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Title:
COOLANT CIRCUIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/038116
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a coolant circuit, especially an air conditioning system for motor vehicles. Said coolant circuit has a mechanically driven compressor (12) and a supplementary compressor (26) which is driven by an electromotor (24). Said supplementary compressor (26) and said electromotor (24) are integrated into a liquid separator (20) so that the electromotor (24) and the supplementary compressor (26) can be lubricated by the oil located in said liquid separator (20). The supplementary compressor is preferably fully hermetic and serves as the liquid separator (20) at the same time.

Inventors:
HESSE ULLRICH (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/004016
Publication Date:
May 31, 2001
Filing Date:
November 11, 2000
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
HESSE ULLRICH (DE)
International Classes:
B60H1/32; F25B1/00; F25B43/00; F25B31/00; F25B31/02; (IPC1-7): B60H1/32
Foreign References:
US5435144A1995-07-25
US5226294A1993-07-13
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Claims:
Ansprüche
1. Kältemittelkreislauf, insbesondere Klimaanlage für Krafffahrzeuge, in welchem ein mechanisch angetriebener Kompressor (12), ein Verdampfer (18) und ein zwischen Kompressor (12) und Verdampfer (18) angeordneter, ein Außenge häuse aufweisender Ftüssigkeitsabscheider (20) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kältemittelkreislauf ein durch einen Elektromotor (24) angetriebener Zu satzkompressor (26) integriert ist, wobei Zusatzkompressor (26) und Elektromotor (24) innerhalb des Fiüssigkeitsab scheiders (20) angeordnet und durch das sich im Ffüssigkeitsabscheider befindli che 01 geschmiert werden.
2. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zu satzkompressor (26) parallel zum mechanisch angetriebenen Kompressor (12) geschaltet ist und ein freies Ende einer Ansaugleitung (36) des Zusatzkompres sors (26) im Flüssigkeitsabscheider (20) endet.
3. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Flüssigkeitsabscheider (20) ein Ölsumpf (30) vorgesehen ist, in den der Elektro motor (24) oder der Zusatzkompressor (26) ragt.
4. Kältemittelkreislauf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Zusatzkompressor (26) ein voffhermetischer, den Flüssig keitsabscheider (20) bildender Kompressor mit einer Kapsel (22) ist, die das Au ßengehäuse bildet.
5. Kältemittelkreisfauf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß der Zusatzkompressor (26) ein halbhermetischer, den Flüssigkeitsab scheider (20) bildender Kompressor mit einer aus mehreren lösbar miteinander verbundenen Teilen gebildeten Kapsel ist, die das Außengehäuse bildet.
Description:
Kältemittelkreislauf Stand der Technik Die Erfindung betrifft einen Kältemittelkreislauf, insbesondere eine Klimaanlage für Kraftfahrzeuge, in welchem ein mechanisch angetriebener Kompressor, ein Ver- dampfer und ein zwischen Kompressor und Verdampfer angeordneter, ein Außen- gehäuse aufweisender Flüssigkeitsabscheider vorgesehen sind.

Bei bislang üblichen Fahrzeugklimaanlagen wird der Kompressor vom Verbren- nungsmotor angetrieben. Der Kompressor muß geschmiert werden, was dazu führt, daß im Kältemittel auch Schmieröl, sogenanntes Käitemaschinenöi, vorhan- den ist. Viele bisherige Fahrzeugklimaanlagen weisen einen Flüssigkeitsabschei- der auf. tm zwischen Verdampfer und Kompressor angeordneten saugseitigen Flüssigkeitsabscheider, auch Akkumulator genannt, wird das 01 und flüssiges Kältemittel abgeschieden und sammelt sich in einem Sumpf, in dem sich auch Ab- rieb und andere Verunreinigungen niederschlagen können. Der Flüssigkeitsab- scheider schützt den Kompressor vor sogenannten Flüssigkeitsschlägen und ge- währleistet die Ölrückführung zu dem mechanisch angetriebenen Kompressor, indem über ein als Syphonrohr ausgebildetes Ansaugrohr, das in den Olsumpf ragt und eine Düsenbohrung im Bereich des Olsumpfes hat, das dampfförmige Kältemittel und, über die Düsenbohrung, gleichzeitig auch 01 aus dem Olsumpf angesaugt werden.

Bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor ist eine Klimatisierung des Fahrzeugs bislang nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfach aufgebauten Kältemittelkreislauf zu schaffen, der sowohl mechanisch als auch elektisch betrieben werden kann. Ins- besondere soll dieser Kältemittelkreislauf zu einer Klimaanlage für ein Kraftfahr- zeug führen, durch die sich auch bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor eine Klimatisierung des Fahrgastinnenraumes erzielen läßt.

Vorteile der Erfindung Diese Aufgabe wird bei einem Kältemittelkreislauf der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in den Kältemittelkreislauf ein durch einen Elektromotor ange- triebener Zusatzkompressor integriert ist, wobei Zusatzkompressor und Elektromo- tor innerhalb des Flüssigkeitsabscheiders angeordnet und durch das sich im Flüssigkeitsabscheider befindliche 01 geschmiert werden.

Die Erfindung sieht eine einfache Integration eines über einen Elektromotor ange- triebenen Kompressors im ohnehin vorhandenen Flüssigkeitsabscheider vor, wo- bei der elektrisch angetriebene Kompressor für die Klimatisierung bei Stil Istand des mechanischen Antriebs, was bei einem Kraftfahrzeug üblicherweise der Ver- brennungsmotors ist, sorgt. Die Schmierung des Zusatzkompressors und seines Elektromotors erfolgt unter Verwendung des Oles im Kältemittelkreislauf, indem einfach Zusatzkompressor und Elektromotor in den ohnehin vorhandenen Flüs- sigkeitsabscheider integriert werden, was die Teileanzahl, den Bauraum, das Ge- wicht und den Aufwand für die Klimatisierung bei ausgeschaltetem mechanischem Antriebsmotor in Grenzen hält.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü- chen.

Vorzugsweise ist der Zusatzkompressor parallel zum mechanisch angetriebenen Kompressor geschaltet, und ein freies Ende einer Ansaugleitung des Zusatzkom- pressors endet im F ! üssigkeitsabscheider. Es ist also keine Abzweigung einer vom Verdampfer zum Flüssigkeitsabscheider vorgesehenen Leitung erforderlich, über die der Zusatzkompressor Kältemittel ansaugt Die Abzweigung erfolgt vielmehr innerhalb des Flüssigkeitsabscheiders.

Der Flüssigkeitsabscheider ist gemäß, einer anderen vorteilhaften Ausbildung so ausgebildet, daß sich in ihm der zuvor bereits erwahnte Olsumpf bildet. Der Elek- tromotor oder der Zusatzkompressor ragt in diesen Ölsumpf derart, daß er ge- schmiert wird. Es ist jedoch bereits ausreichend, wenn ein Wellenende des Elek- tromotors oder des Kompressors in den Oisumpf ragt. Zusatzleitungen für die Zu- fuhr des Oles zum Elektromotor können entfallen.

Der Zusatzkompressor wird dadurch geschmiert, daß einerseits in den Flüssig- keitsabscheider Kältemittel mit dem mitgeführten 01 eingespeist wird, das sich als Nebel auch an dem Zusatzkompressor niederschlagen kann. Andererseits ermög- licht eine in den Öisumpf ragende Welle des Elektromotors oder Zusatzkompres- sors auch einen Transport des Oles zum Zusatzkompressor. Gegebenenfalls könnte auch ein Steigrohr, eine weitere Syphonleitung oder eine in dem Flüssig- keitsabscheider integrierte Olpumpe für eine entsprechende Olzufuhr zum Zu- satzkompressor sorgen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Kompressor ein sogenannter voll- hermetischer Kompressor. Vollhermetische Kompressoren sind dadurch gekenn- zeichnet, daß der Elektromotor und der Kompressor in einem gemeinsamen Ge- häuse, der sogenannten Kapsel, untergebracht sind und keine Wellendurchfüh- rung nach außen vorhanden ist, die beim sogenannten offenen Kompressor vor- gesehen ist. Der volihermetische Kompressor weist eine aus mehreren Teilen zu- sammengesetzte Kapsel auf, bei der die Teile verschweift oder verlötet oder auf sonstige Weise unlösbar miteinander verbunden sind. Die Erfindung sieht nun vor, den vollhermetischen Kompressor gleichzeitig als Flüssigkeitsabscheider vorzu-

sehen, indem die Kapsel das Außengehäuse des Flüssigkeitsabscheiders bildet.

Der vollhermetische Kompressor muß ggf. nur geringfügig modifiziert werden, zum Beispiel indem das zuvor bereits erwähnte Syphonrohr in ihn eingebracht wird oder indem zusätzlich ein inzwischen üblicherweise in den Flüssigkeitsabscheider integrierter Trockner mit in dem Gehäuse angeordnet wird.

Die Ausbildung des Zusatzkompressors als halbhermetischer Kompressor ist ebenfalls denkbar, wobei hier die Dichtigkeit der Kapsel gewährleistet sein muß.

Ein Vorteil dieser Ausbildung ist die Zugänglichkeit des Inneren der Kapsel, z. B. für den Austausch des Trockners.

Zeichnungen Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird.

Figur 1 zeigt eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen schematisch dargestellten Kältemittelkreislaufs in Form einer Kraftfahrzeugklimaaniage und Figur 2 einen in dem Kältemittelkreislauf nach Figur 1 einsetzbaren halbhermeti- schen Zusatzkompressor.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist ein Kältemittelkreislaufs in Form einer Klimaanlage für ein Kraftfahr- zeug dargestellt. Der Kältemittelkreislauf weist einen mechanisch, genauer gesagt über einen Verbrennungsmotor 10 angetriebenen Kompressor 12, einen nachfol- genden Verflüssiger 14, eine Expansionsvorrichtung 16, einen Verdampfer 18 und einen zwischen mechanisch angetriebenem Kompressor 12 und Verdampfer 18 angeordneten Flüssigkeitsabscheider 20 auf. Der Fiüssigkeitsabscheider 20 wird durch einen voilhermetischen Kompressor gebildet, der wiederum eine Kapsel 22, die gleichzeitig das Außengehäuse des Flüssigkeitsabscheiders 20 ist, einen in

der Kapsel 22 integrierten Elektromotor 24 und einen Zusatzkompressor 26, der vom Elektromotor 24 angetrieben wird, gebildet ist. Der Zusatzkompressor 26 ist im übrigen parallel zum mechanisch angetriebenen Kompressor 12 geschaltet und wie der Elektromotor 24 in der Kapsel 22 angeordnet. Im Flüssigkeitsabscheider 20 ist ein Ölsumpf 30 vorgesehen, der aus Kältemaschinenöl, welches im Kälte- mittel mitgeführt werden kann, gebildet ist. In den Ölsumpf 30 ragt die tiefste Stelle eines Syphonrohres 32, welches zudem das Ansaugrohr für den mecha- nisch angetriebenen Kompressor 12 bildet. An der tiefsten Stelle des Syphonroh- res 32 ist eine nicht dargestellte Düsenbohrung vorgesehen. Das freie Ende 34 des Syphonrohres 32 ragt aus dem Olsumpf 30 deutlich heraus.

Der Zusatzkompressor 26 hat ebenfalls eine Ansaugleitung 36 mit einem freien Ende, das ebenfalls in der Kapsel 22 und deutlich oberhalb des Olsumpfes 30 endet.

Der Elektromotor 24 ist in der Kapsel 22 im übrigen so angeordnet, daß er in den Ölsumpf 30 ragt, wodurch er während seines Betriebes ausreichend mit Schmiermittel versorgt wird.

