DE10332505B3

DE10332505B3 - Klimaanlage

Info

Publication number: DE10332505B3
Application number: DE10332505A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Wertenbach
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-07-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für einen Innenraum eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs. Diese beinhaltet einen Kreislauf (6) für ein Kältemittel mit einem Kompressor (2), einem Gaskühler (3), einer Expansionseinrichtung (9) und einem Verdampfer (5). Dabei ist vorgesehen, daß kreislaufbildende Verbindungsleitungen zwischen dem Kompressor (2) und dem Gaskühler (3) einerseits und der Expansionseinrichtung (9) und dem Verdampfer (5) andererseits als ein innerer Wärmetauscher (7) ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage für einen Innenraum eines Fahrzeugs.
Klimaanlagen für Fahrzeuge dienen sowohl dem Heizen als auch dem Kühlen von Fahrzeuginnenräumen, in denen sich Personen aufhalten. Eine Klimaanlage besteht üblicherweise aus einem Kreislauf für ein Kältemittel, in dem verschiedene Funktionselemente miteinander verbunden sind.

In der Druckschrift DE 44 32 272 C2 wird eine Kälteerzeugungsanlage für das Klimatisieren von Fahrzeugen beschrieben. Hierbei sind auf einer Hochdruckseite eines Dampfkompressionskreislaufs ein Verdichter, ein Gaskühler, ein Drosselungsmittel und ein Verdampfer angeordnet, die in Reihe geschaltet sind und einen integralen geschlossenen Kreis bilden. Diese erzeugen zum Kühlen hinsichtlich eines kritischen Drucks eines im Dampfkompressionskreislauf umlaufenden Kältemittels einen überkritischen Druck. Gleichzeitig wird auf einer Niederdruckseite des Dampfkompressionskreislaufs ein unterkritischer Druck erreicht, wobei dem auf der Niederdruckseite abgekühlten Kältemittel im Verdampfer Wärmeenergie zugeführt wird. Dabei wird der Kältemittelmassenstrom in dem Dampfkompressionskreislauf durch Regulierung des Kältemitteldurchsatzes im Verdichter variiert.

Aus der Druckschrift EP 0424 474 B1 ist eine Vorrichtung zum Betreiben eines transkritischen Dampfkompressionskreislaufs bekannt. Dabei sind Kompressor, Gaskühler, Drosselungsmittel und Verdampfer in Serie verbunden und bilden einen Kreislauf. In diesem Dampfkompressionskreislauf liegt der Druck auf einer Hochdruckseite oberhalb des kritischen Punkts des Kältemittels und wird auf der Hochdruckseite des Dampfkompressionskreislaufs reguliert.

In der Druckschrift DE 199 44 950 A1 wird eine Klimaanlage mit einem Kältemittelkreislauf, der einen Kompressor, einen Verdampfer, einen niederdruckseitig zwischen dem Verdampfer und dem Kompressor angeordneten Sammler und einen inneren Wärmeüberträger mit einem hochdruckseitigen Wärmeüberträgerkanal und einem niederdruckseitigen Wärmeüberträgerkanal beschrieben. Der innere Wärmeüberträger weist dabei wenigstens eine abschnittsweise gewendelte und/oder mit angeformten wendelförmigen Stegen zwischen Außen- und Innenrohr versehene Koaxialrohrleitung auf. Diese Klimaanlage kommt bspw. in Kraftfahrzeugen zum Einsatz.

Üblicherweise werden bei den aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen die Komponenten einer Klimaanlage als Teile anderer Baugruppen und Vor-Montageeinheiten beim Zusammenbau des Fahrzeuges eingebracht. So wird ein Kältemittelverdampfer zumeist mit einem Heizungswärmetauscher, Luftverteileinrichtungen, einem Luftfilter, einem Gebläse, usw., die in einem im Klima-/Heizgerät zusammengefaßt sind, im Rahmen der Cockpitmontage in das Fahrzeug eingebaut.

Ein Klimaanlagenkondensator zur Wärmeabfuhr aus dem Kreislauf wird häufig zusammen mit dem Motorkühler montiert. Ein Klimakompressor wird an dem Fahrzeugmotor vorinstalliert und mit diesem Aggregat in das Fahrzeug eingebaut. Weitere Komponenten sind eine Filter/Trocknereinheit, ein Expansionsventil und diverse kleinere Bauteile. Diese Komponenten werden im wesentlichen im Motorraum einzeln angeordnet und durch Kälte mittelleitungen mittels entsprechender Verbindungselemente des Kreislaufs verbunden.

