KONDENSATOR

Beschreibung

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kondensator in Stapelscheibenbauweise, mit einem ersten Strömungskanal für ein Kältemittel und mit einem zweiten Strömungskanal für ein Kühlmittel, wobei eine Mehrzahl von Scheibenelementen vorgesehen sind, die aufeinandergestapelt zueinander benachbarte Kanäle zwischen den Scheibenelementen ausbilden, insbesondere gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Die US2009/0071189 offenbart einen derartigen Kondensator.

Stand der Technik

[0002] In Kältemittelkreisläufen von Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge werden Kondensatoren eingesetzt um das Kältemittel auf die Kondensationstemperatur abzukühlen und anschließend das Kältemittel zu kondensieren. Regelmäßig weisen Kondensatoren einen Sammler auf, in welchem ein Kältemittelvolumen vorgehalten ist um Volumenschwankungen im Kältemittelkreislauf auszugleichen und um eine stabile Unterkühlung des Kältemittels zu erreichen.

[0003] Oftmals sind in dem Sammler zusätzliche Mittel zur Trocknung und/oder Filterung des Kältemittels vorgesehen. Der Sammler ist im Regelfall am Kondensator angeordnet. Er wird von dem Kältemittel durchströmt, welches bereits einen Teil des Kondensators durchströmt hat. Nach dem Durchströmen des Sammlers wird das Kältemittel in den Kondensator zurückgeleitet und in einer Unterkühlungsstrecke unter die Kondensationstemperatur unterkühlt.

[0004] Bei konventionellen Kondensatoren in Rippe-Rohr-Bauweise wird das Kältemittel hierfür aus einem der seitlich eines Rohr-Rippenblocks angeordneten Sammelrohre aus dem Kondensator hinausgeleitet und in den Sammler eingeleitet.

[0005] Bei Kondensatoren, welche in Stapelscheibenbauweise gebaut sind, sind Möglichkeiten im Stand der Technik bekannt, den Sammler als eine zusätzliche Lage von Scheibenelementen an den Kondensator anzufügen.

[0006] Außerdem ist es bekannt, das Kältemittel über eine spezielle Verteilerplatte aus dem in Stapelscheibenbauweise gebauten Kondensator hinauszuleiten und einem externen Sammler zuzuführen und das Kältemittel nach dem Sammler wieder in den Kondensator zurückzuführen. Dies ist beispielsweise in der unveröffentlichten Anmeldung der Anmelderin DE 10 2010 026 507 offenbart.

[0007] Weiterhin offenbart die US 2009/0071189 A1 einen Kondensator in Stapelscheibenbauweise, bei dem ein erster Stapel an Scheibenelementen einen ersten Abkühlungs- und Kondensationsbereich darstellt und ein zweiter Stapel an Scheibenelementen einen Unterkühlungsbereich darstellt. Der erste Stapel ist von dem zweiten Stapel durch ein Gehäuse getrennt, welches einen Sammler und Trockner beinhaltet.

[0008] Nachteilig an den Vorrichtungen des Standes der Technik ist, dass die Integration von Kondensatoren in Stapelscheibenbauweise, Sammlern und Unterkühlern bisher recht aufwändig gelöst ist. Neben einem komplexen Aufbau, zeichnen sich die Kondensatoren aus dem Stand der Technik durch einen erhöhten Fertigungsaufwand aus. Dadurch ergeben sich hinsichtlich der Verwendung der Kondensatoren Mehrkosten, die ihren Einsatz unattraktiv machen.

Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile

[0009] Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Kondensator bereitzustellen, der geeignet ist ein Kältemittel zu kondensieren, es zu bevorraten und weiterhin zu unterkühlen, wobei der Kondensator durch einen einfachen Aufbau und eine kompakte Bauweise gekennzeichnet ist und kostengünstig herzustellen ist.

[0010] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch einen Kondensator in Stapelscheibenbauweise mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0011] Der Aufbau eines Kondensators in Stapeischeibenbauweise ist besonders einfach und kostengünstig zu realisieren. Im Regelfall können eine Vielzahl identischer Scheibenelemente für den Aufbau verwendet werden. Lediglich die äußeren Begrenzungsplatten des Scheibenstapels oder Scheibenelemente im inneren des Scheibenstapels, welche zusätzliche Funktionalitäten, wie etwa das Blockieren oder Umlenken eines Strömungskanals bewirken, weisen eine abweichende Gestaltung auf. Die Aufteilung des Strömungskanals, welcher das Kältemittel führt in einen ersten Bereich, welcher der Enthitzung und der Kondensation des Kältemittels in seiner dampfförmigen Phase dient und einen zweiten Bereich, welcher der Unterkühlung des kondensierten Kältemittels dient, führt dazu, dass am Ende des Kondensators stets vollständig unterkühltes Kältemittel vorliegt.

[0012] Um das Kältemittelvolumen im Kältemittelkreislauf konstant zu halten und das Kältemittel zusätzlich zu Trocknen und/oder zu Filtrieren ist es zusätzlich vorteilhaft einen Sammler in den Kältemittelkreislauf zu integrieren. Dieser ist vorteilhafterweise in den Strömungskanal des Kältemittels, an einer Stelle nach der vollständigen Kondensation des Kältemittels und vor der Sammlung, Trocknung und/oder Filterung des Kältemittels, integriert.

[0013] Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erste Anschlusselement als Kanal ausgebildet ist und der Kanal vom ersten Bereich durch den zweiten Bereich zum Fluideinlass des Sammlers führt, wobei der Kanal nur mit dem ersten Bereich des ersten Strömungskanals in Fluidkommunikation steht.

[0014] Auch ist es vorteilhaft, wenn das zweite Anschlusselement als Kanal ausgebildet ist und der Kanal vom Fluidauslass des Sammlers durch den ersten Bereich in den zweiten Bereich führt.

[0015] Durch die Verwendung eines Rohres zum Anschluss eines Sammlers an den ersten Strömungskanal, kann der Kondensator trotz einer Anordnung des Sammlers außerhalb des Kondensators durch einen Scheibenstapel gebildet sein, der überwiegend aus identischen Scheibenelementen besteht.

[0016] Das Rohr wird dabei durch eine Reihe von benachbart zueinander liegenden Scheibenelementen geführt. Hierbei wird das Rohr bevorzugt durch die Öffnungen der Scheibenelemente geführt. Das Rohr wird dabei so tief in den Scheibenstapel eingeführt, bis es in einen der Kanäle mündet, der dem gewünschten Strömungskanal zugeordnet ist. Im vorliegenden Fall einem Kanal des ersten Strömungskanals.

[0017] Auch ist es zu bevorzugen, wenn das erste Anschlusselement als Rohr ausgebildet ist und das Rohr vom ersten Bereich durch den zweiten Bereich zum Fluideinlass des Sammlers führt, wobei das Rohr nur mit dem ersten Bereich des ersten Strömungskanals in Fluidkommunikation steht.

[0018] Um den Sammler an der für den gesamten Arbeitsprozess des Kondensators günstigsten Stelle zu integrieren, ist es besonders vorteilhaft, wenn der Sammler direkt an den Enthitzungs- und Kondensationsbereich angeschlossen ist. Dieser erste Bereich des Kondensators liegt in Strömungsrichtung des Kältemittels betrachtet vor dem zweiten Bereich, in welchem die Unterkühlung stattfindet.

[0019] Um das gesamte Kältemittel aus diesem ersten Bereich des ersten Strömungskanals in den Sammler zu leiten, ist das Rohr so dimensioniert, dass es durch alle Scheibenelemente des zweiten Bereiches hindurchgreift und in einen Kanal des ersten Bereichs mündet. Auf diese Weise wird das Kältemittel am zweiten Bereich vorbei direkt in den Sammler geleitet.

[0020] In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann es vorgesehen sein, dass die den ersten Strömungskanal bildenden Kanäle seriell und/oder parallel von dem Kältemittel durchströmbar sind.

[0021] Durch eine serielle und/oder parallele Durchströmung können Vorteile, insbesondere hinsichtlich des zu realisierenden Wärmeübergangs, erreicht werden. Es können Bereiche erzeugt werden, in denen das Kältemittel im Gleichstrom oder im Gegenstrom zum Kühlmittel durch den ersten Strömungskanal strömt.

[0022] Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn die den zweiten Strömungskanal bildenden Kanäle seriell und/oder parallel von dem Kühlmittel durchströmbar sind.

