DE102020105865A1 - Kälteanlage für ein Fahrzeug - Google Patents

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Helmut Rottenkolber
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage (10) für ein Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagenbetrieb betreibbaren Kältemittelkreislauf (1) und umfasst einen Kältemittelverdichter (5) mit einer integrierten Überdrucksicherheitsvorrichtung (4), einen mit dem Hochdruckausgang (5.1) des Kältemittelverdichters (5) verbundenen Hochdruckabschnitt (1.1) mit einem Wärmeübertrager (6) als Kältemittelkondensator oder Gaskühler und einen mit dem Niederdruckeingang (5.2) des Kältemittelverdichters (5) verbunden Niederdruckabschnitt (1.2) mit wenigstens einem Verdampfer (2, 3) und einem dem Verdampfer vorgeschalteten Expansionsorgan (AE1, AE2). Die in dem Kältemittelverdichter (5) integrierte Überdrucksicherheitsvorrichtung (4) umfasst ein Sicherheitsventil (4.1), welches derart ausgebildet ist, dass eine Fluidverbindung vom Hochdruckausgang (5.1) des Kältemittelverdichters zu dessen Niederdruckeingang (5.2) geöffnet wird, wenn der Hochdruck am Hochdruckausgang (5.1) des Kältemittelverdichters (5) einen definierten Hochdruckschwellwert erreicht oder überschreitet. Eine alternative Lösung sieht vor, dass die Überdrucksicherheitsvorrichtung eine den Hochdruckausgang (5.1) des Kältemittelverdichters (5) mit dessen Niederdruckeingang (5.2) verbindenden Bypassleitung (4.2) aufweist, in welcher das Sicherheitsventil (4.1) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagen-Betrieb betreibbaren Kältemittelkreislauf.
  • In Kältemittelkreisläufen von Fahrzeugkälteanlagen werden Kältemittel in gasförmigem und/oder flüssigem Zustand unter erhöhtem Druck in geschlossenen Systemen verwendet, die auf ein maximales Druckniveau ausgelegt sind und die nicht überschritten werden dürfen.
  • So ist es bekannt, bei einer Detektion von beim Start der Kälteanlage oder bei Lastwechseln auftretenden Druckspitzen im Hochdruckabschnitt eines Kältemittelkreislaufes den Kältemittelverdichter abzuregeln und gegebenenfalls vollständig abzuschalten. Falls jedoch die Dynamik der sich aufbauenden Druckspitzen höher als die Geschwindigkeit der Regelung ist, ist die Abschaltung des Kältemittelverdichters zu priorisieren.
  • Weiterhin sind Kältemittelkreisläufe mit einem als Fixdrossel (auch Orifice Tube genannt) ausgeführten Expansionsorgan mit einer Bypassfunktion bekannt. Mit einer solchen Bypassfunktion wird der Hochdruckabschnitt bei einer bestimmten Drucklage mit dem Niederdruckabschnitt verbunden. Ein solcher Kältemittelkreislauf mit einer dem Expansionsorgan zugeordneten Bypassfunktion ist aus der WO 2011/056371 A2 bekannt. Bei diesem Kältemittelkreislauf verbindet eine Bypassleitung, in welcher ein Sicherheitsventil angeordnet ist, den Hochdruckeingang des Expansionsorgans mit dessen Niederdruckausgang. Eine solche Realisierung eines Expansionsorgans ist jedoch aus Effizienzgründen nicht vorteilhaft für den Einsatz in Kälteanlagen für Fahrzeuge, außerdem kann diese Art von Bypassfunktion bei einer hohen Dynamik der sich aufbauenden Druckspitzen im Hochdruckabschnitt zu spät reagieren, d. h. mit einem solchen Bypass wird der tatsächlich am Austritt des Verdichters aufgebaute Druck möglicherweise zeitverzögert erkannt, da die Druckwelle erst den kompletten hochdruckseitigen Systemabschnitt durchlaufen muss.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagen-Betrieb betreibbaren Kältemittelkreislauf anzugeben, mit welchem ein hochdruckseitiger Überdruck nahezu verzögerungsfrei abbaubar ist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Kälteanlage mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und mit den Merkmalen des Patentanspruches 4.