Derartige Verbindungselemente bzw. Trennstellen sind zum einen aufwendig und teuer, zum anderen gelten diese Verbindungsstellen immer als mögliche Fehlerstellen. Trotz technischer Dichtheit bleibt ein unvermeidbarer, geringer Kältemittelverlust. Aufgrund der Klimawirksamkeit der Kältemittel ist dieses aus ökologischen Gründen unerwünscht.

Könnten diese Verluste reduziert werden, würde die Betriebssicherheit der Anlage des Automobils aufgrund verminderter Servicearbeiten zur Kontrolle und zum Nachfüllen des Kältemittels verbessert.

Vor diesem Hintergrund wird eine Klimaanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.

Die erfindungsgemäße Klimaanlage für einen Innenraum eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs weist einen Kreislauf für ein Kältemittel mit einem Kompressor, einem Kondensator/Gaskühler, einer Expansionseinrichtung und einem Verdampfer auf. Dabei sind kreislaufbildende Verbindungsleitungen zwischen dem Kompressor und dem Kondensator einerseits und der Expansionseinrichtung und dem Verdampfer andererseits als ein innerer Wärmetauscher ausgebildet. Außerdem ist vorgesehen, daß der Verdampfer in dem Innenraum des Fahrzeugs angeordnet ist.

Durch diese Maßnahme wird erreicht, einen bspw. transkritisch arbeitenden Kreislauf für ein Kältemittel wie bspw. CO₂ dahingehend auszugestalten, daß eine leistungsstarke, bedarfsgerecht betreibbare, effiziente Klimaanlage unter Beachtung einer einfachen und damit kostengünstigen Gestaltung für ein Fahrzeug bereitgestellt wird.

Eine Klimaanlage bzw. der Kreislauf des Kältemittels einer Klimaanlage wird hinsichtlich der Ausgestaltung verbessert. Dies ergibt sich erfindungsgemäß dadurch, daß ein Funktionselement des Kreislaufs, nämlich der innere Wärmetauscher, zugleich kreislaufbildende Verbindungsleitungen für die anderen Funktionselemente des Kreislaufs verkörpert. Insbesondere durch geeignete Anordnung innerhalb des Fahrzeugs unter Berücksichtigung einer Wechselwirkung mit anderen Einrichtungen, die für die Funktion der Klimaanlage wesentlich sind, wird deren Funktion optimiert.

Es ist vorgesehen, daß der Verdampfer in dem Innenraum des Fahrzeugs angeordnet ist. Andere Funktionskomponenten des Kreislaufs, wie Kompressor, Kondensator, Expansionseinrichtung aber auch ein Kältemittelfilter, eine Druckbegrenzungseinrichtung oder ein Rückschlagventil können außerhalb des Innenraums des Fahr zeugs angeordnet sein. Alternativ kann neben dem Verdampfer auch die Expansionseinrichtung in dem Innenraum des Fahrzeugs angeordnet sein. Hierbei kann vorgesehen sein, daß der Verdampfer und die Expansionseinrichtung in oder in unmittelbarer Nähe der Luftzuführungseinrichtung für den Innenraum angeordnet sind. Die kreislaufbildenden Verbindungsleitungen zwischen Kompressor und einem vorzugsweise wärmeabgebenden Wärmetauscher können dabei in einem Frontbereich des Fahrzeugs angeordnet sein.

Die jeweilige Positionierung der einzelnen Funktionselemente innerhalb des Fahrzeugs wird nach thermodynamisch günstigen Aspekten vorgenommen. Mögliche Abwandlungen sind dabei den Gegebenheiten innerhalb des Fahrzeugs bzw. an die jeweiligen Erfordernisse hinsichtlich der Funktion der Klimaanlage angepaßt. Somit kann eine Klimaanlage, die ökonomischen als auch ökologischen Anforderungen gerecht wird, bereitgestellt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß mindestens eine der als innerer Wärmetauscher ausgebildeten Verbindungsleitungen direkt in einen Sammelbehälter mündet. Dabei kann eine derartige Verbindungsleitung als Teil des inneren Wärmetauschers auf einer kompressornahen Seite direkt in einen Sammelbehälter münden und/oder auf einer verdampfernahen Seite direkt in einen Sammelbehälter münden.