[0023] Ebenfalls, wie beim ersten Strömungskanal können Vorteile beim zu erzielenden Wärmeübergang erreicht werden. Insbesondere durch eine gezielte Beeinflussung der Durchströmungsrichtung des ersten und des zweiten Strömungskanals kann eine durchgehende Durchströmung im Gegenstrom des Kältemittels und des Kühlmittels erreicht werden.

[0024] Zusätzlich kann durch eine Beeinflussung des Durchströmungsprinzips eine vorteilhafte Gestaltung der Fluideinlässe und Fluidauslässe des Kondensators erreicht werden.

[0025] Gemäß einer besonders günstigen Weiterbildung der Erfindung, kann es vorgesehen sein, dass ein Fluideinlass oder Fluidauslass des zweiten Strömungskanals ein zweites Rohr aufweist, das mit einem anderen Kanal des zweiten Strömungskanals in Fluidkommunikation steht.

[0026] Durch die Verbindung des zweiten Strömungskanals mit einem Rohr in Funktion des Fluideinlasses oder Fluidauslasses kann erreicht werden, dass sowohl der Fluideinlass, als auch der Fluidauslass an einem gemeinsamen Endbereich des Scheibenstapels angeordnet werden können.

[0027] Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der andere Kanal einer der letzten Kanäle des zweiten Strömungskanals ist, welcher der Einführseite des Rohrs in dem Scheibenstapel im Wesentlichen gegenüber liegt.

[0028] Auf diese Weise wird erreicht, dass das Kältemittel oder das Kühlmittel durch den gesamten Kondensator oder den darin vorgesehenen Strömungsweg strömt, bevor es über das Rohr wieder durch den ganzen Kondensator zurückströmt und am selben Endbereich des Scheibenstapels, an dem es in den Scheibenstapel geströmt ist auch wieder ausströmt.

[0029] Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn der zweite Strömungskanal seriell durchströmbar ist und ein Fluideinlass und ein Fluidauslass des zweiten Strömungskanals jeweils am gleichen Endbereich des Scheibenstapels angeordnet sind.

[0030] Durch eine Anordnung des Fluideinlasses und des Fluidauslasses am gleichen Endbereich des Scheibenstapels kann der Kondensator besonders kompakt konstruiert werden.

[0031] In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist es außerdem vorgesehen, dass der zweite Bereich des ersten Strömungskanals mit einem dritten Strömungskanal einen inneren Wärmeübertrager in Stapelscheibenbauweise bildet, wobei der erste und der dritte Strömungskanal von einem Kältemittel durchströmbar sind.

[0032] Die Unterkühlungsstrecke des zweiten Bereichs wird in diesem Ausführungsbeispiel durch einen inneren Wärmeübertrager ersetzt. Die Unterkühlung des Kältemittels erfolgt hier nicht durch einen Wärmeübergang zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel.

[0033] Durch einen inneren Wärmeübertrager kann die Abkühlung des Kältemittels im Kondensator noch einmal verstärkt werden, was zu einer insgesamt höheren Leistungsfähigkeit des Kondensators führt. In einem inneren Wärmeübertrager strömt dabei Kältemittel, in der Regel im Gegenstrom zueinander, in zwei unterschiedlichen Strömungskanälen.

[0034] Das Kältemittel, welches dabei in den beiden Strömungskanälen strömt, wird dem inneren Wärmeübertrager dabei aus unterschiedlichen Abschnitten des Kältemittelkreislaufes zugeführt, wodurch eine möglichst große Temperaturdifferenz zwischen den beiden Strömungskanälen erreicht wird.

[0035] Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn der erste Strömungskanal einen dritten Bereich aufweist, der auf den zweiten Bereich folgt und der Unterkühlung des Kältemittels dient, wobei der dritte Bereich einen dritten Strömungskanal für ein Fluid aufweist, wobei der erste und der dritte Strömungskanal zumindest abschnittsweise als Wärmeübertrager, vorzugsweise als innerer Wärmeübertrager in Stapelscheibenbauweise, ausgestaltbar sind.

[0036] Die Anordnung eines inneren Wärmeübertragers nach dem zweiten Bereich, in welchem die Unterkühlung stattfindet, senkt die Temperatur des Kältemittels noch weiter ab. Es kommt zu einer stärkeren Unterkühlung des Kältemittels, als durch die reine Verwendung einer Unterkühlstrecke oder eines inneren Wärmeübertragers.

[0037] Der Kondensator ist in diesem Fall so aufgebaut, dass im ersten Bereich, in welchem das Kältemittel enthitzt und kondensiert wird, der Wärmeübergang zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel stattfindet. Im zweiten Bereich, in dem das Kältemittel nach dem Durchfluss durch den Sammler unterkühlt wird, findet der Wärmeübergang ebenfalls zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel statt. Im dritten Bereich findet der Wärmeübergang dann zwischen dem Kältemittel in einem ersten Temperaturbereich und dem Kältemittel in einem zweiten Temperaturbereich statt.

[0038] Der zweite Strömungskanal des Kühlmittels ist dabei so durch den Kondensator geführt, dass nur der erste Bereich und der zweite Bereich durchströmt werden und das Kühlmittel im Anschluss daran aus dem Kondensator hinausgeleitet wird.

[0039] Der dritte Bereich des Scheibenstapels weist einen Fluideinlass und einen Fluidauslass auf, worüber der dritte Strömungskanal mit dem Kältemittel beströmt werden kann.

[0040] Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel kann es vorgesehen sein, dass der dritte Strömungskanal unabhängig vom ersten Strömungskanal mit einem Kältemittel oder unabhängig vom zweiten Strömungskanal mit einem Kühlmittel versorgbar ist.

[0041] Die unabhängige Versorgung des dritten Strömungskanals mit entweder einem Kühlmittel oder einem Kältemittel ist besonders vorteilhaft, da so eine höhere Temperaturdifferenz zwischen dem dritten Strömungskanal und dem ersten Strömungskanal erzielt werden kann. Insbesondere wenn dem dritten Strömungskanal ein zusätzlich abgekühltes Fluid zugeführt wird.

[0042] Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn der Sammler über ein Rohr, welches durch einen Teil des Scheibenstapels führt und den Fluideinlass in den Sammler bildet, nur mit dem ersten Bereich des ersten Strömungskanals in Fluidkommunikation steht und der Fluidauslass des Sammlers über ein weiteres Rohr gebildet ist, welches durch einen Teil des Scheibenstapels führt und nur mit dem zweiten Bereich des ersten Strömungskanal in Fluidkommunikation steht.

[0043] Über diese Anbindung des Sammlers an den ersten und den zweiten Bereich des ersten Strömungskanals mittels Rohren, kann der Sammler außerhalb des Scheibenstapels platziert werden und gleichzeitig der einfache Aufbau des Scheibenstapels durch eine Verwendung von vielen identischen Scheibenelementen erreicht werden.

[0044] Die Rohre sind dabei durch die Scheibenelemente der Bereiche des Scheibenstapels geführt, mit denen sie nicht in Fluidkommunikation stehen sollen, und münden dann in die Kanäle des Scheibenstapels, mit denen sie in Fluidkommunikation stehen. So kann dem Sammler effektiv das Kältemittel aus dem Bereich des ersten Strömungskanals zugeführt werden, in welchem das Kältemittel bereits vollständig kondensiert ist.

[0045] Es kann weiterhin das Kältemittel, nach dem Durchströmen des Sammlers, dem Bereich des ersten Strömungskanals wieder zugeführt werden, welcher sich an den ersten Bereich anschließt. Dabei sind die Rohre so dimensioniert, dass das Kältemittel aus einem der Kanäle des ersten Strömungskanals in den Sammler abgeleitet wird und anschließend in den darauffolgenden Kanal des ersten Strömungskanals wieder eingeleitet wird. Die beiden Kanäle des ersten Strömungskanals stehen dabei nur über den Sammler miteinander in Fluidkommunikation.

[0046] Die Öffnungen des Scheibenelementes des Kanals, aus welchem das Kältemittel abgezweigt wird, sind dafür so verschlossen, dass kein Flüssigkeitsübertritt direkt in den darauffolgenden Kanal stattfinden kann.

[0047] Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass der Fluideinlass und/oder der Fluidauslass des inneren Wärmeübertragers durch ein Rohr gebildet sind.

