AT515239B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Ist-Füllmasse in einer Klimaanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Ist-Füllmasse (M) von vor dem Ablassen in einer Klimaanlage enthaltenem Kältemittel, mit zumindest einem ersten Anschluss (2) zum Anschließen an eine Klimaanlage (3). Zwischen dem ersten Anschluss (2) und einem ersten Sperrventil (5) ist ein erster Hohlraum (4) vorgesehen und zwischen dem ersten Sperrventil (5) und einem zweiten Sperrventil (7) ist ein zweiter Hohlraum (6) vorgesehen. An dem ersten Hohlraum (4) sind Messvorrichtungen (8, 9) zur Ermittlung der Temperatur und des Drucks des in dem ersten Hohlraum (4) vorhandenen Kältemittels angeordnet und an dem zweiten Hohlraum (6) ist eine Wägeeinrichtung (10) zur Ermittlung der Masse des im zweiten Hohlraum (6) vorhandenen Kältemittels vorgesehen.

Description

Beschreibung

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERMITTLUNG EINER IST-FÜLLMASSE IN EINERKLIMAANLAGE

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer Ist-Füllmasse von vor dem Ab¬lassen in einer Klimaanlage enthaltenem Kältemittel. Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrich¬tung zur Ermittlung einer Ist-Füllmasse von vor dem Ablassen in einer Klimaanlage enthaltenemKältemittel, mit zumindest einem ersten Anschluss zum Anschließen an eine Klimaanlage,wobei zwischen dem ersten Anschluss und einem ersten Sperrventil ein erster Hohlraum vorge¬sehen ist, und zwischen dem ersten Sperrventil und einem zweiten Sperrventil ein zweiterHohlraum vorgesehen ist. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Klimaservicegerät,welches die obengenannte erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst.

[0002] Klimaservicegeräte haben die Aufgabe, eine Klimaanlage zu entleeren, zu evakuierenund mit der richtigen Kältemittelmenge und Ölmenge wieder zu befüllen. Insbesondere bei starkbeansprucht Fahrzeugklimaanlagen ist es aus Gründen der Qualitätsüberwachung und zurErkennung von Leckagen in der Klimaanlage wichtig, die Ist-Füllmasse des in der Klimaanlageverbliebenen gebrauchten Kältemittels zu ermitteln. Dabei ist das Volumen der Klimaanlagedem Servicetechniker oftmals nicht bekannt, was die Ermittlung der Füllmasse erschwert.

[0003] Üblicherweise wird zur Ermittlung der Ist-Füllmasse die Masse des ausströmenden(gasförmigen) Kältemittels mittels Differenzdruckmessung ermittelt. Im Fall von ausströmendemC02 aus einer Fahrzeugkälteanlage ist es jedoch schwierig, eine für diese Messung erforderli¬che konstante Flussraten zu gewährleisten, da das Gas von 57 bar auf 0 bar relativ expandiert.Es kann zwar mittels Drosseln ein ausreichend konstanter Fluss eingestellt werden, dies ver¬längert jedoch die Ausströmdauer und somit die für das Klimaservice benötigte Gesamtdauer.Überdies ist das Verfahren nicht sehr genau.

[0004] Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mitdenen verhältnismäßig rasch und einfach die Füllmasse und die Fülldichte der Fahrzeugklima¬anlage bestimmt werden kann. Die Ermittlung der Füllmasse soll dabei erheblich genauer alsbei einer Bestimmung mittels Differenzdruck-Durchflussmessung erfolgen können.

[0005] Erfindungsgemäß werden diese und andere Ziele der Erfindung durch ein eingangsgenanntes Verfahren erreicht, welches die folgenden Schritte aufweist: Ermitteln einer erstenDichte und/oder eines ersten Dichtebereichs des in der Klimaanlage vorhandenen Kältemittelsvor dem Ablassen; quasi-isenthalpes Ablassen einer ersten definierten Teilmasse an Kältemit¬tel; Ermitteln einer zweiten Dichte und/oder eines zweiten Dichtebereichs des Kältemittels;Ermitteln eines Wertebereichs und/oder eines Wertes für die Ist-Füllmasse aus den ermitteltenWerten.

