DE102004041655B4 - Temperatursteuerungsvorrichtung und Verfahren zu deren Betrieb - Google Patents

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Abstract

Eine Temperatursteuereinheit (10) und ein Verfahren zum Betreiben einer Temperatursteuereinheit. Die Temperatursteuereinheit (10) umfasst einen Kühlkreis (20), der ein Kältemittel umschließt und der einen Kompressor (22), einen Kondensator (52) und eine Verdampferschlange (68) hat. Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines ersten Strömungswegs (48), der sich durch den Kompressor (22), den Kondensator (52) und den Verdampfer (68) erstreckt, und das Bereitstellen eines zweiten Strömungswegs (50), der sich durch den Kompressor (22) und den Verdampfer (68) erstreckt. Der zweite Strömungsweg (50) umgeht einen Abschnitt des Kühlkreises (20). Während des Betriebs in einem Kühlmodus wird Kältemittel durch den ersten Strömungsweg (48) geleitet, und während des Betriebs in einem Heizmodus wird Kältemittel durch den zweiten Strömungsweg (50) geleitet. Während des Betriebs in einem Erholungs- oder Rückgewinnungszyklus wird Kältemittel von dem umgangenen Abschnitt des Kühlkreises (20) zurückgeführt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Temperatursteuerungsvorrichtung und insbesondere auf Temperatursteuerungsvorrichtungen für Transportzwecke, sowie auf ein Verfahren zu deren Betrieb.
  • Lastwagen und Kombinationen aus Zugmaschine und Aufleger oder Anhänger transportieren oft Lasten, die während des Transports unter einer vorbestimmten Temperatur gehalten werden müssen. Fahrzeuge, die temperaturempfindliche Last transportieren, haben typischerweise einen oder mehrere Laderäume, die auf einer Einstellpunkt-Temperatur durch eine Temperatursteuereinheit gehalten werden, die einen Kompressor, einen Kondensator, ein Strömungssteuerventil, ein Expansionsventil und eine Verdampferschlange hat. Der Betrieb der Temperatursteuereinheit wird allgemein durch eine elektronische Steuereinrichtung gesteuert und überwacht.
  • Im Allgemeinen arbeiten Temperatursteuereinheiten in Kühl- und Heizmoden, die wenigstens zum Teil von der Temperatur des Laderaums und der Umgebungstemperatur außerhalb des klimatisierten Raums abhängen. Wenn die Temperatur des Laderaums oberhalb der Einstellpunkt-Temperatur ist, arbeiten die Temperatursteuereinheiten in dem Kühlmodus, um die Temperatur in dem Laderaum abzusenken. Während des Betriebs in dem Kühlmodus wird Kältemittel längs eines Kühlkreises geleitet, der sich zwischen dem Kompressor, dem Strömungssteuerventil, dem Kondensator, dem Expansionsventil und der Verdampferschlange erstreckt. Die Luft in dem Laderaum wird dann der relativ kalten Verdampferschlange ausgesetzt.
  • Wenn die Temperatur des Laderaums unterhalb der Einstellpunkt-Temperatur ist, arbeiten die Temperatursteuereinheiten in einem Heizmodus. Während des Betriebs in dem Heizmodus wird relativ warmes Kältemittel durch einen Heizkreis geleitet, der sich zwischen dem Kompressor, dem Strömungssteuerventil und der Verdampferschlange erstreckt. Die Luft in dem Laderaum wird dann der relativ warmen Verdampferschlange ausgesetzt.
  • Um zusätzlich die Bildung von Eis und/oder Frost an der Verdampferschlange zu minimieren, und um sicherzustellen, dass die Temperatursteuereinheit in der effektivsten Weise arbeitet, arbeiten Temperatursteuereinrichtungen zusätzlich periodisch in einem Entfrostungsmodus. Während des Betriebs in dem Entfrostungsmodus wird relativ warmes Kältemittel durch den Heizkreis geleitet, um die Verdampferschlange zu entfrosten. Zusätzlich ist während des Betriebs in dem Entfrostungsmodus die Wechselwirkung zwischen der Luft in dem Laderaum und dem Heizkreis begrenzt.
  • Die Heiz- und Entfrostungskapazität einer Temperatursteuereinrichtung hängt wenigstens zum Teil von der Masse des Kältemittels ab, das durch den Heizkreis geleitet wird. Daher ist es erwünscht, sicherzustellen, dass eine maximale Masse des Kältemittels während der Heiz- und Entfrostungsmoden durch den Heizkreis geleitet wird.
  • Kältemittel sammelt sich allgemein in Bereichen der Temperatursteuereinheiten mit geringem Druck und/oder geringer Temperatur an. Während des Betriebs in den Heiz- und Entfrostungsmoden sammelt sich Kältemittel allgemein in dem Kondensator und in anderen Elementen der Temperatursteuereinheit an, die nicht mit dem Heizkreis verbunden sind. Dieses Ansammeln des Kältemittels in dem Kondensator und in anderen Elementen der Temperatursteuereinrichtung, die nicht mit dem Heizkreis verbunden sind, vermindert die Wirksamkeit der Temperatursteuereinheit während des Betriebs in den Heiz- und Entfrostungsmoden.
  • Ähnliche Verfahren zum Betreiben einer Temperatursteuereinheit sowie entsprechende Temperatursteuereinheiten sind bekannt aus der US 6,367,269 B1 , der DE 10 2004 018 294 A1 , der DE 10 2004 008 410 A1 sowie der DE 199 56 252 A1 .