[0048] Die Anbindung des inneren Wärmeübertragers über ein oder zwei Rohre ist deshalb vorteilhaft, weil auf diese Weise die einfache Aufbaustruktur des Scheibenstapels des Kondensators beibehalten werden kann. Das Kältemittel, welches durch den dritten Strömungskanal des inneren Wärmeübertragers strömt, kann durch ein Rohr gezielt in einen Kanal des dritten Strömungskanals geführt werden und auch gezielt aus einem Kanal des dritten Strömungskanals hinausgeleitet werden.

[0049] Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn die Scheiben Öffnungen mit oder ohne Durchzug aufweisen, um eine Fluidverbindung zwischen benachbarten Kanälen zu erzeugen oder abzudichten.

[0050] Wenn zueinander direkt benachbarte Scheibenelemente einander gegenüberliegende Öffnungen mit Durchzügen aufweisen, fließt das Fluid direkt in den übernächsten Kanal des Scheibenstapels. Hierdurch wird erreicht, dass ein Wechsel zwischen Kanäle, welche zum ersten Strömungskanal zählen und Kanälen, welche zum zweiten Strömungskanal zählen im Scheibenstapel erreicht wird. Dabei kann eine gleichmäßige Verteilung erzeugt werden, so dass auf einen Kanal des ersten Strömungskanals immer ein Kanal des zweiten Strömungskanals folgt. Auch davon abweichende Verteilungen können mit dieser Methode erzeugt werden.

[0051] Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Rohre durch Öffnungen in den Scheibenelementen geführt sind und mit zumindest einem Teil der Scheibenelemente, insbesondere mit den Durchzügen, verlötet sind.

[0052] Durch ein Einstecken der Rohre in die Öffnungen und ein Verlöten der Rohre mit den Scheibenelementen und insbesondere mit den Durchzügen, wird eine kompakte Baueinheit erreicht, die sich durch eine hohe Festigkeit auszeichnet. Vorteilhafterweise können die Rohre hier in einem einzigen Arbeitsschritt mit dem Scheibenstapel verlötet werden.

[0053] Dies ist insbesondere hinsichtlich eines optimierten Produktionsprozesses besonders vorteilhaft.

[0054] Außerdem ist es zu bevorzugen, wenn das erste Anschlusselement ein Rohr und das zweite Anschlusselement ein Flansch ist oder umgekehrt.

[0055] Über eine Ausbildung des ersten und zweiten Anschlusselements wie oben beschrieben, ist eine vorteilhafte Anbindung des Sammlers an den Kondensator zu erreichen. Über einen Flansch lässt sich hierbei insbesondere eine sehr stabile Verbindung erzielen, während das Rohr zu einer gezielten Zuführung des Fluids in den Kondensator genutzt werden kann.

[0056] Gemäß einer weiteren alternativen Ausführung kann es vorgesehen sein, dass der Sammler zur Filterung und/oder Trocknung des Kältemittels ausgebildet ist.

[0057] Neben der Aufgabe der Bevorratung, realisiert der Sammler vorteilhafterweise auch die Funktion der Trocknung des Kältemittels über geeignete Mittel zur Trocknung und weiterhin die Filterung des Kältemittels. Auf diese Weise kann dem Kältemittel einfach überschüssige Feuchtigkeit entzogen werden und es weiterhin von Verunreinigungen befreit werden. Die Integration dieser Funktionen in ein einziges Bauteil ist insbesondere hinsichtlich der Teilevielfalt und der Bauraumausnutzung vorteilhaft. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Abschnitt im zweiten Kanal mehrere nacheinander durchflossene Strömungswege aufweist, bei welchen die Strömungsrichtung jeweils abwechselnd umgekehrt ist.

[0058] Auch ist es vorteilhaft, wenn der zweite Abschnitt im zweiten Kanal mehrere nacheinander durchflossene Strömungswege aufweist, bei welchen die Strömungsrichtung jeweils abwechselnd umgekehrt ist.

[0059] Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0060] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig.1

eine schematische Ansicht eines Kondensators, welcher einen Bereich zur Enthitzung des Kältemittels aufweist und einen Bereich zur Unterkühlung des Kältemittels, wobei ein Sammler unterhalb des Kondensators angeordnet ist,

Fig. 2

eine schematische Ansicht eines Kondensators, gemäß Figur 1, mit der Darstellung zweier Strömungskanäle, wobei das Kältemittel den Kondensator seriell durchströmt und das Kühlmittel den Kondensator parallel durchströmt,

Fig. 3

eine schematische Ansicht eines Kondensators, gemäß der Figuren 1 und 2, mit der Darstellung zweier Strömungskanäle, wobei das Kältemittel den Kondensator seriell durchströmt und das Kühlmittel den Kondensator seriell durchströmt,

Fig. 4

eine schematische Ansicht eines Kondensators, gemäß der Figuren 1 bis 3, mit der Darstellung zweier Strömungskanäle, wobei das Kältemittel den Kondensator seriell durchströmt und das Kühlmittel den Kondensator sowohl seriell, als auch parallel durchströmt,

Fig. 5

eine schematische Ansicht eines Kondensators, gemäß der Figuren 1 bis 4, mit der Darstellung zweier Strömungskanäle, wobei das Kältemittel den Kondensator seriell durchströmt und das Kühlmittel den Kondensator seriell durchströmt, wobei das Kühlmittel mittels eines Rohres durch den Kondensator geleitet wird,

Fig. 6

eine schematische Ansicht eines Kondensators, gemäß der Figuren 1 und 2, wobei der Bereich zur Unterkühlung des Kältemittels durch einen inneren Wärmeübertrager gebildet ist, mit der Darstellung zweier Strömungskanäle, wobei das Kältemittel den Kondensator seriell durchströmt und das Kühlmittel den Kondensator parallel durchströmt,

Fig. 7

eine schematische Ansicht eines Kondensators, wobei auf den Enthitzungsbereich ein Unterkühlungsbereich folgt, an welchen ein innerer Wärmeübertrager angeschlossen ist,

Fig. 8

eine Schnittansicht einer Verbindungsstelle, an welcher ein Rohr in einen der Kanäle innerhalb des Kondensators mündet, und

Fig. 9

eine Schnittansicht einer Verbindungsstelle, an welcher zwei Rohre in zueinander benachbarte Kanäle des Kondensators münden.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

[0061] In den nachfolgenden Figuren 1 bis 7 sind unterschiedliche Ausführungsformen eines Kondensators 1, 60, 70 in Stapelscheibenbauweise gezeigt. Es handelt sich dabei um Kondensatoren 1, 60, 70 zum Einsatz in einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge. Alle gezeigten Kondensatoren 1, 60, 70 sind aus einer Vielzahl von Scheibenelementen, welche aufeinander gestapelt einen Scheibenstapel 11, 68, 87 ergeben, gebildet.

[0062] Der wesentliche Vorteil des Aufbaus als Kondensator 1, 60, 70 in Stapelscheibenbauweise ist, dass die Scheibenelemente zum Großteil identisch sind und lediglich die äußeren Anschlussplatten sowie einzelne, im Stapel verbaute Umlenk- bzw. Blockadeplatten, welche die inneren Strömungskanäle umlenken oder blockieren, von der grundsätzlich identischen Form der Scheibenelemente abweichen. Dies ermöglicht eine kostengünstige und einfache Produktion.

[0063] In den Figuren 1 bis 7 sind die Kondensatoren 1, 60, 70 nur durch eine Prinzipskizze angedeutet. Die einzelnen Teilbereiche der Kondensatoren 1, 60, 70, wie etwa der Enthitzungsbereich 3, 80 oder der Unterkühlbereich 4, 81 sowie der Bereich eines inneren Wärmeübertragers 61, 82, sind in den Figuren nur als quaderförmige Elemente dargestellt.

[0064] Jedes dieser quaderförmigen Elemente besteht in Wirklichkeit aus einer Vielzahl von Scheibenelementen. Diese Scheibenelemente werden aufeinander gestapelt und bilden durch eine spezielle Anordnung von Öffnungen, welche Durchzüge aufweisen können, eine Vielzahl von einzelnen Kanälen, welche aufgrund der Gestaltung der einzelnen Scheibenelemente zu Strömungskanälen zusammengefasst sind, welche entweder ein Kühlmittel oder ein Kältemittel führen.

[0065] Dabei sind die Strömungskanäle des Kühlmittels sowie die Strömungskanäle des Kältemittels stets benachbart zueinander angeordnet. In einfachen Ausführungsfällen kann es sein, dass Kanäle für das Kältemittel und Kanäle für das Kühlmittel in einer gleich verteilt abwechselnden Reihenfolge angeordnet sind. Ebenso ist es vorstellbar, eine von der Gleichverteilung abweichende Verteilung von Kältemittel- zu Kühlmittelkanälen zu wählen. Es ist vorsehbar, den Wechselrhythmus zwischen Kühlmittel- und Kältemittelkanälen von einem Verhältnis 1 : 1 abweichend zu realisieren.

