DE102016223050A1

DE102016223050A1 - Kühlkreislauf für ein Fahrzeug, insbesondere zur Kühlung eines Kühlgutraums eines Transportfahrzeugs

Info

Publication number: DE102016223050A1
Application number: DE102016223050.6A
Authority: DE
Inventors: Christoph Glohr; Michael Dunkel
Original assignee: Dometic Sweden AB
Current assignee: M-TEC KUEHLAGGREGATE HERSTELLUNGS- UND VERTRIE, DE
Priority date: 2016-11-22
Filing date: 2016-11-22
Publication date: 2018-05-24
Anticipated expiration: 2036-11-23
Also published as: DE102016223050B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf 110 für ein Fahrzeug, welcher insbesondere zur Kühlung eines Kühlgutraums eines Transportfahrzeugs ausgebildet ist. Der Kühlkreislauf 110 weist einen elektrisch betriebenen Kompressor 112, einen Kondensator 114 und einen Verdampfer 120 auf. Der Kompressor 112 ist über eine erste Kühlmittelleitung 121 mit dem Kondensator 114, der Kondensator 114 über eine zweite Kühlmittelleitung 122 mit dem Verdampfer 120 und der Verdampfer 120 über eine dritte Kühlmittelleitung 123 mit dem Kompressor 112 verbunden. Die zweite Kühlmittelleitung 122 weist ein Expansionsventil 118 auf und der Kühlmittelkreislauf 110 umfasst eine Umgehungsleitung 125. Dabei zweigt die Umgehungsleitung 125 von der ersten Kühlmittelleitung 121 ab und mündet zwischen dem Expansionsventil 118 und dem Verdampfer 120 in die zweite Kühlmittelleitung 122, wobei in der Umgehungsleitung 125 ein Bypassventil 127 vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kühlkreislauf für ein Fahrzeug, welcher insbesondere zur Kühlung eines Kühlgutraums eines Transportfahrzeugs ausgebildet ist. Daneben ist die vorliegende Erfindung auf ein Fahrzeug gerichtet, welches einen solchen Kühlkreislauf aufweist sowie auf ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Kühlkreislaufs.
Bei Kühlkreisläufen für Fahrzeuge, welche insbesondere zur Kühlung eines Kühlgutraums von Transportfahrzeugen vorgesehen sind, kondensiert häufig Luftfeuchtigkeit auf dem Verdampfer. Die kondensierte Luftfeuchtigkeit kann dann zur Bildung einer Eisschicht auf dem Verdampfer führen, welche die effektive Kühlleistung des Kühlkreislaufs deutlich herabsetzt, da die Eisschicht als thermische Isolierung zwischen einem zu kühlenden Raum (bzw. dem Kühlgutraum) und dem Verdampfer wirkt.
Herkömmlicherweise wird deshalb ein Kühlkreislauf um eine Umgehungsleitung ergänzt, welche von einem Kompressor direkt, also nicht erst über einen Kondensator, in einen Verdampfer führt. Dabei weist ein solcher Kühlkreislauf wenigstens ein Ventil auf, über dessen Ansteuerung eingestellt werden kann, ob das komprimierte und dementsprechend heiße Kühlmittel vom Kompressor zur Abkühlung zum Kondensator weitergeleitet wird, oder ungekühlt über die Umgehungsleitung direkt in den Verdampfer geleitet wird. Wird das heiße und komprimierte Kühlmittel durch das 3/2-Wegeventil vom Kompressor direkt in den Verdampfer geleitet, führt dies zu einer Erwärmung des Verdampfers und somit zum Abtauen der auf dem Verdampfer festgefrorenen Luftfeuchtigkeit. Sobald der Verdampfer vollständig abgetaut ist, kann das Ventil wieder umgeschaltet werden, sodass der Kühlkreislauf wieder in einem Normalbetrieb arbeitet.
Daneben ist speziell bei elektrisch betriebenen Kompressoren zu beachten, dass diese nur anlaufen können, wenn eine Druckdifferenz zwischen einem Hochdruckbereich und einem Niederdruckbereich des Kompressors nicht zu groß ist. Dabei reicht der Hochdruckbereich des Kühlkreislaufs von dem Kompressor über den Kondensator bis hin zu einem Expansionsventil, welches noch vor dem Verdampfer angeordnet ist. Der Niederdruckbereich reicht von dem Expansionsventil über den Verdampfer bis hin zum Kompressor.
