 9 is.
  • the refrigerant is discharged through the outlet opening 10 from de Kältemiltel-capacitor assembly.
  • the escape opening is arranged on a second longitudinal side of the cold-end capacitor assembly.
  • the supercooling section 13 has only the first and second un-cooling parabolic sections 14, 16 and not the third sub-cooling parabolic section 18.
  • the supercooling section 13 may also be divided into a total of four or five subcooling sections.
  • the subcooling region 13 preferably has an odd number of subcooling parallel sections, so that the collecting container 6 and the outlet opening 10 are arranged on different sides of the refrigerant condenser assembly.
  • the flow velocity or the volume flow at the subcooling region 13 is greatly increased on account of the predetermined flow switching principle, so that a greater degree of subcooling or cooling of the coolant at the subcooling region 13 can be achieved without the elemenemitteikondensatorbaugrup e 1 requires more space or surface, because due to the greater flow rate, the heat transfer from the refrigerant per surface unit de Kältemitteikondensatorbauxx i, in particular on the cooling tubes 2, the corrugated fins 4 or the manifolds 5 as a heat exchanger of the refrigerant condenser assembly 1, is increased , As a result, with an unchanged installation space for the refrigerated eScap capacitor assembly 1, the COP of a kite crate with the additive capacitor subassembly 1 can be increased without requiring additional space for the refrigerant condenser assembly 1. Thus, the reduction in COP due to the use of the refrigerant R1234yf can be at least partially compensated.

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Abstract

Bei einer Kältemittelkondensatorbaugruppe für eine Kraftfahrzeugklimaanlage, umfassend eine Einlassöffnung (9) zum Einleiten eines Kältemittels, eine Auslassöffnung (10) zum Ausleiten eines Kältemittels und Kühlrohre (2) zum Durchleiten eines Kältemittels, zwei Sammelrohre zum Fluidverbinden der Kühlrohre (2), einen Sammelbehälter mit wenigstens einer Überströmöffnung mittels der der Sammelbehälter in Fluidverbindung zu den Kühlrohren (2) und/oder dem Sammelrohr steht, wobei der Sammelbehälter an einer ersten Längsseite der Kältemittelkondensatorbaugruppe angeordnet ist, die Kühlrohre (2) einen Überhitzungsbereich (11) zum Kühlen des dampfförmigen Kältemittels, einen Kondensationsbereich (12) zum Kondensieren des Kältemittels und einen Unterkühlungsbereich (13) zum Kühlen des flüssigen Kältemittels aufweisen, soll das Kältemittel in dem Unterkühlungsbereich (13) der Kältemittelkondensatorbaugruppe stark abgekühlt werden ohne dass in der Kältemittelkondensatorbaugruppe der Kondensationsdruck wesentlich ansteigt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Unterkühlungsbereich (13) wenigstens zwei Kühlrohre (2) als erster Unterkühlparallelabschnitt (14) fluidleitend mit dem Kältemittel parallel beaufschlagt sind, das aus dem ersten Unterkühlparallelabschnitt (14) ausströmende Kältemittel in einen ersten Unterkühlzwischenströmungskanal (15) mündet und der erste Unterkühlzwischenströmungskanal (15) in wenigstens zwei Kühlrohre (2) als zweiter Unterkühlparallelabschnitt (16) mündet und der zweite Unterkühlparallelabschnitt (16) in einen zweiten Unterkühlzwischenströmungskanal (17) mündet und der zweite Unterkühlzvvischenströmungskanal (17) in wenigstens zwei Kühlrohre (2) als dritter Unterkühlparallelabschnitt (18) mündet, so dass die Auslassöffnung (10) auf einer zweiten Längsseite der Kältemittelkondensatorbaugruppe angeordnet ist.

Description

Kältemittelkondensatorb ugru pe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kaltemittelkondensaiorhaugruppe gemäß dem Oberbegriff des Änspruehes 1 , ein Verfahren zum Betreiben eines Kältekreises einer Kraftfahrzeugklimaaniage gemäß dem Oberbegriff des Anspruche 9 und eine Kraftfahrzeugklimaaniage .gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11.
In ältemitteikondensatorbaugruppen für eine Kraftfahrzeugklimaaniage wird dampfförmiges Kältemittel in einen flüssigen Aggregatzustand übergeführ und anschließend das flüssig Kältemittel weiter In einem Unterkühlungsbereich„onterkühlf . Die Kältemittelkondensatorbaugruppe bildet einen Tel! ei nes Kältekreises einer Kraftfahrzeugklimaaniage mit einem Verdampfer, einem Expansionsorgan und einem Verdichter.
Die DE 10 2007 018 722 A1 zeigt einen Kondensator für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, der zwei Sammelrohre aufweist und einen neben dem einen Sammelrohr angeordneten Behälter zur Aufnahme des Trock- nungsmltteis des Kältemitteis de Klimaanlage. Beim Einsatz des neuen Kältemittels 1234yf im Vergleich zum bisherigen Kältemittel R134a kommt es aufgrund veränderter Stöffeigeiisehaften des neuen Kältemittels R1234yf zu einer Leistungsminderung des Kältekreises einer Kraftfahrzeugklimaanlage im Bereich von bis zu 10 %. Die Leistung eines Kältekreises in. einer Kraftfahrzeugklimaanlage kann unter anderem dadurch erhöht werden, dass an einem Unterkühlungsbereich der Käliemitteikondensatorbaugruppe das bereits verflüssigte Kältemittel stärker abgekühlt wird. in einer Kälterniitelkond'ensaforbaugruppe tritt das Kältemittel in Gasform an einer Einlassöffnung in die Kaitemittelkondensatorbaugruppe ein und wird an einem Üfoerhitzungsb.ereich auf eine Sättigungstemperatur abgekühlt Anschließend strömt das Kältemittel in einen Kondensationsbereich und in diesem wird das gasförmige Kältemittel weiter auf eine Siedetemperatur abgekühlt und damit verflüssigt. Anschließend strömt das flüssige Kältemittel in einen Unterkühiungsbereieh und wird unterhalb der Siedetemperatur, beispielsweise auf eine Temperatur von 6 oder 7 K unterhalb der Siedetemperatur, des Kältemittels abgekühlt. Durch eine stärkere Abkühlung des Kältemittels in dem Unterkühlungsbereich unterhalb der Siedetemperatur des Kältemittels kann eine höhere Leistung des Kältekreises erreicht werden, Im Allgemeinen steht jedoch der Kältemittelkondensatorbaugruppe innerhalb des Kraftfahrzeuges ein vorgegebener Bauraum, beispielsweise vorgegeben durch eine gewisse Baütiefe, Bauhöhe und Baubreite zur Verfügung, so dass zwar eine stärkere Abkühlung des Kältemittels am Unterkühiungsbereieh durch eine größere Oberfläche an dem Unterkühlungsbereich und einem damit verbundenen größerem Bauraum der Käiiemittelköndensatorbaugruppe zwar möglich ist, jedoch im Allgemeinen aufgrund der vorgegebenen Abmessungen des Bauraume für die Kältemittelkondensatorbaugruppe kein größerer Bauraum zur Verfügung steht. Zur Leistungssteigerung des Kältemittelkreislaufs beziehungsweise zur Kompensation der Minderleistung des Kältemittels, insbesondere des Kältemittels R1234yf wird angestrebt, die UnterKühlüng auf beispielsweise 15 K zu erhöhen, Hierfür werden mehr Kühlrohre beziehungsweise anteilig mehr Fläche vom Kondensator benötigt. Dies hat zur Folge, dass für den Konden- satiOnsbereich weniger Fläche zur Verfügung steht, die Abkühlung auf einer höheren Sättigungstemperatur erfolgt und der zugehörige Sättigungsdruck ansteigt. Dies bewirkt im ältemltteikreislauf einen negativen Effekt auf die Kälteleistung, was den angestrebten Vorteil mindert oder sogar zunichte macht.