[0006] Als „Dichte" eines Fluids wird im Zusammenhang mit der gegenständlichen Beschrei¬bung immer der Wert (angegeben als Masse/Volumen) bezeichnet, der multipliziert mit demVolumen, in dem sich das Fluid befindet, die Masse des Fluids in diesem Volumen ergibt. Wennein Fluid in einem abgegrenzten Volumen keine konstante Dichte aufweist, wie dies beispiels¬weise bei Mehrphasenfluida der Fall sein kann, ergibt sich für die Dichte des Fluids ein Misch¬wert der unterschiedlichen Dichtewerte. Bei Klimaanlagen wird in diesem Zusammenhang vonFachleuten auch der Begriff „Fülldichte" verwendet.

[0007] In vorteilhafter Weise kann das Verfahren weiters die folgenden Schritte aufweisen:Messen eines Ausgangsdrucks und/oder einer Ausgangstemperatur des in der Klimaanlagevorhandenen Kältemittels vor dem Ablassschritt und Ermitteln der ersten Dichte aus den Wertenfür den Ausgangsdruck und die Ausgangstemperatur; Messen eines zweiten Drucks und/odereiner zweiten Temperatur des Kältemittels nach dem Ablassschritt und Ermitteln der zweitenDichte aus den Werten für den zweiten Druck und die zweite Temperatur. Dies erlaubt eineeinfache und genaue Ermittlung der ersten und zweiten Dichte bzw. der Dichtebereiche. ImNassdampfbereich des Kältemittels kann bei Messung von nur einem Wert (also entweder

Druck oder Temperatur) der jeweils andere Wert ohne Messung eindeutig ermittelt werden.

[0008] Bevorzugter Weise kann erfindungsgemäß bei einem Wertepaar für Ausgangsdruck undAusgangstemperatur im Nassdampfbereich des Kältemittels ein Wert für die Dichte in einemIntervall zwischen einer minimalen Dichte und einer maximalen Dichte gewählt werden.Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein maximaler Fehlerbereich für das Messergebnisermitteln und einschränken.

[0009] Um den Fehlerbereich weiter einzuschränken, können die Grenzwerte des Intervalls,das heißt die minimale Dichte und die maximale Dichte, auf Basis der Taulinie und/oder derSiedelinie des Nassdampfgebiets, einer bekannten maximalen Fülldichte der Klimaanlageund/oder einer bekannten maximalen Füllvolumens der Klimaanlage ermittelt werden.

[0010] In vorteilhafter Weise kann das Verfahren weiters die folgenden Schritte aufweisen:quasi-isenthalpes Ablassen einer zweiten definierten Teilmasse an Kältemittel; und Ermittelneiner dritten Dichte des Kältemittels. Dadurch lässt sich die Genauigkeit des Ergebnisses insbe¬sondere im Nassdampfbereich erheblich erhöhen. Gegebenenfalls kann das Ablassen auch inmehreren Stufen erfolgen, wobei mehrere Werte für die Dichte ermittelt werden, oder es kannein stetiger Verlauf der Dichte während des Ablassens ermittelt werden.

[0011] In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Verfahren weiters die folgenden Schrit¬te aufweisen: Ermitteln von zumindest einer Dichteänderung bei einem Ablassschritt anhandeines Phasendiagramms des Kältemittels; und Ermitteln eines Wertebereichs und/oder einesWertes für die Ist-Füllmasse aus der ersten Teilmasse und/oder der zweiten Teilmasse und derDichteänderung. Auch bei unbekanntem Füllvolumen der Klimaanlage lässt sich die Ist- Füll¬masse anhand der Dichteänderung einfach ermitteln.

[0012] In vorteilhafter Weise kann beim quasi-isenthalpen Ablassen das Erreichen der erstenTeilmasse und der zweiten Teilmasse mit einer Wägeeinrichtung gemessen werden, wodurchsich eine einfache und genaue Messung durchführen lässt.

[0013] In einem weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung eine Vorrichtung der eingangsgenannten Art, wobei an dem ersten Hohlraum Messvorrichtungen zur Ermittlung der Tempera¬tur und des Drucks des in dem ersten Hohlraum vorhandenen Kältemittels angeordnet sind, undan dem zweiten Hohlraum eine Wägeeinrichtung zur Ermittlung einer Masse und/oder einerMassenänderung des im zweiten Hohlraum vorhandenen Kältemittels vorgesehen ist. Mit dieserVorrichtung lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auf einfache und kostengünstige Weiseausführen.

[0014] In vorteilhafter Weise kann der zweite Hohlraum das Volumen eines Ölabscheidersumfassen. Dies erlaubt es, die erfindungsgemäße Vorrichtung in ein Klimaservicegerät zuintegrieren, wobei das Volumen des Ölabscheiders vorteilhaft ausgenutzt wird.