Um eine zu große Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich am Kompressor zu vermeiden, wird herkömmlicherweise ein Ventil verbaut, welches als Verbindung zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs dient, um einen Druckausgleich zwischen diesen beiden Bereichen des Kühlkreislaufs zu ermöglichen. Dabei erfolgt der Druckausgleich während der Kompressor im Wesentlichen ausgeschaltet ist.
Bei Kühlkreisläufen, welche sowohl die Umgehungsleitung mit einem entsprechenden Bypassventil als auch Drosselventil aufweisen, ergibt sich das Problem, dass der Aufbau sowie die Steuerung des Kühlkreislaufs aufgrund der unterschiedlichen Ventile in dem Kühlkreislauf sehr komplex wird. Darüber hinaus können während dem Auftauen des Verdampfers erhebliche Schäden am Verdampfer auftreten, wenn das dem Verdampfer zugeführte Kühlmittel zu heiß ist.
Damit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kühlkreislauf bereitzustellen, welcher einen einfacheren Aufbau aufweist, und welcher intuitiver und damit weniger fehleranfällig steuerbar ist. Zudem soll der erfindungsgemäße Kühlkreislauf ermöglichen, Schäden am Verdampfer, welche aufgrund zu großer Temperaturen und/oder zu starker Temperaturschwankungen im Verdampfer entstehen, zu vermeiden.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch einen Kühlkreislauf nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb desselben nach Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sowie des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben entsprechender Kühlkreisläufe sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Kühlkreislauf für ein Fahrzeug, insbesondere zur Kühlung eines Kühlgutraums eines Transportfahrzeugs, mit einem elektrisch betriebenen Kompressor, einem Kondensator und einem Verdampfer. Der Kompressor ist über eine erste Kühlmittelleitung mit dem Kondensator, der Kondensator über eine zweite Kühlmittelleitung mit dem Verdampfer und der Verdampfer über eine dritte Kühlmittelleitung mit dem Kompressor verbunden. Die zweite Kühlmittelleitung weist ein Expansionsventil auf. Der Kühlmittelkreislauf wiest eine Umgehungsleitung auf. Dabei zweigt die Umgehungsleitung von der ersten Kühlmittelleitung ab und mündet zwischen dem Expansionsventil und dem Verdampfer in die zweite Kühlmittelleitung. In der Umgehungsleitung ist ein Bypassventil vorgesehen.
Damit unterscheidet sich der erfindungsgemäße Kühlkreislauf von aus dem Stand der Technik bekannten Kühlkreisläufen dahingehend, dass die Umgehungsleitung von einer ersten Kühlmittelleitung, welche von dem Kompressor zum Kondensator führt, abzweigt und zwischen dem Expansionsventil und dem Verdampfen in eine zweite Kühlmittelleitung, welche von dem Kondensator zum Verdampfer führt, mündet, wobei erfindungsgemäß in der Umgehungsleitung ein Bypassventil vorgesehen ist.
Diese besondere Ausgestaltung weist u.a. den erfindungsgemäßen Vorteil auf, dass mit dem vorgesehenen Bypassventil sowohl die Steuerung einer Heißgas-Abtauung des Verdampfers aber auch der Druckausgleich zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs erfolgen kann. Dabei kann ein Abtauen des Verdampfers bewirkt werden, indem das Bypassventil geöffnet wird, während der Kompressor in einer Betriebsphase ist, also im Wesentlichen eingeschaltet ist und Kühlmittel in Umlaufrichtung des Kühlkreislaufs vorantreibt und komprimiert. Über das Öffnen des Bypassventils kann ein Teil des von dem Kompressor bereitgestellten komprimierten und erhitzten Kühlmittels aus der ersten Kühlmittelleitung über die Umgehungsleitung in die zweite Kühlmittelleitung hinter dem Expansionsventil eingespeist werden und schließlich eine Erwärmung des Verdampfers bewirken. Nachdem die Umgehungsleitung von der ersten Kühlmittelleitung lediglich abzweigt, wird nur ein Anteil des von dem Kompressor bereitgestellten komprimierten und erhitzten Kühlmittels um den Kondensator herumgeführt und direkt am Verdampfer zur Abtauung des Verdampfers bereitgestellt. Das heiße Kühlmittel aus der Umgehungsleitung vermischt sich zwischen dem Expansionsventil und dem Verdampfer mit dem Anteil des Kühlmittels, welcher durch den Kondensator geführt und dabei gekühlt wurde. Das schließlich in den Verdampfer eingeleitete Gemisch der Kühlmittelanteile weist eine mittlere Temperatur der beiden zugeleiteten Kühlmittelanteile auf, welche unterhalb der Temperatur des über die Umgehungsleitung direkt bereitgestellten Kühlmittels liegt, sodass der Verdampfer schonender erwärmt und damit abgetaut werden kann.
Während sich der Kompressor in einer Ruhephase befindet, also der Kompressor im Wesentlichen ausgeschaltet ist und so keine Weiterleitung und Komprimierung des Kühlmittels bewirkt, kann das Bypassventil geöffnet werden, um eine direkte Verbindung zwischen der ersten Kühlmittelleitung, welche zum Hochdruckbereich des Kühlkreislaufs gehört, und der zweiten Kühlmittelleitung hinter dem Expansionsventil, welche zum Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs gehört, herzustellen, um einen Kühlmittelaustausch und damit einen Druckausgleich zu ermöglichen.
Vorteilhafterweise ist das Bypassventil ein Magnetventil. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass das Bypassventil elektrisch und damit sehr genau gesteuert werden kann.
Vorteilhafterweise ist das Bypassventil drosselbar ausgebildet. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass die Geschwindigkeit eines Druckausgleichs zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs einstellbar ist. Zudem kann ein Verhältnis des direkt umgeleiteten heißen Kühlmittelanteils zu dem über den Kondensator gekühlten Kühlmittelanteil eingestellt werden, um zum Abtauen des Verdampfers eine ganz bestimmte Temperatur am Verdampfer bereitzustellen. Somit können temperaturbedingte Schäden am Verdampfer besser vermieden werden, ohne die Funktionsfähigkeit des Kühlkreislaufs einzuschränken.
Vorteilhafterweise weist der Kühlkreislauf wenigstens eine Steuerung und wenigstens einen Sensor auf. Dabei ist die Steuerung mit dem wenigstens einen Sensor des Kühlkreislaufs koppelbar und dazu ausgebildet, den Kompressor und/oder das Bypassventil des Kühlkreislaufs in Abhängigkeit von einem Signal des wenigstens einen Sensors zu steuern. Vorteilhafterweise ist damit eine Ansteuerung des Kühlkreislaufs nicht mehr nur manuell möglich, sondern der Kühlkreislauf kann auch automatisch in Abhängigkeit auftretender und durch den Sensor erkannter Ereignisse automatisch angesteuert werden.
Dabei ist die Steuerung vorteilhafterweise dazu ausgebildet, während einer Ruhephase des Kompressors das Bypassventil in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs zu steuern und während einer Betriebsphase des Kompressors das Bypassventil in Abhängigkeit von einer effektiven Kühlleistung des Kühlkreislaufs zu steuern. Damit ist es möglich, über die Steuerung den Druckausgleich zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs automatisch durchführen zu lassen, sodass schließlich zielsicher eine optimale Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich erhalten werden kann. Darüber hinaus kann die Steuerung selbständig überwachen, wann der Verdampfer abgetaut werden muss und ein entsprechendes Signal erzeugen oder sogar diesen Prozess selbstständig einleiten.
Die Aufgabe wird ferner durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben des Kühlkreislaufs gelöst, wobei zur Durchführung eines Druckausgleichs in einem entsprechenden Kühlkreislauf zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich und zum Abtauen des Verdampfers, die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt werden. Um einen Druckausgleich zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs zu erhalten, wird während einer Ruhephase des Kompressors das Bypassventil geöffnet, sodass Kühlmittel aus dem Hochdruckbereich des Kühlkreislaufs über die Umgehungsleitung in den Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs geleitet wird. Um hingegen den Verdampfer abzubauen, wird das Bypassventil geöffnet, während der Kompressor in einer Betriebsphase ist, sodass ein Anteil des vom Kompressor in die erste Kühlmittelleitung eingespeisten Kühlmittels über die Umgehungsleitung in den Verdampfer eingespeist wird.
Indem zum Druckausgleich lediglich das Bypassventil geöffnet werden muss, kann auf weitere Ventile verzichtet werden, was sowohl den Aufbau als auch die Steuerung des Kühlkreislaufs erheblich vereinfacht. Über das Öffnen des Bypassventils während der Betriebsphase des Kompressors wird komprimiertes, heißes und gasförmiges Kühlmittel aus der ersten Kühlmittelleitung direkt in die zweite Kühlmittelleitung eingespeist und sorgt schließlich für eine Erwärmung des Verdampfers und somit für ein Abtauen des Verdampfers. Da erfindungsgemäß sowohl der Prozess des Druckausgleichs wie auch die Funktion des Abtauens des Verdampfers durch das einzige Bypassventil kontrolliert bzw. gesteuert wird, kann der Aufbau des Kühlkreislaufs sowie die Steuerung des Kühlkreislaufs erheblich erleichtert und vereinfacht werden.