  • Eine solche Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagenbetrieb betreibbaren Kältemittelkreislauf umfasst gemäß der erstgenannten Lösung:
    • - einen Kältemittelverdichter mit einer integrierten Überdrucksicherheitsvorrichtung,
    • - einen mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters verbundenen Hochdruckabschnitt mit zumindest einem Wärmeübertragerals Kältemittelkondensator oder Gaskühler, und
    • - einen mit dem Niederdruckeingang des Kältemittelverdichters verbunden Niederdruckabschnitt mit wenigstens einem Verdampfer und einem dem Verdampfer vorgeschalteten Expansionsorgan , wobei
    • - die Überdrucksicherheitsvorrichtung ein in dem Kältemittelverdichter integriertes Sicherheitsventil umfasst, welches derart ausgebildet ist, dass eine Fluidverbindung vom Hochdruckausgang zum Niederdruckeingang oder in den Triebraum des Verdichters geöffnet wird, wenn der Hochdruck am Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters einen definierten Hochdruckschwellwert erreicht oder überschreitet.
  • Bei dieser Lösung wird der unerwünschte Druckaufbau nicht über eine Regelung einzelner Komponenten des Kältemittelkreislaufes mit langen Berechnungszeiten und Durchlaufzyklen reduziert, sondern der Druckaufbau wird mittels eines in den Kältemittelverdichter integrierten Sicherheitsventil mechanisch quasi verzögerungsfrei abgebaut. Ferner ist es von Vorteil, dass hierbei kein Kältemittel an die Umgebung austritt, wie dies bspw. bei Ablassventilen oder bei Berstscheiben der Fall wäre.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser erfindungsgemäßen Lösung ist der Kältemittelverdichter als Kolbenverdichter mit einem Triebraum und einer Fluidverbindung zwischen der Hochdruckseite und der Triebkammer des Kältemittelverdichters ausgebildet, wobei das Sicherheitsventil in diese Fluidverbindung integriert ist. Da vor allem mechanisch angetriebene Kolbenverdichter mit einer solchen dauerhaften Fluidverbindung von der Hochdruckseite in den Triebraum ausgestattet sind, lässt sich das Sicherheitsventil in vorteilhafter Weise in diesen Strömungsweg integrieren, so dass eine separate Überdruckleitung für das Sicherheitsventil entfällt.
  • Vorzugsweise ist bei einem solchen Kolbenverdichter mit Fluidverbindung zwischen Hochdruckseite und Triebraum zur Sicherstellung eines kontinuierlichen Kältemittel-ÖI-Rückflusses in den Triebraum das Sicherheitsventil mit einer Sollleckage ausgebildet. Eine solche Sollleckage kann mittels einer im Dichtsitz des Sicherheitsventils realisierten Kerbe, Nut oder Spalt usw. realisiert werden, wodurch ein kontinuierlicher Kältemittel-ÖI-Strom entsteht. Erst bei Erreichen der durch das Sicherheitsventil detektierten kritischen Hochdrucklage öffnet das Sicherheitsventil, wodurch der Strömungsquerschnitt vergrößert wird.
  • Ist in diesem Strömungsweg funktionsbedingt das Verdichterregelventil integriert, so ist das Sicherheitsventil in einem separaten Strömungsweg, parallel zu dem Verdichterregelventil gelegen, einzubinden.
  • Eine Kälteanlage für ein Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagenbetrieb betreibbaren Kältemittelkreislauf umfasst gemäß der zweitgenannten Lösung:
    • - einen Kältemittelverdichter,
    • - einen mit dem Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters verbundenen Hochdruckabschnitt mit einem Wärmeübertrager als Kältemittelkondensator oder Gaskühler,
    • - einen mit dem Niederdruckeingang des Kältemittelverdichters verbunden Niederdruckabschnitt mit wenigstens einem Verdampfer und einem dem Verdampfer vorgeschalteten Expansionsorgan, und
    • - eine Überdrucksicherheitsvorrichtung mit einer den Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters mit dessen Niederdruckeingang verbindenden Bypassleitung und einem in der Bypassleitung angeordneten Sicherheitsventil, wobei
    • - das Sicherheitsventil derart ausgebildet ist, dass eine Fluidverbindung vom Hochdruckausgang zum Niederdruckeingang des Kältemittelverdichters geöffnet wird, wenn der Hochdruck am Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters einen definierten Hochdruckschwellwert erreicht oder überschreitet.