Des weiteren kann mindestens eine der als innerer Wärmetauscher ausgebildeten Verbindungsleitungen durch eine Verbindungseinheit abgeschlossen oder begrenzt sein. An eine derartige Verbindungseinheit ist in einfacher Weise eine beliebige andere Funktionskomponente des Kreislaufs anschließbar. Somit kann der innere Wärmetauscher bzw. können die Verbindungsleitungen des inneren Wärmetauschers mit einem der Sammelbehälter oder einem Kompressor, einem Kondensator, einer Expansionseinrichtung aber auch mit einem Kältemittelfilter, einer Druckbegrenzungseinrichtung oder einem Rückschlagventil ver bunden sein. Eine derartige Verbindung kann direkt oder indirekt, durch Anschluß mit der Verbindungseinheit, sein.

Vorzugsweise ist eine Verbindungsleitung des inneren Wärmetauschers über eine Verbindungseinheit mit dem Verdampfer und somit mit dem Innenraum des Fahrzeugs verbunden. Durch diese Vielseitigkeit hinsichtlich der Möglichkeiten, innerhalb des Kreislaufs Verbindungen zu knüpfen, wird dessen Modularität erweitert.

Bei der erfindungsgemäßen Klimaanlage kann vorgesehen sein, daß in der Verbindungseinheit mindestens ein Funktionselement des Kreislaufs integriert ist. Ein derartiges Funktionselement ist durch diese Maßnahme auch mit dem Verdampfer verbunden. Dabei ist der Verdampfer mit einem Zulauf und einem Ablauf für das Kältemittel ausgestattet, die jeweils in die Verbindungseinheit münden. In dem Zulauf zu dem Verdampfer und somit in der Verbindungseinheit können allein oder in Kombination zumindest ein Kältemittelfilter und/oder eine Expansionseinrichtung und/oder eine Druckbegrenzungseinrichtung und/oder ein weiteres Funktionselement integriert bzw. angeordnet sein. In dem Ablauf von dem Verdampfer und somit in der Verbindungseinheit kann zumindest ein Rückschlagventil integriert bzw. angeordnet sein. Diese Verbindungseinheit kann somit individuellen Erfordernissen entsprechend mit geeigneten Funktionselementen ausgestattet sein. Diese bilden innerhalb der Verbindungseinheit eine kompakte Baugruppe, die in einfacher Weise mit anderen Funktionselementen des Kreislaufs modular verbunden werden kann. Bei einer Montage oder Reparatur muß demnach nicht mehr eine Vielzahl von Verbindungen zwischen vielen einzelnen Funktionselementen gelöst oder verbunden werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die als innerer Wärmetauscher ausgebildeten Verbindungsleitungen in Richtung des Kompressors in eine Saugleitung und eine Druckleitung aufgeteilt. Die Saugleitung und die Druckleitung können dabei in einem Anschlußblock zusammengefaßt sein. Diese Verbindungsleitungen in Richtung des Verdampfers können bei dieser Variante in einen der Sammelbehälter münden, während die Verbindungsleitungen in Richtung des Kompressors und/oder des Kondensators in einen anderen Sammelbehälter münden. Die Aufteilung der Verbindungsleitungen des inneren Wärmetauschers hängt von der Anordnung des Hochdruckteils bzw. des Niederdruckteils des inneren Wärmetauschers ab. In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann auch die Verbindungseinheit funktionelle Merkmale eines Sammelbehälter aufweisen .

Erfindungsgemäß kann zudem vorgesehen sein, daß in einem Gehäuse des Sammelbehälters bzw. der Verbindungseinheit Anschlußeinrichtungen, insbesondere für den Verdampfer, integriert sind. Diese Anschlußeinrichtungen können als Kreislaufverbindungsstellen und/oder Befestigungselemente für den Verdampfer an der Verbindungseinheit ausgebildet sein. Selbstverständlich können über derartige Anschlußeinrichtungen auch andere Funktionselemente des Kreislaufs, wie vorzugsweise die Verbindungsleitungen des inneren Wärmetauschers, angeschlossen sein. Durch diese Maßnahme wird ein weiterer Beitrag zur modularen, vorteilhaften Ausbildung des Kreislaufs geliefert.

