DE10128307A1 - Klimaanlage - Google Patents

Klimaanlage

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Abstract

Bei einer Klimaanlage mit einem Klimakompressor, einem Elektromotor und einem Kältemittelkreislauf, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei der Elektromotor mit einer elektronischen Steuereinrichtung steuerbar ist und im Kühlmittelkreislauf ein Expansionsorgan angeordnet ist, ist ein weiteres Expansionsorgan zwischen der Hochdruckseite des Expansionsorgans und der Saugseite des Klimakompressors im Kältemittelkreislauf angeordnet, mit dessen Niederdruckseite die elektronische Steuereinrichtung in wärmeleitender Verbindung steht. Das weitere Expansionsorgan ist in Abhängigkeit von der Temperatur der elektronischen Steuereinrichtung steuerbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage mit einem Kompressor, einem Elektromotor und einem Kältemittelkreislauf, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei der Elektromotor mit einer elektronischen Steuereinrichtung steuerbar ist und im Kühlmittelkreislauf ein Expansionsorgan (Ventil oder Orifice Tube) angeordnet ist.
  • Zur Kühlung der elektronischen Steuereinrichtung bei Klimaanlagen der gattungsgemäßen Art ist es aus DE 199 25 744 bekannt, die Steuereinrichtung derart anzuordnen, daß die Abführung der Verlustwärme im wesentlichen über das Kältemittel des Kompressionskältesystems erfolgt. In derartigen Systemen ist im Kältemittelkreislauf ein kostengünstiges thermostatisches Expansionsventil mit statisch fest eingestelltem Naßdampfanteil oder eine Orifice-Tube eingesetzt. Dabei ist in manchen Betriebspunkten eine ausreichende Kühlung nicht sichergestellt. In anderen Betriebspunkten wiederum wird die Steuereinrichtung stärker als notwendig gekühlt, was zu deutlichen Kälteleistungsverlusten der Klimaanlage führt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine ausreichende Kühlung der Steuereinrichtung sicherzustellen, wobei Kälteleistungsverluste so gering wie möglich gehalten werden sollen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein weiteres Expansionsorgan zwischen der Hochdruckseite des Expansionsorgans und der Saugseite des Kompressors im Kältemittelkreislauf angeordnet ist, mit dessen Niederdruckseite die elektronische Steuereinrichtung in wärmeleitender Verbindung steht, und daß das weitere Expansionsorgan in Abhängigkeit von der Temperatur der Steuereinrichtung steuerbar ist.
  • Bei der erfindungsgemäßen Klimaanlage ist sichergestellt, daß die Steuereinrichtung, insbesondere die Leistungshalbleiter, für einen sicheren Betrieb ausreichend gekühlt werden, wobei aus dem Kältemittelkreislauf nur wenig Kälte entnommen wird und damit eine maximale Kältemenge zu Klimatisierungszwecken zur Verfügung steht.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Klimaanlage besteht darin, daß das weitere Expansionsorgan und vorzugsweise auch die elektronische Steuereinrichtung innerhalb des Gehäuses des Kompressors angeordnet ist. Dabei führt das weitere Expansionsorgan der Steuereinrichtung und gegebenenfalls dem Elektromotor die zur Kühlung erforderliche Kältemittelnaßdampfmenge zu. Durch diesen kompakten Aufbau können auch zusätzliche Kontakte und Leitungen zum Bordnetz vermieden werden.
  • Als Stellelemente im weiteren Expansionsorgan eignen sich Bimetalle, Dehnflüssigkeiten, Gase in Kapillarfühlern und ähnliche Vorrichtungen, die den Ventildurchlaßquerschnitt über ein Verschlußelement in Abhängigkeit von der Temperatur der Steuerelektronik öffnen oder schließen.
  • Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sind schematisch in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
  • Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel und
  • Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel.
  • Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Beide Figuren zeigen jeweils schematisch eine Klimaanlage. Sie weist einen von einem Elektromotor 5 angetriebenen Kompressor 6 auf, bei dem es sich insbesondere um einen an sich bekannten Spiral-Kompressor handeln kann. Dieser hat den Vorteil einer kontinuierlichen pulsarmen Förderung des in der Figur nicht dargestellten Kältemittels. Das Kältesystem weist ferner einen Verflüssiger 7, ein Expansionsventil 8 und einen Verdampfer 9 auf. Der Kompressor 6, der Verflüssiger 7, das Expansionsventil 8 und der Verdampfer 9 sind in der dargestellten Weise mittels Kältemittelleitungen 10 verbunden, so daß ein kontinuierlicher Kreislauf eines Kältemittels vom Kompressor 6 über den Verflüssiger 7, das Expansionsventil 8 und den Verdampfer 9 zurück zum Kompressor 6 erzielt wird. Die gestrichelte Linie 15 deutet die Grenze zwischen der Hochdruckseite (oben) und der Niederdruckseite (unten) an.
  • Die Funktion derartiger Klimaanlagen ist an sich bekannt und braucht zum Verständnis der Erfindung nicht weiter erläutert zu werden. Bei den Ausführungsbeispielen befinden sich der Elektromotor 5 und der Kompressor 6 in einem gemeinsamen Gehäuse 11 (Fig. 1) bzw. 18 (Fig. 2), wobei der Elektromotor 5 von dem Kältemittel umflossen und somit gut gekühlt wird, was im Detail in den Figuren nicht dargestellt ist.
  • Zum Betrieb des Elektromotors 5, insbesondere zur Steuerung seiner jeweiligen Leistung, ist eine elektronische Steuereinrichtung 12 vorgesehen. Insbesondere in deren mit Leistungshalbleitern bestückten Endstufe entsteht Verlustleistung, die ohne Kühlung zu einer Überhitzung und damit einer Beschädigung der Steuereinrichtung führen kann. Dazu ist bei beiden Ausführungsbeispielen parallel zum Expansionsventil 8 und zum Verdampfer 9 über eine weitere Kältemittelleitung 17, 17' ein weiteres Expansionsventil 14 angeordnet. Die Steuereinrichtung 12 steht in wärmeleitender Verbindung mit der niederdruckseitigen Leitung 17'. Um je nach Betriebszustand zur Kühlung der Steuereinrichtung 12 nur die erforderliche Kälteleistung bereitzustellen, ist das Expansionsventil 14 steuerbar ausgeführt, wobei die Steuerung in Abhängigkeit von der Temperatur der Steuereinrichtung 12 erfolgt.
  • Dadurch entsteht ein Regelkreis, der das weitere Expansionsventil 14 lediglich soweit öffnet, wie es zur Kühlung der Steuereinrichtung 12 erforderlich ist. Außer einem elektrischen Temperatursensor, einem elektrischen Regler und einem elektrischen Stellglied können auch rein mechanisch wirkende Stelleinrichtungen verwendet werden, beispielsweise Bimetallanordnungen. Im übrigen weist die Steuereinrichtung 12 Eingänge 13 und 16 auf für die Zuführung einer Versorgungsspannung und einer Leistungsvorgabe für den Elektromotor 5, der an einem Ausgang der Steuereinrichtung 12 angeschlossen ist.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind das weitere Expansionsventil 14 und die Steuereinrichtung 12 an einer beliebigen Stelle der Klimaanlage angeordnet. Eine besonders kompakte Anordnung liegt bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 vor, bei welchem das weitere Expansionsventil 14 und die Steuereinrichtung 12 in das Gehäuse 18 des Kompressors 6 und des Elektromotors 5 integriert sind. Der niederdruckseitige Teil 19' der Leitung 19, 19' befindet sich dann ebenfalls im Gehäuse 18.

Claims (3)

1. Klimaanlage mit einem Klimakompressor, einem Elektromotor und einem Kältemittelkreislauf, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei der Elektromotor mit einer elektronischen Steuereinrichtung steuerbar ist und im Kühlmittelkreislauf ein Expansionsorgan angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Expansionsorgan (14) zwischen der Hochdruckseite des Expansionsorgans (8) und der Saugseite des Klimakompressors (6) im Kältemittelkreislauf angeordnet ist, mit dessen Niederdruckseite die Steuereinrichtung (12) in wärmeleitender Verbindung steht, und daß das weitere Expansionsorgan (14) in Abhängigkeit von der Temperatur der elektronischen Steuereinrichtung (12) steuerbar ist.
2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Expansionsorgan (14) innerhalb des Gehäuses (18) des Klimakompressors (6) angeordnet ist.
3. Klimaanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ferner die Steuereinrichtung (12) im Gehäuse (18) angeordnet ist.
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