  • Um die oben genannten und andere Probleme anzusprechen, schafft die vorliegende Erfindung unter anderem eine Temperatursteuereinheit entsprechend dem Anspruch 13.
  • Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Temperatursteuereinheit entsprechend dem Anspruch 1.
  • Zusätzlich schafft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Temperatursteuereinheit entsprechend dem Anspruch 5.
  • Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Temperatursteuereinheit entsprechend dem Anspruch 10.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen.
  • Die Zeichnung zeigt wenigstens eine Konstruktionsmöglichkeit für die Erfindung. Diese wird jedoch nur beispielweise dargestellt. Die verschiedenen Elemente und Kombinationen von Elementen, die beschrieben und in der Zeichnung dargestellt sind, können anders angeordnet und organisiert werden, um Konstruktionen zu ergeben, die ebenfalls innerhalb des Rahmens der Erfindung liegen. Die hier verwendete Terminologie dient nur für Zwecke der Beschreibung und ist nicht als einschränkend zu verstehen.
    • 1 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eines Fahrzeugs, das eine Temperatursteuereinheit mit Merkmalen der Erfindung hat.
    • 2 ist eine schematische Darstellung der Temperatursteuereinheit gemäß 1.
    • 3A und 3B sind Fließdiagramme, die ein Verfahren zum Überwachen und Steuern des Betriebs der in 2 gezeigten Temperatursteuereinheit veranschaulichen.
  • 1 veranschaulicht eine Temperatursteuereinheit 10, die besonders zur Verwendung für Transporteinrichtungen geeignet ist und die an einem Behälter, einem Lastwagen oder einem Anhänger angebracht sein kann. 1 zeigt die Temperatursteuereinheit 10 angebracht an einem Aufleger-Anhänger 14, der einen Laderaum 16 hat. Der Aufleger 14 wird durch eine Zugmaschine 18 gezogen. In anderen (nicht gezeigten) Konstruktionen kann die Temperatursteuereinheit 10 an einem Lagerbehälter oder an einem anderen Fahrzeug angebracht sein, wie zum Beispiel an einer Kombination aus Zugfahrzeug und Anhänger.
  • Der Ausdruck „Laderaum“ umfasst jeglichen Raum, der bezüglich seiner Temperatur und/oder Feuchtigkeit gesteuert werden soll, einschließlich transportabler und stationärer Anwendungen für die Aufbewahrung von Lebensmitteln, Getränken, Pflanzen, Blumen und anderen verderblichen Gütern, sowie die Aufrechterhaltung einer geeigneten Atmosphäre für den Transport industrieller Produkte. Der Ausdrucke „Kältemittel“ umfasst jegliches herkömmliche Kältemittelfluid, wie zum Beispiel Chlor-Fluor-Kohlenstoffe (CFC), Kohlenwasserstoffe, Kryogene (zum Beispiel CO2 und N2) u.s.w.. Zusätzlich bezieht sich der Ausdruck „Kältemittel“ auf Fluide, die üblicherweise für Heiz- und Entfrostungszwecke verwendet werden.
  • Die Temperatursteuereinheit 10 steuert die Temperatur des Laderaums 16 auf einen spezifischen Temperaturbereich benachbart zu einer vorbestimmten Einstellpunkt-Temperatur (SP). Insbesondere hält die Temperatursteuereinheit 10 die Temperatur des Laderaums 16 innerhalb eines Bereiches, der die Einstellpunkt-Temperatur (SP) umgibt (zum Beispiel SP ± 3°C oder 5° F). Wie in 2 gezeigt ist, hat die Temperatursteuereinheit 10 einen geschlossenen Kältemittelkreis oder Strömungsweg 20, der einen Kältemittelkompressor 22 aufweist, der durch einen Primärantrieb 24 angetrieben ist. In der dargestellten Konstruktion umfasst der Primärantrieb 24 eine Verbrennungskraftmaschine 26 und einen elektrischen Stand-By-Motor 28. Die Maschine 26 und der Motor 28, sofern beide verwendet werden, sind mit dem Kompressor 22 durch eine Kupplung 30 verbunden, die die Maschine 26 abkuppelt, wenn der Motor 28 in Betrieb ist.
  • Ein Auslassventil 34 und eine Auslassleitung 36 verbinden den Kompressor 22 mit einem Dreiwegeventil 38. Ein Auslassdruckwandler 40 ist längs der Auslassleitung 36 angeordnet, stromaufwärts von dem Dreiwegeventil 38, um den Auslassdruck des komprimierten Kältemittels zu messen. Das Dreiwegeventil 38 hat eine erste Auslassöffnung 42 und eine zweite Auslassöffnung 44. Wenn die Temperatursteuereinheit 10 in einem Kühlmodus arbeitet, ist das Dreiwegeventil 38 so eingestellt, dass es Kältemittel von dem Kompressor 22 durch die erste Auslassöffnung 42 und längs eines ersten Strömungskreises oder Strömungsweges (dargestellt durch Pfeile 48) leitet. Wenn die Temperatursteuereinheit 10 in einem Heizmodus oder einem Entfrostungsmodus betrieben wird, ist das Dreiwegeventil 38 so eingestellt, dass es Kältemittel durch die zweite Auslassöffnung 44 und längs eines zweiten Strömungskreises oder Strömungsweges (dargestellt durch Pfeile 50) leitet.
  • Der erste Strömungsweg 48 erstreckt sich von dem Kompressor 22 durch die erste Auslassöffnung 42 des Dreiwegeventils 38, eine Kondensatorschlange 52, ein Einweg-Kondensator-Absperr- oder Rückschlagventil CV1, einen Sammler 56, eine Flüssigkeitsleitung 58, einen Kältemitteltrockner 60, einen Wärmetauscher 62, ein Expansionsventil 64, einen Kältemittelverteiler 66, eine Verdampferschlange 68, ein elektronisches Drosselventil 70, einen Saugdruckwandler 72, einen zweiten Weg 74 durch den Wärmetauscher 62, einen Speicher 76, eine Saugleitung 78 und zurück zu dem Kompressor 22 durch eine Ansaugöffnung 80. Das Expansionsventil 64 wird durch einen thermischen Kolben 82 und eine Ausgleichsleitung 84 gesteuert.
  • Der zweite Strömungsweg 50 umgeht einen Abschnitt des Kältemittelkreislaufs 51, der die Kondensatorschlange 52 und das Expansionsventil 64 aufweist und verbindet den Heißgasauslass des Kompressors 22 mit dem Kältemittelverteiler 66 über eine Heißgasleitung 88 und einen Entfrostungspfannenheizer 90. Der zweite Strömungsweg 50 setzt sich fort von dem Kältemittelverteiler 66 durch die Verdampferschlange 68, das Drosselventil 70, den Saugdruckwandler 72, den zweiten Weg 74 durch den Wärmetauscher 62 und den Speicher 76 und zurück zu dem Kompressor 22 über die Saugleitung 78 und die Ansaugöffnung 80.
  • Ein Umgehungs-Solenoid-Ventil 92 für Heißgas ist angeordnet, um heißes Gas in die Heißgasleitung 88 während des Betriebs in dem Kühlmodus zu injizieren. Eine Umgehungs- oder Druckleitung 96 verbindet die Heißgasleitung 88 mit dem Sammler 56 über Rückschlagventile 94, um Kältemittel von dem Sammler 56 in den zweiten Strömungsweg 50 während des Beriebs in den Heiz- und Entfrostungsmoden zu drücken.
  • Eine Leitung 100 verbindet das Dreiwegeventil 38 mit der Niederdruckseite des Kompressors 22 über ein normalerweise geschlossenes Pilot-Solenoid-Ventil 102. Wenn das Solenoid-Ventil 102 geschlossen ist, ist das Dreiwegeventil 38 vorbelastet (zum Beispiel durch eine Feder), um die erste Auslassöffnung 42 des Dreiwegeventils 38 zu wählen. Wenn die Verdampferschlange 52 ein Entfrosten erfordert und wenn ein Heizen verlangt wird, wird das Ventil 92 erregt, und die Niederdruckseite des Kompressors 22 betätigt das Dreiwegeventil 38, um die zweite Auslassöffnung 44 zu wählen, um den Betrieb in dem Heizmodus und/oder Entfrostungsmodus zu beginnen.
  • Ein Kondensator-Ventilator oder -Gebläse 104 richtet Umgebungsluft (dargestellt durch Pfeile 106) auf die Kondensatorschlange 52. Rücklaufluft (veranschaulicht durch Pfeile 108), die durch Berührung mit dem Kondensatorgebläse 104 erwärmt wird, wird in die Atmosphäre abgeleitet. Ein Verdampfergebläse 110 zieht Luft aus dem Laderaum (dargestellt durch Pfeile 112) durch einen Einlass 114 in einem Schott oder einer Wand 116 und aufwärts durch eine Leitung 118. Ein Temperatur-Sensor 120 für Rücklaufluft misst die Temperatur (T1 ) der Luft, die an dem Einlass 114 eintritt.
  • Auslassluft (dargestellt durch Pfeile 122) wird zu dem Laderaum 16 über einen Auslass 124 zurückgeführt. Ein Temperatursensor 126 für die Auslassluft ist benachbart zu dem Auslass 124 angeordnet und misst die Temperatur (T2 ) der Auslassluft. Während des Entfrostungsmodus und/oder während des Betriebs in einem Erholungs- oder Rückgewinnungszyklus (unten beschrieben) wird ein Dämpfer 128 von einer offenen Stellung (in 2 gezeigt) in eine geschlossene Stellung (nicht gezeigt) bewegt, um den Auslassluftweg zu dem Laderaum 14 zu schließen.
  • Die Temperatursteuereinheit 10 weist auch eine Steuerung 130 auf (zum Beispiel einen Mikroprozessor). Die Steuerung 130 empfängt Daten von Sensoren, einschließlich dem Temperatursensor 124 für die Rückführluft und dem Temperatursensor 126 für die Auslassluft. Für vorgegebene Temperaturdaten und programmierte Parameter bestimmt die Steuerung 130 zusätzlich, ob ein Kühlen, ein Heizen oder ein Entfrosten erforderlich ist, indem die durch die Sensoren aufgenommenen Daten mit der Einstellpunkt-Temperatur SP verglichen werden.
  • Die 3A und 3B veranschaulichen ein Verfahren zum Überwachen und Steuern des Betriebs der Temperatursteuereinheit 10. Insbesondere veranschaulichen die 3A und 3B einen Algorithmus in der Form eines Computerprogramms, das verwendet werden kann, um die Erfindung durchzuführen.
  • Jedes Mal, wenn die Temperatursteuereinheit 10 eingeschaltet wird (das heißt hochgefahren wird), initiiert die Steuerung 130 eine Startroutine. Neben anderen Dingen stellt die Startroutine fest, ob die Temperatursteuereinheit 10 richtig arbeitet, und sucht nach Fehlern in der Programmierung der Steuerung und nach mechanischen Fehlern in der Temperatursteuereinheit 10.
  • In Schritt 220 veranlasst die Steuerung 130 den Betreiber, Ladungsparameter einzugeben. Bei einigen Konstruktionen veranlasst die Steuerung 130 den Betreiber, die Einstellpunkt-Temperatur SP einzugeben, zum Beispiel 0° C (32 °F), eine untere Temperaturgrenze X1 von zum Beispiel - 0,3° C (- 0,5° F) und eine obere Temperaturgrenze X2 von zum Beispiel + 0,3° C (+ 0,5° F). Bei anderen Konstruktionen veranlasst die Steuerung 130 die Bedienungsperson, die Art der Ladung einzugeben (zum Beispiel Salat, Bananen, Blumen, Eiscreme, Milch u.s.w.) sowie die zu erwartende Transportzeit (zum Beispiel eine Stunde, zwei Stunden u.s.w.). Bei diesen Konstruktionen erinnert sich die Steuerung 130 an die zuvor programmierte Einstellpunkt-Temperatur SP, die untere Temperaturgrenze X1 und die obere Temperaturgrenze X2 bzw. deren Werte für die gewählte Ladungsart.
  • In Schritt 224 initiiert die Steuerung 130 Temperatursteuervorgänge. Insbesondere aktiviert die Steuerung 130 den Kompressor 22, das Kondensatorgebläse 104, das Verdampfergebläse 110, den Temperatursensor 120 für die Rückführluft und den Temperatursensor 126 für die Auslassluft. In Schritt 228 initiiert die Steuerung 130 eine Verzögerung (zum Beispiel 20 Sekunden). Bei Konstruktionen, die eine Verzögerung haben, bewältigt die Verzögerung Variationen in den Sensormeldungen und schafft Zeit, während welcher die von den Sensoren aufgenommenen Werte stabilisiert werden können.
  • In Schritt 232 stellt der Temperatursensor 120 für die Rückführluft die Temperatur T, der Luft fest, die in die Temperatursteuereinheit 10 durch den Einlass 114 eintritt und überträgt die Temperaturdaten T, der Rückführluft an die Steuerung 130. Im Allgemeinen ist die Temperatur T, der Rückführluft im Wesentlichen gleich der Durchschnittstemperatur der Luft im Laderaum.
  • In Schritt 236 bestimmt die Steuerung 130, ob oder ob nicht die Temperatur T, der Rückführluft größer als die oder gleich der Summe der Einstellpunkt-Temperatur SP und der oberen Temperaturgrenze X2 ist. Wenn die Temperatur T, der Rückführluft größer als die oder gleich der Summe der Einstellpunkt-Temperatur SP und der oberen Temperaturgrenze X2 ist (JA bei Schritt 236), betreibt die Steuerung 130 die Temperatursteuereinheit 10 in dem Kühlmodus in Schritt 238. Wie oben erläutert, wird während des Betriebs in dem Kühlmodus Kältemittel längs des ersten Strömungsweges 48 geleitet. Zusätzlich wird der Dämpfer 128 auf die offene Stellung zu bewegt, und das Verdampfergebläse 110 wird aktiviert, um Laderaumluft über die Verdampferschlange 68 zu ziehen. Relativ kaltes Kältemittel fließt durch die Verdampferschlange 68 während des Betriebs in dem Kühlmodus, und die Laderaumluft wird gekühlt durch Berührung mit der relativ kalten Verdampferschlange 68, bevor sie in den Laderaum 16 über den Auslass 124 zurückgeführt wird.
  • Nach einer kurzen Verzögerung (zum Beispiel etwa zwei Minuten) in Schritt 239 bestimmt der Temperatursensor 120 für die Rückführluft wieder die Temperatur T, der Rückführluft, um festzustellen, ob zusätzliche Kühlung notwendig ist. Die Temperatursteuereinheit 10 arbeitet weiterhin in dem Kühlmodus, bis die Temperatur T, der Rückführluft kleiner ist als die Summe der Einstellpunkt-Temperatur SP und der oberem Temperaturgrenze X2 .
  • Wenn die Temperatur T, der Rückführluft kleiner ist als die Summe der Einstellpunkt-Temperatur SP und der oberen Temperaturgrenze X2 (NEIN bei Schritt 236), stellt die Steuerung 130 in Schritt 240 fest, ob die Temperatur T, der Rückführluft niedriger als die oder gleich der Einstellpunkt-Temperatur SP minus der unteren Temperaturgrenze X1 ist (das heißt ob die Temperatur T, der Rückführluft unterhalb der vorbestimmten annehmbaren Temperatur für die Ladung ist). Wenn die Temperatur T, der Rückführluft höher ist als die Einstellpunkt-Temperatur SP minus der unteren Temperaturgrenze X1 (NEIN in Schritt 240), steuert die Steuerung 130 in Schritt 244 die Temperatursteuereinheit 10 in einen NULL-Modus.
  • In dem NULL-Modus schaltet die Steuerung 130 den Kompressor 22 ab oder betätigt den Kompressor 22 mit verminderter Geschwindigkeit und verminderter Kapazität. Zusätzlich schaltet die Steuerung 130 die Betriebsgeschwindigkeit der Kondensator- und Verdampfergebläse 104, 110 ab oder vermindert diese. Nach einer kurzen Verzögerung (zum Beispiel eine Minute) in Schritt 246, geht die Steuerung 130 zu Schritt 232 zurück und berechnet wieder die Temperatur T, der Rückführluft.
  • Wenn die Temperatur T, der Rückführluft kleiner ist als die Summe der Einstellpunkt-Temperatur SP und der oberen Temperaturgrenze X2 (NEIN in Schritt 236), und wenn die Temperatur T, der Rückführluft kleiner ist als die oder gleich der Einstellpunkt-Temperatur SP minus der unteren Temperaturgrenze X1 (JA in Schritt 240), das heißt wenn die Temperatur T, der Rückführluft unterhalb des vorbestimmten annehmbaren Temperaturbereichs für die Ladung ist, initiiert die Steuerung in Schritt 248 den Heizmodus.
  • Wie oben beschrieben, wird während des Betriebs in dem Heizmodus Kältemittel längs des zweiten Strömungsweges 50 geleitet und umgeht Abschnitte des Kühlkreises 20, einschließlich der Kondensatorschlange 52, des Rückschlagventils CV1 und des Sammlers 56. Zusätzlich wird während des Betriebs in dem Heizmodus der Dämpfer 128 auf die offene Stellung zu bewegt, das Verdampfergebläse 110 wird betätigt und das Kondensatorgebläse 104 wird abgeschaltet.
  • In Schritt 252 stellt der Temperatursensor 126 für die Auslassluft die Temperatur T2 der Auslassluft fest. In Schritt 256 berechnet die Steuerung 130 eine Änderung der Temperatur ΔT, das heißt die Veränderung der Lufttemperatur im Laderaum verursacht durch Wechselwirkung zwischen der Laderaumluft und der Verdampferschlange 68, indem die Temperatur T, der Rückführluft von der Temperatur T2 der Auslassluft abgezogen wird.
  • In Schritt 260 bestimmt die Steuerung 130, ob der absolute Wert der Veränderung der Temperatur |ΔT| innerhalb eines annehmbaren Bereichs ist. Insbesondere stellt die Steuerung 130 fest, ob oder ob nicht der absolute Wert der Temperaturänderung |ΔT| größer ist als die untere Temperaturgrenze Y, (zum Beispiel 3° C oder 6° F) und ob oder ob nicht der absolute Wert der Temperaturänderung |ΔT| kleiner ist als die obere Temperaturgrenze Y2 (zum Beispiel 2° C oder 4° F). Es wurde festgestellt, dass, wenn der absolute Wert der Änderung der Lufttemperatur |ΔT| nicht innerhalb eines spezifischen Bereichs liegt, die Temperatursteuereinheit 10 nicht wirksam arbeitet. Insbesondere definiert der annehmbare Bereich Y, < ΔT < Y2 einen annehmbaren Wirksamkeitsbereich für die Temperatursteuereinheit 10. Der annehmbare Wirksamkeitsbereich wird experimentell bestimmt und wird in der Steuerung 130 gespeichert.
  • Der annehmbare Wirksamkeitsbereich der Temperatursteuereinheit 10 ist eine Funktion einer Anzahl individueller Faktoren, einschließlich der Wirksamkeit des Kompressors 22, der Umgebungstemperatur und der Art des verwendeten Kältemittels. Eine der häufigsten Ursachen für verminderte Wirksamkeit der Temperatursteuereinheit ist eine Verminderung in der Kältemittelladung. Ein Leck in der Temperatursteuereinheit 10 veranlasst eine Verminderung der Kältemittelladung. Alternativ oder zusätzlich kann ein Teil des Kältemittels in dem Kühlkreis 20 gefangengehalten werden und kann daher nicht zur Verwendung während des Betriebs in einem oder mehreren der Kühl-, Heiz- und Entfrostungsmoden zur Verfügung stehen. Insbesondere während des Betriebs in den Kühl- und NULL-Moden wandert Kältemittel zu dem Abschnitt 51 des Kühlkreises 20, der durch den zweiten Strömungsweg 50 umgangen wird, weil die Kondensatorschlange 52 oft der kälteste Teils des Kühlkreises 20 ist. Dies trifft besonders zu, wenn die Umgebungslufttemperatur niedriger ist als die Laderaumtemperatur. Wenn die Temperatursteuereinheit 10 zum Betrieb in den Heiz- oder Entfrostungsmoden schaltet, wird das Kältemittel in dem Abschnitt 51 des Kühlkreises 20, der durch den zweiten Strömungsweg 50 umgangen ist, eingesperrt. Das eingesperrte Kältemittel steht nicht zur Verfügung zur Verwendung in den Heiz- oder Entfrostungsmoden. In ähnlicher Weise kann ein häufiges Umschalten zwischen dem Betrieb in dem Kühlmodus und den Heiz- oder Entfrostungsmoden bewirken, dass Kältemittel sich in dem Abschnitt 51 des Kühlkreises 20 ansammelt, der durch den zweiten Strömungsweg 50 umgangen ist.
  • Wenn der absolute Wert der Lufttemperaturänderung |ΔT| innerhalb des annehmbaren Bereichs liegt (JA in Schritt 260), arbeitet die Temperatursteuereinheit 10 wirksam und die Steuerung 130 betätigt die Temperatursteuereinheit 10 weiterhin in dem Heizmodus. Nach einer kurzen Verzögerung (zum Beispiel eine Minute) geht die Steuerung zu Schritt 232 zurück.