Der innere Wärmetauscher der erfindungsgemäßen Klimaanlage erhöht die Leistungsfähigkeit und Effizienz der Klimaanlage bei extremen Klimabedingungen. Des weiteren bildet der innere Wärmetauscher mit den im Kreislauf erforderlichen Kältemittelbehältnissen bzw. Sammelbehältern eine Einheit, in die weitere Funktionskomponenten integriert sein können. Dies hat zum Vorteil, daß hierdurch die Anzahl der Komponenten und der erforderlichen Bauteilverbindungsstellen reduziert wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Klimaanlage ist der innere Wärmetauscher als ein koaxiales Rohrsystem ausgebildet. Dadurch wird durch sich gegenseitig ergän zende Berücksichtigung konstruktiver sowie funktioneller Aspekte der Ausgestaltung des innere Wärmetauschers der gesamte Kreislauf und somit die Klimaanlage verbessert.

Der innere Wärmetauscher bzw. einzelne Verbindungsleitungen des inneren Wärmetauschers, die Saug- bzw. Druckleitungen sein können, sind mit dem Sammelbehälter gasdicht und/oder unlösbar verbunden. Dieser Sammelbehälter kann in einer möglichen Ausführung der Erfindung als Receiver, der in Richtung des Verdampfers angeordnet ist, oder als Akkumulator, der in Richtung des Kompressors angeordnet ist, ausgebildet sein.

Je nach Erfordernis sind dabei Verbindungsleitungen zwischen Komponenten des Kreislaufs in einem vorderen Bereich des Fahrzeugs und ein Verdampfer, bspw. zur Abkühlung der Luft, in dem Innenraum des Fahrzeugs in der Klimaanlage als innerer Wärmetauscher, insbesondere in Form eines koaxialen Rohrsystems, ausgebildet.

Dabei kann die Klimaanlage zum Heizen und zum Kühlen eines Innenraums eines Fahrzeugs ausgebildet sein.

Die erfindungsgemäße leistungsstarke und effizient betreibare Klimaanlage wird hohen Anforderungen im Fahrzeugbau hinsichtlich kompakter und modularer Bauweise gerecht.

Aufgrund der geringen Anzahl an Verbindungsstellen innerhalb des Kreislaufs der Klimaanlage wird eine einfache und fehlerfreie Montage sowie eine günstige Wartung ermöglicht.