[0066] Die Strömungskanäle des Kühlmittels bzw. des Kältemittels sind in den Figuren 1 bis 7 ebenso nur schematisch angedeutet. Jedes der quaderförmigen Elemente wird in den Figuren jeweils nur einmal von einem Kältemittel- bzw. Kühlmittelströmungskanal durchflossen. Diese Darstellung soll lediglich das Durchflussprinzip der einzelnen Kondensatoren 1, 60, 70 verdeutlichen und hat keine abgrenzende Wirkung.

[0067] Die Strömungskanäle des Kältemittels 25, 64, 73, 79 sind jeweils durch eine gepunktete Linie dargestellt. Die Strömungskanäle des Kühlmittels 26, 42, 52, 67, 76 sind jeweils durch eine volle durchgezogene Linie dargestellt.

[0068] Die in den Figuren 1 bis 7 gezeigten Strömungsrichtungen des Kältemittels sowie des Kühlmittels stellen jeweils nur ein Beispiel dar und können in der Realität ebenso gut gegenläufig zu den in den Figuren 1 bis 7 gezeigten Richtungen ausgeführt sein.

[0069] Die Figur 1 zeigt einen Kondensator 1, welcher aus einem Enthitzungsbereich 3 sowie einem Unterkühlbereich 4 besteht. Der Enthitzungsbereich 3 dient der Enthitzung eines Kältemittels sowie der Kondensation des Kältemittels aus seiner dampfförmigen Phase in eine flüssige Phase. Zum Zwecke der Enthitzung wird das Kältemittel in einen thermischen Austausch mit einem Kühlmittel gebracht, welches den Enthitzungsbereich 3 ebenfalls durchströmt. Nach unten hin an den Enthitzungsbereich 3 ist ein Unterkühlbereich 4 angeschlossen. In diesem Unterkühlbereich 4 wird das komplett flüssige Kältemittel durch einen weiteren thermischen Austausch mit einem Kühlmittel weiter abgekühlt.

[0070] Unterhalb des Kondensators 1 ist ein Sammler 2 angeordnet, welcher von dem Kältemittel durchströmt wird. Die Aufgabe des Sammlers 2 ist es, das Kältemittel zu bevorraten, zu filtrieren und zu trocknen. Durch das Einbringen eines Sammlers 2 in den Kältemittelkreislauf kann für eine stets konstante Kältemittelmenge im Kältemittelkreislauf gesorgt werden, da der Sammler 2 ein Ausgleichsreservoir darstellt, wodurch Kältemittelvolumenschwankungen im Kältemittelkreislauf ausgeglichen werden können.

[0071] Der Sammler 2 weist an seinem Fluideinlass 12 ein Rohr 5 auf, welches durch den Unterkühlbereich 4 geführt ist und im Enthitzungsbereich 3 mit dem Strömungskanal des Kältemittels in Fluidkommunikation steht. Der Fluidauslass 6 des Sammlers 2 steht wiederum mit dem Strömungskanal des Kältemittels im Unterkühlbereich 4 in Fluidkommunikation. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Kältemittel vollständig aus dem Enthitzungsbereich 3 in den Sammler 2 geleitet wird.

[0072] Nach dem Durchströmen des Sammlers 2 wird das Kältemittel vollständig in den Unterkühlbereich 4 zurückgeleitet. Der Sammler 2 stellt somit den Fluidübertritt vom Enthitzungsbereich 3 in den Unterkühlbereich 4, insbesondere für das Kältemittel dar.

[0073] Am oberen Endbereich des Scheibenstapels 11 des Kondensators 1 sind Öffnungen 8, 9, 10 angeordnet. Diese können je nach Gestaltung der inneren Strömungskanäle Fluideinlässe sowie Fluidauslässe darstellen. Ebenfalls ist am unteren Ende des Scheibenstapels 11 eine Öffnung 7 gezeigt, welche je nach Gestaltung der inneren Strömungskanäle ebenfalls ein Fluideinlass oder ein Fluidauslass sein kann.

[0074] Die Figur 2 zeigt ebenfalls einen Kondensator 1, der dem in Figur 1 gezeigten Kondensator 1 im Wesentlichen entspricht. Zusätzlich zu der Figur 1 sind nun in Figur 2 Strömungskanäle 25, 26 für ein Kühlmittel und ein Kältemittel dargestellt. Das Kältemittel strömt durch einen am oberen Endbereich des Scheibenstapels 11 angeordneten Fluideinlass 21 in den Enthitzungsbereich 3 des Kondensators 1. Dort durchströmt es die durch die Scheibenelemente gebildeten Kanäle, welche dem Strömungskanal 25 des Kältemittels zugehörig sind.

[0075] Unter anderem strömt es dabei durch Öffnungen 24, welche zwischen den einzelnen Scheibenelementen angeordnet sind. Nach dem Durchströmen des Enthitzungsbereichs 3 strömt das Kältemittel über das Rohr 5 in den Sammler 2 hinein. Dort durchströmt es den Sammler 2 zum Zwecke der Bevorratung, Filtrierung und Trocknung und strömt anschließend über den Fluidauslass 6 des Sammlers 2 in den Unterkühlbereich 4 des Kondensators 1. Nach dem Durchströmen des Unterkühlbereichs 4 strömt das Kältemittel durch den Fluidauslass 23 aus dem Unterkühlbereich 4 hinaus.

[0076] Das Kühlmittel strömt durch den Fluideinlass 20 am oberen Endbereich des Kondensators 1 in den Enthitzungsbereich 3 hinein. Im Gegensatz zum Kältemittel, welches die einzelnen Kanäle seriell durchströmt, durchströmt das Kühlmittel die einzelnen Kanäle des Enthitzungsbereichs 3 sowie des Unterkühlbereichs 4 parallel. Dazu wird das Kühlmittel durch innere Öffnungen 24, welche in einer annähernd geradlinigen gedachten Verlängerung zum Fluideinlass 20 des Kühlmittels liegen, von oben nach unten durch den Scheibenstapel 11 und verteilt sich dann über die Breite des Kondensators 1. Nachdem das Kühlmittel über die gesamte Breite des Kondensators 1 geströmt ist, strömt es dann durch eine Mehrzahl von Öffnungen 24 in den Scheibenelementen von unten nach oben durch den Fluidauslass 22 des Kühlmittels aus dem Kondensator 1 aus.

[0077] Durch die Ausführung des Strömungskanals 26 des Kühlmittels in paralleler Durchströmung und dem Strömungskanal 25 des Kältemittels in serieller Durchströmung ergeben sich im Kondensator 1 Bereiche, in denen das Kältemittel zum Kühlmittel im Gegenstrom strömt, aber auch Bereiche, in denen das Kühlmittel mit dem Kältemittel im Gleichstrom strömt.

[0078] Die Figur 3 zeigt einen ähnlichen Aufbau, wie er bereits in den Figuren 1 und 2 dargestellt wurde. Der Strömungskanal 25 des Kältemittels ist analog der Figur 2 durch den Kondensator 1 der Figur 3 angeordnet. Abweichend zur Figur 2 strömt das Kühlmittel in Figur 3 nun nicht mehr in einer parallelen Anordnung durch die Kanäle des Kondensators 1, sondern durchströmt den Kondensator 1 ebenso wie das Kältemittel seriell.

[0079] Hierzu fließt das Kühlmittel durch den Fluideinlass 30 am unteren Bereich des Kondensators 1 in den Unterkühlbereich 4 hinein. Dort verteilt es sich über die Breite des Kondensators 1 und fließt über eine innere Öffnung 24 nach oben in den Enthitzungsbereich 3. Dort verteilt es sich ebenfalls über die gesamte Breite des Kondensators 1 und strömt nach oben hin durch eine weitere innere Öffnung 24 in den oberen Bereich des Enthitzungsbereichs 3 und strömt schließlich nach einer erneuten Verteilung über die Breite des Kondensators 1 durch den Fluidauslass 31 aus dem Kondensator 1 aus. Der Strömungskanal 32 des Kühlmittels verläuft in der Figur 3, also ebenso wie der Strömungskanal 25 des Kältemittels seriell durch die einzelnen Kanäle im Inneren des Kondensators 1. Durch die in Figur 3 gezeigte Darstellung befindet sich der Kältemittelstrom über den gesamten Kondensator 1 im Gegenstrom zum Kühlmittel.