  • Wenn der absolute Wert der Lufttemperaturänderung |ΔT| nicht innerhalb des annehmbaren Bereichs liegt (NEIN in Schritt 260), arbeitet die Temperatursteuereinheit 10 nicht wirksam und die Steuerung 130 initiiert einen Erholungszyklus in Schritt 264. Zusätzlich, in Schritt 268, bewegt die Steuerung 130 den Dämpfer 128 in die geschlossene Stellung und/oder schaltet das Verdampfergebläse 110 ab, um eine Wärmeübertragung zwischen der Verdampferschlange 68 und der Laderaumluft zu vermindern. Die Steuerung 130 signalisiert auch dem Dreiwegeventil 38 in Schritt 270, Kältemittel durch den ersten Auslass 42 und in den ersten Strömungsweg 48 zu leiten. Dies bewirkt einen Druckanstieg in dem Abschnitt 51 des Kühlkreises 20, der durch den zweiten Strömungsweg 50 umgangen ist. Der Druckanstieg veranlasst Kältemittel in Schritt 271 aus der Kondensatorschlange 52 in den Sammler 56 zu fließen.
  • Während des Betriebs in dem Erholungszyklus ist es erwünscht, so viel wie möglich Kältemittel von dem Abschnitt 51 des Kühlkreises 20, der durch den zweiten Strömungsweg 50 umgangen ist, zu entfernen. Es wurde jedoch gefunden, dass selbst nach einem Betrieb in dem Erholungszyklus eine minimale Menge von Kältemittel in dem Abschnitt 51 des Kühlkreises 20 verbleiben kann, der durch den zweiten Strömungsweg 50 umgangen ist. Dementsprechend entfernt der Erholungszyklus typischerweise im Wesentlichen das gesamte Kältemittel aus dem Abschnitt 51 des Kühlkreises 20, der durch den zweiten Strömungsweg 50 umgangen ist.
  • In Schritt 272 signalisiert die Steuerung 130 dem Dreiwegeventil 38, damit zu beginnen, Kältemittel durch den zweiten Auslass 44 und in den zweiten Strömungsweg 50 zu leiten. Nach einer kurzen Verzögerung misst in Schritt 274 der Temperatursensor 120 für die Rückführluft die Temperatur T, der Rückführluft, und der Temperatursensor 126 für die Auslassluft misst die Temperatur T2 der Auslassluft. Die Steuerung 130 berechnet dann in Schritt 276 den absoluten Wert der Änderung der Lufttemperatur |ΔT|.
  • In Schritt 280 stellt die Steuerung 130 fest, ob oder ob nicht der absolute Wert der Temperaturänderung |ΔT| innerhalb des vorbestimmten Wirksamkeitsbereichs liegt. Wenn der absolute Wert der Temperaturänderung |ΔT| innerhalb des vorbestimmten Wirksamkeitsbereichs liegt (JA in Schritt 280) wird ein Erholungszähler gelöscht, und die Temperatursteuereinheit 10 nimmt wieder den Betrieb in dem Heizmodus auf. Alternativ, wenn der absolute Wert der Temperaturänderung |ΔT| nicht innerhalb des vorbestimmten Wirksamkeitsbereichs liegt (NEIN in Schritt 280), inkrementiert die Steuerung 130 den Erholungszähler. In Schritt 284 stellt die Steuerung 130 fest, ob oder ob nicht der Wert des Erholungszählers größer als „1“ ist.
  • Wenn die Steuerung 130 feststellt, dass der Wert des Erholungszählers kleiner ist als „1“ (das heißt, dass die Steuerung 130 den Erholungszyklus zweimal oder mehrmals nacheinander nicht initiiert hat) (NEIN bei Schritt 284), initiiert die Steuerung 130 wieder den Erholungszyklus. Wenn alternativ die Temperatursteuereinheit 10 feststellt, dass der Wert des Erholungszählers größer als „1“ ist (das heißt, dass die Steuerung 130 den Erholungszyklus zweimal oder mehrmals nacheinander intiiert hat) (JA bei Schritt 284), ist es wahrscheinlich, dass nur wenig oder kein Kältemittel in dem Abschnitt 51 des Kühlkreises 20 eingeschlossen ist, der durch den zweiten Strömungsweg 50 umgangen ist. Vielmehr ist es wahrscheinlich, dass der Kompressor 22 nicht wirksam arbeitet und/oder dass die Temperatursteuereinheit 10 ein Kältemittel-Leck hat. Demgemäß, wenn der absolute Wert der Temperaturänderung |ΔT| nicht innerhalb des vorbestimmten Wirksamkeitsbereichs ist und die Temperatursteuereinheit 10 wenigstens zweimal nacheinander in dem Erholungszyklus betrieben worden ist, schaltet die Steuerung 130 den Kompressor 22 ab und aktiviert einen Alarm, um den Bediener darauf aufmerksam zu machen, dass die Temperatursteuereinheit 10 nicht ordnungsgemäß arbeitet.
  • Die oben beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Konstruktionen dienen nur als Beispiel und beschränken die Erfindung nicht. Alternative Konstruktionen sind für die Fachleute erkennbar und liegen innerhalb des Rahmens der Erfindung.
  • Zum Beispiel ist die Erfindung hier mit einem Dreiwegeventil 38 beschrieben worden, das die Kältemittelströmung durch den Kühlkreis 20 längs der ersten und zweiten Strömungswege 48, 50 leitet. Jedoch ist klar, dass bei der Erfindung auch andere Strömungsleitventile und Strömungsleitanordnungen vewendet werden können, wie beispielsweise eine Y-förmige Leitung, die ein Zweiwegeventil in jedem der Schenkel der Y-förmigen Leitung hat.