Bevorzugt wird die Größe des Anteils des Kühlmittels, welches über die Umgehungsleitung zum Abtauen des Verdampfers an den Verdampfer weitergeleitet wird, durch Drosseln des Bypassventils eingestellt. Dies weist den Vorteil auf, dass die Temperatur des im Verdampfer bereitgestellten Kühlmittels variabel über einen relativ weiten Temperaturbereich hinweg eingestellt werden kann. Damit ist es bspw. möglich, den Abtauvorgang des Verdampfers dahingehend zu optimieren, dass der Verdampfer einerseits möglichst schnell abtaut und andererseits Schäden am Verdampfer aufgrund zu großer Temperatursprünge bzw. -variationen im Verdampfer vermieden werden.
Vorzugsweise wird das Bypassventil während der Ruhephase des Kompressors in Abhängigkeit der Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs gesteuert. Damit ist es beispielsweise möglich, eine besonders vorteilhafte Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich einzustellen und somit den Betrieb des Kühlkreislaufs insbesondere für eine Anlaufphase des Kompressors zu optimieren.
Bevorzugt wird das Bypassventil während der Betriebsphase des Kompressors in Abhängigkeit der Kühlleistung des Kühlkreislaufs gesteuert. Dies weist den Vorteil auf, dass, sobald der Verdampfer beginnt zuzufrieren und damit die Kühlleistung des Kühlkreislaufs abfällt oder gar einen kritischen Wert unterschreitet, das Bypassventil sofort zum Abtauen des Verdampfers geöffnet werden kann. Somit wird ein optimaler Betrieb und Wirkungsgrad des Kühlkreislaufs gewährleistet.
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren beschrieben. Dabei sollen diese Ausführungsformen nicht als Einschränkung des Erfindungsgedankens gewertet werden, sondern als Hilfestellung zur Umsetzung einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung dienen, wobei

1 einen schematisierten Kühlkreislauf entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung und
2 ein schematisiertes Fahrzeug mit einem Kühlkreislauf entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigen.

In den Figuren bezeichnen ähnliche Referenzzeichen auch ähnliche Elemente und der Übersichtlichkeit halber wird auf die Beschreibung offensichtlicher oder zuvor genannter Wirkungen verzichtet.
In 1 ist ein Kühlkreislauf 110 entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung gezeigt, welcher einen elektrisch betriebenen Kompressor 112, einen Kondensator 114 und einen Verdampfer 120 aufweist. Dabei ist der Kühlkreislauf 110 speziell für Fahrzeuge vorgesehen. Das geht beispielsweise aus dem elektrischen Antrieb des Kompressors 112 hervor, da der Kompressor somit über ein Standardbordnetz des Fahrzeugs energetisch gespeist werden kann. Von dem Kompressor 112 führt eine erste Kühlmittelleitung 121 zum Kondensator 114. Von dem Kondensator 114 führt eine zweite Kühlmittelleitung 122 zum Verdampfer 120, wobei in der zweiten Kühlmittelleitung 122 ein Expansionsventil 118 vorgesehen ist. Vom Verdampfer 120 führt schließlich eine dritte Kühlmittelleitung 123 zurück zum Kompressor 112. Von der ersten Kühlmittelleitung 121 zweigt über ein T-Stück 124 eine Umgehungsleitung 125 ab, in welcher ein Bypassventil 127 vorgesehen ist. Die Umgehungsleitung 125 mündet schließlich zwischen dem Expansionsventil 118 und dem Verdampfer 120 in die zweite Kühlmittelleitung 122.