[0015] Die Erfindung betrifft weiters ein Klimaservicegerät, in die eine erfindungsgemäße Vor¬richtung integriert ist.

[0016] Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1bis 4 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend vorteilhafte Ausge¬staltungen der Erfindung zeigen. Dabei zeigt [0017] Fig.1 ein Schaltschema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung der Ist- Füllmasse einer Klimaanlage; [0018] Fig. 2 ein Druck-Enthalpie-Diagramm des Kältemittels R744 zur Erläuterung der Be¬ rechnung der Ist-Füllmasse für Phasenzustände im Nassdampfbereich; [0019] Fig. 3 ein Druck-Enthalpie-Diagramm des Kältemittels R744 zur Erläuterung der Be¬ rechnung der Ist-Füllmasse und des Klimaanlagenvolumens für Phasenzustän¬de außerhalb des Nassdampfbereichs; und [0020] Fig. 4 ein Schaltschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die in ein Klimaservice¬ gerät eingebettet ist.

[0021] Fig. 1 zeigt das Schaltschema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die zur Ermittlungder Ist-Füllmasse, beispielsweise bei der Wartung einer Klimaanlage 3, über einen ersten An¬schluss 2 an die Niederdruckseite oder die Hochdruckseite der Klimaanlage 3 angeschlossenwird.

[0022] Zwischen dem ersten Anschluss 2 und einem ersten Sperrventil 5 befindet sich einerster Hohlraum 4, in welches das Kältemittel der Klimaanlage 3 einströmt, wenn der ersteAnschluss 2 mit der Klimaanlage 3 verbunden wird. Der erste Hohlraum 4 kann beispielsweiseunter anderem das Volumen eines Anschlussschlauchs, an dessen Ende der ersten Anschluss2 angeordnet ist, umfassen. Die Temperatur des Fluids im ersten Hohlraum 4 kann über eineTemperaturmessvorrichtung 8 ermittelt werden und der Druck im ersten Hohlraum 4 kann übereine Druckmessvorrichtung 9 ermittelt werden. Das Volumen des ersten Hohlraums 4 ist mög¬lichst klein, sodass das Einströmen von Kältemittel in den ersten Hohlraum 4 nur zu einer gerin¬gen Änderung des Phasenzustands des Kältemittels führt, bzw. sich nach dem Anschließenschnell wieder ein ausgeglichener Phasenzustand in der Klimaanlage 3 und dem ersten Hohl¬raum 4 einstellt. Dadurch wird sichergestellt, dass die nach dem Anschließen gemessenenWerte für Temperatur und Druck im Wesentlichen den Phasenzuständen des Kältemittels in derKlimaanlage 3 entsprechen.

[0023] Getrennt durch das erste Sperrventil 5 schließt an den ersten Hohlraum 4 ein zweiterHohlraum 6 an, der bevorzugter Weise ein größeres Volumen aufweist, als der erste Hohlraum4. Der zweite Hohlraum 6 umfasst einen Ölabscheider 12, der mit einer Wägeeinrichtung 10versehen ist. Der Ölabfluss des Ölabscheiders 12, der zu einem mit einer Altöl-Wiegezelle 14versehenen Altöl-Sammelbehälter 13 führt, kann durch ein Ölabscheider-Sperrventil 15 ver¬schlossen werden. Der Auslass des Ölabscheiders 12 kann durch ein zweites Sperrventil 7verschlossen werden. Vom zweiten Hohlraum 6 zweigt weiters eine Leitung zu einer Vakuum¬pumpe 16 ab, die mit einem Vakuumpumpen-Sperrventil 17 geschlossen werden kann. Derzweite Hohlraum 6 umfasst somit die zwischen dem ersten Sperrventil 5, dem zweiten Sperr¬ventil 7, dem Vakuumpumpen-Sperrventil 17 und dem Ölabscheider-Sperrventil 15 vorhande¬nen Leitungsvolumen, sowie das Volumen des Ölabscheiders.

