DE10247667A1

DE10247667A1 - Klimaanlage

Info

Publication number: DE10247667A1
Application number: DE10247667A
Authority: DE
Inventors: Georg Weber; Jan Hinrichs; Tilo Schaefer; Willi Parsch; Volker Seipel
Original assignee: LuK Fahrzeug Hydraulik GmbH and Co KG
Current assignee: ixetic Bad Homburg GmbH
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2003-04-17

Abstract

Klimaanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Verdichter, insbesondere einem geregelten, gegebenenfalls kupplungslosen Verdichter, mit einem Gaskühler oder Kondensator, mit einem Expansionsventil, mit einem Verdampfer, mit einem Sammler oder Receiver und gegebenenfalls mit einem inneren Wärmetauscher.

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Verdichter, insbesondere einem geregelten, gegebenenfalls kupplungslosen Verdichter, mit einem Gaskühler oder Kondensator, mit einem Expansionsventil, mit einem Verdampfer, mit einem Sammler oder Receiver und gegebenenfalls mit einem inneren Wärmetauscher.
Derartige Klimaanlagen sind bekannt. Diese Klimaanlagen weisen teilweise geregelte, gegebenenfalls kupplungslose Kältemittel-Verdichter auf, welche im ausgeschalteten Zustand der Klimaanlage mit minimalem Hub betrieben werden. Dieser Minimalwert des Hubes kann Null sein oder aber auch bis ca. 10% des Maximalhubes betragen. Um sicher zu stellen, daß auch bei Verwendung einer konstanten Drossel oder eines Expansionsventils mit von Null ungleichem Minimaldurchfluß kein Kältemittel den Verdampfer durchströmt, was sonst dort zu undefinierten Temperaturen führen könnte, muß ein Kältemittelkreislauf so aufgebaut sein, daß der Verdichter im ausgeschalteten Zustand der Klimaanlage entweder kein Kältemittel nach außen fördert oder dieses Kältemittel am Verdampfer vorbeigeleitet wird. Da der Verdichter auch im ausgeschalteten Zustand der Klimaanlage mit einer Vielfachen der Motordrehzahl mitdreht, entstehen im Verdichter Verlustleistungen, bei 8.000 Umdrehungen/min. z. B. in Größenordnungen von 1 kW und mehr, die bei hohen Drehzahlen, z. B. > 3.000 Umdrehungen/min., zu thermischen Problemen wie Überhitzung im Verdichter führen können.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Klimaanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Verdichter, insbesondere einem geregelten, gegebenenfalls kupplungslosen Verdichter, mit einem Gaskühler oder Kondensator, mit einem Expansionsventil, mit einem Verdampfer, mit einem Sammler oder Receiver und gegebenenfalls mit einem inneren Wärmetauscher, wobei im ausgeschalteten Zustand der Klimaanlage der Verdichter im Minimalhub läuft und der Verdampfer nicht durchströmt wird.
Erfindungsgemäß wird bei der Klimaanlage der Gaskühler vom Kältemittel durchströmt. Dadurch wird die Verlustleistung des mit hohen Drehzahlen laufenden Verdichters über den im Fahrzeug vorhandenen Gaskühler abgeführt und so sicher gestellt, daß der Verdichter thermisch nicht überlastet wird. Die zusätzliche Verlustleistung zum Umpumpen des Kältemittels im vorgeschlagenen "kleinen" Kältemittelkreislauf ist relativ klein (ca. 10% der Gesamtverlustleistung). Erfindungsgemäß wird an geeigneter Stelle, beispielsweise vor oder nach dem Expansionsventil, da hier die Kältemittelleitungen dicht zusammen liegen, oder falls vorhanden, am oder im inneren Wärmetauscher ein geeignetes Ventil, beispielsweise ein 3-Wege-Ventil, angeordnet. Um unerwünschten Rückfluß von Schmiermittel aus dem Verdichter, beispielsweise bei Drehzahl Null durch thermische Schwankungen, in den Kreislauf zu verhindern, ist eventuell ein Rückschlagventil an geeigneter Stelle im Kreislauf vorzusehen.