Die dargestellte Klimaanlage arbeitet folgendermaßen : ist der Verbrennungsmotor 10 eingeschaltet, so treibt er den Kompressor 12 an, in welchem das Kältemittel verdichtet wird. im anschließenden Verflüssiger 14 wird das Kältemittel konden- siert, bevor es in der Expansionsvorrichtung 16, beispielsweise in Form eines Ex- pansionsventils, expandieren kann und es im anschließenden Verdampfer 18 ei- nen Phasenübergang erfährt. Der Verdampfer 18 ist üblicherweise mit einem Ver- dampfergebläse 48 gekoppelt, das die zu kühlende Luft transportiert. Der Kälte- mitteldampf gelangt schließlich in den Fiüssigkeitsabscheider 20, der gleichzeitig als Olabscheider dient. Das mit dem Kältemittel mitgeführte 01 kann sich wenig- stens zum Teil im Olsumpf 30 niederschlagen. Die ausreichende Versorgung des Kompressors 12 ist durch die Ansaugung des Kältemittels über das Syphonrohr 32 gewährleistet. Dies erfolgt dadurch, daß über das Syphonrohr 32 aus dem In- neren des Flüssigkeitsabscheiders 20 Kältemitteldampf, und, über die Düsenboh-

rung an der tiefsten Stelle des Syphonrohres 32, auch 01 aus dem Olsumpf 30 angesaugt und zum Kompressor 12 transportiert wird. Der Kompressor 12 ist somit stets mit ausreichend 01 versorgt, und es bedarf keiner zusätzlichen Schmiermittelleitungen.

Bei eingeschaltetem Verbrennungsmotor 10 ist der Elektromotor 24 vorzugsweise ausgeschaltet, so daß der Zusatzkompressor 26 keine zusätzliche Verdichtungs- arbeit leistet.

Wird jedoch der Verbrennungsmotor 10 ausgeschaltet und ist eine Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums erwünscht, wird der Elektromotor 24 angeschaltet und treibt den Zusatzkompressor 26 an. Dieser saugt Kältemittel über seine Ansaug- leitung 36 an und verdichtet das Kältemittel, welches zum Verflüssiger 14 strömt.

Durch die Parallelschaltung von Kompressor 12 und Zusatzkompressor 26 ist es möglich, den Kältemittelkreislauf nur mit dem Zusatzkompressor 26 zu betreiben.

Der Zusatzkompressor 26 wird über das im Kältemitteldampf mitgeführte Öl und ferner dadurch geschmiert, daß der Motor 24 01 aus dem Ölsumpf 30 in der Kap- sel 22 verspritzt, so daß sich teilweise ein Olnebel bildet und teilweise 01 direkt zu den gewünschten Stellen am Zusatzkompressor 26 transportiert wird.

Anstelle des volihermetischen Kompressors kann auch ein halbhermetischer Kompressor (Figur 2) vorgesehen sein, der aus einem oberen und einem unteren Gehäuseteil 50,52 zusammengesetzt ist, die aneinander angeflanscht sind und über Schrauben 54 lösbar miteinander verbunden werden.

In der Kapsel 22 ist optional ein Trockner 56 untergebracht. Die halbhermetische Ausführung kann auch allein darin bestehen, daß ein Deckel, eine Kappe oder eine Patrone zum Austausche eines Trocknermaterials des Trockners gelost, z. B. abgeschraubt werden kann.

Bezuqszeichenliste 10 : Verbrennungsmotor 12 : Kompressor 14 : Verflüssiger 16 : Expansionsvorrichtung 18 : Verdampfer 20 : Flüssigkeitsabscheider 22 : Kapsel 24 : Elektromotor 26 : Zusatzkompressor 30 : Olsumpf 32 : Syphonrohr 34 : freies Ende 36 : Ansaugleitung 48 : Verdampfergebläse 50 : oberes Gehäuseteil 52 : unteres Gehäusetei ! 54 : Schrauben 56 : Trockner