Hierzu schlagt die US 8 470 704 62 einen Unterkühlungsbereich vor, der in einen ersten und einen zweiten Unterkühlparallelabschnitt unterteilt ist. Der Nachteil an dieser Anordnung liegt daran, dass Äuslassöffnung und Sammelbehälter auf der gleichen Seite der Kältemittelkondensatorbaugruppe angeordnet sind. In vielen Einbausitua lönen ist es wünschenswert, dass Auslassöfinung und Sammelbehäller auf verschiedenen Längsseiten der Käl emittelkondensatorbaugruppe angeordnet sind,
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Kältemittelkondensatörbaugruppe, ein Verfahren zum Betreiben eines Kältekreises eine Kraftfahrzeügklimaäntage und eine Kraftfahrzeugklimaaniage zur Verfügung zu steilen, bei der das Kältemittel in einem Unterkühtungsbe- reich der Kältemittelkondensatorbaugruppe stark abgekühlt wird ohne dass in der Käliemittetkondensaterhaugruppe der Kondensationsdruck wesentlich ansteigt und dass Äuslassöffnung und Sammelbehälter auf verschiedenen Längsseiten der Kältemitteikondensatorbaugruppe angeordnet sind Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Kältemittelkondensatorbaugruppe für eine Kraftfahrzeugklimaaniage, umfassend eine Einlassöffnung zum Einlei- ten eines Kältemittels, eine Äuslassöffnung zum Ausleiten eines Kältemittels, Kühirohre zum Durchleiten eines Kältemittels, zwei Sammeirohre zum BuicJ- verbinden der Kühirohre, einen Sammelbehälter mit wenigstens einer Überströmöffnung mittels der der Sammelbehälter in Fluidverbindung zu den Kühlrohren und/oder einem Sammelrohr steht, wobei der Sammelbehälter an einer ersten Längsseite der Kältemittelkondensatorbaugruppe angeordnet ist, die Kühlrohre einen Überhitzungsbereich zum Kühlen des dampfförmigen Kältemittels, einen Kondensationsbereicn zum Kondensieren des Kältemittels und einen Unterkühlungsbereich zum Kühlen des flüssigen Kältemittels aufweisen, wobei im Unterkühiungsbereieh wenigstens zwei Kühirohre als erster Unterkühjparallelabschnitt fiuidleitend mit dem Kältemittel parallel beaufschlagt sind, das aus dem ersten Unterkühlparalleiabschnitt ausströmende Kältemittel in einen ersten Unterkühizwischenströmungskanal mündet und der erste Unterkühlzwischenstromungskanal in wenigstens zwei Kühirohre als zweiter Unterkühiparallelabscnrtitt mündet und der zweite Unterkühlparalleiabschnitt in einen zweiten Unterkühlzwischenströmungskanal und der zweite Unterkühlzwischenströmungskanal in wenigstens zwei Kühirohre als dritter Unterkühlparalleiabschnitt mündet, so dass die Äuslassöffnung auf einer zweiten Längsseite der Käitemittelkondensatorbaugruppe angeordnet ist
Der Unterkühlungsbereich der Kältemiüelkondensatorbaugruppe ist damit in insgesamt drei UnterkühSparalfeiabschniiie unterteilt die jeweils durch einen Unterkühlzwischenströmungskanai miteinander verbunden sind. Dadurch kann das Kältemittel an dem Unterkühiungsbereieh noch weiter unterhalb der Siedetemperatur des Kältemittels abgekühlt werden.
Ferner sind durch die drei Unterkühiparalielabschnitte die Äuslassöffnung und der Sammelbehälter auf gegenüberliegenden Längsseiten der Kältemitteikondensatörbaugruppe angeordnet. Somit kann bevorzugt ein Sammelbehälter mit einem größeren Sammelvoiumen zur Verfügung gestelit werden, als gemäß dem Stand der Technik, Bevorzugt sind weiterhin Einlassöffnung und AusSassöffnung auf derselben Längsseite der S!temittelkondensaiorbaugfuppe angeordnet.