[0024] Das Volumen des Ölabscheiders 12 ist erheblich größer als der Anteil der Volumen derLeitungen in dem zweiten Hohlraum 6, sodass die Masse des in dem zweiten Hohlraum 6 ent¬haltenen Fluids über die Wägeeinrichtung 10 mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann.Gegebenenfalls kann die Wägeeinrichtung 10 auch den gesamten Bereich zwischen dem ers¬ten Sperrventil 5, dem zweiten Sperrventil 7, dem Vakuumpumpen-Sperrventil 17 und demÖlabscheider-Sperrventil 15 wägen, und gegebenenfalls auch weitere Teile, deren Gewicht sichbei einer Änderung der Menge an Kältemittel im zweiten Hohlraum 6 nicht ändern, solange ausder Messung die Masse des Kältemittels im Hohlraum 6 mit ausreichender Genauigkeit ermitteltwerden kann. Wenn die Leitungslängen im Bereich des zweiten Hohlraums 6 konstruktiv mini¬miert werden reicht eine Messung der Masse im Ölabscheider 12 für die Zwecke der erfin¬dungsgemäßen Verfahren im Allgemeinen jedoch aus. Gegebenenfalls kann die Masse inner¬halb der nicht von der Wägeeinrichtung 10 umfassten Leitungsabschnitte des zweiten Hohl¬raums 6 rechnerisch ermittelt bzw. eingeschätzt und berücksichtigt werden.

[0025] Zum Messen der Ist-Füllmasse des in der Klimaanlage 3 enthaltenen Kältemittels wer¬den zuerst das erste Sperrventil 5 und das Vakuumpumpen-Sperrventil 17 geöffnet, das Ölab¬scheider-Sperrventil und das zweite Sperrventil 7 geschlossen, und der erste Hohlraum 4 undder zweite Hohlraum 6 über die Vakuumpumpe 16 evakuiert. Dann werden das erste Sperrven¬til 5 und das Vakuumpumpen-Sperrventil 17 geschlossen. Der erste Anschluss 2 ist mit einemVerschlussmechanismus versehen, der den ersten Anschluss 2 absperrt, solange er nicht andie Klimaanlage 3 angeschlossen ist, und der öffnet, wenn der erste Anschluss 2 an die Klima¬anlage 3 angeschlossen wird, sodass Kältemittel aus der Klimaanlage 3 in den ersten Hohlraum4 einströmen kann.

[0026] Sobald sich ein Phasengleichgewicht eingestellt hat, wird in einer ersten Messung dieAusgangstemperatur Ti und der Ausgangsdruck P^ im ersten Hohlraum gemessen. Dann wird das erste Sperrventil 5 geöffnet, und es wird eine erste definierte Teilmasse mi an Kältemittel inden zweiten Hohlraum 6 einströmen gelassen. Bei einer Klimaanlage mit einer Soll-Füllmassevon zwischen 500 und 2000 g kann der Wert für die erste Teilmasse mi beispielsweise zwi¬schen 50 g und 200g gewählt werden, wobei auch Werte außerhalb dieses Bereichs verwertba¬re Messergebnisse ermöglichen können. Die erste Teilmasse mi muss ausreichend groß sein,um eine gut messbare Änderung der Temperatur und des Drucks zu bewirken, und sie darf dieKapazitäten des zweiten Hohlraums 6 nicht überschreiten.

[0027] Das Einströmen des Kältemittels in den zweiten Hohlraum 6 muss ausreichend schnellerfolgen, um für das Kältemittel eine quasi-isenthalpe Zustandsänderung zu bewirken, d.h. dasssich die spezifische Enthalpie des Kältemittels während des Ablassens maximal soweit ändert,dass ein dadurch verursachter Mess- oder Rechenfehler innerhalb der vorgegebenen Toleranz¬parameter liegt. Als Toleranzparameter kann beispielsweise eine maximale prozentuelle Abwei¬chung der errechneten Ist-Füllmasse von der tatsächlichen Ist-Füllmasse vorgegeben werden,die auf die dafür erforderliche maximale Abweichung der Zustandsänderung von der Isenthalperückgerechnet wird.

[0028] Nach dem einströmen Lassen von Kältemittel der Masse mi in den zweiten Hohlraum 6werden im ersten Hohlraum 4 (der jetzt mit der Klimaanlage 3 und dem zweiten Hohlraum 6 inVerbindung steht) in einer zweiten Messung eine zweite Temperatur T2 und ein zweiter DruckP2 gemessen.

[0029] Im Folgenden wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 erläutert, wie aus den Wer¬ten für die erste Teilmasse m^ die Ausgangstemperatur T^ den Ausgangsdruck T2, die zweiteTemperatur T2 und den zweiten Druck P2 die Ist-Füllmasse M der Klimaanlage ermittelt werdenkann.

[0030] Allgemein gilt: M = pi * v (I) und M - mi = p2 * v (II)mit M ... Ist-Füllmasse [g] rrn ... abgelassene erste Teilmasse [g]

Pi ... Dichte vor dem Ablassen [g/l] p2 ... Dichte nach dem Ablassen [g/l] v ... Volumen von Klimaanlage und erstem Hohlraum [I] [0031] Aus Formeln (I) und (II) folgt v = mi / Δρ (III) mitAp = (pi - p2).