Während des Normalbetriebs des Kühlkreislaufs 110 wird in dem Kühlkreislauf 110 vorgesehenes Kühlmittel von dem Kompressor 112 durch den Kondensator 114 über das Expansionsventil 118 und den Verdampfer 120 sowie schließlich wieder zurück zum Kompressor 112 bewegt. Damit wird in herkömmlicher Weise eine Kühlung am Verdampfer 120 erreicht. Während des Normalbetriebs ist das Bypassventil 127 im Wesentlichen geschlossen, womit eine Kühlleistung des Kühlkreislaufs 110 maximal ist. Während des Kühlprozesses kondensiert aufgrund der niedrigen Temperaturen des Verdampfers 120 Luftfeuchtigkeit auf dem Verdampfer 120 und beginnt auf diesem zu gefrieren. Die sich dementsprechend auf dem Verdampfer 120 bildende Eisschicht wirkt als thermische Isolierung zwischen dem Verdampfer 120 und einem den Verdampfer 120 umgebenden zu kühlenden Raum, womit die effektive Kühlleistung des Kühlkreislaufs 110 systematisch abnimmt. Um die effektive Kühlleistung des Kühlkreislaufs 110 wieder anzuheben, kann während des Betriebs des Kompressors 112 das Bypassventil 127 geöffnet werden. Damit wird ein Anteil des von dem Kompressor 112 in der ersten Kühlmittelleitung 121 bereitgestellten komprimierten und heißen Kühlmittels in Umgehung des Kondensators 114 über die Umgehungsleitung 125 direkt in die zweite Kühlmittelleitung 122 hinter dem Expansionsventil 118 eingespeist. In der zweiten Kühlmittelleitung 112 zwischen dem Expansionsventil 118 und dem Verdampfer 120 vermischt sich dann das heiße Kühlmittel aus der Umgehungsleitung 125 mit dem Anteil des Kühlmittels, welcher durch den Kondensator 114 in die zweite Kühlmittelleitung 122 weitergeleitet und gekühlt wurde. Dabei stellt sich eine Gleichgewichtstemperatur zwischen den beiden Anteilen des Kühlmittels ein, welche zwischen der hohen Temperatur des Kühlmittels in der ersten Kühlmittelleitung 121 und der kleineren Temperatur des Kühlmittels in der zweiten Kühlmittelleitung 122 vor dem Expansionsventil 118 liegt. Das resultierende warme Kühlmittelgemisch wird dann in den Verdampfer 120 eingeleitet, um diesen aufzuheizen und somit ein Abtauen des Verdampfers 120 zu bewirken. Sobald der Verdampfer 120 ausreichend abgetaut ist, kann das Bypassventil 127 wieder geschlossen werden, womit nur noch Kühlmittel, welches durch den Kondensator 114 gekühlt wurde, im Verdampfer 120 bereitgestellt wird, sodass wieder eine Kühlung des Verdampfers 120 und damit der Umgebung des Verdampfers 120 bewirkt wird. Über regelmäßiges Abtauen des Verdampfers 120 kann die effektive Kühlleistung des Kühlkreislaufs 110 optimiert werden, welche sich beispielsweise aus einem Temperaturverlauf in dem zu kühlenden Raum im Verhältnis zu einem Energieeinsatz am Kompressor 112 ergibt.
Wird der Kompressor 112 schließlich in eine Ruhephase versetzt, also abgeschaltet, bleibt zwischen dem Hochdruckbereich des Kühlkreislaufs 110 und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs 110 eine bestimmte Druckdifferenz bestehen. Diese Restdruckdifferenz kann ein Problem bei Wiederinbetriebnahme des Kompressors 112 darstellen, wenn der Kompressor 112 während einer Anlaufphase nicht gegen die vorherrschende Druckdifferenz ankommt und infolgedessen wieder abschaltet. Um diese Situation zu vermeiden, kann während der Ruhephase des Kompressors 112 das Bypassventil 127 geöffnet werden, um einen Druckausgleich zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs 110 und damit einen Abbau der verbleibenden Druckdifferenz zu ermöglichen. Somit kann ein einwandfreies Anlaufen des elektrischen Kompressors 112 sichergestellt werden.
Da das Bypassventil 127, wie oben beschrieben, sowohl zur Steuerung des Abtauens des Verdampfers 120 als auch zur Steuerung des Druckausgleichs zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs 110 ausgebildet ist, kann in diesem Zusammenhang auf weitere Ventile verzichtet werden, was den Aufbau und die Handhabung des Kühlkreislaufs 110 erheblich vereinfacht.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist vorteilhafterweise ein Filtertrockner 116 in der zweiten Druckmittelleitung 122 vorgesehen. Damit wird in dem Kühlkreislauf 110 vorgesehenes Kühlmittel während eines Betriebs des Kühlkreislaufs 110 gefiltert und getrocknet, also von unerwünschten Partikeln und von Wasser gereinigt wird. Dies ermöglicht es, eine Verschlechterung der Kühlleistung des Kühlkreislaufs 110 durch Verunreinigung des Kühlmittels zu vermeiden.
Darüber hinaus weist der gezeigte Kühlkreislauf 110 zwei Serviceventile 129 auf, welche für die Umsetzung des Erfindungsgedankens jedoch nicht notwendig sind.