Der Unterkühlüngsbereich der Käitemittelkondensatarb ug'ruppe ist somit in einen ersten und zweiten und dritten Unterkühlparalleiabschnitt unterteilt und in den Unterkühjparalielabschnitten sind jeweils wenigstens zwei Kühlrohre hydraulisch bzw. fiuidleitend parallel beaufschlagt mit dem Kältemitte!. Dabei wird das Kältemittel, welches aus dein ersten Onterkühlparallelabsohnitt austritt in einen ersten Unterkühizwischenströmungskanal eingeleitet und in diesem vermischt und aus dem ersten UnterkühizwisGhenströmungskanal wird das Kältemitie! in den zweiten Ufiterkühiparaffelabschnitt eingeleitet Anschließend wird das Kältemittel, welches aus dem zweiten ünterkühlparallelabschnitt austritt in einen zweiten Unterkühlzvvischenströsi ungskana! eingeleitet und in diesem vermischt und aus dem zweiten Unterkuhlzwischensirö- mungskanal wird das Kältemittel in den dritten UnterkühlparaSlelabschnitt eingeleitet. Anschließend wird das Kältemittel durch die Auslassöffnung aus der Kältemittelkondensatorbaugruppe ausgeteitet. Damit kan in vorteilhafter Weise am Unterkühlüngsbereich das Kältemittel stärker abgekühlt werden, beispielsweise auf eine Temperatur von 14 K unterhalb der Siedetemperatur des Kältemittels, ohne dass dabei die Abmessungen der Kältemittelkondensatorbaugruppe zu erhöhen sind und damit die KältemitfeSkondensatorbaiigruppe in einen vorgegebenen Bauraum eines Kraftfahrzeuges Platz findet. Damit kann di Leistung eines Kältekreises einer Kraftfahrzeugklimaaniage verbessert werden und dadurch die Leistungsminderung beim Einsatz des neuen Kältemittels R1234 f wenigstens teilweise ausgeglichen werden.
Ein erhöhter Druckabfall im Unterkühlüngsbereich, der durch die drei Unter- kühlparaileiabschnitte erzeugt wird, ist für die Leistung der KältemitteJkondeneatörbaugruppe- hierbei nicht schädlich beziehungsweise leistungsmindernd. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Druckabfall nach dem Nassdampfgebiet stattfindet, während sich der Hochdruck des Systems an der Sättigungstemperatur vor dem Unierkühlungshereieh beziehungsweise nach dem Kondensationsbereich orientiert,
Bevorzugt und insbesondere für die Ausnutzung des Füflvoiumen eines seitlich angeordneten Sammelbehälters werden die drei Unterkühlparaüeiab- sehnllte von unten nach oben durchströmt Der dritte Unterkühfparallelab- schnitt ist somit geodätisch höher als der zweite Unterkühlparalielabschnitt angeordnet, während der zweite Unterkühlparallelabschnitt geodätisch höher als der erste Unierktthlparaiielabschnitt angeordnet ist. Alternativ können selbstverständlich die drei Unterkühlparallelahschnitte auch von oben nach unten durchströmt werden, In einer weiteren Ausgestaltung weist je ein Unterkühiparallefabschratt zwei, drei oder vier parallel beaufschlagte Kühlrohre auf und/oder die Oberfläche der Kühlrohre und vorzugsweise der Sanlmelrohre des Unterkühiungsberei- ches beträgt weniger als 50 %, 40 %, 35 %, 30 %, 25 % oder 15 % der Oberfläche des Wärmeübertragers der Käitemittelkondensatorhaugruppe und insbesondere besteht der Wärmeübertrager aus den Kühlrohre und vorzugsweise den Sammelrohren,
I einer ergänzenden Äusführungsform sind in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem ersten U'nterkühlparailelabschnitt wenigstens zwei Kühiroh- re als erster Parallelabschniit fluidlettend parallel beaufschlagt, das aus dem ersten Parai!eiabschnitt ausströmende Kältemittel mündet in einen ersten Zwisehenströmungskana! und der erste Zwischenströmungskanal mündet in wenigstens zwei Kühlrohre als zweiter Parallelabschnitt in Ström ungsricb- tung des Kältemittels vor dem ersten Unterkühiparallelabschnitt, d, h, vor dem Unterkühlungsbereieh der Kältemiftelkondensatorgruppet d. h. damit am Überhiizungshere ch und/oder am Kondensationsbereich der ältemiltelkonclensaiorbaugr ppe ist damit ein erster und ein zweiter Paral- lelabs.c nitt angeordnet. Damit sind der Überhitzungsbereich und/oder der Kondensattonsbereich in den ersten und zweiten Paralielabschnitt unterteilt zwischen denen das Kältemittel durch den ersten Zwischenströmungskanai. geleitet wird.
In einer ergänzenden Ausführungsform mündet in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem erste Unterkühiparalleiabschniti das aus dem zweiten Paralielabachnitt ausströmende Kältemittel in einen zweiten Zwischenströmungskanal und der zweite Zwischenströmungskanal mündet in wenigstens zwei Kühirohre als dritter Parallelabschnitt Vor dem Unterkühlungsherelch, d. h, damit am Überhitzungsbereich und/oder am Kondensationsbereich der Käitemittelkondensatorbaugruppe, ist somit die Kältemittelkondensatorbaugruppe in insgesamt drei Parallelabschnitte mit wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens vier oder sechs oder acht, Kühlrohre unterteilt, die jeweils durch den Zwischenströmungskanal miteinander fluidieitend verbunden sind. Vorzugsweise weist dabei ein Paralielabschnitt eine größere Anzahl an Kühlrohren auf als ein UnterkühSparaileiabschnitt und vorzugsweise ist die Anzahl der Kühlrohre eines Parallelabschnittes um zwei, drei, fünf oder sieben Kühlrohre größer als die Anzahl der Kühlrohre eines Unterkü'h!- paralle!abschnittes.
Vorzugsweise mündet der zweite Parallelabschnitt in einen zweiten Zwischenströmungskanal und der zweite Zwischenströmungskanai mündet in den Samnielbehälteröder der dritte Paralielabschnitt mündet in einen dritten Zwischenströmungskanai und der dritte Zwischenströmungskanai mündet in den Sammelbehälter. Weist der Oberhitzungs- und/oder Kondensationsbe- reich der Käitemittelkondensatorbaugruppe den ersten und zweiten Parallele abschnitt auf, wird somit das aus dem zweiten ParailelabschniU ausgeieäiete Kältemittel in den Sammelbehälter und anschließend in den ersten Unter» kühiparallelabschnitf eingeleitet oder der Überhitzungs- und/oder Kondensa- tionsfoereich weist drei Paralleiabschnitte auf, wird das aus dem dritten Paral- ielabschnitt ausgeleitete Kältemittel in den Sammelbehälter und anschließend in den ersten Unterkübiparalleiabschnitt eingeleitet. Dies gilt auch analog, sofern der Überhitzungs - und/oder Kondensafionsbereieh i mehr als drei Paralielafoschnrtte, beispielsweise vier oder fünf ParaSielabschnitte, unterteilt ist.
Alternativ kann genau ein Parailelabschntti vorgesehen sein, so dass dieser genau eine Parailelabschn tt in den Sammelbehälter mündet.