[0032] Die Werte für Pi und p2 können aus dem Phasendiagramm des Kältemittels ermitteltwerden, wobei sich aus einem Wertepaar für eine Temperatur T und einen Druck P innerhalbdes Nassdampfgebiets für die zugehörige Dichte nur ein Wertebereich pmin < p < pmax ermittelnlässt. Bei Wertepaaren T, P außerhalb des Nassdampfgebiets lässt sich ein exakter Wert für diezugehörige Dichte p ermitteln. Innerhalb des Nassdampfgebiets ist bekanntermaßen jede Tem¬peratur einem bestimmten Druck eindeutig zugeordnet, sodass zur Ermittlung des Wertepaaresaus Druck und Temperatur im Nassdampfbereich nur einer dieser Werte gemessen werdenmuss und der andere sich aus dem Phasendiagramm ergibt.

[0033] Fig. 2 zeigt ein Druck-Enthalpiediagramm des Kältemittels R744 (C02), wobei die Ermitt¬lung der Ist-Füllmasse v aus den Werten für Ti, Pi, T2, P2 und γγη anhand eines Beispiels ver- anschaulicht wird: [0034] Nach dem Anschließen des Anschlusses 2 an eine Klimaanlage 3 wurde im erstenHohlraum 4 ein Ausgangsdruck P^ von 57 bar und eine Ausgangstemperatur T-ι von 20 °Cgemessen. Nach dem Ablassen von Kältemittel der ersten Teilmasse rru = 100 g wurde eineTemperatur T2 von 8,7 C° und ein Druck P2 von 43,5 bar gemessen. Die Dichte pi des Kältemit¬tels vor dem Ablassen liegt somit zwischen 775 g/l (Dichte am Schnittpunkt von T1 mit der Sie¬delinie) und ca. 190 g/l (Dichte am Schnittpunkt von T1 mit der Taulinie).

[0035] Dieser Wertebereich kann jedoch weiter eingeschränkt werden, beispielsweise indemeine maximaler Fülldichte pi,max für die Klimaanlagen berücksichtigt wird. Ein solcher Wert kannbeispielsweis aus den Spezifikationen für die Klimaanlage bekannt sein. Im dargestellten Bei¬spiel wird eine maximale Fülldichte pi,max = 250 g/l angenommen. Für die Dichte p! des Käl¬temittels vor dem Ablassen ergibt sich somit ein Intervall zwischen pi,min = 190 g/l und pi,max =250 g/l. Für die Berechnung der Füllmasse wird ein beliebiger Wert p/ innerhalb dieses Inter¬valls gewählt, beispielsweise ein Wert p/ = 200 g/l.

[0036] Da die Zustandsänderung von pi nach p2 beim Ablassen quasi-isenthalp erfolgte, stelltsie sich in dem Diagramm der Fig. 2 als annähernd vertikale Linie dar. Mit den gemessenenWerten für den Druck T2 und P2 kann für die Dichte p2* nach dem Ablassen auf Basis des ge¬wählten Werts für p/ ein Wert von p2* = 157 g/l ermittelt werden, wobei der mögliche Wertebe¬reich für den realen Wert von p2 zwischen p2,min (ca. 130 g/l) und p2jmax (ca. 170 g/l) liegt. Jenach tatsächlichem Ausgangswert von Pi liegt die Dichteänderung Δρ und der ersten Teilmas¬se m-ι daher zwischen 68 und 80 g/l.

[0037] Um die Ist-Füllmasse M zu ermitteln wird nun aus der Dichteändejung Δρ* gemäß For¬mel (III) ein Volumen v* der Klimaanlage ermittelt, und dieses Volumen v* multipliziert mit demjeweiligen Ausgangswert der Dichte pi* ergibt gemäß Formel (I) die Ist-Füllmasse M der Klima¬anlage.

[0038] Gemäß dem obigen Beispiel ergeben sich folgende Werte: v= 1,571 => M* = 330,9 g

Vmin- 1,25 I —> Mmjn — 312,5 g

Vmax — 1,82 I —> Mmax — 345,5 g [0039] Wenn gemäß den Vorgaben des Automobilherstellers bzw. des Klimaanlagenherstellersdie Genauigkeit der Füllmassenbestimmung bei beispielsweise ±50 g liegen soll, wird dieseGenauigkeit in dem obigen Beispiel (±16,5 g) erreicht.