  • Auch bei dieser zweitgenannten Lösung wird der unerwünschte Druckaufbau nicht über eine Regelung einzelner Komponente des Kältemittelkreislaufes mit langen Berechnungszeiten und Durchlaufzyklen reduziert, sondern der Druckanstieg wird mittels eines in einer Bypassleitung angeordneten Sicherheitsventils mechanisch verzögerungsfrei abgebaut, wobei die Bypassleitung den Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters mit dessen Niederdruckeingang verbindet. Ferner ist es auch bei dieser zweitgenannten Lösung von Vorteil, dass kein Kältemittel an die Umgebung austritt, wie dies bspw. bei Ablassventilen oder Berstscheiben der Fall wäre.
  • Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird das Sicherheitsventil geschlossen, wenn der Hochdruck am Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters einen definierten weiteren Hochdruckschwellwert unterschreitet. Damit wird, wenn die Druckspitzen im Hochdruckabschnitt abgebaut sind, dass Sicherheitsventil wieder geschlossen.
  • Eine weitere bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass der Reihenschaltung aus dem Verdampfer und demselben vorgeschalteten Expansionsorgan ein Chiller mit einem vorgeschalteten Expansionsorgan parallel geschaltet ist. Natürlich ist es auch möglich weitere Verdampfer mit entsprechenden Expansionsorganen diesen Reihenschaltungen parallel zu schalten oder die Wärmeübertrager alternativ in Reihe zu verschalten oder auch den Kältemittelkreislauf funktional nach Belieben zu erweitern.
  • Schließlich ist es auch möglich, den Kältemittelkreislauf mit einer Wärmepumpenfunktion auszustatten.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
    • 1 Ein Schaltbild einer Kälteanlage mit einem eine Überdrucksicherheitsvorrichtung aufweisenden Kältemittelkreislauf,
    • 2: eine schematische Darstellung eines Kältemittelverdichters des Kältemittelkreislauf nach 1 mit integrierter Überdrucksicherheitsvorrichtung,
    • 3 eine schematische Darstellung eines Kältemittelverdichters mit integrierter Überdrucksicherheitsvorrichtung in einer alternativen Ausgestaltung,
    • 4 eine schematische Darstellung eines Kältemittelverdichters mit integrierter Überdrucksicherheitsvorrichtung in einer weiteren alternativen Ausgestaltung, und
    • 5: eine schematische Darstellung eines Kältemittelverdichters und einer Überdrucksicherheitsvorrichtung des Kältemittelkreislauf nach 1.
  • Die in 1 dargestellte Kälteanlage 10 in einer einfachen Ausführungsform der Erfindung besteht aus einem Kältemittelkreislauf 1 mit einem Hochdruckabschnitt 1.1 und einem Niederdruckabschnitt 1.2. Der Hochdruckabschnitt 1.1 ist an einen Hochdruckausgang 5.1 eines Kältemittelverdichters 5 angeschlossen und weist in Strömungsrichtung einen als Kondensator oder Gaskühler betreibbaren äußeren Luft-Kältemittel-Wärmeübertrager als Wärmeübertrager 6 sowie einen Hochdruckabschnitt eines inneren Wärmeübertragers 7 auf. Der Niederdruckabschnitt 1.2 weist einen Verdampfer 2 sowie ein demselben zugeordnetes Expansionsorgan AE1 auf, welches dem Verdampfer 2 vorgeschaltet und mit dem Hochdruckabschnitt 1.1 verbunden ist.
  • Der Niederdruckabschnitt 1.2 weist ferner einen Chiller 3 mit einem vorgeschalteten Expansionsorgan AE2 auf, welches ebenso mit dem Hochdruckabschnitt 1.1 verbunden ist. Der Chiller 3 dient zur Kühlung einer in einem Kühlmittelkreislauf 3.1 des Chillers 3 angeordneten elektrischen Komponente des Fahrzeugs.
  • Der Chiller 3 ist zusammen mit dem Expansionsorgan AE2 der Reihenschaltung aus dem Verdampfer 2 und dessen Expansionsorgan AE1 parallel geschaltet. Das Kältemittel aus dem Verdampfer 2 und dem Chiller 3 ist stromabwärtsseitig in einem Verbindungspunkt K1 zusammengeführt und strömt anschließend zunächst über einen in dem Niederdruckabschnitt 1.2 angeordneten Niederdruck-Akkumulator 8 und anschließend über einen ebenso in dem Niederdruckabschnitt 1.2 angeordneten Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 7 zurück zum Niederdruckeingang 5.2 des Kältemittelverdichters 5. Zwischen dem Verdampfer 2 und dem Verbindungspunkt K1 ist ein Rückschlagventil R1 angeordnet, welches bei inaktivem Verdampfer 2 eine Rückströmung von Kältemittel über den Verbindungspunkt K1 in den Verdampfer 2 verhindert.
  • Der Kältemittelverdichter 5 ist als mechanisch oder elektrisch angetriebener Verdichter ausgebildet. Ferner ist diesem Kältemittelverdichter 5 eine Überdrucksicherheitsvorrichtung 4 zugeordnet, um plötzlich auftretende Druckspitzen im Hochdruckabschnitt 1.1, die insbesondere bei einem Start des Kältemittelkreislaufes 1 oder bei einem Lastwechsel auftreten können, abzubauen. Die Überdrucksicherheitsvorrichtung 4 ist in 1 nur schematisch mittels des Bezugszeichen 4 angedeutet.
  • Eine solche Anordnung aus einem Kältemittelverdichter 5 und einer Überdrucksicherheitsvorrichtung 4 zeigen schematisch die 2 bis 5.
  • Nach 2 ist die Überdrucksicherheitsvorrichtung 4 in dem Kältemittelverdichter 4 integriert und umfasst ein Sicherheitsventil 4.1. Durch eine Linie L1 wird die Trennung des Hochdruckbereichs HD vom Niederdruckbereich ND innerhalb des Kältemittelverdichters 5 angedeutet. Das Sicherheitsventil 4.1 weist die Eigenschaft auf, dass eine Fluidverbindung vom Hochdruckausgang 5.1 des Kältemittelverdichters 5 zu dessen Niederdruckeingang 5.2 geöffnet wird, d. h. eine interne Verbindung des Hochdruckabschnittes 1.1 mit dem Niederdruckabschnitt 1.2 des Kältemittelkreislaufes 1 freigegeben wird, wenn der Hochdruck in dem Hochdruckabschnitt 1.1 am Hochdruckausgang 5.1 einen definierten Hochdruckschwellwert erreicht oder überschreitet. Der Druckabbau findet dabei in Richtung zum Niederdruckabschnitt 1.2 statt.
  • Das Sicherheitsventil 4.1 wird wieder geschlossen, wenn der Hochdruck am Hochdruckausgang 5.1 des Kältemittelverdichters einen definierten weiteren Hochdruckschwellwert unterschreitet. Hierbei ist dieser weitere Hochdruckschwellwert kleiner als der erstgenannte Hochdruckschwellwert, wobei diese beiden Schwellenwerte eine Hysterese mit Werten von bspw. 5 bis 10 bar, je nach maximal zu erwartendem Hockdruckniveau des eingesetzten Kältemittels, bilden, um auf diese Weise ein Schwingen des Schließkörpers des Sicherheitsventils 4.1 um oder auf dem Niveau seiner Zuschaltschwelle zu verhindern.
  • Mit einem solchen Kältemittelverdichter 5, welcher ein integriertes Sicherheitsventil 4.1 aufweist, wird ein unerwünschter Druckaufbau nicht über eine Regelung einzelner Komponente des Kältemittelkreislaufes 1 mit langen Berechnungszeiten und Durchlaufzyklen reduziert, sondern wird mittels des Sicherheitsventils 4.1 mechanisch und verzögerungsfrei abgebaut. Hierbei tritt kein Kältemittel an die Umgebung aus.
  • Bei herkömmlichen Fahrzeugen, die einen Verbrennungsmotor aufweisen, werden typischerweise Kolbenverdichter mit in einem Triebraum angeordneten Schwenkscheiben oder Schwenkringen zur Steuerung des Kolbenhubs, variierbar über den Neigungswinkel der Schenkescheibe/ des Schwenkrings, verwendet, die über einen Riemenantrieb bspw. an den Verbrennungsmotor gekoppelt sind. Die Befüllung bzw. das in dem Triebraum eingestellte Druckniveau beeinflusst aktiv den Auslenkwinkel des Schwenkrings bzw. der Schwenkscheibe, an welchem/welcher in der Regel die Verdichtungskolben angebracht sind. Hierbei erfolgt die Erhöhung des Drucks innerhalb des Triebraums und damit ein entsprechendes „Abregeln“ des Kältemittelverdichters 5 durch ein gezieltes Öffnen einer Fluidverbindung zwischen dem Triebraum und dem Hochdruckbereich bzw. umgekehrt ein „Aufregeln“ des Kältemittelverdichters 5 durch Schließen dieser Fluidverbindung. Die Regelung erfolgt mittels eines in der Fluidverbindung angeordneten Regelventils.
  • Einen solchen als Kolbenverdichter ausgebildeten Kältemittelverdichter 5 zeigt 3 mit einem zwischen dem Hochdruckbereich HD und dem Niederdruckbereich liegenden Triebraum 5.3. Die schematisch in 3 eingezeichnete Trennlinie L2 trennt den Niederdruckbereich ND von dem Triebraum 5.3. Die Fluidverbindung zwischen dem Hochdruckbereich HD und dem Triebraum 5.3 einschließlich eines Regelventils wird mit einem Pfeil 5.4 angedeutet, Bei einem solchen Kältemittelverdichter 5 wird mittels des Sicherheitsventils 4.1 eine Fluidverbindung zwischen dem Hochdruckbereich HD und dem Triebraum 5.3 geschaffen, wenn der Hochdruck in dem Hochdruckabschnitt 1.1 am Hochdruckausgang 5.1 einen definierten Hochdruckschwellwert erreicht oder überschreitet.
  • Die 4 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung eines als Kolbenverdichter ausgeführten Kältemittelverdichters 5 mit einer als Sicherheitsventil 4.1 ausgeführten Überdrucksicherheitsvorrichtung 4. Dieses Sicherheitsventil 4.1 ist beispielhaft mit einer Kugel als Schließkörper dargestellt. Um einen kontinuierlichen Kältemittel-ÖI-Strom zu erzeugen, ist in dem Dichtsitz des Sicherheitsventil 4.1 eine bspw. als Kerbe, Nut oder Spalt realisierte Leckage 5.5 vorgesehen, so dass ein solcher Fluidstrom durch diese Leckage 5.5 Hindurchtreten und über eine Fluidleitung 5.4 in den Triebraum 5.3 abfließen kann. Wenn der Hochdruck in dem Hochdruckabschnitt 1.1 am Hochdruckausgang 5.1 einen definierten Hochdruckschwellwert erreicht oder überschreitet, öffnet das Sicherheitsventil 4.1, so dass über den vergrößerten Strömungsquerschnitt Kältemittel zum Niederdruckeingang 5.2 des Kältemittelverdichters 5 abfließen kann.
  • Alternativ zu der Leckage 5.6 und der Fluidleitung 5.5 kann auch eine Fluidleitung 5.7 zwischen dem Sicherheitsventil 4.1 und dem Triebraum 5.3 geschaffen werden, wobei in diesem Fall gemäß 4 die Fluidleitung 5.7 (gestrichelt dargestellt) auf der Hochdruckseite des Dichtsitzes mit dem Sicherheitsventil 4.1 verbunden und dauerhaft durchströmt ist und folglich für einen kontinuierlichen Rückstrom von Kältemittel-Öl-Gemisch in den Verdichter sorgt.
  • Bei einem gemäß 4 beschriebenen Konzept befindet sich das Verdichterregelventil in einer Fluidleitung, die eine Verbindung 5.4 zwischen dem Triebraum 5.3 und der Niederdruckseite ND des Kältemittelverdichters 5 herstellt.
  • Auch bei elektrischen Kältemittelverdichtern, die als Spiral- oder Flügelzellenverdichter realisiert sind, kann das Sicherheitsventil 4.1 der Überdrucksicherheitsvorrichtung 4 in den Kältemittelverdichter 5 integriert werden, wobei mit dem Sicherheitsventil 4.1 eine Verbindung zum Niederdruckbereich ND, also zum Niederdruckeingang 5.2 hergestellt wird.
  • Die alternative Ausführung eines Kältemittelverdichters 5 mit einer demselben zugeordneten Überdrucksicherheitsvorrichtung 4 ist in 5 dargestellt.
  • Der Kältemittelverdichter 5 ist elektrisch oder mechanisch angetrieben und von üblicher Bauart. Die Überdrucksicherheitsvorrichtung 4 umfasst eine Bypassleitung 4.2, in welcher ein Sicherheitsventil 4.1 angeordnet ist. Die Bypassleitung 4.2 verbindet den Hochdruckausgang 5.1 des Kältemittelverdichters 5 mit dessen Niederdruckeingang 5.2. Auch dieses Sicherheitsventil 4.1 weist die Eigenschaft auf, dass eine Fluidverbindung mittels der Bypassleitung 4.2 vom Hochdruckausgang 5.1 des Kältemittelverdichters 5 zu dessen Niederdruckeingang 5.2 geöffnet wird, wenn der Hochdruck in dem Hochdruckabschnitt 1.1 am Hochdruckausgang 5.1 einen definierten Hochdruckschwellwert erreicht oder überschreitet. Der Druckabbau findet dabei ebenso in Richtung zum Niederdruckabschnitt 1.2 statt.
  • Dieses Sicherheitsventil 4.1 wird wieder geschlossen, wenn der Hochdruck am Hochdruckausgang 5.1 des Kältemittelverdichters einen definierten weiteren Hochdruckschwellwert unterschreitet. Hierbei ist dieser weitere Hochdruckschwellwert kleiner als der erstgenannte Hochdruckschwellwert, wobei diese beiden Schwellenwerte eine Hysterese mit Werten von bspw. 5 bis 10 bar, je nach maximal zu erwartendem Hockdruckniveau des eingesetzten Kältemittels, bilden, um auf diese Weise ein Schwingen des Schließkörpers des Sicherheitsventil 4.1 um oder auf dem Niveau seiner Zuschaltschwelle zu verhindern.
  • Mit einer solchen Anordnung aus Kältemittelverdichter 5 und einer Überdrucksicherheitsvorrichtung 4 wird ein unerwünschter Druckaufbau nicht über eine Regelung einzelner Komponente des Kältemittelkreislaufes 1 mit langen Berechnungszeiten und Durchlaufzyklen reduziert, sondern wird mittels des Sicherheitsventils 4.1 mechanisch und verzögerungsfrei abgebaut. Hierbei tritt kein Kältemittel an die Umgebung aus.
  • Bei dem Kältemittelkreislauf 1 gemäß 1 wird im Kälteanlagenbetrieb das von dem Kältemittelverdichter 5 auf Hochdruck verdichtete Kältemittel im Wärmeübertrager 6 unter Abgabe von Wärme an die Fahrzeugumgebung abgekühlt, kondensiert bzw. unterkühlt und nach dem Durchströmen des Hochdruckabschnittes des inneren Wärmeübertragers 7 mittels des Expansionsorgans AE1 in den Verdampfer 2 auf Niederdruck entspannt. Das Kältemittel aus dem Verdampfer 2 wird über den Niederdruck-Akkumulator 8 und den Niederdruckabschnitt des inneren Wärmeübertragers 7 zur Niederdruckseite 5.2 des Kältemittelverdichters 3 zurückgeführt. Zusätzlich zum Verdampfer 2 kann auch der Chiller 3 betrieben werden, indem mittels des Expansionsorgans AE2 Kältemittel in den Chiller 3 entspannt wird und dabei Wärme aus dem Kühlmittelkreislauf 3.1 auf das Kältemittel übertragen wird, welches mit dem Kältemittel aus dem Verdampfer 2 in dem Verbindungspunkt K1 zusammengeführt wird.
  • Der Kältemittelkreislauf 1 gemäß 1 kann auch mit einer Wärmepumpenfunktion aufgebaut werden, wobei die Anordnung aus dem Kältemittelverdichter 5 mit zugeordneter Überdrucksicherheitsvorrichtung 4 ebenso den Ausführungen gemäß den 2 bis 5 entspricht.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Kältemittelkreislauf
    1.1
    Hochdruckabschnitt des Kältemittelkreislaufs 1
    1.2
    Niederdruckabschnitt des Kältemittelkreislaufes 1
    2
    Verdampfer
    3
    Chiller
    3.1
    Kühlmittelkreislauf des Chillers 3.1
    4
    Überdrucksicherheitsvorrichtung
    4.1
    Sicherheitsventil
    4.2
    Bypassleitung
    5
    Kältemittelverdichter
    5.1
    Hochdruckausgang des Kältemittelverdichters 5
    5.2
    Niederdruckeingang des Kältemittelverdichters 5
    5.3
    Triebraum des Kältemittelverdichters 5
    5.4
    Fluidverbindung des Kältemittelverdichters 5
    5.5
    Fluidleitung des Kältemittelverdichters 5
    5.6
    Leckage des Kältemittelverdichters 5
    5.7
    Fluidleitung des Kältemittelverdichters 5
    6
    Wärmeübertrager
    7
    innerer Wärmeübertrager
    8
    Niederdruck-Akkumulator
    10
    Kälteanlage
    AE1
    Expansionsorgan
    AE2
    Expansionsorgan
    HD
    Hochdruckbereich des Kältemittelverdichters 5
    ND
    Innsbruck Bereich des Kältemittelverdichters 5
    L1
    Trennlinie
    L2
    Trennlinie
    K1
    Verbindungspunkt
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2011/056371 A2 [0004]

Claims (6)

  1. Kälteanlage (10) für ein Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagenbetrieb betreibbaren Kältemittelkreislauf (1), umfassend - einen Kältemittelverdichter (5) mit einer integrierten Überdrucksicherheitsvorrichtung (4), - einen mit dem Hochdruckausgang (5.1) des Kältemittelverdichters (5) verbundenen Hochdruckabschnitt (1.1) mit einem Wärmeübertrager (6) als Kältemittelkondensator oder Gaskühler, und - einen mit dem Niederdruckeingang (5.2) des Kältemittelverdichters (5) verbunden Niederdruckabschnitt (1.2) mit wenigstens einem Verdampfer (2, 3) und einem dem Verdampfer vorgeschalteten Expansionsorgan (AE1, AE2), wobei - die Überdrucksicherheitsvorrichtung (4) ein in dem Kältemittelverdichter (5) integriertes Sicherheitsventil (4.1) umfasst, welches derart ausgebildet ist, dass eine Fluidverbindung vom Hochdruckausgang (5.1) zum Niederdruckeingang (5.2) geöffnet wird, wenn der Hochdruck am Hochdruckausgang (5.1) des Kältemittelverdichters (5) einen definierten Hochdruckschwellwert erreicht oder überschreitet.
  2. Kälteanlage (10) nach Anspruch 1, bei welcher - der Kältemittelverdichter (5) als Kolbenverdichter mit einem Triebraum und einer Fluidverbindung zwischen der Hochdruckseite und der Triebkammer ausgebildet ist, und - das Sicherheitsventil (4.1) in die Fluidverbindung integriert ist.
  3. Kälteanlage (10) nach Anspruch 2, bei welcher zur Sicherstellung eines kontinuierlichen Kältemittel-ÖI-Rückflusses in den Triebraum das Sicherheitsventil (4.1) mit einer Sollleckage ausgebildet ist.
  4. Kälteanlage (10) für ein Fahrzeug mit einem für einen Kälteanlagen-Betrieb betreibbaren Kältemittelkreislauf (1), umfassend - einen Kältemittelverdichter (5), - einen mit dem Hochdruckausgang (5.1) des Kältemittelverdichters (5) verbundenen Hochdruckabschnitt (1.1) mit einem Wärmeübertrager (6) als Kältemittelkondensator oder Gaskühler, - einen mit dem Niederdruckeingang (5.2) des Kältemittelverdichters (5) verbunden Niederdruckabschnitt (1.2) mit wenigstens einem Verdampfer (2, 3) und einem dem Verdampfer vorgeschalteten Expansionsorgan (AE1, AE2), und - eine Überdrucksicherheitsvorrichtung (4) mit einer den Hochdruckausgang (5.1) des Kältemittelverdichters (5) mit dessen Niederdruckeingang (5.2) verbindenden Bypassleitung (4.2) und einem in der Bypassleitung (4.2) angeordneten Sicherheitsventil (4.1), wobei - das Sicherheitsventil (4.1) derart ausgebildet ist, dass eine Fluidverbindung vom Hochdruckausgang (5.1) zum Niederdruckeingang (5.2) des Kältemittelverdichters (5) geöffnet wird, wenn der Hochdruck am Hochdruckausgang (5.1) des Kältemittelverdichters (5) einen definierten Hochdruckschwellwert erreicht oder überschreitet.
  5. Kälteanlage (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher das Sicherheitsventil (4.1) derart ausgebildet ist, dass das Sicherheitsventil (4.1) geschlossen wird, wenn der Hochdruck am Hochdruckausgang (5.1) des Kältemittelverdichters (5) einen definierten weiteren Hochdruckschwellwert unterschreitet.
  6. Kälteanlage (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der Reihenschaltung aus dem Verdampfer (2) und demselben vorgeschalteten Expansionsorgan (AE1) ein Chiller (3.1) mit einem vorgeschalteten Expansionsorgan (AE2) parallel geschaltet wird.
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