Die Verwendung von vorgefertigten Bauteil- und Komponentengruppen, insbesondere Verbindungseinheiten, wie durch die Erfindung vorgeschlagen, erschließt im Fahrzeugaufbau hohe Kostenreduktionspotentiale, vermindert unvermeidbare Kältemittelverluste und ermöglicht somit auch bei sehr hohen Arbeitsdrücken und problematischen physikalischen Eigenschaften des Kältemittels eine betriebssichere Klimaanlage.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus den nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipgemäß beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Dabei zeigt:
1 eine schematische Prinzipskizze eines Kreislaufs einer Klimaanlage,
2 eine schematische Prinzipskizze einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
3 eine schematische Prinzipskizze einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
4 eine schematische Prinzipskizze eines Details einer Ausführungsform der Erfindung,
5 eine schematische Prinzipskizze eines weiteren Details einer Ausführungsform der Erfindung,
6 eine detaillierte schematische Prinzipskizze einer Ausgestaltung der Erfindung, und
7 eine detaillierte schematische Prinzipskizze einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung.
1 zeigt schematisch in einer Prinzipskizze einen Kreislauf 1, insbesondere einen Dampfkompressionskreislauf, einer Klimaanlage. Innerhalb des Kreislaufs 1 sind in Reihe geschaltet ein Verdichter bzw. Kompressor 2, ein Kondensator 3 bzw. Gaskühler, eine Drossel- bzw. Expansionseinrichtung 4 und ein Verdampfer 5 angeordnet. Dabei ist der Kompressor 2 bezüglich eines Kältemittelmassenstromes des Kältemittels innerhalb des Kreislaufs 1 regelbar bzw. durchsatzregelbar.
2 zeigt schematisch in einer Prinzipskizze den gemäß der 1 arbeitenden Kreislauf 1 in einer möglichen Ausgestaltung, insgesamt mit der Bezugsziffer 6 bezeichnet. Der zu dem vorigen Ausführungsbeispiel alternative Kreislauf 6 beinhaltet im Unterschied zu dem Kreislauf 1 einen inneren Wärmetauscher 7 und einen Receiver 8, auch Pufferbehälter. Ein Drosselmittel ist hier als Konstantdrosselventil 9 ausgeführt. Diese zusätzlichen Komponenten des Kreislaufs 6 sind mit den in 1 gezeigten Komponenten, insbesondere dem Verdampfer 5, in dem Kreislauf 6 für ein Kältemittel in Reihe geschaltet.
Dabei ist vorgesehen, daß der innere Wärmetauscher 7 aus kreislaufbildenden Verbindungsleitungen zwischen dem Kompressor 2 und dem Gaskühler 3 einerseits und der Expansionseinrichtung 9 und dem Verdampfer 5 andererseits ausgebildet ist.
Dabei ist ein Hochdruckteil des inneren Wärmetauschers 7 zwischen dem Gaskühler 3 und dem Konstantdrosselventil 9 auf einer Hochdruckseite 11 des Kreislaufes 6 angeordnet. Während sich ein Niederdruckteil des inneren Wärmetauschers 7 auf einer Niederdruckseite 10 des Kreislaufes 6 zwischen Verdampfer 5 und Verdichter 2 befindet.
Der Receiver 8 bzw. Pufferbehälter ist einerseits mit einem Austritt des Verdampfers 5 und andererseits mit einem Austritt mit dem Niederdruckteil des inneren Wärmetauschers 7, der auch als Gegenstromwärmetauscher ausgebildet sein kann, verbunden.
3 zeigt schematisch in einer Prinzipskizze den gemäß der 1 arbeitenden Kreislauf 1 in einer alternativen Variante als Kreislauf 13 mit einem inneren Wärmetauscher 7, der aus kreislaufbildenden Verbindungsleitungen besteht. Dabei unterscheidet sich Kreislauf 13 vom Kreislauf 6 aus der 2 durch die Verwendung eines als Akkumulator 14 ausgebildeten Speicherbehälters anstelle des Receivers 8 gemäß der 2 Ein Drosselmittel ist hier wie in 1 als Expansionseinrichtung 4 ausgebildet.
In dem Kreislauf 13 ist ein Hochdruckteil des inneren Wärmetauschers 7 zwischen dem Gaskühler 3 und dem Konstantdrosselventil bzw. der Expansionseinrichtung 4 auf einer Hochdruckseite 15 des Kreislaufs 13 angeordnet, während sich ein Niederdruckteil des inneren Wärmetauschers 7 auf der Niederdruckseite 16 zwischen Verdampfer 5 und Kompressor 2 befindet.
Der Speicherbehälter 14 ist einerseits mit einem Austritt an dem Niederdruckteil des Wärmetauschers 7 und andererseits mit einem Eintritt des Kompressors verbunden.
4 zeigt detailliert ein Teilstück eines Kreislaufs für ein Kältemittel. Dieses Teilstück weist in serieller Anordnung einen Kältemittelfilter 17, eine Expansionseinrichtung 4 und eine Druckbegrenzungseinrichtung bzw. ein Druckbegrenzungselement 18 in einem Vorlauf (Zulauf) zu dem Verdampfer 5 und ein Rückschlagventil 19 stromabwärts in dem Rücklauf (Ablauf) des Verdampfers 5 auf. Dabei kann die Expansionseinrichtung 4 in einer möglichen Ausgestaltung gemäß der 3 alternativ auch als ein Konstantdrosselventil ausgebildet sein.
5 zeigt detailliert ein Teilstück eines Kreislaufs für ein Kältemittel mit serieller Anordnung folgender Komponenten bzw. Funktionsbauteile: ein Kältemittelfilter 17, eine Expansionseinrichtung 4, alternativ auch Konstantdrosselventil und ein Druckbegrenzungselement 18, die sich in einem Vorlauf zu einem Verdampfer 5 befinden, und ein Rückschlagventil 19 in einem Rücklauf des Verdampfers 5.
Alle diese Komponenten sind innerhalb einer Verbindungseinheit 21 als eine Baugruppe außerhalb eines Innenraumes 50 ei nes Fahrzeugs zusammengefaßt. Der Verdampfer 5 hingegen ist innerhalb des Innenraums 50 des Fahrzeugs, von den anderen Komponenten räumlich getrennt, angeordnet.
Sowohl der Vorlauf als auch der Rücklauf des Verdampfers 5 dienen als Kreislaufverbindungsstellen 22 zwischen der Verbindungseinheit 21 und somit einem Bereich außerhalb des Innenraums mit den dort entsprechend angeordneten Funktionsbauteilen und einem Bereich innerhalb des Innenraums mit dem Verdampfer 5. Das Druckbegrenzungselement 18 kann dabei in einem Verbindungselement der Kreislaufverbindungsstelle 22 integriert sein.
6 zeigt im Detail einen Kreislauf 60 für ein Kältemittel mit in serieller Anordnung eines Hochdruckteils eines inneren Wärmetauschers 7, der aus kreislaufbildenden Verbindungsleitungen ausgebildet ist, einen Kältemittelfilter 17, eine Expansionseinrichtung 4 und ein Druckbegrenzungselement 18, die zugleich in einem Vorlauf (Zulauf) zu einem Verdampfer 5 angeordnet sind. In einem Rücklauf (Ablauf) des Verdampfers 5 befindet sich ein Rückschlagventil 19.
Ein Niederdruckteil des inneren Wärmetauschers 7 ist mit einem Akkumulator 14 als Einheit in einem Sammelbehälter 26 außerhalb eines Innenraums eines Fahrzeugs zusammengefaßt.
Außerdem weist der Kreislauf 60 Verbindungsstellen 22 für den innerhalb des Innenraums 50 des Fahrzeugs befindlichen Verdampfer 5 sowie einen Kompressor 2 und Kondensator 3 bzw. Gaskühler außerhalb des Innenraums 50 des Fahrzeugs auf. Das Rückschlagventil 19 ist zwischen dem inneren Wärmetauschers 7 und in dem Rücklauf (Ablauf) des Verdampfers 5 angeordnet.
Der Sammelbehälter 26, der in einer möglichen Ausgestaltung auch als Akkumulator ausgebildet sein kann, ist zwischen innerem Wärmetauscher 7 und Kondensator 3 bzw. Gaskühler und Kompressor 2 angeordnet. Die Anordnung des Kondensators 3 bzw. Gaskühlers und des Kompressors 2 können in Abwandlung der 6 in einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung vertauscht sein.
Bei der gezeigten Anordnung besteht eine Baugruppe bzw. Verbindungseinheit 21 aus Filterelement 17, Expansionseinheit 4, Druckbegrenzungselement 18 und Rückschlagventil 19. Die Verbindungseinheit 21 ist mit Kreislaufverbindungsstellen ausgestattet und dient sogleich als den inneren Wärmetauscher 7 zur Seite des Verdampfers 5 hin begrenzendes Endstück.
So kann in dieser besonderen Ausführung ein aus koaxialen Rohrleitungen ausgeführter nach dem Gegenstromprinzip arbeitender innerer Wärmetauscher 7 direkt mit einem Anschlußblock des Sammelbehälters 26 für die Leitungen des Kreislaufs nicht lösbar und gas- bzw. kältemitteldicht verbunden sein.
In einem Anschlußblock für die Verbindungseinheit 21 können neben Kreislaufverbindungsstellen 22 und Befestigungselementen 23 auch das Filterelement 17, die Expansionseinrichtung 4, ein Druckbegrenzungselement 18 im Zulauf zu dem Verdampfer 15 und ein Rückschlagventil 19 in dem Ablauf des Verdampfers angeordnet sein.
In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung können Druck und/oder Temperaturmeßstellen zur Steuerung oder Überwachung der Funktion der Anlage innerhalb einzelner Komponenten des Kreislaufs integriert sein.
7 zeigt im Detail einen Kreislauf 70 des Kältemittels in einer seriellen Anordnung innerhalb des Hochdruckteils des inneren Wärmetauschers 7, einen Kältemittelfilter 17, ein Konstantdrosselventil bzw. eine Expansionseinheit 4 und ein Druckbegrenzungselement 18, die ebenfalls in einem Vorlauf zu dem Verdampfer 5 angeordnet sind. Ein Rückschlagventil 19 befindet sich in einem Rücklauf des Verdampfers 5.
Eine Verbindungseinheit 27 und ein Niederdruckteil des inneren Wärmetauschers 7 sind als Einheit außerhalb eines Innenraums 50 des Fahrzeugs zusammengeaßt. Diese sind mit Verbindungsstellen zu dem Kreislauf für den innerhalb des Innenraums 50 des Fahrzeugs befindlichen Verdampfer 5 sowie einem Kompressor 3 und Kondensator 2 außerhalb des Innenraums 50 des Fahrzeugs verbunden. Die Anordnungen des Kondensators 3 und des Kompressors 2 können in Abwandlung der 6 in einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung vertauscht sein.
Kältemittelfilter 17, Konstantdrosselventil bzw. Expansionseinrichtung 4 und Druckbegrenzungselement 18 in dem Vorlauf zu dem Verdampfer 5 des Kältemittels und das Rückschlagventil 19 in dem Rücklauf sind in der Verbindungseinheit 27 zwischen innerem Wärmetauscher 7 und Verdampfer 5 angeordnet.
Des weiteren mündet der innere Wärmetauscher 7 in einem Kreislaufverbindungselemeet für eine Saugleitung des Kompressors 2 und eine Rücklaufleitung des Kondensators 3. Dabei ist in der Verbindungseinheit 27 neben dem Filterelement 17, der Expansionseinheit 4, dem Druckbegrenzungselement 18 und dem Rückschlagventil 19 ein Receivergehäuse 8 integriert, das als Endstück den inneren Wärmetauscher 7 zur Seite des Verdampfers hin begrenzt. Dabei ist auf der anderen Seite der aus koaxialen Rohren bestehende innere Wärmetauscher 7 insbesondere mit dem Receivergehäuse 8 unlösbar und/oder gas- bzw. kältemitteldicht verbunden.
So kann in einer besonderen Ausführung ein aus koaxialen Rohrleitungen ausgeführter im Gegenstromprinzip arbeitender innerer Wärmetauscher 7 direkt mit der Verbindungseinheit 27 nicht lösbar und/oder gas- bzw. kältemitteldicht verbunden sein.
In der Verbindungseinheit 27 und/oder dem Receivergehäuse 8 können auch Kreislaufverbindungsstellen 22 und Befestigungselemente 23 enthalten sein. Auf der anderen Seite ist der aus koaxialen Rohren bestehende innere Wärmetauscher 7 in einem Anschlußblock 24 angeordnet, der neben den Kreislaufverbindungsstellen 25 auch Befestigungselemente 23 enthalten kann. In einer möglichen Ausgestaltung können Druck und/oder Temperaturmeßstellen zur Steuerung oder Überwachung der Anlagenfunktion in diese Komponente integriert sein.
Mit der in den Ausführungsbeispielen gezeigten Erfindung wird ein Kreislauf für ein Kältemittel einer Klimaanlage bereitgestellt, der alle notwendigen Kreislaufkomponenten bzw. – bauteile beinhaltet, aber nur eine geringe Anzahl an Verbindungsstellen benötigt. Der Kreislauf ist dadurch, insbesondere für aufwendig abzudichtende Kältemittel, kostengünstig, betriebssicher und wenig störanfällig.

Claims

Klimaanlage für einen Innenraum (50) eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs mit einem Kreislauf (1, 6, 13, 60, 70) für ein Kältemittel mit einem Kompressor (2), einem Gaskühler (3), einer Expansionseinrichtung (4) und einem Verdampfer (5), wobei kreislaufbildende Verbindungsleitungen zwischen dem Kompressor (2) und dem Gaskühler (3) einerseits und der Expansionseinrichtung (4) und dem Verdampfer (5) andererseits als ein innerer Wärmetauscher (7) ausgebildet sind, wobei der Verdampfer (5) im Innenraum (50) des Fahrzeugs angeordnet ist.
Klimaanlage nach Anspruch 1, bei der mindestens eine der als innerer Wärmetauscher (7) ausgebildeten Verbindungsleitungen direkt in einen Sammelbehälter (24, 26) mündet.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der mindestens eine der als innerer Wärmetauscher (7) ausgebildeten Verbindungsleitungen durch eine Verbindungseinheit (21, 27) begrenzt ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der in der Verbindungseinheit (21, 27) mindestens ein Funktions element (4, 17, 18, 19) des Kreislaufs (1, 6, 13) integriert ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Verdampfer (5) über mindestens eine Leitung mit der Verbindungseinheit (21, 27) verbunden ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die als innerer Wärmetauscher (7) ausgebildeten Verbindungsleitungen in Richtung des Kompressors (2) in eine Saugleitung und eine Druckleitung aufgeteilt sind.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der in einem Gehäuse des Sammelbehälters (24, 26) Anschlußeinrichtungen (22, 23) integriert sind.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der innere Wärmetauscher (7) als koaxiales Rohrsystem ausgebildet ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 8, bei der der innere Wärmetauscher (7) mit dem Sammelbehälter (24, 26) verbunden ist.