[0040] Die Genauigkeit kann weiter gesteigert werden, indem zusätzliche Informationen überdie Klimaanlage berücksichtigt werden. Auch wenn das genaue Füllvolumen der Klimaanlagenicht bekannt ist, kann es beispielsweise einen Maximal- und/oder Minimalwert für das Füllvo¬lumen geben. Wenn beispielsweise bekannt ist, dass das Füllvolumen der Klimaanlage imobigen Beispiel zwischen 1,4 und 1,7 I beträgt, können unrealistische Werte ausgeschlossen,und dadurch die Genauigkeit nochmals erhöht werden. Sollte das Volumen der Klimaanlagebekannt sein, kann der genaue Wert für die Füllmasse ermittelt werden, wobei lediglich einSchwankungsbereich aufgrund von nicht vollständig adiabaten Zustandsänderungen beimAblassen zu berücksichtigen ist.

[0041] Für Anwendungsfälle, bei denen zu erwarten ist, dass auf Basis des zuvor beschriebe¬nen Verfahrens die Füllmasse nicht mit ausreichender Genauigkeit ermittelbar ist, kann ein sehrgenaues Ergebnis durch einen zweistufigen Ablassvorgang erzielt werden. Dabei wird von einerAusgangstemperatur Ti und einem Ausgangsdruck Pi zuerst eine erste Teilmasse ith abgelas¬sen und dann eine zweite Temperatur T2 und ein zweiter Druck P2 gemessen. Dann wird einezweite Teilmasse m2 abgelassen, und danach ein dritter Druck P3 und eine dritte Temperatur T3gemessen. Die Teilmassen m1 und m2 können dabei identisch sein, oder sie können sich vonei¬nander unterscheiden. Bei einem zweistufigen Ablassen gibt es nur mehr genau einen Wert fürdie Ausgangsdichte p1; bei dem die Werte für p2 und p3 (quasi-adiabate Zustandsänderungen vorausgesetzt) genau den ermittelten Wertepaaren für Druck und Temperatur T1; T2, T2, Pi, P2,P3 entsprechen. Dadurch lassen sich die Werte für p1; v und M anhand der Formeln (I) und (II)sowie der Formel M - rrn - m2 = p3 * v (IV) exakt ermitteln.

[0042] Die Ermittlung der Ist-Füllmasse kann auch mit einem mehrstufigen Ablassvorgang oderanhand einer stetigen Messung des Temperatur- und Druckverlaufs während eines Ablassvor¬gangs erfolgen.

[0043] Außerhalb des Nassdampfgebiets lässt sich für jedes Wertepaar für Druck P und Tem¬peratur T eine entsprechende Dichte p eindeutig ermitteln. Fig. 3 verdeutlicht die Berechnunganhand eines Ablassens einer ersten Teilmasse mu die zu einer (quasi-adiabaten) Zustands¬änderung von Punkt A zu Punkt B führt. Aus der Ausgangstemperatur Ti und dem Ausgangs¬druck P-ι lässt sich die Ausgangsdichte p-ι eindeutig ermitteln und aus der zweiten TemperaturT2 und dem zweiten Druck P2 in Punkt B lässt sich die Dichte p2 nach dem Ablassen eindeutigermitteln. Die Berechnung der Ist-Füllmasse M erfolgt wieder anhand der oben dargelegtenFormeln.

[0044] Liegt der Ausgangspunkt im Druck-Enthalpie-Diagramm nahe der Taulinie, wie dies beiPunkt C der Fall ist, kann die Ist-Füllmasse M ermittelt werden, indem zuerst eine erste Teil¬masse m-ι abgelassen wird, um einen Punkt D innerhalb des Nassdampfbereichs zu erreichen,wobei die Dichte in Punkt D aufgrund der quasi-adiabaten Zustandsänderung von Punkt C zuPunkt D eindeutig ermittelt werden kann. Ausgehend von Punkt D kann dann eine zweite Teil¬masse m2 abgelassen werden, um zu Punkt E zu gelangen. Auch die Position von Punkt E imDruck-Enthalpie-Diagramm (und somit dessen Dichte) ist aufgrund der quasi-adiabaten Zu¬standsänderung eindeutig definiert.

[0045] Nach dem Ermitteln der Ist-Füllmasse kann das Kältemittel der Klimaanlage 3 (Fig. 1)über den Auslass 24 abgelassen werden. Danach kann die Klimaanlage 3 über die Vakuum¬pumpe 16 evakuiert werden.