Durch intensive Messungen hat sich herausgestellt, dass folgendes Verhältnis der Kübirohranzahl zu bevorzugen ist:
Überhitzungsbereieh: 15 Kühirohre
Kondensationsbereich; 12 Kühlrohre {wobei der Kondensaiionsbereich in einen ersten Paraileiabsehnitt mit 7 KühlsObren und einen zweiten Parailelabschnitt mit 5 Kühirohren unterteilt ist)
Unterkühlungsbereich: 9 Kühlrohre (wobei der Unterkühlungsbereich in einen ersten, zweiten und driften ünterkühlparallelabschnitt mit jeweils 3 Kühl- röhren unterteilt ist).
In einer Variante ist die Summe der Strörnüngsquerschnlttsflächen der Kühlrohre eines Unterkühlparallelabschnittes kleiner als das Produkt aus 1,0 oder 0,9 oder 0t7 oder 0,5 oder 0,3 oder 0,1 und der Summe der SirömürigsquersGhnittsf lächen der Kühlrohre eines Parallelabschnii es und/oder die Kühlrohre sind als Flachrohre ausgebildet und zwischen den Flachrohren sind Weilrippen angeordnet. Die Strömungsquerschnittfläche st die Querschnifisfläche der Kühlrohre zum Durchleiten des Kältemittels, Erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Kältekreises einer Kraft- fahrzeugkllrnaanlage mit den Schritten: Leiten von Kältemittel durch Leiiuri- gen eines äitemittelkreislaufes, Verdichten des gasförmigen Kältemittels in einem Verdichter, so dass der Druck des gasförmigen Kältemittels erhöht wird, Kühlen, Kondensieren und Unterkühlen des gasförmigen Kältemitteis in einer Kältemittelkondensatorbaugruppe, das durch Kühlrohre geleitet wird, indem das gasförmige Kältemittel in einem Überhitzungsbereich au eine Sättigungstemperatur abgekühlt wird, anschließend in einem Kondensationsbereich das gasförmige Kältemittel auf eine Siedetemperatur abgekühlt und verflüssigt wird und in einem Unterkühlungsbereich das flüssige Kälte mittel unterhalb der Siedetemperatur abgekühlt wird, Expandieren des flüssi- gen Kältemittels an einem Expansionsorgan, so dass der Druck des flüssigen Kältemittels reduziert wird, Erwärmen und Verdampfen des Kältemittels In einem Verdampfer, Leiten des aus dem Verdampfer austretenden gasförmigen Kältemittels zu dem Verdichter, wobei in dem Unterkühlungsbereich des Kondensators das Kältemittel durch wenigstens zwei Kühlrohre eines ersten Unterkühlparailelabschnittes parallel geleitet wird, das aus dem ersten UnterkühlparalSelabschniit ausströmende Kältemittel in einen ersten Unterküh'lzwischenströmungskanal geleitet wird und das durch den ersten Unterkühlz ischensfrömungskana! geleitete Kältemittel anschließend durch wenigstens zwei Kühlrohre eines zweiten Unterkühlparailelabschnittes paral- le! geleitet wird und der zweite Unterkühlparallelabschniit i einen zweiten Unterkühlzwischenströmungskanal mündet und der zweite Unterkühlzws- schenströmungskanal in wenigstens zwei Kühlrohre als dritter Unterkühipa- railelabschnitt mündet und/oder in dem Unterkühlungsbereich das Kältemittel durch Kühlrohre mit einer kleineren Strömungsquerschnittsfläche geleitet wird als das Kältemittel das durch die Kühlrohre des Überhitzungsbereiches und/oder des Kondensationsbereiches geleitet wird, so dass das durch die Kühlrohre in dem Unterkühlungsbereich geleitete Kältemittel einen größeren Volumenstrom aufweist als das in dem Überhitzungsbereich und/oder dem Köndensaisonsbereieh durch die Kühlrohre geleitete Kältemittel. Zweckmäßig ist der Vo!umenstrom des Kältemittel in den Kühirohren des Unterkühjüngsfoereiches um das 1 ,0 oder 1,2 oder 1 ,5 oder 2-Fache größer als der Völumenstrom des Kältemittels in den Kühirohren des Überhitzungs- ereiches und/oder des KondensationsberelGhes und/oder das Kältemittel in dem Unterkuhiungsbereich wird um mehr als 7, 10, 12 oder 14 K abgekühlt und wird vorzugsweise um weniger als 30 K oder 20 K abgekühlt Aufgrund des größeren Volumenstrorries des Kältemittels in den Kuhlrohreri des Unterkühlungsberelches im Vergleich zu einem Unterkühlungsberebb mit lediglich genau einem Unlerkü'hlparailejäbschnitt und der damit verbundenen größeren Strömüngsgeschwindigkeit des Kältemittels im Unterkühlungsbereich kann dadurch eine bessere Wärmeübertragung von dem Kältemittel auf die Luft, welche die Kältemittelkondensatorbaugruppe umströmt, erreicht werden, Erfindungsgemäße Kraftfahrzeugkismaanlage, umfassend eine Kältemitteikondensatorbaugruppe, einen Verdampfer, einen Verdichter, vorzugsweise ein Gebläse, vorzugsweise ein Gehäuse zur Aufnahme des Gebläses und des Verdampfers, wobei die Kältemittelkondensatorbaugruppe als eine in dieser Schutzrechtsanmeidiing beschriebene Kältemittelkondensatorbaugruppe ausgebildet ist und/oder von der Kraftfabrzeugklimaanlage ein in dieser Schutzrechtsanmeldung beschriebenes Verfahren ausführbar ist,
In einer zusätzlichen Ausführungsform ist das Kältemitte! R1234yf oder R1S4a,
In einer Variante weist die Kältemittelkoridensatorbaugruppe eine an dem Sammelbehälter ausgebildete Versehlusseinriohtung zum Verschließen einer Ve schlussöffnung des Sammelbehälters auf. Vorzugsweise sind im Sammelbehälter ein Trockner und/öder ein Filter angeordnet.
Im Nachfolgenden wird ein Ausiührungsbeispiel der Erfindung unte Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt;
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Kältemittelkondensatör- ba gruppe,
Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht der ältemittelkondensator- haugruppe gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 ein Strömungsschaltbiid des Kältemittels in der Kältemittel- kondensatorbaugruppe gemäß Flg. 1.