Eine weitere erfindungsgemäße Klimaanlage zeichnet sich dadurch aus, daß im Bereich zwischen Gaskühlerausgang und Verdampfereingang mindestens ein Ventil angeordnet ist, welches die Verbindung zwischen Gaskühlerausgang und Verdampfereingang unterbricht.
Auch wird eine Klimaanlage bevorzugt, bei der das Ventil eine Verbindung zwischen Gaskühlerausgang und dem Ansaugbereich des Verdichters herstellt. Bei einer erfindungsgemäßen Klimaanlage unterbricht das Ventil die Verbindung zwischen dem Gaskühlerausgang und dem ersten inneren Wärmetauschereingang und stellt eine Verbindung zwischen dem Gaskühlerausgang und dem zweiten inneren Wärmetauscherausgang bzw. dem Ansaugbereich des Verdichters her.
Bevorzugt wird eine Klimaanlage, bei welcher das Ventil die Verbindung zwischen dem ersten inneren Wärmetauscherausgang und dem Expansionsventileingang unterbricht und eine Verbindung zwischen dem ersten inneren Wärmetauscherausgang und dem zweiten inneren Wärmetauschereingang herstellt.
Auch wird eine Klimaanlage bevorzugt, bei der das Ventil die Verbindung zwischen dem ersten inneren Wärmetauscherausgang und dem Expansionsventileingang unterbricht und eine Verbindung zwischen dem ersten inneren Wärmetauscherausgang und dem zweiten inneren Wärmetauscherausgang herstellt.
Weiterhin wird eine Klimaanlage bevorzugt, bei welcher das Ventil die Verbindung zwischen dem Expansionsventileingang und dem Expansionsventilausgang unterbricht und eine Verbindung zwischen dem Expansionsventileingang und dem zweiten inneren Wärmetauschereingang herstellt.
Bei einer erfindungsgemäßen Klimaanlage unterbricht das Ventil die Verbindung zwischen dem Expansionsventileingang und dem Expansionsventilausgang und stellt eine Verbindung zwischen dem Expansionsventileingang und dem zweiten inneren Wärmetauscherausgang her.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßer Klimaanlage unterbricht das Ventil die Verbindung zwischen dem Expansionsventilausgang und dem Verdampfereingang und stellt eine Verbindung zwischen dem Expansionsventilausgang und dem zweiten inneren Wärmetauschereingang her.
Bevorzugt wird auch eine Klimaanlage, bei welcher das Ventil die Verbindung zwischen dem Expansionsventilausgang und dem Verdampfereingang unterbricht und eine Verbindung zwischen dem Expansionsventilausgang und dem zweiten inneren Wärmetauscherausgang herstellt.
Weiterhin wird eine Klimaanlage bevorzugt, bei der das Ventil ein 3/2-Wegeventil ist.
Bevorzugt wird auch eine Klimaanlage, bei welcher das Ventil ein Druckbegrenzungsventil oder Vorspannventil ist.
Eine erfindungsgemäße Klimaanlage zeichnet sich dadurch aus, daß das Expansionsventil geschlossen wird, wenn die Klimaanlage ausgeschaltet wird.
Eine weitere erfindungsgemäße Klimaanlage zeichnet sich dadurch aus, daß bei Drehzahl Null des Klimakompressors ein Rückschlagventil für ein Schmiermittel wirksam ist.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren geschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Funktionsschema einer Klimaanlage.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Funktionsschema einer Klimaanlage.
Fig. 3 zeigt ebenfalls ein weiteres Funktionsschema einer Klimaanlage.