[0046] Fig. 4 zeigt ein Klimaservicegerät 1 zum Entleeren und Wiederbefüllen einer Klimaanla¬ge 3, in welche die erfindungsgemäße Vorrichtung integriert ist. Zusätzlich zu den in Fig. 1dargestellten Elementen der Vorrichtung, die in Fig. 4 mit identischen Bezugszeichen versehensind, umfasst das Klimaservicegerät 1 einen zweiten Anschluss 11, der an die Hochdruckseiteder Klimaanlage 3 angeschlossen wird, wobei der erste Anschluss 2 an die Niederdruckseiteder Klimaanlage 3 angeschlossen wird. Der zweite Anschluss 11 ist durch ein Hochdruckan¬schluss-Sperrventil 21 abtrennbar, wobei zwischen dem Hochdruckanschluss-Sperrventil 21und dem zweiten Anschluss 11 eine Messvorrichtung 8‘ für die Temperatur und eine Messvor¬richtung 9‘ für den Druck vorgesehen sind. Nach dem Entleeren und Evakuieren der Klimaanla¬ge 3 kann diese von einer Kältemittelrecycling- und Wiederbefülleinheit 20 über ein Wiederbe-füll-Rückschlagventil 19, das geöffnete Hochdruckanschluss-Sperrventil 21 und den zweitenAnschluss 11 über die Hochdruckseite der Klimaanlage 3 wiederbefüllt werden. Die Kältemittel¬recycling- und Wiederbefülleinheit 20 ist in Fig. 4 nur schematisch dargestellt. Die Bestandteilesolcher Kältemittelrecycling- und Wiederbefülleinheiten 20, wie etwa ein Speicherbehälter, einKompressor und ein Verdampfer, sowie die entsprechenden Leitungen und Ventile, sind einemFachmann bekannt.

[0047] Um die Befüll- und Ablassvorgänge zu beschleunigen können der erste Anschluss 2 undder zweite Anschluss 11 über eine Verbindungsleitung 22, in der ein Zwischen-Sperrventil 18angeordnet ist, miteinander verbunden werden, sodass das Kältemittel über beide Anschlüsse2, 11 gleichzeitig ein- bzw. ausströmen kann.

[0048] Auch wenn der erste Hohlraum 4 und der zweite Hohlraum 6 in Fig. 4 lediglich beimersten Anschluss 2 eingezeichnet sind, ist einem Fachmann klar, dass der erste Hohlraum auchzwischen dem zweiten Anschluss 11 und dem Hochdruckanschluss-Sperrventil 21 vorgesehen sein kann.

[0049] In einer weiteren Ausführungsform kann der erste Hohlraum auch an beide Anschlüsse2, 11 angrenzend vorgesehen sein, und beispielsweise von dem Wiederbefüll-Rückschlagventil19, dem Vakuumpumpen-Sperrventil 17 und einem vor dem Ölabscheider 12 angeordnetemdritten Sperrventil 23 begrenzt werden. Der zweite Hohlraum 6 würde sich in diesem Fall zwi¬schen dem dritten Sperrventil 23, dem Ölabscheider-Sperrventil 15 und dem zweiten Sperrventil7 erstrecken. Diese Ausführungsform hätte den Vorteil, dass anhand der Temperatur-Messwerte der beiden Messvorrichtungen 8, 8‘ ermittelt werden kann, wann sich nach demAnschließen der beiden Anschlüsse 2, 11 an die Klimaanlage ein ausgeglichener Phasenzu¬stand des Kältemittels eingestellt hat.

[0050] Nach dem Ermitteln der Ist-Füllmasse kann das Kältemittel entweder über den Auslass24 abgelassen werden, oder es kann der Kältemittelrecycling- und Wiederbefülleinheit 20 füreine Wiederverwertung zugeführt werden. BEZUGSZEICHEN:

Klimaservicegerät (1)ersten Anschluss (2)

Klimaanlage (3)erstes Hohlraum (4)erstes Sperrventil (5)zweites Hohlraum (6)zweites Sperrventil (7)

Messvorrichtung Temperatur (8)

Messvorrichtung Druck (9) Wägeeinrichtung (10) zweiter Anschluss 11 Ölabscheider 12

Altöl-Sammelbehälter 13

Altöl-Wägezelle 14 Ölabscheider-Sperrventil 15

Vakuumpumpe 16

Vakuumpumpen-Sperrventil 17

Zwischen-Sperrventil 18

Wiederbefüll-Rückschlagventil 19 Kältemittelrecycling- und Wiederbefülleinheit 20