[0080] Die Figur 4 zeigt wieder einen Kondensator 1 analog der Figuren 1 bis 3. Der Kältemittelströmungskanal 25 ist analog der Figuren 2 und 3 ausgeführt. Abweichend zu den Figuren 2 und 3 ist nun der Strömungskanal 42 des Kühlmittels so innerhalb des Kondensators 1 angeordnet, dass es sowohl Bereiche gib, in den der Kondensator parallel durchströmt wird, als auch Bereiche, in denen er seriell durchströmt wird.

[0081] Hierzu strömt das Kühlmittel durch den Fluideinlass 40 in den Unterkühlbereich 4 des Kondensators 1 ein. Dort verteilt es sich sowohl über die Breite des Kondensators 1 als auch nach oben hin durch eine innere Öffnung 24 in den Enthitzungsbereich 3. Im Enthitzungsbereich 3 verteilt sich das Kühlmittel ebenfalls über die gesamte Breite des Kondensators 1. Der Kühlmittelstrom im Unterkühlbereich 4 fließt ebenfalls über eine innere Öffnung 24 nach oben hin in den Enthitzungsbereich 3, wo sich der Kühlmittelstrom aus dem Unterkühlbereich 4 und dem Enthitzungsbereich 3 wieder vereinigt. Gemeinsam fließt das Kühlmittel dort über eine weitere innere Öffnung 24 in den oberen Bereich des Enthitzungsbereichs 3 und verteilt sich dort wieder über die gesamte Breite des Kondensators 1 und strömt schließlich über den Fluidauslass 41 des Kühlmittels aus dem Kondensator 1 hinaus.

[0082] Auf diese Weise ist der Kondensator 1 von dem Kühlmittel teilweise parallel und teilweise seriell durchströmt. Es ergeben sich so Bereiche, in denen das Kühlmittel mit dem Kältemittel im Gegenstrom strömt, sowie Bereiche, in denen das Kühlmittel mit dem Kältemittel im Gleichstrom strömt.

[0083] Die Figur 5 zeigt ebenfalls einen Kondensator 1 analog der Ausführungen der Figuren 1 bis 4. Der Strömungskanal 25 des Kältemittels ist wieder unverändert zu den Figuren 2 bis 4 ausgeführt. Abweichend zu den vorausgegangenen Figuren ist nun das Kühlmittel rein seriell durch den Kondensator 1 geführt und wird an dem Kondensator durch einen, an einem seiner Endbereiche angeordnetem, Fluideinlass 50 und Fluidauslass 51 zu- und abgeführt.

[0084] Das Kühlmittel verteilt sich jedoch nicht wie in den vorausgegangenen Figuren über die Breite des Kondensators 1, sondern wird durch ein Rohr 53, welches an den Fluideinlass 50 angeschlossen ist, durch Öffnungen 54 in den Scheibenelementen nach unten hin in den Unterkühlbereich 4 des Kondensators 1 geführt. Erst im Unterkühlbereich 4 verlässt das Kühlmittel das Rohr 53 und verteilt sich über die Breite des Kondensators 1.

[0085] Auf der gegenüberliegenden Seite des Kondensators 1 strömt das Kühlmittel wieder durch eine innere Öffnung 24 nach oben in den Enthitzungsbereich 3, wo es sich wieder über die Breite des Kondensators 1 verteilt. Es strömt dann durch eine weitere Öffnung 24 in den oberen Bereich der Enthitzungsstrecke und verteilt sich auch dort über die Breite des Kondensators 1, bevor es über den Fluidauslass 51 des Kühlmittels aus dem Kondensator 1 hinausfließt.

[0086] Das Kühlmittel fließt somit vollständig seriell durch die Bereiche des Kondensators 1. Das Kühlmittel, welches im Strömungskanal 52 fließt, fließt somit zum Kältemittel im Strömungskanal 25 zu jeder Zeit im Gegenstrom.

[0087] Die Figur 6 zeigt einen Kondensator 60, welcher abweichend zu den Kondensatoren 1 der Figuren 1 bis 5 nun im oberen Bereich einen Enthitzungsbereich 3 aufweist und darunter angeordnet einen inneren Wärmeübertrager 61, welcher an die Stelle des Unterkühlbereichs 4 der Figuren 2 bis 5 tritt. Der Strömungskanal 25 des Kältemittels ist analog der Figuren 2 bis 5 durch den Kondensator 60 geführt.

[0088] Das Kühlmittel strömt durch einen Fluideinlass 65 an der Oberseite des Scheibenstapels 68 des Kondensators 60 in den Kondensator 60 hinein. Dort verteilt es sich durch eine innere Öffnung 24 in der Tiefe über den Enthitzungsbereich 3 und verteilt sich dort anschließend über die Breite des Kondensators 60, bevor es nach oben hin durch Öffnungen 24 und den Fluidauslass 66 wieder aus dem Kondensator 60 hinausströmt.

[0089] In der Figur 6 ist der Enthitzungsbereich 3 parallel von dem Kühlmittel durchströmt. Der Enthitzungsbereich 3 ist weiterhin seriell von dem Kältemittel durch den Strömungskanal 25 des Kältemittels durchströmt, wodurch sich Bereiche des Gleichstroms und Bereiche des Gegenstroms zwischen dem Kältemittel und dem Kühlmittel einstellen.

[0090] Der Bereich 61, welcher den inneren Wärmeübertrager darstellt, wird nicht von dem Kühlmittel durchströmt. Stattdessen weist der innere Wärmeübertrager 61 einen dritten Strömungskanal 64 auf, welcher ebenfalls von dem Kältemittel durchströmt wird. Hierzu strömt das Kältemittel durch einen Fluideinlass 62 in den inneren Wärmeübertrager 61 und verteilt sich dort über die Breite des Kondensators 60, bevor es über den Fluidauslass 63 aus dem Kondensator 60 ausströmt. Im inneren Wärmeübertrager 61 befinden sich das Kältemittel im Strömungskanal 64 sowie das Kältemittel im Strömungskanal 25 im Gegenstrom zueinander. Auf diese Weise kann ein höherer Wärmeübergang zwischen den beiden Strömungskanälen 64, 25 erzielt werden.

[0091] Das Kältemittel, welches durch den Strömungskanal 64 des inneren Wärmeübertragers 61 strömt, stammt wie das Kältemittel im Strömungskanal 25 aus dem gleichen Kältemittelkreislauf. Das Kältemittel im Strömungskanal 64 unterscheidet sich von dem Kältemittel im Strömungskanal 25 im Wesentlichen durch seine Temperatur. Da darauf abgezielt ist, dass Kältemittel im Strömungskanal 25 innerhalb des inneren Wärmeübertragers 61 weiter abzukühlen, weist das Kältemittel im Strömungskanal 64 eine niedrigere Temperatur auf, wodurch dem Kältemittel im Strömungskanal 25 weiter Wärme entzogen werden kann.

[0092] Die in Figur 6 gezeigte Ausführungsform stellt eine Alternative zu den in den Figuren 1 bis 5 gezeigten Ausführungen eines Kondensators 1 mit Unterkühlbereich 3 dar. Anstelle der Unterkühlung durch einen thermischen Übergang zwischen einem Kühlmittel und dem Kältemittel wird hier ein thermischer Übergang zwischen dem Kältemittel eines ersten Temperaturniveaus und dem Kältemittel eines zweiten Temperaturniveaus erzeugt.

[0093] Die Figur 7 zeigt nun einen Kondensator 70, welcher aus einem Scheibenstapel 87 besteht. Dabei ist der Kondensator 70 eine Kombination aus den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 6. An den oberen Enthitzungsbereich 80 schließt sich nach unten hin ein Unterkühlbereich 81 an. An den Unterkühlbereich 81 ist nach unten hin ein innerer Wärmeübertrager 82 angeschlossen.

[0094] Der obere Bereich des Kondensators 70, welcher aus dem Enthitzungsbereich 80 und dem Unterkühlbereich 81 besteht, wird von einem Kühlmittel entsprechend der Durchströmung, welche bereits in Figur 2 für das Kühlmittel gezeigt ist, durchströmt. Hierzu strömt ein Kühlmittel durch den Fluideinlass 74 in den Enthitzungsbereich 80 und verteilt sich dort über innere Öffnungen entlang der Tiefe des Kondensators 70 bis in den Unterkühlbereich 81. Es durchströmt dann gleichmäßig den Kondensator 70 in seiner Breite, bevor es am gegenüberliegenden Ende durch innere Öffnungen nach oben strömt und über den Fluidauslass 75 aus dem Kondensator 70 hinaus. Das Kühlmittel durchströmt den Kondensator 70 in seinem Strömungskanal 76 vollständig parallel.