In Fig. 1 ist ein Verdichter 10 über eine Leitung 12 an einen Verbindungspunkt K angeschlossen, der wiederum über eine Leitung 14 mit einem Gaskühler 16 und eine Leitung 18 mit einem Verbindungspunkt L verbunden ist. Vom Verbindungspunkt L führt über eine Leitung 20 der Kreislauf zu einem 3/2-Wegeventil 22, welches zwischen den Punkten A, das ist der erste Eingangspunkt zum inneren Wärmetauscher 50, und zum Verbindungspunkt H, das ist der zweite Ausgang des inneren Wärmetauschers 50, angeordnet ist. Von dort führt der Kreislauf über eine Leitung 28 zum Verbindungspunkt I, welcher wiederum mit dem Ansaugbereich des Verdichters 10 durch eine Leitung 30 verbunden ist. Vom ersten Kreislauf des inneren Wärmetauschers 50 geht eine Leitung 32 zu einem Verbindungspunkt B, von welchem eine Leitung 34 zu einem Verbindungspunkt C führt. Der Verbindungspunkt C ist der Eingangspunkt zum Expansionsventil 36. Auf der Ausgangsseite des Expansionsventils 36 befindet sich der Punkt D, der über die Leitung 38 mit dem Verbindungspunkt E verbunden ist, welcher die Eingangsseite zum Verdampfer 40 darstellt. Der Verdampfer 40 führt ausgangsseitig zu einem Sammler 42, und von dem Sammler 42 geht der Kreislauf über den Verbindungspunkt E, welcher die Eingangsstelle zum zweiten Kreislauf des inneren Wärmetauschers 50 darstellt. Vom zweiten Kreislauf des inneren Wärmetauschers 50 geht es dann zurück in den Verbindungspunkt H. Zur Funktion dieser erfindungsgemäßen Klimaanlage dient die folgende Beschreibung. Wenn die Klimaanlage nicht benötigt wird und ausgeschaltet werden soll, so wird durch das 3/2-Wegeventil die Verbindung von A nach B zum inneren Wärmetauscher 50 unterbrochen und eine Verbindung von A nach H, daß heißt zur Ansaugseite 30 des Verdichters 10, hergestellt. Dass bedeutet, daß bei abgeschalteter Klimaanlage und mit Minimalhub laufendem Verdichter 10 ein kleiner Kreislauf über den Gaskühler 16 gebildet wird, so daß die im Verdichter 10 erzeugte Leistung über den Gaskühler 16 abgekühlt werden kann und kühles Kältemittel dem Ansaugbereich 30 des Verdichters 10 zugeführt wird, so daß der Verdichter 10, im Minimalhub laufend, nicht überhitzt werden kann. Erfindungsgemäß ist wichtig, daß dieser kleine Gaskreislauf im abgeschalteten Zustand der Klimaanlage realisiert wird und daß gleichzeitig kein Kältemittel über den Verdampfer 40, das heißt über diesen Teil des großen Kreislaufes strömt. Das bedeutet analog für die folgenden Figuren, daß ein derartiges 3/2- Wegeventil, wie hier in der Fig. 1 das Ventil 22, beliebig so angeordnet werden kann, daß es den Kreislauf zum Verdampfer unterbricht und einen Bypass zurück zur Verdichteransaugseite ermöglicht.
Fig. 2 zeigt das Funktionsschema einer Klimaanlage, bei welcher ein 3/2- Wegeventil 60 am Eingangspunkt C des Expansionsventils 36 angeordnet ist. Im Leerlauf der Klimaanlage wird durch das Ventil 60 der Eingang zum Expansionsventil 36 geschlossen und eine Verbindung zu einer Leitung 62 geöffnet, sodaß das Kältemittel über den Verbindungspunkt G in einen verkürzten Kreislauf eintritt und der Verdampfer 40 nicht durchströmt wird. Erfindungswesentlich ist also, daß ein Leerlaufumschaltventil 22 (Fig. 1) oder 60 (Fig. 2) so im Kreislauf angeordnet ist, daß der Leerlauf-Kältemittelstrom des Verdichters 10 immer den Gaskühler 16 durchströmt und im Leerlauf nie den Verdampfer 40.
Fig. 3 zeigt deshalb das Funktionsschema der Klimaanlage mit den verschiedenen Verbindungspunkten, an denen entsprechend der vorherigen Beschreibung und den Ansprüchen ein entsprechendes Leerlaufumschaltventil eingreifen kann.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbarte Merkmalskombinationen zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

1. Klimaanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Verdichter, insbesondere einem geregelten, gegebenenfalls kupplungslosen Verdichter, mit einem Gaskühler oder Kondensator, mit einem Expansionsventil, mit einem Verdampfer, mit einem Sammler oder Receiver, und gegebenenfalls mit einem inneren Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, daß im ausgeschalteten Zustand der Klimaanlage der Verdichter im Minimalhub läuft und der Verdampfer nicht vom Kältemittel durchströmt wird.

2. Klimaanlage, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaskühler vom Kältemittel durchströmt wird.

3. Klimaanlage, insbesondere nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen Gaskühlerausgang und Verdampfereingang mindestens ein Ventil angeordnet ist, welches die Verbindung zwischen Gaskühlerausgang und Verdampfereingang unterbricht.

4. Klimaanlage, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil eine Verbindung zwischen Gaskühlerausgang und dem Ansaugbereich des Verdichters herstellt.

5. Klimaanlage, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil die Verbindung zwischen dem Gaskühlerausgang (L) und dem ersten inneren Wärmetauschereingang (A) unterbricht und eine Verbindung zwischen dem Gaskühlerausgang (L) und dem zweiten inneren Wärmetauscherausgang (H) bzw. dem Ansaugbereich (I) des Verdichters herstellt.

6. Klimaanlage, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil die Verbindung zwischen dem ersten inneren Wärmetauscherausgang (B) und dem Expansionsventileingang (C) unterbricht und eine Verbindung zwischen dem ersten inneren Wärmetauscherausgang (B) und dem zweiten inneren Wärmetauschereingang (G) herstellt.

7. Klimaanlage, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil die Verbindung zwischen dem ersten inneren Wärmetauscherausgang (B) und dem Expansionsventileingang (C) unterbricht und eine Verbindung zwischen dem ersten inneren Wärmetauscherausgang (B) und dem zweiten inneren Wärmetauscherausgang (H) herstellt.

8. Klimaanlage, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil die Verbindung zwischen dem Expansionsventileingang (C) und dem Expansionsventilausgang (D) unterbricht und eine Verbindung zwischen dem Expansionsventileingang (C) und dem zweiten inneren Wärmetauschereingang (G) herstellt.

9. Klimaanlage, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil die Verbindung zwischen dem Expansionsventileingang (C) und dem Expansionsventilausgang (D) unterbricht und eine Verbindung zwischen dem Expansionsventileingang (C) und dem zweiten inneren Wärmetauscherausgang (H) herstellt.

10. Klimaanlage, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil die Verbindung zwischen dem Expansionsventilausgang (D) und dem Verdampfereingang (E) unterbricht und eine Verbindung zwischen dem Expansionsventilausgang (D) und dem zweiten inneren Wärmetauschereingang (G) herstellt.

11. Klimaanlage, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil die Verbindung zwischen dem Expansionsventilausgang (D) und dem Verdampfereingang (E) unterbricht und eine Verbindung zwischen dem Expansionsventilausgang (D) und dem zweiten inneren Wärmetauscherausgang (H) herstellt.

12. Klimaanlage, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein 3/2-Wegeventil ist.

13. Klimaanlage, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Druckbegrenzungsventil oder Vorspannventil ist.

14. Klimaanlage, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Expansionsventil geschlossen wird, wenn die Klimaanlage ausgeschaltet wird.

15. Klimaanlage, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Drehzahl Null des Klimakompressors ein Rückschlagventil für ein Schmiermittel wirksam ist.

16. Klimaanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Verdichter, insbesondere einem geregelten, gegebenenfalls kupplungslosen Verdichter, mit einem Gaskühler oder Kondensator, mit einem Expansionsventil, mit einem Verdampfer, mit einem Sammler oder Receiver, und gegebenenfalls mit einem inneren Wärmetauscher, gekennzeichnet durch mindestens ein in den Anmeldeunterlagen offenbartes erfinderisches Merkmal.