Hochdruckanschluss-Sperrventil 21

Verbindungsleitung 22 drittes Sperrventil 23

Auslass 24

Claims (10)

1. Patentansprüche 1. Verfahren zur Ermittlung einer Ist-Füllmasse (M) von vor dem Ablassen in einer Klimaanla¬ge enthaltenem Kältemittel, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekenn¬zeichnet ist: a) Ermitteln einer ersten Dichte (pi) und/oder eines ersten Dichtebereichs (pi,min ^ Pi* ^Pi.max) des in der Klimaanlage vorhandenen Kältemittels vor dem Ablassen; b) quasi-isenthalpes Ablassen einer ersten definierten Teilmasse (m^ an Kältemittel; c) Ermitteln einer zweiten Dichte (p2) und/oder eines zweiten Dichtebereichs (p2,min ^ P2* ^P2,max) des Kältemittels; d) Ermitteln eines Wertebereichs und/oder eines Wertes für die Ist-Füllmasse (M) aus denermittelten Werten.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren weiters die folgenden Schritte aufweist: e) Messen eines Ausgangsdrucks (Pi) und/oder einer Ausgangstemperatur (T^ des inder Klimaanlage vorhandenen Kältemittels vor dem Ablassschritt und Ermitteln der ers¬ten Dichte (pi) aus den Werten für den Ausgangsdruck (P^ und die Ausgangstempera¬tur (Ti); f) Messen eines zweiten Drucks (P2) und/oder einer zweiten Temperatur (T2) des Käl¬temittels nach dem Ablassschritt und Ermitteln der zweiten Dichte (pi) aus den Wertenfür den zweiten Druck (P2) und die zweite Temperatur (T2).
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wertepaar fürAusgangsdruck (P^ und Ausgangstemperatur (T^ im Nassdampfbereich des Kühlmittelsein Wert für die Dichte (pi*) in einem Intervall zwischen einer minimalen Dichte (pi.min) undeiner maximalen Dichte (pi,max) gewählt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Grenzwerte des Inter¬valls, das heißt die minimale Dichte (pi.min) und die maximale Dichte (pi,max), auf Basis derTaulinie und/oder der Siedelinie des Nassdampfgebiets, einer bekannten maximalen Füll¬dichte der Klimaanlage und/oder einer bekannten maximalen Füllvolumens der Klimaanla¬ge ermittelt werden.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfah¬ren weiters die folgenden Schritte aufweist: g) quasi-isenthalpes Ablassen einer zweiten definierten Teilmasse (m2) an Kältemittel;und h) Ermitteln einer dritten Dichte (p3) des Kältemittels.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfah¬ren weiters die folgenden Schritte aufweist: i) Ermitteln von zumindest einer Dichteänderung (Δρ) bei einem Ablassschritt anhand ei¬nes Phasendiagramms des Kältemittels; und j) Ermitteln eines Wertebereichs und/oder eines Wertes für die Ist-Füllmasse (M) aus derersten Teilmasse (m^ und/oder der zweiten Teilmasse (m2) und der Dichteänderung(Δρ).
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim quasi-isenthalpen Ablassen das Erreichen der ersten Teilmasse (mi) und der zweiten Teilmasse(m2) mit einer Wägeeinrichtung (10) gemessen wird.
8. 8. Vorrichtung zur Ermittlung einer Ist-Füllmasse (M) von vor dem Ablassen in einer Klimaan¬lage enthaltenem Kältemittel, mit zumindest einem ersten Anschluss (2) zum Anschließenan eine Klimaanlage (3), wobei zwischen dem ersten Anschluss (2) und einem erstenSperrventil (5) ein erster Hohlraum (4) vorgesehen ist, und zwischen dem ersten Sperrven¬til (5) und einem zweiten Sperrventil (7) ein zweiter Hohlraum (6) vorgesehen ist, dadurchgekennzeichnet, dass an dem ersten Hohlraum (4) Messvorrichtungen (8, 9) zur Ermitt¬lung der Temperatur und des Drucks des in dem ersten Hohlraum (4) vorhandenen Käl¬temittels angeordnet sind, und dass an dem zweiten Hohlraum (6) eine Wägeeinrichtung(10) zur Ermittlung einer Masse und/oder einer Masseänderung des im zweiten Hohlraum(6) vorhandenen Kältemittels vorgesehen ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Hohlraum (6)das Volumen eines Ölabscheiders umfasst.
10. 10. Klimaservicegerät (1) mit einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 8 oder 9. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen