DE102019203055A1 - Method of operating a scroll compressor, device and air conditioning system - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines Scrollverdichters (110) für eine Klimaanlage (100), wobei der Scrollverdichter (110) aufweist eine feststehende Spirale (101) und eine relativ dazu bewegliche Spirale (102), die in einem Gehäuseraum (104) angeordnet ist, umfasst die Schritte:- Vorgeben eines Soll-Fördermassenstroms für den Scrollverdichter (110), und, wenn der Soll-Fördermassestrom kleiner vorgegeben ist als ein maximaler Fördermassenstrom des Scrollverdichters (110):- Reduzieren eines Drucks auf einer der feststehenden Spirale (101) abgewandten Seite (105) der beweglichen Spirale (102) in dem Gehäuseraum (104), und dadurch- Abheben der beweglichen Spirale (102) von der feststehenden Spirale (101) zum Ausbilden einer Leckage zwischen der beweglichen Spirale (102) und der feststehenden Spirale (101), und dadurch- Reduzieren des Fördermassenstroms.A method for operating a scroll compressor (110) for an air conditioning system (100), the scroll compressor (110) having a fixed scroll (101) and a scroll (102) which is movable relative to it and which is arranged in a housing space (104) the steps: - Presetting a target mass flow rate for the scroll compressor (110), and, if the target mass flow rate is preset to be less than a maximum mass flow rate of the scroll compressor (110): - reducing a pressure on a side facing away from the fixed spiral (101) (105) of the movable scroll (102) in the housing space (104), and thereby lifting the movable scroll (102) from the fixed scroll (101) to form a leak between the movable scroll (102) and the fixed scroll (101) ), and thereby reducing the mass flow rate.

Description

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Scrollverdichters für eine Klimaanlage angegeben, insbesondere für eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug. Zudem wird eine Vorrichtung angegeben, die ausgebildet ist, ein derartiges Verfahren durchzuführen. Weiterhin wird eine Klimaanlage mit einem Scrollverdichter angegeben, insbesondere eine Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug.A method is specified for operating a scroll compressor for an air conditioning system, in particular for an air conditioning system for a motor vehicle. In addition, a device is specified which is designed to carry out such a method. Furthermore, an air conditioning system with a scroll compressor is specified, in particular an air conditioning system for a motor vehicle.

Kraftfahrzeuge können mit einer Klimaanlage ausgestattet sein. Eine Klimaanlage weist einen Verdichter auf, auch Kompressor genannt. Mit dem Verdichter wird ein Klimamittel für eine Kältemaschine verdichtet.Motor vehicles can be equipped with an air conditioning system. An air conditioning system has a compressor, also called a compressor. The compressor compresses an air conditioning agent for a refrigeration machine.

Es ist wünschenswert, ein Verfahren zum Betreiben eines Scrollverdichters anzugeben, das einen verlässlichen Betrieb ermöglicht. Zudem ist es wünschenswert, eine Vorrichtung anzugeben, die einen verlässlichen Betrieb eines Scrollverdichters ermöglicht. Weiterhin ist es wünschenswert, eine Klimaanlage anzugeben, die verlässlich betreibbar ist.It is desirable to provide a method for operating a scroll compressor that enables reliable operation. In addition, it is desirable to provide a device which enables a scroll compressor to operate reliably. Furthermore, it is desirable to provide an air conditioning system that can be operated reliably.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Betreiben eines Scrollverdichters für eine Klimaanlage angegeben, sowie eine Vorrichtung, die zum Durchführen des Verfahrens ausgebildet ist. Der Scrollverdichter ist insbesondere ausgebildet, in einem Kraftfahrzeug verwendet zu werden.According to at least one embodiment, a method for operating a scroll compressor for an air conditioning system is specified, as well as a device which is designed to carry out the method. The scroll compressor is designed in particular to be used in a motor vehicle.

Der Scrollverdichter weist gemäß einer Ausführungsform eine feststehende Spirale und eine relativ dazu bewegliche Spirale auf. Die bewegliche Spirale ist in einem Gehäuseraum angeordnet.According to one embodiment, the scroll compressor has a fixed scroll and a scroll that is movable relative thereto. The movable scroll is arranged in a housing space.

Ein Sollfördermassestrom für den Scrollverdichter wird vorgegeben. Wenn der Sollfördermassestrom kleiner vorgegeben wird als ein maximaler Fördermassestrom des Scrollverdichters, wird ein Druck auf einer der feststehenden Spirale abgewandten Seite der beweglichen Spirale in dem Gehäuseraum reduziert. Wenn der Sollfördermassestrom kleiner sein soll oder kleiner eingestellt werden soll als ein maximaler Fördermassestrom des Scrollverdichters, wird ein Druck auf einer der feststehenden Spirale abgewandten Seite der beweglichen Spirale in dem Gehäuseraum reduziert. Dadurch hebt die bewegliche Spirale von der feststehenden Spirale ab. Dadurch wird eine Leckage zwischen der beweglichen Spirale und der feststehenden Spirale ausgebildet. Somit wird der Fördermassenstrom reduziert.A target mass flow rate for the scroll compressor is specified. If the target mass flow rate is specified to be less than a maximum mass flow rate of the scroll compressor, a pressure on a side of the movable spiral facing away from the stationary spiral is reduced in the housing space. If the target mass flow rate is to be smaller or is to be set smaller than a maximum conveying mass flow rate of the scroll compressor, a pressure on a side of the movable spiral facing away from the fixed spiral is reduced in the housing space. This lifts the movable spiral off the fixed spiral. Thereby, leakage is formed between the movable scroll and the fixed scroll. This reduces the mass flow rate.

Der Scrollverdichter weist den maximalen Fördermassenstrom auf, wenn die Leckage zwischen der beweglichen Spirale und der feststehenden Spirale möglichst gering ist. Dann ist der Verlust möglichst gering und der Fördermassestrom an einem Ausgang des Scrollverdichters ist maximal. Falls im Betrieb nicht der maximale Fördermassestrom benötigt wird, wenn also der Sollfördermassenstrom geringer ist als der maximale Fördermassenstrom, ist es mittels dem Reduzieren des Drucks in dem Gehäuseraum möglich, bewusst die Leckage zwischen der beweglichen Spirale und der feststehenden Spirale zu erhöhen. Beispielsweise wird der Druck um 0,5 bis 5 bar reduziert. Der Wert der Reduzierung ist insbesondere abhängig von dem verwendeten Kältemittel, den vorherrschenden Prozessdrücken und/oder der Bauart des Scrollverdichters.The scroll compressor has the maximum flow rate when the leakage between the movable scroll and the fixed scroll is as low as possible. Then the loss is as small as possible and the conveyed mass flow at an output of the scroll compressor is at a maximum. If the maximum flow rate is not required during operation, i.e. if the target flow rate is lower than the maximum flow rate, it is possible to consciously increase the leakage between the movable scroll and the fixed scroll by reducing the pressure in the housing space. For example, the pressure is reduced by 0.5 to 5 bar. The value of the reduction is particularly dependent on the refrigerant used, the prevailing process pressures and / or the design of the scroll compressor.

Während des Betriebs des Scrollverdichters, der auch als Spiralverdichter oder Scrollkompressor bezeichnet werden kann, wird die bewegliche Spirale axial gegen die feststehende Spirale gedrückt, um die beiden Spiralen gegeneinander abzudichten, wenn ein Normalbetrieb gewünscht ist. Der Druck zum Anpressen muss hoch genug sein, dass die bewegliche Spirale im normalen Betrieb nicht ungewünscht abhebt. Der Druck sollte auch nicht zu hoch sein, da dies zu erhöhter Reibung und verstärktem Verschleiß führt.During the operation of the scroll compressor, which can also be referred to as a scroll compressor or scroll compressor, the movable scroll is pressed axially against the fixed scroll in order to seal the two scrolls against one another when normal operation is desired. The pressure for pressing must be high enough that the movable spiral does not lift off undesirably during normal operation. The pressure should also not be too high, as this leads to increased friction and increased wear.

Das bewusste Reduzieren des Drucks auf der der feststehenden Spirale abgewandten Seite der beweglichen Spirale führt zu einem Reduzieren eines Anpressdrucks der beweglichen Spirale gegen die feststehende Spirale. Sobald der Druck eine gewisse untere Schwelle unterschreitet, hebt die bewegliche Spirale von der feststehenden Spirale ab. Der Druck auf der der feststehenden Spirale abgewandten Seite der beweglichen Spirale ist nicht mehr groß genug, um die bewegliche Spirale gegen die feststehende Spirale zu drücken. Durch das Abheben entsteht die Leckage. Der Fördermassenstrom des Scrollverdichters nimmt ab. Der Druck ausgangsseitig des Scrollverdichters nimmt ab.The deliberate reduction of the pressure on the side of the movable spiral facing away from the fixed spiral leads to a reduction in a contact pressure of the movable spiral against the fixed spiral. As soon as the pressure falls below a certain lower threshold, the movable spiral lifts off from the fixed spiral. The pressure on the side of the movable spiral facing away from the fixed spiral is no longer great enough to press the movable spiral against the fixed spiral. Lifting off creates the leak. The flow rate of the scroll compressor decreases. The pressure on the outlet side of the scroll compressor decreases.

Das bewusste Reduzieren des Drucks und die damit verbundene Leckage ermöglicht eine einfache und präzise Leistungsregelung des Scrollverdichters. Der geförderte Massestrom über einen Zeitraum kann unabhängig von einer Antriebsdrehzahl oder einem Mechanismus zur Veränderung des Hubvolumens erfolgen. Es ist zudem möglich, auf einen zusätzlichen Aktuator zu verzichten, der die bewegliche Spirale aktiv in Richtung der feststehenden Spirale bewegt oder von dieser wegbewegt. Die Bewegung der beweglichen Spirale in Richtung der feststehenden Spirale oder weg von dieser wird mittels des Drucks in dem Gehäuseraum verursacht. Somit ist ein Auseinanderfahren der beiden Spiralen möglich, in dem der Druck auf der der feststehenden Spirale abgewandten Seite der beweglichen Spirale reduziert wird.The deliberate reduction of the pressure and the associated leakage enables simple and precise capacity control of the scroll compressor. The mass flow conveyed over a period of time can take place independently of a drive speed or a mechanism for changing the stroke volume. It is also possible to dispense with an additional actuator that actively moves the movable spiral in the direction of the fixed spiral or moves it away from it. The movement of the movable scroll in the direction of the fixed scroll or away from it is caused by means of the pressure in the housing space. It is thus possible for the two spirals to move apart by reducing the pressure on the side of the movable spiral facing away from the stationary spiral.

Der Fördermassenstrom ist somit unabhängig von einer Drehzahl der beweglichen Spirale einstellbar. Beispielsweise ist es möglich, einen Antriebsmotor des Scrollverdichters stets mit der gleichen Drehzahl laufen zu lassen und dennoch unterschiedliche Fördermasseströme zu realisieren.The conveyed mass flow is therefore independent of a speed of the movable scroll adjustable. For example, it is possible to let a drive motor of the scroll compressor always run at the same speed and still realize different flow rates.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Scrollverdichter ein Druckventil auf. Das Druckventil ist eingangsseitig mit dem Gehäuseraum gekoppelt, um den Druck auf der der feststehenden Spirale abgewandten Seite der beweglichen Spirale in dem Gehäuseraum zu steuern. Mittels des Druckventils ist der Druck reduzierbar. Beispielsweise wird der Druck mittels eines Öffnens des Druckventils reduziert, um ein Abheben der beweglichen Spirale von der feststehenden Spirale zu ermöglichen. Im Betrieb des Scrollverdichters ist mittels des Druckventils der Druck im Gehäuseraum einstellbar.According to at least one embodiment, the scroll compressor has a pressure valve. The pressure valve is coupled on the input side to the housing space in order to control the pressure on the side of the movable scroll in the housing space facing away from the fixed scroll. The pressure can be reduced by means of the pressure valve. For example, the pressure is reduced by opening the pressure valve in order to enable the movable scroll to be lifted off the fixed scroll. When the scroll compressor is in operation, the pressure in the housing space can be adjusted by means of the pressure valve.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist es möglich, den Fördermassestrom des Scrollverdichters ausgehend von dem reduzierten Fördermassestrom zu erhöhen. Der Druck auf der der feststehenden Spirale abgewandten Seite der beweglichen Spirale in dem Gehäuseraum wird erhöht. Dadurch wird die bewegliche Spirale in Richtung hin zu der feststehenden Spirale bewegt. Hierdurch wird die Leckage zwischen der beweglichen Spirale und der feststehenden Spirale reduziert. Dadurch wird der Fördermassenstrom erhöht. Wenn also nach einem Leerlauf wieder ein Förderbedarf ist, ist ein Realisieren des Fördermassestroms einfach möglich. Beispielsweise wird das Druckventil geschlossen. Beispielsweise wird der Druck um 0,5 bis 5 bar erhöht. Der Wert der Erhöhung ist insbesondere abhängig von dem verwendeten Kältemittel, den vorherrschenden Prozessdrücken und/oder der Bauart des Scrollverdichters.According to at least one embodiment, it is possible to increase the conveyed mass flow of the scroll compressor starting from the reduced conveyed mass flow. The pressure on the side of the movable scroll facing away from the fixed scroll in the housing space is increased. This moves the movable scroll in the direction of the fixed scroll. This reduces the leakage between the movable scroll and the fixed scroll. This increases the mass flow rate. So if there is a demand again after an idling, it is easy to realize the flow rate. For example, the pressure valve is closed. For example, the pressure is increased by 0.5 to 5 bar. The value of the increase is particularly dependent on the refrigerant used, the prevailing process pressures and / or the design of the scroll compressor.

Die der feststehenden Spirale abgewandte Seite der beweglichen Spirale in dem Gehäuseraum ist beispielsweise mit einem Hochdruckausgang des Scrollverdichters verbunden. Da auch bei der gewünscht ausgebildeten Leckage dennoch ein kleiner Fördermassestrom herrscht, ist es möglich, mittels dieser Verbindung den Druck auf der der feststehenden Spirale abgewandten Seite der beweglichen Spirale in dem Gehäuseraum anzulegen.The side of the movable scroll in the housing space that faces away from the fixed scroll is connected, for example, to a high pressure outlet of the scroll compressor. Since, even with the desired leakage, there is still a small conveyed mass flow, it is possible, by means of this connection, to apply the pressure to the side of the movable spiral in the housing space facing away from the stationary spiral.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Scrollverdichter ein Ventil auf. Das Ventil ist eingangsseitig mit einem Hochdruckausgang des Scrollverdichters gekoppelt. Das Ventil ist ausgangsseitig mit dem Gehäuseraum gekoppelt, insbesondere mit der der feststehenden Spirale abgewandten Seite der beweglichen Spirale. Mittels des Ventils ist es möglich, den Druck auf der der feststehenden Spirale abgewandten Seite der beweglichen Spirale in dem Gehäuseraum zu steuern. Wenn das Ventil geöffnet ist, wird der Druck erhöht. Insbesondere ist hierzu das Druckventil geschlossen.According to at least one embodiment, the scroll compressor has a valve. The inlet side of the valve is coupled to a high pressure outlet of the scroll compressor. The valve is coupled on the output side to the housing space, in particular to the side of the movable spiral facing away from the fixed spiral. By means of the valve it is possible to control the pressure in the housing space on the side of the movable scroll facing away from the fixed scroll. When the valve is open, the pressure is increased. In particular, the pressure valve is closed for this purpose.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Scrollverdichter alternativ oder zusätzlich zum Ventil eine Drossel auf. Die Drossel ist zwischen dem Hochdruckausgang des Scrollverdichters und dem Gehäuseraum angeordnet. Die Drossel ist beispielsweise in der beweglichen Spirale und/oder einem Gehäuse des Scrollverdichters ausgebildet. Es können auch mehrere Drosseln und das Ventil gemeinsam vorgesehen sein. Alternativ dazu ist es möglich, auf das Ventil zu verzichten und lediglich eine oder mehrere Drosseln vorzusehen. Mittels der Drossel ist es möglich, einen Druckausgleich zwischen einem Hochdruckausgang des Scrollverdichters und dem Gehäuseraum zu realisieren. Hierdurch ist ein Erhöhen des Drucks in dem Gehäuseraum möglich, insbesondere wenn das Druckventil geschlossen ist.According to at least one embodiment, the scroll compressor has a throttle as an alternative or in addition to the valve. The throttle is arranged between the high pressure outlet of the scroll compressor and the housing space. The throttle is formed, for example, in the movable scroll and / or a housing of the scroll compressor. Several throttles and the valve can also be provided together. Alternatively, it is possible to dispense with the valve and to provide only one or more throttles. By means of the throttle, it is possible to achieve pressure compensation between a high-pressure outlet of the scroll compressor and the housing space. This makes it possible to increase the pressure in the housing space, in particular when the pressure valve is closed.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Verfahrensschritte in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Sollfördermassestrom wiederholt durchgeführt. Insbesondere über einen gewissen Zeitraum ist es somit möglich, im Mittel den Sollfördermassestrom zu erreichen. Es wird für eine gewisse Zeitdauer der Druck reduziert und die gewünschte Leckage ermöglicht. Für eine weitere Zeitdauer wird der Druck wieder erhöht und die Leckage reduziert. Beispielsweise werden diese zwei Zustände mit unterschiedlichen Zeitdauern abwechselnd eingestellt, um den vorgegebenen Sollfördermassestrom zu erreichen.According to at least one embodiment, the method steps are carried out repeatedly as a function of the predefined target mass flow rate. In particular over a certain period of time it is thus possible to achieve the target mass flow rate on average. The pressure is reduced for a certain period of time and the desired leakage is enabled. For a further period of time the pressure is increased again and the leakage is reduced. For example, these two states are set alternately with different periods of time in order to achieve the specified target mass flow rate.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Klimaanlage als Klimaanlage für ein Kraftfahrzeug ausgebildet. Die Schritte des Verfahrens werden wiederholt durchgeführt in Abhängigkeit von mindestens einem vorgegebenen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs. Der Betriebszustand des Kraftfahrzeugs umfasst beispielsweise eine Außentemperatur, eine Innentemperatur, einen Druck des Kältemittels und/oder weitere Parameter, die für den Betrieb der Klimaanlage in dem Kraftfahrzeug relevant sind.According to at least one embodiment, the air conditioning system is designed as an air conditioning system for a motor vehicle. The steps of the method are carried out repeatedly as a function of at least one predetermined operating state of the motor vehicle. The operating state of the motor vehicle includes, for example, an outside temperature, an inside temperature, a pressure of the refrigerant and / or other parameters that are relevant for the operation of the air conditioning system in the motor vehicle.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Klimaanlage einen hier beschriebenen Scrollverdichter gemäß zumindest einer Ausführungsform auf. Die Klimaanlage ist insbesondere zum Betrieb in einem Kraftfahrzeug ausgebildet. Die Klimaanlage ist beispielsweise die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs. Die Klimaanlage weist eine hier beschriebene Vorrichtung gemäß zumindest einer Ausführungsform auf. Die Vorrichtung ist signaltechnisch mit dem Scrollverdichter gekoppelt zum Steuern des Betriebs des Scrollverdichters. Beispielsweise ist die Vorrichtung mit dem Druckventil signaltechnisch gekoppelt zum Steuern des Druckventils zum Einstellen des Drucks in dem Gehäuseraum. Beispielsweise ist die Vorrichtung mit dem Ventil signaltechnisch gekoppelt zum Steuern des Ventils zum Einstellen des Drucks in dem Gehäuseraum. Die Vorrichtung steuert insbesondere sowohl das Druckventil als auch das Ventil, um den Druck in dem Gehäuseraum wie gewünscht zu reduzieren oder zu erhöhen.According to at least one embodiment, an air conditioning system has a scroll compressor described here according to at least one embodiment. The air conditioning system is designed in particular for operation in a motor vehicle. The air conditioning system is, for example, the air conditioning system of a motor vehicle. The air conditioning system has a device described here in accordance with at least one embodiment. The device is signal-coupled to the scroll compressor for controlling the operation of the scroll compressor. For example, the device is coupled to the pressure valve for signaling purposes in order to control the pressure valve for setting the pressure in the housing space. For example, the device is signal-coupled to the valve for controlling the valve for setting the pressure in the housing space. The device in particular controls both the pressure valve and the valve in order to reduce or increase the pressure in the housing space as desired.

Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden, in Verbindung mit der Figur erläuterten Beispielen.Further advantages, features and developments result from the following examples explained in connection with the figure.

Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer Klimaanlage gemäß einem Ausführungsbeispiel.The figure shows a schematic representation of part of an air conditioning system according to an exemplary embodiment.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer Klimaanlage 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Klimaanlage 100 ist insbesondere die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs beziehungsweise zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug ausgebildet. 1 shows a schematic representation of part of an air conditioning system 100 according to an embodiment. The air conditioner 100 In particular, the air conditioning system of a motor vehicle or for use in a motor vehicle is designed.

Die Klimaanlage 100 weist einen Scrollverdichter 110 auf. Der Scrollverdichter 110 ist in der Figur teilweise schematisch dargestellt.The air conditioner 100 has a scroll compressor 110 on. The scroll compressor 110 is shown partially schematically in the figure.

Die Klimaanlage 100 weist eine Vorrichtung 200 auf. Die Vorrichtung 200 ist beispielsweise eine elektronische Steuervorrichtung (englisch: electronic control unit, ECU). Die Vorrichtung 200 ist beispielsweise ein Steuergerät des Kraftfahrzeugs, das ausgebildet ist, die Klimaanlage 100 zu steuern oder zu regeln. Hierfür weist die Vorrichtung 200 beispielsweise einen oder mehrere Prozessoren, Speicher und/oder weitere elektronische Bauteile auf.The air conditioner 100 has a device 200 on. The device 200 is for example an electronic control device (English: electronic control unit, ECU). The device 200 is for example a control unit of the motor vehicle, which is designed to be the air conditioning system 100 to control or regulate. For this purpose, the device 200 for example, one or more processors, memories and / or other electronic components.

Der Scrollverdichter 110 weist einen Antriebsmotor 106 auf. Der Antriebsmotor 106 ist ein Elektromotor. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist der Scrollverdichter 110 mit dem Antriebsmotor mittelbar gekoppelt. Beispielsweise ist der Antriebsmotor die Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs. Alternativ oder zusätzlich ist der Antriebsmotor der Startermotor des Kraftfahrzeugs. Die Kopplung mit dem Scrollverdichter erfolgt dann beispielsweise über einen Riemen oder ähnliches.The scroll compressor 110 has a drive motor 106 on. The drive motor 106 is an electric motor. According to further exemplary embodiments, the scroll compressor 110 indirectly coupled to the drive motor. For example, the drive motor is the internal combustion engine of the motor vehicle. Alternatively or additionally, the drive motor is the starter motor of the motor vehicle. The coupling with the scroll compressor then takes place, for example, via a belt or the like.

Der Antriebsmotor 106 ist mit einer beweglichen Spirale 102 des Scrollverdichters 110 gekoppelt. Die bewegliche Spirale 102 wird auch als orbitierende Spirale oder orbitierender Scroll bezeichnet. Der Antriebsmotor 106 ist ausgebildet, die bewegliche Spirale 102 exzentrisch zu rotieren.The drive motor 106 is with a moving spiral 102 of the scroll compressor 110 coupled. The moving spiral 102 is also known as an orbiting spiral or orbiting scroll. The drive motor 106 is formed, the movable spiral 102 to rotate eccentrically.

Die bewegliche Spirale 102 wird gegen eine feststehende Spirale 101 gedrückt. Im Betrieb wird die bewegliche Spirale 102 relativ zur feststehenden Spirale 101 rotiert. Die feststehende Spirale 101 und die bewegliche Spirale 102 werden axial aneinandergedrückt, um einen Fördermassestrom eines Kältemittels zu realisieren. Aufgrund der rotatorischen Bewegung der beweglichen Spirale 102 relativ zur feststehenden Spirale 101 wird ein Kältemittel im Betrieb verdichtet. Der Scrollverdichter 110 fungiert so als Kompressor der Klimaanlage 100.The moving spiral 102 becomes against a fixed spiral 101 pressed. In operation, the movable scroll 102 relative to the fixed spiral 101 rotates. The fixed spiral 101 and the moving spiral 102 are axially pressed against one another in order to realize a flow rate of a refrigerant. Due to the rotational movement of the movable scroll 102 relative to the fixed spiral 101 a refrigerant is compressed during operation. The scroll compressor 110 acts as a compressor for the air conditioning system 100 .

Die bewegliche Spirale 102 ist in einem Gehäuseraum 104 eines Gehäuses 103 des Scrollverdichters 110 angeordnet. Das Gehäuse 103 umgibt den Gehäuseraum 104.The moving spiral 102 is in a cabinet room 104 a housing 103 of the scroll compressor 110 arranged. The case 103 surrounds the housing space 104 .

Der Scrollverdichter 110 weist ein Druckventil 107 auf. Das Druckventil 107 ist insbesondere ein sogenanntes Druckregelventil oder ein Drucksteuerventil. Das Druckventil 107 ist beispielsweise mit der Vorrichtung 200 signaltechnisch verbunden. Das Druckventil 107 ist vorgesehen, um einen Druck in dem Gehäuseraum 104 auf einer der feststehenden Spirale 101 abgewandten Seite 105 der beweglichen Spirale 102 einzustellen, insbesondere reduzieren zu können.The scroll compressor 110 has a pressure valve 107 on. The pressure valve 107 is in particular a so-called pressure regulating valve or a pressure control valve. The pressure valve 107 is for example with the device 200 connected in terms of signaling. The pressure valve 107 is provided to create a pressure in the housing space 104 on one of the fixed spiral 101 remote side 105 the moving spiral 102 to adjust, in particular to reduce.

Das Druckventil 107 ist beispielsweise eingangsseitig mit dem Gehäuseraum 101, insbesondere mit dem Gehäuseraum 104 an der abgewandten Seite 105 verbunden. Ein Ausgang des Druckventils 107 ist beispielsweise mit einem Ansaugbereich 113 des Scrollverdichters 110 verbunden. Somit ist durch ein Öffnen und Schließen des Druckventils 107 der Druck auf der abgewandten Seite 105 einstellbar. Durch ein Öffnen des Druckventils 107 ist insbesondere der Druck auf der abgewandten Seite 105 reduzierbar.The pressure valve 107 is, for example, on the input side with the housing space 101 , especially with the housing space 104 on the opposite side 105 connected. One output of the pressure valve 107 is for example with a suction area 113 of the scroll compressor 110 connected. Thus, by opening and closing the pressure valve 107 the pressure on the opposite side 105 adjustable. By opening the pressure valve 107 is especially the pressure on the opposite side 105 reducible.

Der Gehäuseraum 104 ist mit einem Hochdruckausgang 109 des Scrollverdichters 110 verbunden. Diese Verbindung ist beispielsweise über eine oder mehrere Drosseln 111 realisiert. Alternativ oder zusätzlich ist die Verbindung mittels eines Ventils 112 realisiert. Die Drossel 111 ist beispielsweise in der beweglichen Spirale 102 ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich ist die Drossel in dem Gehäuse 103 ausgebildet. Das Ventil 112 ist beispielsweise ein Druckregelventil oder ein Drucksteuerventil. Die Verbindung des Gehäuseraums 104 mit dem Hochdruckausgang 109 ermöglicht ein Erhöhen des Drucks in dem Gehäuseraum 104, insbesondere bei geschlossenem Druckventil 107. Zur Erhöhung des Drucks in dem Gehäuseraum 104 wird beispielsweise das Druckventil 107 geschlossen und das Ventil 112 geöffnet. Zum Reduzieren des Drucks in dem Gehäuseraum 104 wird beispielsweise das Druckventil 107 geöffnet und das Ventil 112 geschlossen. In Ausführungsbeispielen, in denen die Drossel 111 vorgesehen ist, ist ein Reduzieren des Drucks in dem Gehäuseraum 104 möglich, da ein Druckabbau durch das Ventil 107 größer ist als ein Druckaufbau durch die Drossel 111.The housing space 104 is with a high pressure outlet 109 of the scroll compressor 110 connected. This connection is for example via one or more chokes 111 realized. Alternatively or additionally, the connection is by means of a valve 112 realized. The thrush 111 is for example in the movable scroll 102 educated. Alternatively or in addition, the throttle is in the housing 103 educated. The valve 112 is for example a pressure regulating valve or a pressure control valve. The connection of the housing space 104 with the high pressure outlet 109 enables the pressure in the housing space to be increased 104 , especially when the pressure valve is closed 107 . To increase the pressure in the housing space 104 is for example the pressure valve 107 closed and the valve 112 open. To reduce the pressure in the housing space 104 is for example the pressure valve 107 opened and the valve 112 closed. In embodiments in which the throttle 111 is provided, is a reduction of the pressure in the housing space 104 possible, as a pressure reduction through the valve 107 is greater than a pressure build-up through the throttle 111 .

Der Druck auf der abgewandten Seite 105 in dem Gehäuseraum 104 ist maßgeblich für einen Abstand 108 axial zwischen der feststehenden Spirale 101 und der beweglichen Spirale 102. Zum effizienten Fördern des Kältemittels muss der Abstand 108 möglichst gering sein beziehungsweise 0, um eine unerwünschte Leckage zu vermeiden. Der Druck in dem Gehäuseraum 104 auf der abgewandten Seite 105 wird dazu insbesondere so groß gewählt, dass die bewegliche Spirale 102 axial ausreichend fest gegen die feststehende Spirale 101 gedrückt wird.The pressure on the opposite side 105 in the housing space 104 is decisive for a distance 108 axially between the fixed scroll 101 and the moving spiral 102 . To efficiently convey the refrigerant, the distance 108 be as low as possible or 0 in order to avoid undesired leakage. The pressure in the housing space 104 on the opposite side 105 is chosen to be so large that the movable spiral 102 axially sufficiently tight against the fixed scroll 101 is pressed.

Wenn eine Leckage gewünscht ist, um den Fördermassestrom des Scrollverdichters zu reduzieren, wird der Druck in dem Gehäuseraum 104 auf der abgewandten Seite 105 reduziert. Somit bewegt sich die bewegliche Spirale 102 axial von der feststehenden Spirale 101 weg und der Abstand 101 vergrößert sich. Somit wird die gewünschte Leckage erzielt und der Fördermassestrom reduziert.If a leak is desired to reduce the displacement of the scroll compressor, the pressure in the housing space is 104 on the opposite side 105 reduced. Thus the movable scroll moves 102 axially from the fixed scroll 101 away and the distance 101 increases. The desired leakage is thus achieved and the flow rate is reduced.

Beispielsweise wird dieser vergrößerte Abstand 108 und die damit einhergehende Leckage für einen vorgegebenen Leckagezeitraum aufrechterhalten. Der Leckagezeitraum ist insbesondere in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Sollfördermassestrom vorgegeben. In Abhängigkeit, welcher Fördermassestrom tatsächlich benötigt wird, wird die beabsichtige Leckage aufrechterhalten.For example, this increased distance 108 and maintain the associated leakage for a predetermined leakage period. The leakage period is specified in particular as a function of a specified target mass flow rate. The intended leakage is maintained depending on which conveying mass flow is actually required.

Sobald wieder ein erhöhter Fördermassenstrom gewünscht ist, wird der Druck auf der abgewandten Seite 105 im Gehäuseraum 104 wieder erhöht. Somit bewegt sich die bewegliche Spirale 102 wieder axial in Richtung zur feststehenden Spirale 101. Der Abstand 108 wird verringert. Somit wird die Leckage verringert. Somit wird der Fördermassenstrom vergrößert.As soon as an increased flow rate is required again, the pressure is on the opposite side 105 in the housing space 104 again increased. Thus the movable scroll moves 102 again axially in the direction of the fixed spiral 101 . The distance 108 is reduced. This reduces the leakage. The flow rate is thus increased.

Der Scrollverdichter 110 weist somit eine einfache Leistungsregelung oder Leistungssteuerung auf. Der insgesamt im Mittel über einen längeren Zeitraum geförderte Massenstrom bei einem festgelegten Druckverhältnis wird durch Variation des Abstands 108 eingestellt. Somit ist eine Variation des mittleren geförderten Volumens möglich. Hierbei ist es möglich, auf eine externe Ansaugdrosselung oder Bypassdrosseln zu verzichten. Somit ist ein hoher Wirkungsgrad des Scrollverdichters 110 erzielbar. Die beiden Spiralen 101 und 102 sind axial voneinander wegbewegbar. Aufgrund der dadurch bewusst eingestellten Leckage wird die Verdichtung ausgesetzt. Dies erfolgt beispielsweise getaktet in definierten Zeitabständen. Somit ist eine Leistungsregelung oder Leistungssteuerung realisiert. Dies erfolgt insbesondere ohne eine zusätzliche extra aufwändige Aktuatorik, um die beiden Spiralen 101, 102 voneinander wegzubewegen oder aufeinander zuzubewegen.The scroll compressor 110 thus has a simple power regulation or power control. The total mass flow conveyed on average over a longer period of time at a specified pressure ratio is determined by varying the distance 108 set. A variation of the mean conveyed volume is thus possible. It is possible to do without an external intake throttle or bypass throttle. Thus, the scroll compressor is highly efficient 110 achievable. The two spirals 101 and 102 are axially movable away from each other. Due to the deliberately set leakage, compression is suspended. This takes place, for example, at defined time intervals. A power regulation or power control is thus implemented. This takes place in particular without additional, extra complex actuators around the two spirals 101 , 102 move away from or towards each other.