[0095] Das Kältemittel strömt durch einen Fluideinlass 71 in den Enthitzungsbereich 80 ein und durchströmt den Enthitzungsbereich 80 seriell. Das Kältemittel strömt dann vom Enthitzungsbereich 80 über ein Rohr 84, welches durch den Unterkühlbereich 81 und den inneren Wärmeübertrager 82 führt, direkt in den Sammler 2. Vom Sammler 2 strömt das Kältemittel über das Rohr 83 zurück in den Unterkühlbereich 81 und verteilt sich dort über die Breite des Kondensators 70. Anschließend strömt es durch eine innere Öffnung vom Unterkühlbereich 81 in den darunter liegenden inneren Wärmeübertrager 82 und durchströmt die einzelnen Kanäle des inneren Wärmeübertragers 82 ebenfalls seriell, bevor es aus dem inneren Wärmeübertrager 82 über den Fluidauslass 72 aus dem Kondensator 70 hinausströmt.

[0096] Der innere Wärmeübertrager 82 wird weiterhin von einem Kältemittel durchströmt. Hierzu strömt ein Kältemittel über einen Fluideinlass 77, welcher als Rohr 85 ausgebildet sein kann, in den inneren Wärmeübertrager 82 hinein. Dort verteilt es sich über die Breite des inneren Wärmeübertragers 82 und strömt durch eine innere Öffnung in den oberen Bereich des inneren Wärmeübertragers 82. Dort verteilt es sich ebenfalls wieder über die Breite des Kondensators 70 und strömt schließlich über ein Rohr 86, welches durch den unteren Bereich des inneren Wärmeübertragers 82 führt, aus dem Kondensator 70 hinaus. Das Rohr 86 bildet somit auch den Fluidauslass 78 des Strömungskanals 79 des Kältemittels.

[0097] Die in den Figuren 1 bis 7 gezeigten Lagen der Fluideinlässe bzw. Fluidauslässe sind jeweils beispielhaft. Hierzu abweichende Orientierungen, etwa seitlich am Kondensator, sind ebenso vorsehbar wie die Anordnung eines Fluideinlasses oder -auslasses in einem mittleren Bereich der Kondensatoren. Vielmehr sollen die Figuren 1 bis 7 Ausführungsbeispiele zeigen, die verdeutlichen, dass es möglich ist, einen Kältemittelstrom und einen Kühlmittelstrom sowohl im Gleichstromprinzip als auch im Gegenstromprinzip durch die einzelnen Bereiche der Kondensatoren 1, 60, 70 zu führen. Hierdurch ergeben sich unterschiedliche Vorteile für die Anordnung der Fluideinlässe bzw. Fluidauslässe. Je nach dem vorgesehenen Einsatzgebiet der Kondensatoren 1, 60, 70 ist eine entsprechende innere Gestaltung des Scheibenstapels 11, 68, 87 der Kondensatoren 1, 60, 70 vorzunehmen.

[0098] Weiterhin sind die Kondensatoren 1, 60, 70 wahlweise aus einer Kombination von Enthitzungsbereich 3, 80, Unterkühlbereich 4, 81 und innerem Wärmeübertrager 61, 82 zu erzeugen. Dabei können je nach Einsatzzweck optimale Konfigurationen erstellt werden, die alle einem einfachen Aufbau aus einzelnen Scheibenelementen folgen und somit in ihrem Aufbau sehr flexibel sind.

[0099] Die in den Figuren 1 bis 7 gezeigten Rohre sind ebenfalls kostengünstig herzustellen und werden im einfachsten Falle in die Scheibenstapel 11, 68, 87 eingeführt und führen dabei durch innere Öffnungen der Scheibenelemente. Vorteilhafterweise geschieht dies in einem frühen Teil des Produktionsprozesses, so dass die Scheibenelemente mit den einzelnen Rohren in einem Arbeitsgang verlötet werden können. Hierbei werden die Rohre insbesondere mit den Öffnungen, welche Durchzüge aufweisen, verlötet.

[0100] Die Figur 8 zeigt einen Schnitt durch ein Anschlusselement, mit welchem beispielsweise der Sammler 2 an den jeweils unteren Bereich der Kondensatoren 1, 60 in den Figuren 1 bis 6 angeschlossen werden kann. Hierzu weist das Anschlusselement ein Rohr 90 auf, welches zwischen einem Fluideinlass 93 und einem Fluidauslass 94 einen Strömungskanal 96 ausbildet. Dieses Rohr 90 entspricht in den Figuren 1 bis 6 dem Rohr 5, welches den Sammler 2 mit dem unteren Teil des Enthitzungsbereichs 3 verbindet. Gleichzeitig steht der Sammler 2 über den Strömungskanal 97, welcher zwischen dem Fluideinlass 91 und dem Fluidauslass 92 gebildet ist, mit dem Unterkühlbereich 4 oder dem inneren Wärmeübertrager 61 in Fluidkommunikation.

[0101] Hauptaufgabe des in Figur 8 gezeigten Anschlusselementes ist, dass Kältemittel aus unterschiedlichen Kanälen innerhalb der Kondensatoren 1, 60 aus dem Enthitzungsbereich 3 abzuleiten und anschließend dem Unterkühlbereich 4 oder dem inneren Wärmeübertrager 61, welcher unterhalb des Enthitzungsbereichs 3 angeordnet ist, wieder zuzuführen.

[0102] Das Rohr 90 greift dabei wie bereits beschrieben durch zumindest eines der Scheibenelemente der Kondensatoren 1, 60 hindurch. Der Kondensator ist in Figur 8 über das Bezugszeichen 95 bezeichnet. Zu erkennen ist insbesondere, dass der Strömungskanal 97 sich vollständig um das Rohr 90 herum erstreckt.

[0103] Die Figur 9 zeigt ein weiteres alternatives Anschlusselement, welches insbesondere in einer Anordnung entsprechend der Figur 7 zum Einsatz kommen kann. Hierbei ist ein erstes Rohr 100 parallel zu einem zweiten Rohr 101 angeordnet. Das Rohr 100 bildet einen Strömungskanal 106 aus, welcher zwischen einem Fluideinlass 102 und einem Fluidauslass 103 verläuft. Das Rohr 101 bildet gleichsam einen Strömungskanal 107 aus, welcher zwischen einem Fluideinlass 104 und einem Fluidauslass 105 verläuft. Der Kondensator ist in Figur 9 durch das Bezugszeichen 108 kenntlich gemacht.

[0104] Hauptaufgabe des Anschlusselements der Figur 9 ist es, ein Fluid aus einem Bereich des Kondensators 1, 60, 70, 108 abzuleiten und dem Sammler 2 zuzuführen. Dies geschieht über das längere Rohr 101. Die Rückführung des Fluids aus dem Sammler 2 in den Kondensator 1, 60, 70, 108 geschieht über das kürzere Rohr 100. Durch die Länge der Rohre 100, 101 und damit sich ergebenden unterschiedlichen Höhen der Fluidauslässe 103, 105 ist es möglich, das Fluid auf unterschiedlichen Höhen relativ zum Kondensator 1, 60, 70, 108 gesehen aus dem Kondensator 1, 60, 70, 108 abzuleiten und diesem wieder zuzuführen.

[0105] Die in den Figuren 8 und 9 gezeigten Fluideinlässe und Fluidauslässe können je nach Strömungsrichtung auch jeweils umgekehrt angeordnet sein.

Ansprüche

1. Kondensator (1, 60, 70) in Stapelscheibenbauweise, mit einem ersten Strömungskanal (25, 64, 73, 79) für ein Kältemittel und mit einen zweiten Strömungskanal (26, 31, 42, 52, 67) für ein Kühlmittel, wobei eine Mehrzahl von Scheibenelementen vorgesehen ist, die aufeinandergestapelt zueinander benachbarte Kanäle zwischen den Scheibenelementen ausbilden, wobei ein erster Teil der Kanäle dem ersten Strömungskanal (25, 64, 73, 79) zugeordnet ist und ein zweiter Teil der Kanäle dem zweiten Strömungskanal (26, 31, 42, 52, 67) zugeordnet ist, wobei der erste Strömungskanal (25, 64, 73, 79) einen ersten Bereich (3, 80) zur Enthitzung und Kondensation des dampfförmigen Kältemittels aufweist und einen zweiten Bereich (4, 81, 62) zur Unterkühlung des kondensierten Kältemittels aufweist, mit einem Sammler (2) zur Bevorratung eines Kältemittels, wobei ein Kältemittelübertritt aus dem ersten Bereich (3, 80) in den zweiten Bereich (4, 81, 62) durch den Sammler (2) führt, wobei der Sammler (2) über ein erstes Anschlusselement, welches den Fluideinlass (12) des Sammlers (2) bildet, mit dem ersten Bereich (3, 80) in Fluidkommunikation steht, wobei ein zweites Anschlusselement als Fluidauslass (6) des Sammlers (2) mit dem zweiten Bereich (4, 81, 62) in Fluidkommunikation steht, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlusselement oder das zweite Anschlusselement ein Rohr (5) ist, welches durch Öffnungen in Scheibenelementen durch eine Anzahl von Scheibenelemente greift.

2. Kondensator (1, 60, 70) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlusselement (5) als Rohr ausgebildet ist und das Rohr vom ersten Bereich (3, 80) durch den zweiten Bereich (4, 81, 61) zum Fluideinlass (12) des Sammlers (2) führt, wobei das Rohr nur mit dem ersten Bereich (3, 80) des ersten Strömungskanals (25, 64, 73, 79) in Fluidkommunikation steht.

3. Kondensator (1, 60, 70) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Anschlusselement (6) als Rohr ausgebildet ist und das Rohr vom Fluidauslass des Sammlers durch den ersten Bereich in den zweiten Bereich führt.

4. Kondensator (1, 60, 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fluideinlass (50) oder Fluidauslass des zweiten Strömungskanals (26, 31, 42, 52, 67) ein zweites Rohr (53) aufweist, das mit einem anderen Kanal des zweiten Strömungskanals (26, 31, 42, 52, 67) in Fluidkommunikation steht.

5. Kondensator (1, 60, 70) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der andere Kanal einer der letzten Kanäle des zweiten Strömungskanals (26, 31, 42, 52, 67) ist, welcher der Einführseite des Rohrs (53) in dem Scheibenstapel im Wesentlichen gegenüber liegt.

6. Kondensator (1, 60, 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Strömungskanal (52) seriell durchströmbar ist und ein Fluideinlass (50) und ein Fluidauslass (51) des zweiten Strömungskanals (52) jeweils am gleichen Endbereich des Scheibenstapels angeordnet sind.

7. Kondensator (1, 60, 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich des ersten Strömungskanals (25) mit einem dritten Strömungskanal (64) einen inneren Wärmeübertrager (61) in Stapelscheibenbauweise bildet, wobei der erste (25) und der dritte Strömungskanal (64) von einem Kältemittel durchströmbar sind.

8. Kondensator (1, 60, 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strömungskanal (73) einen dritten Bereich (82) aufweist, der auf den zweiten Bereich (4, 81) folgt und der Unterkühlung des Kältemittels dient, wobei der dritte Bereich (82) einen dritten Strömungskanal (79) für ein Fluid aufweist, wobei der erste und der dritte Strömungskanal zumindest abschnittsweise als Wärmeübertrager, vorzugsweise als innerer Wärmeübertrager (82) in Stapelscheibenbauweise, ausgestaltbar sind.

9. Kondensator (1, 60, 70) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Strömungskanal (79) unabhängig vom ersten Strömungskanal mit einem Kältemittel oder unabhängig vom zweiten Strömungskanal mit einem Kühlmittel versorgbar ist.

10. Kondensator (1, 60, 70) nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammler (2) über ein Rohr (84), welches durch einen Teil des Scheibenstapels (87) führt und den Fluideinlass in den Sammler (2) bildet, nur mit dem ersten Bereich (80) des ersten Strömungskanals (73) in Fluidkommunikation steht und der Fluidauslass des Sammlers (2) über ein weiteres Rohr (83) gebildet ist, welches durch einen Teil des Scheibenstapels (87) führt und nur mit dem zweiten Bereich (81) des ersten Strömungskanals (73) in Fluidkommunikation steht.

11. Kondensator (1, 60, 70) nach Anspruch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluideinlass (77) und/oder der Fluidauslass (78) des inneren Wärmeübertragers (82) durch ein Rohr (85, 86) gebildet ist.

12. Kondensator (1, 60, 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben Öffnungen (24) mit oder ohne Durchzug aufweisen, um eine Fluidverbindung zwischen benachbarten Kanälen zu erzeugen oder abzudichten.

13. Kondensator (1, 60, 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohre (5, 50, 83, 84, 86, 87) durch Öffnungen (24) in den Scheibenelementen geführt sind und mit zumindest einem Teil der Scheibenelemente, insbesondere mit den Durchzügen, verlötet sind.

14. Kondensator (1, 60, 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Anschlusselement ein Rohr und das zweite Anschlusselement ein Flansch ist oder umgekehrt.

15. Kondensator (1, 60, 70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sammler (2) zur Filterung und/oder Trocknung des Kältemittels ausgebildet ist.

16. Kondensator (1, 60, 70) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt im zweiten Kanal mehrere nacheinander durchflossene Strömungswege aufweist, bei welchen die Strömungsrichtung jeweils abwechselnd umgekehrt ist.

17. Kondensator (1, 60, 70) nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Abschnitt im zweiten Kanal mehrere nacheinander durchflossene Strömungswege aufweist, bei welchen die Strömungsrichtung jeweils abwechselnd umgekehrt ist.

Claims

1. A condenser (1, 60, 70) of stacked plate design, having a first flow channel (25, 64, 73, 79) for a refrigerant and having a second flow channel (26, 31, 42, 52, 67) for a coolant, wherein a plurality of plate elements is provided, which form channels adjacent to each other between the plate elements when stacked on top of each other, wherein a first subset of the channels is associated with the first flow channel (25, 64, 73, 79) and a second subset of the channels is associated with the second flow channel (26, 31, 42, 52, 67), wherein the first flow channel (25, 64, 73, 79) has a first region (3, 80) for desuperheating and condensing the vaporous refrigerant and a second region (4, 81, 62) for subcooling the condensed refrigerant, having a receiver (2) for storing a refrigerant, wherein a refrigerant transfer from the first region (3, 80) to the second region (4, 81, 62) leads through the receiver (2), wherein the receiver (2) is in fluid communication with the first region (3, 80) by means of a first connection element which forms the fluid inlet (12) of the receiver (2), wherein a second connection element is in fluid communication with the second region (4, 81, 62) as a fluid outlet (6) of the receiver (2), characterised in that the first connection element or the second connection element is a tube (5) which passes through a number of plate elements by means of openings in plate elements.

2. The condenser (1, 60, 70) as claimed in claim 1, characterised in that the first connection element (5) is designed as a tube and the tube leads from the first region (3, 80) through the second region (4, 81, 61) to the fluid inlet (12) of the receiver (2), wherein the tube is in fluid communication only with the first region (3, 80) of the first flow channel (25, 64, 73, 79).

3. The condenser (1, 60, 70) as claimed in claim 1 or 2, characterised in that the second connection element (6) is designed as a tube and the tube leads from the fluid outlet of the receiver through the first region into the second region.

4. The condenser (1, 60, 70) as claimed in one of the preceding claims, characterised in that a fluid inlet (50) or fluid outlet of the second flow channel (26, 31, 42, 52, 67) has a second tube (53) which is in fluid communication with another channel of the second flow channel (26, 31, 42, 52, 67).

5. The condenser (1, 60, 70) as claimed in claim 4, characterised in that the other channel is one of the last channels of the second flow channel (26, 31, 42, 52, 67) which lies substantially opposite the insertion side of the tube (53) in the plate stack.

6. The condenser (1, 60, 70) as claimed in one of the preceding claims, characterised in that the second flow channel (52) allows flow in series and a fluid inlet (50) and a fluid outlet (51) of the second flow channel (52) are each arranged in the same end region of the plate stack.

7. The condenser (1, 60, 70) as claimed in one of the preceding claims, characterised in that the second region of the first flow channel (25) forms an internal heat exchanger (61) of stacked plate design with a third flow channel (64), wherein a refrigerant can flow through the first (25) and the third flow channel (64).