In Figur 1 und 2 ist eine äiiemittelkondensatorbaugruppe 1 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Die Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 ist Bestandteil einer Kraftfahrzeugkiimaaniage mit einem Verdampfer und ■einem Verdichter (nicht dargestellt). Durch horizontal angeordnete Kühlrohre 2 als Flachrohre 3 strömt zu kondensierendes und zu kühlendes Kältemittel (Fig. 1 und 2). Die Kühlrohre 2 münden a ihren Jeweiligen Enden In ein vertikales Sammelrohr 5, d. h, es sind zwei Sammelrohre 5 jeweils an den Enden der Kühirohre 2 vorhanden. In Flg. 2 Ist nur ein Sammelrohr 5 dargestellt. Das Sammelrohr 5 weist hierfür Kühirohroffnungen auf, durch welche die Enden der Kühirohre 2 in das Sammelrohr 5 ragen. Innerhalb der Sammelrohre 5 sind Leitbleche (nicht dargestellt) ausgebildet mit denen ein bestimmter Strömungsweg des Kältemitteis durch die Kühirohre 2 erreicht werden kann, so dass das Kältemittel durch die Kühirohre 2 gemäß dem Strömungsschaltbild in Fig. 3 durch die Kühlrohre 2 strömt. Zwischen den ßhirohren 2 sind mäanderförmäge Wellrippen 4 angeordnet, welche mit den Kühlrohren 2 in thermischer Verbindung mittels Wärmefei- tung stehen. Dadurch wird die Fläche vergrößert, welche zum Kühlen des Kältemittels zur Verfügung steht. Die Kühlrohre .2, die Weürippen 4 und die beiden Sammelrohre 4 bestehen im Allgemeinen aus Metall, insbesondere Aluminium, und sind stoffschiüssig als Lötverbindung miteinander verbunden, In vier Eckbereiehen der ältemitteikond-ensatorbaugruppe 1 ist eine Befestigungseinrichtung 8 angeordnet, mit der die Kältemittelkondensatorbaugruppe an einem Kraftfahrzeug, insbesondere an einer Ka rosserie eines Kraftfahrzeuges, befestigt werden kann.
An dem Sammelrohr 4 ist, ebenfalls vertikal ausgerichtet, ein Sammelbehälter 8 an einer ersten Längsseite angeordnet (Fig., 1 , 2). Der Sammelbehälter 8 steht mitteis zweier Überströmöffnungen (nicht dargestellt) in Ffuldverhin- dung mit dem SammeJrohr 5 und damit auch mittelbar in Flugverbindung mit den Kuhlrohren 2. In dem Sammelbehälter 6 ist ein Trockner und ein Filter (nicht dargestellt) angeordnet. Der Trockner ist hygroskopisch und kann Wasser bzw. Feuchtigkeit aus dem Kältemittel aufnehmen. Oer Sammeibe- hälter 6 ist am unteren und oberen Ende mit dem Sammelrohr 5 mechanisch mit einem konkaven Auf Sagebereich verbunden. Am unteren Ende ist der Sammelbehälter 8 von einer Verschlusseinrichtung 7 fluiddicht verschlossen. Die abnehmbare Verschiusseinrjchtung 7 ermöglicht einen Austausch des Trockners und des Filters in dem Sammelbehälter 6.
Die KältemitteSkondensatörhaugruppe 1 weist eine Einlassöffnung 9 zum Einleiten des Kältemittels R1234yf in die Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 auf und eine Äuslassöffnung 10 zum Ausfeiten des Kältemittels aus der Käitemitteikondensatorbaugruppe 1 (Fig. 1 und 3). Die Enden der Kühlrohre 2 enden dabei in den Sammelrqhren 5. In den Sammelrohren 5 sind nicht dargestellte Leitbleche bzw. Strömungsführungsbleche angeordnet, mit Hilfe denen ein bestimmtes vorgegebenes Ströo ungsschaltfaiid des Kältemittels erzjeit werden kann, d, h, mit welchem Strömungsweg das Kältemittet durch die Vielzahl von übereinander angeordneten ühfrohre 2 der Kättemitteikondensatorbaugruppe 1 strömt. Das in Fig. 3 dargestellte Sirö- müngsschallbild dient nur zur anschaulichen Darstellung des Strömungsweges des Kältemittels durch die Kühlrohre 2 und stellt nicht geometrische Ausrichtung der Kühlrohre 2 zueinander in der Käitemiüelkondensatorbaugruppe 1 dar. Ein erster Zwisehenströmungskanal 20, ein zweiter Zwischenströ- mungskanal 22, ein dritter Zwischenströmungskanal 24 sowie ein erster U'n- terkühizwischenströmungskanal 15 und ein zweiter Unterkühlzwiscbenströ- mungskanal 17, welche in Fig. 3 dargestellt sind, werden somit innerhalb der Sammefrohre 5 von den nicht dargestellten Strömungsleitblechen gebildet.
Die Kältemitteikondensatorbaugruppe 1 stell einen Wärmeübertrager zur Übertragung von Wärme von dem Kältemittel auf Luft dar, welche die Kältemittelkondensatörbaugruppe 1 umgibt und diese umströmt. Dabei wird der Wärmeübertrager im Wesentlichen von den Küh'irohren 2 und den beiden Sammelrohren 5 gebildet. Der Wärmeübertrager als Teil der Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 weist dabei eine Elt lassüffnung: 9 auf, durch welche gasförmiges Kältemittel von einem nicht dargestellten Verdichter zu der Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 geleitet wird. Das gasförmige Kältemittel wird dabei an einem Überhitzungsbereieh 11 auf eine Sättigungstemperatur abgekühlt, d. h, an der Sättigungstemperatur tritt entsprechend dem vorhandenen Druck eine Kondensation des Kältemittels ein. In der Strömungsnchtung des Kältemittels nach dem Überhitzungsbereich 11 schließt sich ein Kondensationsbereich 12 an, in weichem das Kältemittel kondensiert und somit verflüssigt wird. Das im Kondensationsbereich 12 verflüssigte Kältemittel wird als Flüssigkeit dem Unterkühlungsbereich 13 zugeführt und im Unierkühlüngsbereich 13 unterhalb der Siedetemperatur des Kältemittels abgekühlt. Die in Fig. 3 vorgegebene klare Trennung in Überhitzungsbereich 11 , Kondensationsbereich 12 und Unterkühlungsbereich 13 kann dabei beim Betrieb einer Kraftfahrzeugklimaanlage geringfügig abwei- chen, so dass beispielsweise in Abänderung von der Darstellung in Flg. 3 der Überhitzungsbereich 11 geringfügig größer ist und dadurch der Kondensationsbereich 12 kleiner wird, so dass beispielsweise ein zweiter Paralleiab- schnift 21 auch teilweise de Überhitzungsbereich 1 bildet. Dies gilt in analoger Weise für die Trennung .zwischen dem Kondensationsbereich 12 und dem Unterkühiungsbereieh 13, der sich entweder in einen ersten U'nterkühl- paralielabschnitt 14 verschieben kann in Strömungsrichtung des Kältemittels oder in einen dritten Parallelabschnitt 23 entgegen der Strömungsrichtung des Kältemittels zurück verschieben kann.
Der Überhitzungsbereich 11 ist von dem ersten Parallelabschnitt 19 gebildet. Der erste Parallelabschnitt 19 weist dabei elf Kühlrohre auf, die fjuidleitend bzw. hydraulisch parallel geschalten sind bzw. durchströmt werden. ach dem Ausströmen des Kältemittels aus den elf Kühlrohren 2 des ersten Parallelabschnittes 19 wird das Kältemittel in den ersten Zwischenströmungskanal 20 eingeleitet und von dem ersten Zwischenströmungskanal 20 in den zweiten Parallelabschnitt 21 eingeleitet. Der zweite Parallelabschnitt 21 weist acht Kühlrohre 2 auf, durch welche das Kältemittel gleichzeitig parallel strömt. Das aus dem zweiten Parallelabschnitt 21 ausströmende Kältemittel wird in den zweiten Zwischenströmungskanal 22 eingeleitet und von diesem in den dritten Parallelabschnitt 23 mit ebenfalls acht Kühlrohren 2 eingeleitet.
Das aus dem dritten Parallelabschnitt 23 ausströmende Kältemittel wird in den dritten Zwischenströmungskanal 24 eingeleitet und wird anschließend, nachdem es den Sammelbehälter 6 durchströmt hat, dem Unterkühiungsbereieh 13 der Käl emittelkondensatorbaugruppe 1 zugeführt. Der Unterkühiungsbereieh 13 umfasst einen ersten Unterkühiparallelabschnitt 14, einen zweiten Unterkühlparaiielabschnltt 16 und eine dritte UnterkUh1.paralle.iab- schnitt 18. Die drei Unterkü'hlparallejabschnitte 14, 16 und 18 weisen dabei jeweils drei Kühlrohre 2 auf. Der erste Unterkühlparallelabschnitt 14 ist mit dem zweiten Unterkühlparallelabsehnitt 18 durch den ersten Unterkühizwi- scbenströmungskanal 15 verbunden und in 'analoger Weise ist der zweite Unterkühlparallelabschnitt 16 mit dem dritten Unterkühlparallelabschnitt 18 durch den zweiten Unterkühlzwischenströmungskanal 17 verbunden. Damit sind in der Käitemittelkondensatofbaugruppe 1 die Parallelabschnitte 19, 21 und 23 sowie die Unterkühiparailelabschnltte 14, 16 und 18 fiuidleitend in Reihe geschaltet und die Kühirohre 2 an den Parallelabschnitten 19, 21 und 23 sowie an den Unierkühlparallelabschnstten 14, 16 und 18 sind hydraulisch bzw. fiuidleitend parallel geschaltet. Das gesamte durch die ältemittelkondensatorbaugrüppe 1 geleitete Kältemittel durchströmt somit jeweils die Paralielabschnitte 19, 21 und 23 sowie die URterkühlparallelabschnstte 14, 16 und 18. Dabei weisen die Unterkühl- paralieiabschnitte 14, 18 und 18 eine wesentlich geringere Anzahl an Kühlrohre 2 auf als die Paralielabschnitte 19, 21 und 23. Aufgrund der fluidleiten- den bzw. hydraulischen Schaltung der ältemittelkondensatorbaugruppe 1 steht damit dem Kältemittel an den Unterkühlparalielabschnitten 14, 18 und 18 eine wesentliche geringere Strömungsquerschnlttsflöch® zur Verfügung als an den Parallelabschnitten 19, 21 und 23, weil die Kühirohre 2 die gleiche Strömungsquerschnittsfläehe aufweisen. Dadurch tritt an den UnterkühlparalleSabschnitten 14, 16 und 18 eine größere Strömungsgeschwindigkeit des Kältemittels bzw. ein größerer Volumenstrom des Kältemitteis auf als an einem Unterkühlungsbereich mit lediglieh genau einem Unterkühlparallelabschnitt Aufgrund diese größeren Strömungsgeschwindigkeit bzw. des größeren Voiumenstromes des Kältemittels an dem Unterkühlungsbereich 13 kann die Wärmeübertragung von dem Kältemittel auf die Luft im Unterküh- lungsbereich 13 erhöht werden und dadurch mehr Wärme von dem Kältemittel auf die die KäStemittelkondensatorbaugruppe 1 umströmende Luft übertragen werden und somit das Kältemittel im Unterkühlungsbereich 13 stärker unter die Siedetemperatur des Kältemittels abgekühlt werden, beispielsweise um 14 K unterhalb der Siedetemperatur des Kältemittels abgekühlt werden. Damit kann in vorteilhafter Weise der CGP eines KäStekreises erhöht wer- den. Aufgrund der ausreichend dimensionierten
Strömungsquerschnittsfläche am Unterkühlungsbereieh 13 wird der Druckafo- faii in der Kältemittei-kondensatorbaugruppe 1 nicht oder nur sehr geringfügig erhöht, so dass dadurch der Hochdruck a der Einlassöffnung 9 nur geringfügig ansteigt und somit die Leistungssteigerung des Käitekreises aufgrund der größeren Abkühlung an dem Unterkühlungsbereieh 13 wesentlich größer ist, als die Leistungsminderung aufgrund des evtl. Anstieges des Hochdruckes an der Einlassöffnung 9 ist. Nach Durchströmen des Unterkuh- iungsbereiches 13 wird das Kältemittel durch die Auslassöffnung 10 aus de Kältemiltel-kondensatorbaugruppe ausgeleitet. Durch die Ausbildung von drei UnterkOhlparailelabschnitten ist die Ausiassöffnung an einer zweiten Längsseite der Kaltem iUe!kondensatorbaugruppe angeordnet. Somit sind Ausiassöffnung und Sammelbehälter 6 an verschiedenen Längsseiten der Kälternitteikondensatorbaugruppe angeordnet. in einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) weist der