Das Auseinanderfahren und das aufeinander Zufahren der beiden Spiralen 101, 102 wird mittels einer Variation des Drucks auf der abgewandten Seite 105 der beweglichen Spirale 102 realisiert. Sind die Druckkräfte auf der abgewandten Seite 105 größer als auf einer der feststehenden Spirale 101 zugewandten Seite 114 der beweglichen Spirale 102, wird die bewegliche Spirale 102 axial gegen die feststehende Spirale 101 gepresst. Der Scrollverdichter 110 verdichtet.The moving apart and the closing of the two spirals 101 , 102 is achieved by varying the pressure on the opposite side 105 the moving spiral 102 realized. Are the pressure forces on the opposite side 105 larger than on one of the fixed spiral 101 facing side 114 the moving spiral 102 , becomes the movable spiral 102 axially against the fixed scroll 101 pressed. The scroll compressor 110 condensed.

Wird der Druck an der abgewandten Seite 105 abgesenkt, fahren die beiden Spiralen 101, 102 auseinander aufgrund des höheren Innendrucks an der zugewandten Seite 114. Die Leckage wird dadurch groß genug, sodass sich die bewegliche Spirale 102 nahezu frei bewegt bei einer sehr kleinen Verlustleistung.Will the pressure on the opposite side 105 lowered, the two spirals move 101 , 102 apart due to the higher internal pressure on the facing side 114 . This makes the leakage large enough for the moving scroll to move 102 moves almost freely with a very small power loss.

Die Absenkung des Drucks an der abgewandten Seite 105 erfolgt beispielsweise mittels des Druckventils 107, das den Druck an der abgewandten Seite 105 reduzieren kann, in dem Medium von dort in den Ansaugbereich 113 des Scrollverdichters 110 abgesteuert wird.Lowering the pressure on the opposite side 105 takes place for example by means of the pressure valve 107 that the print on the opposite side 105 can reduce in the medium from there into the suction area 113 of the scroll compressor 110 is controlled.

Soll der Scrollverdichter 110 ausgehend von dieser Situation wieder Medium fördern, wird der Druck auf der abgewandten Seite 105 der beweglichen Spirale 102 wieder erhöht. Somit beginnt der Scrollverdichter 110 wieder zu fördern. Dazu wird der minimale Druckaufbau, der sich auch bei auseinanderbewegten Spiralen 101, 102 mit dem großen Abstand 108 noch ergibt, von dem Hochdruckausgang 109 an die abgewandte Seite 105 der beweglichen Spirale 102 geleitet. Dieser Effekt ist selbstverstärkend, sodass sich der Abstand 108 verringert und wieder schließt. Dieses Leiten erfolgt beispielsweise durch die Drossel 111.Should the scroll compressor 110 starting from this situation, the medium will be conveyed again, the pressure will be on the opposite side 105 the moving spiral 102 again increased. The scroll compressor then begins 110 to promote again. This is accompanied by the minimal build-up of pressure, which also occurs when the spirals move apart 101 , 102 with the great distance 108 still results from the high pressure outlet 109 to the opposite side 105 the moving spiral 102 directed. This effect is self-reinforcing, so the distance increases 108 decreases and closes again. This routing takes place, for example, through the throttle 111 .

Alternativ oder zusätzlich wird der Druck auf der abgewandten Seite 105 erhöht, in dem Medium aus einem Hochdruckbereich stromabwärts des Ausgangs 109 mittels des Ventils 112 zur abgewandten Seite 105 geführt wird.Alternatively or additionally, the pressure is on the opposite side 105 increased, in the medium from a high pressure area downstream of the outlet 109 by means of the valve 112 to the opposite side 105 to be led.

Dieses Öffnen und Schließen ermöglicht eine Einstellung der Leistung des Scrollverdichters 110. Wird dieses Öffnen und Schließen in definierten Zeitabständen, insbesondere kurzen Zeitabständen, im Sekundenbereich wiederholt, ergibt sich eine flexible Steuerung der mittleren Leistung des Scrollverdichters 110.This opening and closing enables the scroll compressor to be adjusted 110 . If this opening and closing is repeated at defined time intervals, in particular short time intervals, in the range of seconds, flexible control of the average output of the scroll compressor results 110 .

Das Verfahren ermöglicht somit eine Leistungsregelung oder eine Leistungssteuerung des Scrollverdichters 110 mittels Auseinanderfahren und Zusammenfahren der beiden Spiralen 101, 102. Die Leistungsregelung oder Leistungssteuerung ermöglicht dabei insbesondere einen Verzicht einer Aktuatorik zur axialen Bewegung einer oder beider Spiralen 101, 102. Die Leistungsregelung oder Leistungssteuerung erfolgt nur durch die Steuerung des Drucks an der abgewandten Seite 105. Somit ermöglicht der Scrollverdichter 110 eine Leistungsregelung oder Leistungssteuerung ohne zusätzliche Bauteile im Scrollverdichter 110. Somit ist ein einfacher und zuverlässiger betrieb des Scrollverdichters 110 möglich, insbesondere mit einer veränderbaren mittleren Leistung des Scrollverdichters 110.The method thus enables power regulation or power control of the scroll compressor 110 by moving the two spirals apart and together 101 , 102 . The power regulation or power control makes it possible in particular to dispense with an actuator for the axial movement of one or both spirals 101 , 102 . The power regulation or power control takes place only by controlling the pressure on the opposite side 105 . Thus, the scroll compressor enables 110 a capacity control or capacity control without additional components in the scroll compressor 110 . Thus, the scroll compressor is easy and reliable to operate 110 possible, especially with a variable average power of the scroll compressor 110 .