In dem gezeigten Kühlkreislauf 110 ist das Bypassventil 127 als manuell betriebenes Zweiwegeventil ausgebildet, welches über Bedienung eines Hebels lediglich geöffnet und geschlossen werden kann. Jedoch kann das Bypassventil 127 auch als elektrisch betriebenes Magnetventil ausgebildet sein, um eine elektrische Steuerung des Bypassventils 127 zu ermöglichen. Zudem kann das Bypassventil 127 auch drosselbar sein, um ein Maß und/oder eine Geschwindigkeit der Erwärmung des Verdampfers und damit des Abtauens des Verdampfers 120 und/oder eine Geschwindigkeit des Druckausgleichs zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs 110 variabel einstellen zu können.
Es ist auch denkbar, dass T-Stück 124 und das Bypassventil 127 in Form eines drosselbaren 3-Wegeventils an der Position des T-Stücks 124 zu kombinieren. Dabei müsste das drosselbare 3-Wegeventil zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens unterschiedliche Betriebsstellungen aufweisen, für welche ein Strom des dem 3-Wegeventils zugeführten Druckmittels in unterschiedlichen Anteilen weiter an den Kondensator 114 und an die Umgehungsleitung 125 geleitet wird. Dabei darf das 3-Wegeventil nicht nur als 3/2-Wegeventil ausgebildet sein und damit ihm zugeleitetes Kühlmittel lediglich entweder an den Kondensator 114 oder in die Umgehungsleitung 125 weiterleiten. Vielmehr muss über das 3-Wegeventil ein mehr oder weniger variables Verhältnis einstellbar sein.
In 2 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung in Gestalt eines Fahrzeugs 200 gezeigt. Dabei handelt es sich in dem gezeigten Beispiel um ein Transportfahrzeug 200, welches einen Kühlkreislauf 210 aufweist, welcher zur Kühlung eines Kühlgutraums 204 ausgebildet ist. Neben dem Kühlkreislauf 210 und dem Kühlgutraum 204, weist das Transportfahrzeug 200 eine Fahrerkabine 201, einen Motor 202 sowie einen Energiespeicher 203 auf. In dem Kühlgutraum 204 können Objekte untergebracht werden, welche mit dem Fahrzeug 200 bei einer entsprechenden Kühlung transportiert werden sollen. Über die Unterscheidung zwischen der Fahrerkabine 201 und dem Kühlgutraum 204 wird deutlich, dass es sich bei dem Kühlkreislauf 210 nicht um eine übliche Fahrzeugklimaanlage handelt, sondern der Kühlkreislauf 210 speziell auf die Kühlung des Kühlgutraums 204 ausgelegt ist. Der Energiespeicher 203 ist insbesondere als Fahrzeugbatterie ausgebildet, welche hier über den Motor 202 mit elektrischer Energie aufladbar ist (vgl. gepunktete Linie). Alternativ dazu kann der Energiespeicher 203 beispielsweise auch über eine externe Energieversorgung aufgefüllt werden. Der Kühlkreislauf 210 weist analog zu dem aus 1 bekannten Kühlkreislauf 110 einen Kompressor 212, einen Kondensator 214 und einen Verdampfer 220 auf, welche über entsprechende Kühlmittelleitungen (vgl. gestrichelte Linien) miteinander verbunden sind. Analog zu ersten Ausführungsform gemäß 1 ist in der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform in einer Umgehungsleitung ein Bypassventil 227 und in einer zweiten Druckmittelleitung ein Expansionsventil 218 angeordnet. Darüber hinaus umfasst der Kühlkreislauf 210 eine Steuerung 205, welche über den Energiespeicher 203 mit elektrischer Energie versorgt wird und mit dem Bypassventil 227, einem Sensor 206 und dem Kompressor 212 verbunden ist (vgl. strich-doppelgepunktete Linie). Die Steuerung 205 erhält Signale von dem Sensor 206, welcher hier insbesondere als Temperatursensor ausgebildet ist und dient zur Ansteuerung des Kompressors 210 und des Bypassventils 227. Dabei ist die Steuerung 205 dazu ausgebildet, über eine entsprechende Ansteuerung des Kompressors 212 und des Bypassventils 227, wie dies bereits oben beschrieben wurde, einen Druckausgleich zwischen dem Hochdruckbereich des Kühlkreislaufs 210 und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs 210 zu ermöglichen beziehungsweise ein Abtauen des Verdampfers 220, welcher hier vorteilhafterweise im Kühlgutraum 204 des Fahrzeugs 200 angeordnet ist, zu bewirken. Die Steuerung 205 schaltet den Kompressor 212 ein und hält dabei das Bypassventil 227 geschlossen, um den Kühlgutraum 204 mit Hilfe des Kühlkreislaufs 210 zu kühlen. Dabei wird die