Unterkühlungsbereieh 13 nur den ersten und zweiten Unierkühlparailelahschnitt 14, 16 Und nicht den dritten Unterkühlparailelabschniit 18 auf. in einem zusätzlichen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Unterkühlungsbereieh 13 auch in insgesamt vier oder fünf Unterkühlparailelabschnitte unterteilt sein. Bevorzugt weist der Unterkühlungsbereieh 13 jedoch eine ungerade Anzahl von Unterkühlparallelabschnitten auf, so dass Sammelbehälter 6 und Ausiassöffnung 10 an verschiedenen Seiten der Kältemittel« kondensatorbaugruppe angeordnet sind. insgesamt betrachtet sind mit der erfindungsgemäßen Käitemittelkondensatorbaugruppe 1 wesentliche Vorteile verbunden. Die Strömungsgeschwindigkeit bzw. der Volumenström an dem Unterkühlungs- bereich 13 wird aufgrund des vorgegebenen Strömungsschaltbiides stark erhöht so dass dadurch eine stärkere Unterkühlung oder Abkühlung des Kältemitteis am Unterkühlungsbereieh 13 erreicht werden kann, ohne dass die ältemitteikondensatorbaugrup e 1 mehr Bauraum oder Oberfläche benötigt, weil aufgrund der größeren Strömungsgeschwindigkeit die Wärmeübertragung von dem Kältemittel auf die Luft je Oberflächeneinheit de Kältemitteikondensatorbaugruppe i , insbesondere an den Kühirohren 2, den Wellrippen 4 oder den Sammelrohren 5 als Wärmeübertrager der Kältemittelkondensatorbaugruppe 1 , erhöht wird. Dadurch kann bei einem unveränderten Bauraum für die Kältemit eSkondensatorbaugruppe 1 der COP eines Käitekrelses mit de äitemittelkondensatorbaugruppe 1 erhöht werden, ohne dass zusätzlicher Bauraum für die Kältemitteskondensator- baugruppe 1 erforderlich ist. Damit kann die Verringerung des COP aufgrund der Verwendung des Kältemittels R1234yf wenigstens teilweise ausgeglichen werden.
ex gszeie enii sie
1 Kältemiiielkondensatorbaugruppe
2 ühlröhr
3 Fiac ro r
4 'Wellrippe
5 Sammelrohr
8 Sammeibehäiter
7 Versehlusseinrichtung am Sammelbehälter
8 Befestig u ngsein rieht u ng
9 Einassöffnung
10 Ausfassöffnung
11 Überhitzungsberesch
12 ondensationsbereäch
13 UntetliühüngsbereiGh
14 Erster UnterkühiparällelabsGhnitt
15 Erster Unterkühizvvlschenströmungskana!
18 Zweiter Unterkühlparalleiabschnitt
17 Zweiter UnterkühlzwischertströmtingskanaS
18 Drifter Unterkühlparalleiabschntt
19 Erster Paralielabsehnift
20 Erster Zwischenströmungskana!
21 Zweiter Parallefabschnitt
22 Zweiter Zwischenströmungskanal
23 Dritter Parallelabschnitt
24 Dritter Zwischensirömungskanal

Claims

i e ii i a n s p r ü e e
Kältemittelkondensatorbaugruppe (1) für eine Krafffahrzeugk!irnaan!a- ge, umfassend
- eine Einlassöffnung (9) zum Einteilen eines Kältemittels
- eine Äusiassöffung (10) zum Austeilen eines Kältemittels
- Kühlrohre (2) zum Durchleiten eines Kältemittels,
- zwei Sammeirohre (5) zum Fluidverbänden der Kühlrohre (2),
- einen Sammelbehälter (6) mit wenigstens einer Öberströmöffnung mittels der der Sammelbehälter (8) in Fluidverbindung zu den Kühlrohren (2) und/oder dem Sammelroh (5) steht, wobei der Sammelbehälter an einer ersten Längsseite der Käitemittelkondensatofbaugruppe angeordnet ist,
- die Kühlrohre (2) einen Überhitzungsbereich (11) zum Kühlen des dampfförmigen Kältemitteis, einen Kondensationsbereich (12) zum Kondensieren des Kältemittels und einen UnterkühJungsbe- reich (13) zum Kühlen des flüssigen Kältemittels aufweisen, wobei im Unterkühiungsbereich (13) wenigstens zwei KüHirohre (2) als erster Unterkühiparallelabschnitt (14) ffuidleiiend mit dem Kältemittel parallel beaufschlagt sind, das aus dem ersten UnterkühSparalielabsGhnitt (14) ausströmende Kältemitie! in einen ersten Unterkühlzwischenströ- mungskanal (15) mündet und der erste Unterkühizwischenströmungs- kanai (15) in wenigstens zwei Kühlrohre (2) als zweiter UnterkühSpa- rallelabschnitt (16) mündet, eiaciurch gekennzeichnet, dass im Unterkühlungsbereich {13} der zweite Unterkühlparallefabsohnitt (16) in einen zweiten Unterkühizwischenstromungskanal (17) mündet und der zweite Unterkühlzwischenströmungskanai (17) in wenigstens zwei Kühlrohre (2) als dritter Uhterkühlpafaälelabschnitt (18) mündet, so dass die Äuslassöffnung (TO) auf einer zweiten Längsseite de Kältemittelkondensatorbaugruppe angeordnet ist.
Kältemittelköndensatorbaugruppe nach Anspruch. 1 , dadurch gekennzeichnet, dass je ein UnterkühiparaiielabschniÜ (14, 16, 18) zwei, drei oder vier parallel beaufschlagte Kühirohre (2) aufweist und/oder die Oberfläche der Kühirohre (2) und vorzugsweise der Sammelrohre (5) des Unterkühlungsbereiches (13) weniger als 50 %, 40 %, 35 %, 30 %, 25 % oder 15 % der Oberfläche des Wärmeübertragers der Kältemittelkondensatorbaugruppe (1) beträgt und insbesondere der Wärmeübertrager aus den Kühlrohre (2) und vorzugsweise den Sam.rne1roh.ren (5) besteht.
Kältemittelkondensatorbaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem ersten Unterkühlparalleiab- schnitt (14) wenigstens zwei Kühirohre (2) als erster Parallelabschniit (1 ) fluidieitend parallel beaufschlagt sind,
Käitemittelkondensatortaaugfuppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem ersten .Unterkühlparallelabschnitt (14) wenigstens ZW I Kühlrohre (2) als erster Parailelabschnitt (†9) fluidieitend parallel beaufschlagt sind, das aus dem ersten Parailelabschnitt (19) ausströmende Kältemittel In einen ersten Zwischenströmungskanal (20) mündet und der erste Zwischenströmungskanal (20) in wenigstens zwei Kühlrohre (2) als zweiter Paralie!abschnitt (21) mündet.
Kältemittelkondensatorbaugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem ersten Unterkühlparallelabschnitt (14) das aus dem zweiten Parallelabschnitt (21) ausströmende Kältemittel in einen zweiten Zwischenströmungskanal (22) mündet und der zweite Zwischensirömungskanal (22) in wenigstens zwei Kühlrohre (2) als dritter ParaHelahschniit (23) mündet,
Kältemitteiköndensatorbaugruppe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Paraileiabschnitt (21) in einen zweiten Zwischenströmungskanal (22) mündet und der zweite Zwischen- strömungskana! (22) in den Sammelbehälter (β)(14) mündet oder der dritte Parallelabschnitt (23) in einen dritten Zwischenströmungskanai (24) mündet und der dritte Zwischenströmungskanal (24) in den Sammelbehälter (6) (14) mündet
Kältemittelkondensatorbaugruppe nach einein oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe de Strömungsquerschnittsflächen der Kühlrohre (2) eines Unterkühiparal■ lelabschnittes (14, 16, 18) kleiner ist als das Produkt aus 1,0 oder 0,9 oder 0,7 oder 0,5 oder 0,3 oder 0,1 und der Summe der Strömungsquerschniitsflächen der Kühirohre (2) eines Paralielab- schnittes (19, 21 , 23) und/oder die Köhlröhre (2) als Flachrohre (3) ausgebildet sind und zwischen den Flachrohren Weilrippen (4) angeordnet sind.
Kältemittelkondensatorbaugruppe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Unterkühlparaliefabschnitt (18) geodätisch höher angeordnet ist als der zweite Unterkühlparalielabschnitt (16) und der zweite Unterkühlpa- raätelabschnitt geodätisch höher angeordnet ist als der erste Unier- kühlparaitelabschnitt ( 4).
Verfahren zum Betreiben eines Käitekreises einer Kraftiahrzeugkii- maanlage mit den Schritten:
- Leiten von Kältemittel durch Leitungen eines Kä temittelkreisiau- fes,
- Verdichten des gasförmigen Kältemittels in einem Verdichter, sodass der Druck des gasförmigen Kältemittels erhöht wird,
- Kühlen und Kondensieren des gasförmigen Kältemittels in einer Kältemittelkondensatorbaugruppe (1), das durch Kühlrohre (2) geleitet wird, indem das gasförmige Kältemittel in einem Überhit- zungsbereich (11) auf eine Sättigungstemperatur abgekühlt wird, anschließend in einem Kondensationsbereich (12) das gasförmige Kältemittel auf eine Siedetemperatur abgekühlt und verflüssigt wird und in einem ünterkühlungsbereieh (13) das flüssige Kältemittel unterhalb der Siedetemperatur abgekühlt wird,
- Expandieren des flüssigen Kältemittels an einem Expansionsorgans so dass der Druck des flüssigen Kältemittels reduziert wird,
- Erwärmen und Verdampfen des Kältemittels in einem Verdampfer.,
- Leiten des aus dem Verdampfer austretenden gasförmigen Kältemittels zu dem Verdichter, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ünterkühlungsbereieh (13) das Kältemittel durch wenigstens zwei Kühlrohre (2) eines ersten Unterkühlparallelabschnittes (14) pa- rallel geleitet wird, das aus dem ersten Unterkü lparalleiabschnstt (14) ausströmende Kältemittel in einen ersten Untsrkühizwischenströ- n ungskanal ( 5) geleitet wird und das durch den ersten Unterkuhiz i- sehenströmyngskanai (15) geleitete Kältemittel anschließend durch wenigstens zwei Kühlrohre (2) eines zweiten UnterkühlparaHeiab- schnittes (16) parallel gelestet wird und der zweite Unterköhlparallel- abschnitt (16) in einen zweiten Unterkühlzvvischenströrnüngskanai
(17) mündet und der zweite Unierkühizwischenströmungskanal (17) in wenigstens zwei Kühlrohre (2) als dritter Unterkühlparaltelabschnitt
(18) mündet und/öder in dem Unterkühiungsbereich (13) das Kältemittel durch Kühlrohre (2) mit einer kleineren Strömungsquerschnittsfläche geleitet wird als das Kältemittel das durch die Kühlrohre (2) des Öberbifzungsbereiches und/oder des Kondensationsbereiches (2) geleitet wird, so dass- das durch die Kühlrohre (2) in dem Unterkühiungsbereich (13) geleitete Kältemittel einen größeren Volumensirom aufweist als das in dem Oberhitzungsbereich (11) und/oder dem KondensationsbereiGh (12) durch die Kühlrohre (2) geleitete Kältemittel.
Verfahren nach Anspruch Q, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumensirom des Kältemittel in den Kühirohren (2) des Unterkühiungsbe- reiches (13) um das 1 ,0 oder 1 ,2 oder 1 ,5 oder 2-Fache größer ist als der Völumenstrom des Kältemittels in den Kühlrohre (2) des Überhit- zungsbereiehes (11) und/oder des Kondensationsbereiches (12) und/oder da Kältemittel in dem UnterkühlungsbereiGh (13) um mehr als 7, 10, 12 oder 14 K abgekühlt wird und vorzugsweise um weniger als 30 K oder 20 K abgekühlt wird.
Kraf tfah rzeu g kl I m aa n l ag e , umfasse nd
• eine Käftemitteikondensatorbaugruppe (1 ), - einen Verdampfer,
- einen Verdichter,
- vorzugsweise ein Gebläse,
-· vorzugsweise ein Gehäuse zur Aufnahme des Gebläses und des Verdampfers, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältemlitelkondensatorbaugruppe (1) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist und/oder von der Kraftfahr- zeugklimaaniage ein Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10 ausführbar ist,
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