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines Scrollverdichters (110) für eine Klimaanlage (100), wobei der Scrollverdichter (110) aufweist eine feststehende Spirale (101) und eine relativ dazu bewegliche Spirale (102), die in einem Gehäuseraum (104) angeordnet ist, umfassend die Schritte: - Vorgeben eines Soll-Fördermassenstroms für den Scrollverdichter (110), und, wenn der Soll-Fördermassestrom kleiner vorgegeben ist als ein maximaler Fördermassenstrom des Scrollverdichters (110): - Reduzieren eines Drucks auf einer der feststehenden Spirale (101) abgewandten Seite (105) der beweglichen Spirale (102) in dem Gehäuseraum (104), und dadurch - Abheben der beweglichen Spirale (102) von der feststehenden Spirale (101) zum Ausbilden einer Leckage zwischen der beweglichen Spirale (102) und der feststehenden Spirale (101), und dadurch - Reduzieren des Fördermassenstroms.A method for operating a scroll compressor (110) for an air conditioning system (100), the scroll compressor (110) having a fixed scroll (101) and a scroll (102) which is movable relative to it and which is arranged in a housing space (104), comprising the Steps: - Presetting a target mass flow rate for the scroll compressor (110), and if the target mass flow rate is preset to be smaller than a maximum mass flow rate of the scroll compressor (110): - reducing a pressure on a side (105) of the movable scroll (102) facing away from the fixed scroll (101) in the housing space (104), and thereby - lifting the movable scroll (102) off the fixed scroll (101) to form a leak between the movable scroll (102) and the fixed scroll (101), and thereby - Reducing the mass flow rate. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Scrollverdichter (110) ein Druckventil (107) aufweist, das eingangsseitig mit dem Gehäuseraum (104) gekoppelt ist, um den Druck auf der der feststehenden Spirale (101) abgewandten Seite (105) der beweglichen Spirale (102) in dem Gehäuseraum (104) zu steuern, umfassend: - Reduzieren des Drucks mittels des Druckventils (107).Procedure according to Claim 1 wherein the scroll compressor (110) has a pressure valve (107) which is coupled on the inlet side to the housing space (104) to reduce the pressure on the side (105) of the movable scroll (102) facing away from the fixed scroll (101) in the housing space (104), comprising: - reducing the pressure by means of the pressure valve (107). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, umfassend die Schritte, wenn der Fördermassestrom ausgehend von dem reduzierten Fördermassestrom erhöht werden soll: - Anheben des Drucks auf der der feststehenden Spirale (101) abgewandten Seite (105) der beweglichen Spirale (102) in dem Gehäuseraum (104), und dadurch - Bewegen der beweglichen Spirale (102) in Richtung hin zu der feststehenden Spirale (101) zum Reduzieren der Leckage zwischen der beweglichen Spirale (102) und der feststehenden Spirale (101), und dadurch - Erhöhen des Fördermassenstroms.Procedure according to Claim 1 or 2 , comprising the steps, if the delivery mass flow is to be increased starting from the reduced delivery mass flow: - Raising the pressure on the side (105) of the movable scroll (102) facing away from the fixed scroll (101) in the housing space (104), and thereby - Moving the movable scroll (102) in the direction of the fixed scroll (101) to reduce the leakage between the movable scroll (102) and the fixed scroll (101), and thereby increasing the conveyed mass flow. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Scrollverdichter (110) ein Ventil (112) aufweist, das eingangsseitig mit einem Hochdruckausgang (109) des Scrollverdichters (110) gekoppelt ist und das ausgangsseitig mit dem Gehäuseraum (104) gekoppelt ist, um den Druck auf der der feststehenden Spirale (101) abgewandten Seite (105) der beweglichen Spirale (102) in dem Gehäuseraum (104) zu steuern, umfassend: - Erhöhen des Drucks mittels des Ventils (112).Procedure according to Claim 3 , wherein the scroll compressor (110) has a valve (112) which is coupled on the inlet side to a high pressure outlet (109) of the scroll compressor (110) and which is coupled on the outlet side to the housing space (104) in order to reduce the pressure on the fixed scroll ( 101) to control the opposite side (105) of the movable scroll (102) in the housing space (104), comprising: - increasing the pressure by means of the valve (112). Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Scrollverdichter (110) eine Drossel (111) aufweist, die zwischen dem Hochdruckausgang (109) des Scrollverdichters (110) und dem Gehäuseraum (104) gekoppelt ist, umfassend: - Erhöhen des Drucks mittels eines Druckausgleichs durch die Drossel (111).Procedure according to Claim 3 or 4th , wherein the scroll compressor (110) has a throttle (111) which is coupled between the high pressure outlet (109) of the scroll compressor (110) and the housing space (104), comprising: - increasing the pressure by means of a pressure equalization through the throttle (111) . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend: - Wiederholtes Durchführen der Schritte in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Soll-Fördermassenstrom.Method according to one of the Claims 1 to 5 , comprising: - Repeated implementation of the steps as a function of the predetermined target mass flow rate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend: - Vorgeben eines Leckagezeitraums, in dem die Leckage ausgebildet ist, in Abhängigkeit von dem vorgegebenen Soll-Fördermassenstrom.Method according to one of the Claims 1 to 6th , comprising: - Presetting a leakage period in which the leakage is formed, depending on the predetermined target mass flow rate. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Klimaanalage (100) für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist, umfassend: - Wiederholtes Durchführen der Schritte in Abhängigkeit von mindestens einem vorgegebenen Betriebszustand des Kraftfahrzeugs.Method according to one of the Claims 1 to 7th , wherein the air conditioning system (100) is designed for a motor vehicle, comprising: Repeated execution of the steps as a function of at least one predetermined operating state of the motor vehicle. Vorrichtung, die ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.Device which is designed, a method according to one of the Claims 1 to 8th perform. Klimaanlage, aufweisend: - eine Vorrichtung (200) nach 9, - einen Scrollverdichter (110), wobei die Vorrichtung (200) signaltechnisch mit dem Scrollverdichter (110) gekoppelt ist zum Steuern des Betriebs des Scrollverdichters (110).Air conditioning system, comprising: - a device (200) according to 9, - A scroll compressor (110), the device (200) being signal-coupled to the scroll compressor (110) for controlling the operation of the scroll compressor (110).
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