  • Die Erfindung ist hier auch mit einem Temperatursensor 120 für Rücklaufluft beschrieben, um eine Temperatur T, der Rücklaufluft festzustellen, und mit einem Temperatursensor 126 für Auslassluft, um eine Auslasslufttemperatur T2 festzustellen. Zusätzlich ist die Steuerung 130 hier so beschrieben, dass sie den Betrieb der Temperatursteuereinheit 10 steuert und den Betrieb des Erholungszyklus initiiert, beruhend, wenigstens zum Teil, auf der Rücklauflufttemperaut T, und der Auslasslufttemperatur T2 . In einer alternativen Konstruktion (nicht gezeigt) bestimmt jedoch der Saugdruckwandler 72 einen ersten Druckwert und der Auslassdruckwandler 40 bestimmt einen zweiten Druckwert. Bei diesen Konstruktionen steuert die Steuerung 130 den Betrieb der Temperatursteuereinheit 10 und initiiert den Betrieb des Erholungszyklus basierend, wenigstens zum Teil, auf dem absoluten Wert der Differenz zwischen den ersten und zweiten Druckwerten. Bei noch anderen Konstruktionen steuert die Steuerung 130 den Betrieb der Temperatursteuereinheit 10 basierend auf einer Kombination von Daten, die empfangen werden von dem Rücklaufluft-Temperatursensor 120, dem Auslassluft-Temperatursensor 126, dem Saugdruckwandler 72 und dem Auslassdruckwandler 40.
  • Somit sind für die Fachleute verschiedene Abwandlungen der Elemente und der Anordnungen möglich, ohne von dem Geist und dem Rahmen der Erfindung abzuweichen.

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Temperatursteuereinheit (10), die einen Kältemittelkreislauf (20) aufweist, der ein Kältemittel umschließt und der einen Kompressor (22), einen Kondensator (52) und einen Verdampfer (68) hat, mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines ersten Strömungsweges (48), der sich durch den Kompressor (22), den Kondensator (52) und den Verdampfer (68) erstreckt, - Bereitstellen eines zweiten Strömungsweges (50), der sich durch den Kompressor (22) und den Verdampfer (68) erstreckt, wobei der zweite Strömungsweg (50) einen Abschnitt des Kältemittelkreislaufs (20) umgeht, - Leiten von Kältemittel durch den ersten Strömungsweg (48) während des Betriebs in einem Kühlmodus, - Leiten von Kältemittel durch den zweiten Strömungsweg (50) während des Betriebs in einem Heizmodus, und - Wiedergewinnen von Kältemittel von dem Umgehungsabschnitt des Kältemittelkreislaufs (20) während des Betriebs in einem Erholungszyklus, - wobei die Temperatursteuereinheit (10) einen Lufteinlass (114) und einen Luftauslass (124) aufweist und das Verfahren ferner die folgenden Schritte aufweist: - Bereitstellen eines Wirksamkeitsbereichs, - Messen einer Lufteinlasstemperatur, - Messen einer Luftauslasstemperatur, - Berechnen einer Temperaturänderung zwischen der Lufteinlasstemperatur und der Luftauslasstemperatur, und - Initiieren des Erholungszyklus, wenn die Temperaturänderung außerhalb des Wirksamkeitsbereichs ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Abschnitt des Kältemittelkreislaufs (20) den Kondensator (52) enthält.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Kältemittelkreislauf (20) einen Sammeltank (56) aufweist und bei dem das Wiedergewinnen von Kältemittel aus dem Abschnitt des Kältemittelkreislaufs (20) während des Betriebs in dem Erholungszyklus beinhaltet, dass Kältemittel durch den ersten Strömungsweg (48) geleitet wird, um den Druck in dem Sammeltank (56) zu erhöhen.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Wiedergewinnen von Kältemittel aus dem Abschnitt des Kältemittelkreislaufs (20) während des Betriebs in dem Erholungszyklus beinhaltet, dass die Strömung des Kältemittels durch den zweiten Strömungsweg (50) unterbrochen wird und Kältemittel durch den ersten Strömungsweg (48) geleitet wird.
  5. Verfahren zum Betreiben einer Temperatursteuereinheit (10), die einen Lufteinlass (114) und einen Luftauslass (124) aufweist und die einen Kältemittelkreislauf (20) hat, der ein Kältemittel umschließt und der einen Kompressor (22), einen Kondensator (52) und einen Verdampfer (68) aufweist, der zwischen dem Lufteinlass (114) und dem Luftauslass (124) angeordnet ist, mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Wirksamkeitsbereichs, - Bereitstellen eines ersten Strömungswegs (48), der sich durch den Kompressor (22), den Kondensator (52) und den Verdampfer (68) erstreckt, - Bereitstellen eines zweiten Strömungsweges (50), der sich durch den Kompressor (22) und den Verdampfer (68) erstreckt, wobei der zweite Strömungsweg (50) einen Abschnitt des Kältemittelkreislaufs (20) umgeht, - Messen einer Lufteinlasstemperatur, - Messen einer Luftauslasstemperatur, - Berechnen einer Temperaturänderung zwischen der Lufteinlasstemperatur und der Luftauslasstemperatur, und - Initiieren eines Erholungszyklus, wenn der Temperaturunterschied außerhalb des Wirksamkeitsbereichs ist, wobei der Erholungszyklus im Wesentlichen das gesamte Kältemittel aus dem Abschnitt des Kältemittelkreislaufs (20) entfernt.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem ferner Kältemittel durch den ersten Strömungsweg (48) während des Betriebs in einem Kühlmodus geleitet wird und bei dem Kältemittel durch den zweiten Strömungsweg (50) während des Betriebs in einem Heizmodus geleitet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Abschnitt des Kältemittelkreislaufs (20) den Kondensator (52) aufweist.