8. The condenser (1, 60, 70) as claimed in one of the preceding claims, characterised in that the first flow channel (73) has a third region (82) which follows the second region (4, 81) and is used to subcool the refrigerant, wherein the third region (82) has a third flow channel (79) for a fluid, wherein the first and the third flow channel can be configured at least partially as heat exchangers, preferably as internal heat exchangers (82) of stacked plate design.

9. The condenser (1, 60, 70) as claimed in claim 8, characterised in that the third flow channel (79) can be supplied with a refrigerant independently of the first flow channel or with a coolant independently of the second flow channel.

10. The condenser (1, 60, 70) as claimed in claim 7 to 9, characterised in that the receiver (2) is in fluid communication only with the first region (80) of the first flow channel (73) via a tube (84) which leads through part of the plate stack (87) and forms the fluid inlet into the receiver (2) and the fluid outlet of the receiver (2) is formed by another tube (83) which leads through part of the plate stack (87) and is in fluid communication only with the second region (81) of the first flow channel (73).

11. The condenser (1, 60, 70) as claimed in claim 7 to 10, characterised in that the fluid inlet (77) and/or the fluid outlet (78) of the internal heat exchanger (82) is formed by a tube (85, 86).

12. The condenser (1, 60, 70) as claimed in one of the preceding claims, characterised in that the plates have openings (24) with or without a rim in order to produce or seal off a fluid connection between adjacent channels.

13. The condenser (1, 60, 70) as claimed in one of the preceding claims, characterised in that the tubes (5, 50, 83, 84, 86, 87) are passed through openings (24) in the plate elements and are brazed to at least a subset of the plate elements, in particular to the rims.

14. The condenser (1, 60, 70) as claimed in one of the preceding claims, characterised in that the first connection element is a tube and the second connection element is a flange or vice versa.

15. The condenser (1, 60, 70) as claimed in one of the preceding claims, characterised in that the receiver (2) is designed to filter and/or dry the refrigerant.

16. The condenser (1, 60, 70) as claimed in at least one of the preceding claims, characterised in that the first section in the second channel has a plurality of flow paths through which the fluid flows in succession and in which the flow direction is in each case alternately reversed.

17. The condenser (1, 60, 70) as claimed in at least one of the preceding claims, characterised in that the second section in the second channel has a plurality of flow paths through which the fluid flows in succession and in which the flow direction is in each case alternately reversed.

Revendications

1. Condenseur (1, 60, 70) du type à plaques empilées, comprenant un premier conduit d'écoulement (25, 64, 73, 79) pour un fluide frigorigène, et comprenant un deuxième conduit d'écoulement (26, 31, 42, 52, 67) pour un liquide de refroidissement, où il est prévu une pluralité d'éléments de plaques qui forment, entre les éléments de plaques, des conduits empilés les uns sur les autres et contigus les uns aux autres, où une première partie des conduits est associée au premier conduit d'écoulement (25, 64, 73, 79), et une deuxième partie des conduits est associée au deuxième conduit d'écoulement (26, 31, 42, 52, 67), où le premier conduit d'écoulement (25, 64, 73, 79) présente une première zone (3, 80) servant à la désurchauffe et à la condensation du fluide frigorigène à l'état de vapeur, et présente une deuxième zone (4, 81, 62) servant au surrefroidissement du fluide frigorigène condensé, comprenant un collecteur (2) servant au stockage d'un fluide frigorigène, où un débordement de fluide frigorigène sortant de la première zone (3, 80) et passant dans la deuxième zone (4, 81, 62) se produit à travers le collecteur (2), où le collecteur (2) est en communication fluidique avec la première zone (3, 80), par un premier élément de raccordement qui forme l'entrée de fluide (12) du collecteur (2), où un deuxième élément de raccordement servant de sortie de fluide (6) du collecteur (2) est en communication fluidique avec la deuxième zone (4, 81, 62), caractérisé en ce que le premier élément de raccordement ou le deuxième élément de raccordement est un tube (5) qui, par des ouvertures situées dans des éléments de plaques, pénètre à travers un certain nombre d'éléments de plaques.

2. Condenseur (1, 60, 70) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier élément de raccordement (5) est configuré comme un tube, et le tube, à partir de la première zone (3, 80), conduit à travers la deuxième zone (4, 81, 61) jusqu'à l'entrée de fluide (12) du collecteur (2), où le tube est en communication fluidique seulement avec la première zone (3, 80) du premier conduit d'écoulement (25, 64, 73, 79).

3. Condenseur (1, 60, 70) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le deuxième élément de raccordement (6) est configuré comme un tube, et le tube, à partir de la sortie de fluide du collecteur, conduit dans la deuxième zone en traversant la première zone.

4. Condenseur (1, 60, 70) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une entrée de fluide (50) ou une sortie de fluide du deuxième conduit d'écoulement (26, 31, 42, 52, 67) présente un deuxième tube (53) qui est en communication fluidique avec un autre conduit du deuxième conduit d'écoulement (26, 31, 42, 52, 67).

5. Condenseur (1, 60, 70) selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'autre conduit est l'un des derniers conduits du deuxième conduit d'écoulement (26, 31, 42, 52, 67), lequel autre conduit se trouve, dans la pile de plaques, pratiquement en face du côté d'introduction du tube (53).

6. Condenseur (1, 60, 70) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième conduit d'écoulement (52) peut être traversé en série, et une entrée de fluide (50) et une sortie de fluide (51) du deuxième conduit d'écoulement (52) sont disposées à chaque fois au niveau de la même zone d'extrémité de la pile de plaques.

7. Condenseur (1, 60, 70) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième zone du premier conduit d'écoulement (25) forme, avec un troisième conduit d'écoulement (64), un échangeur de chaleur intérieur (61) du type à plaques empilées, où le premier (25) et le troisième conduit d'écoulement (64) peuvent être traversés par un fluide frigorigène.

8. Condenseur (1, 60, 70) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier conduit d'écoulement (73) présente une troisième zone (82) qui suit la deuxième zone (4, 81) et sert au surrefroidissement du fluide frigorigène, où la troisième zone (82) présente un troisième conduit d'écoulement (79) pour un fluide, où le premier et le troisième conduit d'écoulement peuvent être configurés au moins partiellement comme un échangeur de chaleur, de préférence comme un échangeur de chaleur intérieur (82) du type à plaques empilées.

9. Condenseur (1, 60, 70) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le troisième conduit d'écoulement (79) peut être alimenté en fluide frigorigène, de façon indépendante par le premier conduit d'écoulement, ou bien en liquide de refroidissement, de façon indépendante par le deuxième conduit d'écoulement.

10. Condenseur (1, 60, 70) selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le collecteur (2) est en communication fluidique seulement avec la première zone (80) du premier conduit d'écoulement (73), par un tube (84) qui passe à travers une partie de la pile de plaques (87) et forme l'entrée de fluide dans le collecteur (2), et la sortie de fluide du collecteur (2) est formée par un autre tube (83) qui passe à travers une partie de la pile de plaques (87) et est en communication fluidique seulement avec la deuxième zone (81) du premier conduit d'écoulement (73).

11. Condenseur (1, 60, 70) selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que l'entrée de fluide (77) et / ou la sortie de fluide (78) de l'échangeur de chaleur intérieur (82) est formée par un tube (85, 86).

12. Condenseur (1, 60, 70) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plaques présentent des ouvertures (24) avec ou sans passage, pour produire une communication fluidique, ou pour en assurer l'étanchéité, entre des conduits contigus.

13. Condenseur (1, 60, 70) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les tubes (5, 50, 83, 84, 86, 87) sont guidés dans les éléments de plaques à travers des ouvertures (24) et sont brasés avec au moins une partie des éléments de plaques, en particulier avec les passages.

14. Condenseur (1, 60, 70) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier élément de raccordement est un tube, et le deuxième élément de raccordement est une bride ou inversement.

15. Condenseur (1, 60, 70) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le collecteur (2) est conçu pour la filtration et / ou la déshydratation du fluide frigorigène.

16. Condenseur (1, 60, 70) selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier tronçon présente, dans le deuxième conduit, plusieurs voies d'écoulement parcourues successivement, voies d'écoulement dans lesquelles la direction d'écoulement est inversée, à chaque fois de façon alternée.

17. Condenseur (1, 60, 70) selon au moins l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième tronçon présente, dans le deuxième conduit, plusieurs voies d'écoulement parcourues successivement, voies d'écoulement dans lesquelles la direction d'écoulement est inversée à chaque fois de façon alternée.

Zeichnung