Temperatur des Verdampfers 220 herabgesenkt, womit im Kühlgutraum 204 vorhandene oder in diesem durch das Öffnen der Türen entstehende Luftfeuchtigkeit auf dem Verdampfer 220 kondensiert und schließlich gefriert. Über den Temperatursensor 206 erfährt die Steuerung 205, wie sich eine Temperatur im Kühlgutraum 204 mit der Zeit entwickelt. Erkennt die Steuerung 205, dass die Temperatur im Kühlgutraum 204 trotz eines entsprechenden Betriebs des Kompressors 212 nicht eine voreingestellte erwünschte Kühlgutraumtemperatur erreicht, kann die Steuerung darauf schließen, dass der Verdampfer 220 womöglich eingeeist ist, was die effektive Kühlleistung des Kühlkreislaufs 210 herabsetzt. Um den Verdampfer 220 abzutauen, öffnet die Steuerung 205 das Bypassventil 227, sodass die Temperatur des dem Verdampfer zugeleiteten Kühlmittels entsprechend angehoben wird. Dies bewirkt schließlich ein Abtauen des Verdampfers 220. Erkennt die Steuerung 205 dann aufgrund des von dem Temperatursensor 206 erhaltenen Signals, dass die Temperatur im Kühlgutraum 204 anzusteigen beginnt, kann die Steuerung 205 darauf schließen, dass der Verdampfer 220 ausreichend enteist wurde und der Kühlungsbetrieb wiederaufgenommen werden kann. Zur Wiederaufnahme des Kühlungsbetriebs schließt die Steuerung 205 dann das Bypassventil 207 wieder.
Hat die Steuerung 205 nun zur Beendigung eines Kühlungsbetriebs den Kompressor 212 abgestellt, kann die Steuerung 205, beispielsweise über mindestens einen in dem Kompressor 212 vorgesehenen Sensor (nicht abgebildet), eine Restdruckdifferenz zwischen dem Hochdruckbereich des Kühlkreislaufs 210 und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs 210 ermitteln. Liegt diese Restdruckdifferenz über einem festgelegten Grenzwert, kann die Steuerung 205 das Bypassventil 227 öffnen, um so einen geregelten Druckausgleich zwischen dem Hochdruckbereich des Kühlkreislaufs 210 und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs 210 zu ermöglichen. Sobald die Restdruckdifferenz den Grenzwert unterschreitet, kann die Steuerung 205 das Bypassventil 227 wieder schließen. Damit kann eine restliche Druckdifferenz aufrechterhalten werden, welche das Anlaufen des Kompressors 212 nicht behindert, jedoch ein schnelleres Erreichen der maximalen Kühlleistung ermöglicht.
Im vorliegenden Fall ist das Bypassventil 227 als drosselbares Magnetventil ausgebildet. Damit hat die Steuerung eine noch bessere und vor allem feinere Kontrolle über das Auftauen des Verdampfers 229 und den Druckausgleich zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs 210, wie dies bereits oben beschrieben wurde.
Bezugszeichenliste

110: Kühlkreislauf
112: elektrisch betriebener Kompressor
114: Kondensator
116: Filtertrockner
118: Expansionsventil
120: Verdampfer
121: erste Kühlmittelleitung
122: zweite Kühlmittelleitung
123: dritte Kühlmittelleitung
124: T-Stück
125: Umgehungsleitung
127: Bypassventil
129: Absperrventil
200: Fahrzeug (Transportfahrzeug mit Kühlgutraum)
201: Fahrerkabine
202: Motor
203: Energiespeicher (Batterie)
204: Kühlgutraum
205: Steuerung
206: Sensor (Temperatursensor)
210: Kühlkreislauf
212: Kompressor
214: Kondensator
218: Expansionsventil
220: Verdampfer
227: Bypassventil

Claims

Kühlkreislauf (110) für ein Fahrzeug, insbesondere zur Kühlung eines Kühlgutraums eines Transportfahrzeugs, mit einem insbesondere elektrisch betriebenen Kompressor (112), einem Kondensator (114) und einem Verdampfer (120); wobei der Kompressor (112) über eine erste Kühlmittelleitung (121) mit dem Kondensator (114), der Kondensator (114) über eine zweiten Kühlmittelleitung (122) mit dem Verdampfer (120) und der Verdampfer (120) über eine dritte Kühlmittelleitung (123) mit dem Kompressor (112) verbunden ist; wobei die zweite Kühlmittelleitung (122) ein Expansionsventil (118) aufweist; und der Kühlmittelkreislauf (110) eine Umgehungsleitung (125) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Umgehungsleitung (125) von der ersten Kühlmittelleitung (121) abzweigt und zwischen dem Expansionsventil (118) und dem Verdampfer (120) in die zweite Kühlmittelleitung (122) mündet, wobei in der Umgehungsleitung (125) ein Bypassventil (127) vorgesehen ist.