  8. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Kältemittelkreislauf (20) einen Sammeltank (56) umfasst und wobei das Wiedergewinnen von Kältemittel aus dem Abschnitt des Kältemittelkreislaufs (20) während des Betriebs in dem Erholungszyklus beinhaltet, dass Kältemittel durch den ersten Strömungsweg (48) geleitet wird, um den Druck in dem Sammeltank (56) zu erhöhen.
  9. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Wiedergewinnen von Kältemittel aus dem Abschnitt des Kreislaufs (20) während des Betriebs in dem Erholungszyklus beinhaltet, dass die Strömung des Kältemittels durch den zweiten Strömungsweg (50) unterbrochen wird und Kältemittel durch den ersten Strömungsweg (48) geleitet wird.
  10. Verfahren zum Betreiben einer Temperatursteuereinheit (10), die einen Kältemittelkreislauf (20) aufweist, der ein Kältemittel umschließt und der einen Kompressor (22), einen Kondensator (52) und einen Verdampfer (68) aufweist, mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines ersten Strömungsweges (48), der sich durch den Kompressor (22), den Kondensator (52) und den Verdampfer (68) erstreckt, - Bereitstellen eines zweiten Strömungsweges (50), der sich durch den Kompressor (22) und den Verdampfer (68) erstreckt, wobei der zweite Strömungsweg (50) einen Abschnitt des Kältemittelkreislaufs (20) umgeht, - Leiten von Kältemittel durch den ersten Strömungsweg (48) während des Betriebs in einem Kühlmodus, - Leiten von Kältemittel durch den zweiten Strömungsweg (50) während des Betriebs in einem Heizmodus, und - Unterbrechen des Heizmodus und Entfernen von Kältemittel aus dem Abschnitt des Kältemittelkreislaufs (20), - wobei die Temperatursteuereinheit (10) einen Lufteinlass (114) und einen Luftauslass (124) aufweist und das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist: - Bereitstellen eines Wirksamkeitsbereichs, - Messen einer Lufteinlasstemperatur, - Messen einer Luftauslasstemperatur, - Berechnen einer Temperaturänderung zwischen der Lufteinlasstemperatur und der Luftauslasstemperatur, und - wobei das Unterbrechen des Heizmodus und das Entfernen von Kältemittel aus dem Abschnitt des Kältemittelkreislaufs (20) beinhaltet, dass Kältemittel von dem Abschnitt des Kältemittelkreislaufs (20) entfernt wird, wenn die Temperaturänderung außerhalb des Wirksamkeitsbereichs liegt.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Entfernen von Kältemittel aus dem Abschnitt des Kältemittelkreislaufs (20) das Leiten von Kältemittel durch den ersten Strömungsweg (48) umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem der Kältemittelkreislauf (20) einen Sammeltank (56) aufweist und bei dem das Entfernen von Kältemittel aus dem Abschnitt des Kältemittelkreislaufs beinhaltet, dass Kältemittel durch den ersten Strömungsweg (48) geleitet wird, um den Druck in dem Sammeltank (56) zu erhöhen.
  13. Temperatursteuereinheit (10) - mit einem Kältemittelkreislauf (20), der ein Kältemittel hat und der einen Kompressor (22), einen Kondensator (52), einen Verdampfer (68) und ein Ventil (38) aufweist, - wobei sich ein erster Strömungsweg (48) durch den Kompressor (22), den Kondensator (52), den Verdampfer (68) und das Ventil (38) erstreckt, - wobei sich ein zweiter Strömungsweg (50) durch den Kompressor (22), den Verdampfer (68) und das Ventil (38) erstreckt, wobei der zweite Strömungsweg (50) einen Abschnitt des Kältemittelkreislaufs (20) umgeht, - wobei das Ventil (38) eine erste Orientierung hat, in der Kältemittel längs des ersten Strömungsweges (48) geleitet wird, und eine zweite Orientierung, in der Kältemittel längs des zweiten Strömungsweges (50) geleitet wird, - mit einer Steuerung (130) in Verbindung mit dem Ventil (38) und betätigbar, um das Ventil (38) zwischen der ersten Orientierung und der zweiten Orientierung zu bewegen, wobei die Steuerung (130) das Ventil (38) auf die erste Orientierung zu bewegt, um Kältemittel von dem Abschnitt des Kältemittelkreislaufs (20) während des Betriebs in einem Erholungszyklus zu entfernen, - mit einem Lufteinlass (114) und einem Luftauslass (124), wobei der Verdampfer (68) zwischen dem Lufteinlass (114) und dem Luftauslass (124) angeordnet ist, - mit einem ersten Temperatursensor (120) angeordnet benachbart zu dem Lufteinlass (114), um eine Einlasstemperatur zu bestimmen, wobei der erste Temperatursensor (120) in Verbindung mit der Steuerung (130) steht, und - mit einem zweiten Temperatursensor (126), angeordnet benachbart zu dem Luftauslass (124), um eine Auslasstemperatur zu bestimmen, wobei der zweite Temperatursensor (126) in Verbindung mit der Steuerung (130) steht, - wobei die Steuerung (130) eine Differenz zwischen der Einlasstemperatur und der Auslasstemperatur berechnet und den Erholungszyklus initiiert, wenn die Differenz zwischen der Einlasstemperatur und der Auslasstemperatur außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
  14. Temperatursteuereinheit (10) nach Anspruch 13, die in einem Kühlmodus und in einem Heizmodus betreibbar ist und wobei die Steuerung (130) das Ventil (38) in die erste Orientierung während des Betriebs in dem Kühlmodus bewegt und das Ventil (38) in die zweite Orientierung während des Betriebs in dem Heizmodus bewegt.
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