Kühlkreislauf (110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil (127) ein Magnetventil ist.
Kühlkreislauf (110) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil (127) drosselbar ist.
Kühlkreislauf (210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf (210) wenigstens eine Steuerung (205) und wenigstens einen Sensor (206) aufweist, wobei die Steuerung (205) mit dem wenigstens einem Sensor (206) des Kühlkreislaufs (210) koppelbar ist und dazu ausgebildet ist, den Kompressor (212) und/oder das Bypassventil (227) in Abhängigkeit von einem Signal des wenigstens einen Sensors (206) zu steuern.
Kühlkreislauf (210) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (205) dazu ausgebildet ist, während einer Ruhephase des Kompressors (212), also wenn der Kompressor (212) im Wesentlich abgeschaltet ist und im Kühlkreislauf (210) vorgesehenes Kühlmittel nicht weiter komprimiert wird, das Bypassventil (227) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckbereich des Kühlkreislaufs (210), welcher sich von dem Kompressor (212) über den Kondensator (214) bis hin zum Expansionsventil (218) erstreckt, und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs (210), welcher sich von dem Expansionsventil (218) über den Verdampfer (220) bis hin zum Kompressor (212) erstreckt, zu steuern; und während einer Betriebsphase des Kompressors (212), also wenn der Kompressor (212) im Wesentlichen eingeschaltet ist und in dem Kühlkreislauf (210) vorgesehenes Kühlmittel komprimiert wird, das Bypassventil (227) in Abhängigkeit von einer effektiven Kühlleistung des Kühlkreislaufs (210) zu steuern.
Kühlkreislauf (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Kühlmittelleitung (122) zwischen dem Kondensator (114) und dem Expansionsventil (118) ein Trockner (116) und/oder ein Filter (116) vorgesehen ist.
Fahrzeug (200), insbesondere Transportfahrzeug (200) mit einem Kühlgutraum (204), dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (200) einen Kühlkreislauf (210) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Fahrzeug (200) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (220) des Kühlkreislaufs (210) im Inneren eines Kühlgutraums (204) des Fahrzeugs (200) angeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben eines Kühlkreislaufs (110, 210) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckausgleich zwischen dem Hochdruckbereich des Kühlkreislaufs (110, 210), welcher sich von dem Kompressor (112, 212) über den Kondensator (114, 214) bis hin zum Expansionsventil (118, 218) erstreckt, und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs (110, 210), welcher sich von dem Expansionsventil (118, 218) über den Verdampfer (120, 220) bis hin zum Kompressor (112, 212) erstreckt, während einer Ruhephase des Kompressors (112, 212), also wenn der Kompressor (112, 212) im Wesentlich abgeschaltet ist und in dem Kühlkreislauf (110, 210) vorgesehenes Kühlmittel nicht weiter komprimiert wird, erfolgt, indem das Bypassventil (127, 227) geöffnet wird, sodass das Kühlmittel aus dem Hochdruckbereich des Kühlkreislaufs (110, 210) über die Umgehungsleitung (125, 225) in den Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs (110, 210) geleitet wird; und der Verdampfer (120, 220) abgetaut wird, indem das Bypassventil (127, 227) während einer Betriebsphase des Kompressors (112, 212), also wenn der Kompressor (112, 212) im Wesentlichen eingeschaltet ist und das in dem Kühlkreislauf (110, 210) vorgesehene Kühlmittel komprimiert wird, geöffnet wird, sodass ein Anteil des von dem Kompressor (112, 212) in die erste Kühlmittelleitung (121, 221) eingespeisten Kühlmittels über die Umgehungsleitung (125, 225) in den Verdampfer eingespeist wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Anteils des Kühlmittels, welcher über die Umgehungsleitung (125, 225) zum Abtauen des Verdampfers (120, 220) an den Verdampfer (120, 220) weitergeleitet wird, durch Drosseln des Bypassventils (127, 227) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil (127, 227) während der Ruhephase des Kompressors (120, 220) in Abhängigkeit der Druckdifferenz zwischen dem Hochdruckbereich des Kühlkreislaufs (110, 210) und dem Niederdruckbereich des Kühlkreislaufs (110, 210) gesteuert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil (127, 227) während der Betriebsphase des Kompressors (112. 212) in Abhängigkeit der effektiven Kühlleistung des Kühlkreislaufs (110, 210) gesteuert wird.