DE19947886A1 - Klimaanlage - Google Patents

Abstract

Eine Klimaanlage mit einem Kühlkreislauf (3), der einen Kompressor (6), einen Kondensator (2), ein Entspannungsventil (8) und einen Verdampfer (10) enthält, weist ein Mittel (29) auf zum Steuern eines Unterkühlungsgrades des Kühlmittels an einem Ausgang des Kondensators (2) auf einen Wert von nicht höher als ein vorbestimmter Wert oder weist ein Mittel (29) auf zum Steuern eines effektiven Wärmeübertragungsbereiches in dem Kondensator (2), der durch Subtrahieren eines Bereiches unter einer Unterkühlungsbedingung des Kühlmittels von einem gesamten Wärmeübertragungsbereich definiert ist, auf eine Rate von nicht weniger als eine vorbestimmte Rate relativ zu dem gesamten Wärmeübertragungsbereich. Die Klimaanlage kann die maximale Fähigkeit des Kondensators (2) erreichen und damit letztendlich die maximale Fähigkeit des gesamten Systems der Klimaanlage durch Steuerung der neuen Faktoren des Unterkühlungsgrades oder des effektiven Wärmeübertragungsbereiches des Kondensators (2).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage, die für eine Verwendung in Fahrzeugen geeignet ist. Speziel­ ler bezieht sie sich auf eine Klimaanlage, die die maximale Fähigkeit eines Kondensators, letzten Endes die maximale Fä­ higkeit des gesamten Systems der Klimaanlage, erreichen kann.

Bei einer der Anmelderin bekannten Klimaanlage mit einem Kühlkreislauf, die einen Kompressor, einen Kondensator, ein Entspannungsventil und einen Verdampfer enthält, werden im allgemeinen der Ein-/Aus-Betrieb oder die Drehzahl des Kom­ pressors, der Öffnungsgrad des Entspannungsventiles, usw. derart gesteuert, daß der Unterkühlungsgrad am Ausgang des Kondensators auf ungefähr 5°C gesteuert wird. Da es jedoch keine Technik zur Steuerung des Klimaanlagensystems in einer optimalen Bedingung vom Standpunkt der Unterkühlungsbedingung des Kondensators gibt, ist es unbekannt, ob die Fähigkeit be­ treffend dem gesamten System ausreichend ausgegeben wird oder nicht.

Als Ergebnis unserer Untersuchung zum Bestimmen der Fähigkeit einer Klimaanlage unter verschiedenen Bedingungen unter Be­ rücksichtigung der Unterkühlungsbedingung eines Kondensators hat sich ergeben, daß die Klimaanlage nicht immer in ihrer optimalen Bedingung arbeitet. Die Fähigkeit und die Betriebs­ bedingung der Klimaanlage wird nämlich stark durch die Unter­ kühlungseigenschaft des Kondensators beeinflußt.

In der vorliegenden Beschreibung bedeutet die Unterkühlungs­ bedingung eine Bedingung, bei der theoretisch das gesamte Kühlmittel in die Flüssigkeitsphase gelangt. Der Unterküh­ lungsgrad des Kondensators bedeutet ein von einer Referenz­ temperatur verringerter Temperaturgrad des Kältemittels, wenn die Referenztemperatur als eine Unterkühlungsstarttemperatur an einem Ausgang des Kondensators unter bzw. bei einem vorbe­ stimmten Druck definiert ist. Der Unterkühlungsgrad des Kon­ densators wird als ein Index zum Anzeigen des Grades der Un­ terkühlungsbedingung verwendet. Dieser Unterkühlungsgrad va­ riiert in Abhängigkeit der Art der Klimaanlage und ihrer Be­ triebsbedingungen.

Wenn der Unterkühlungsgrad an einem Ausgang eines Kondensa­ tors zu gering ist oder wenn die Bedingung nicht unter einer Unterkühlung ist, kann ein Entspannungsventil bei der Drosselung der Kühlmittelströmung nicht gut arbeiten, kann die Wärmeaustauschfähigkeit in einem Verdampfer ungenügend werden und kann die Fähigkeit des gesamten Klimaanlagensy­ stems verringert sein. Wenn der Unterkühlungsgrad an einem Ausgang eines Kondensators zu groß ist, kann der mit einem Kühlmittel in der flüssigen Phase gefüllte Bereich innerhalb des Kondensators zu groß werden, kann der Wärmeübertragungs­ bereich des Kondensators, speziell der effektive Wärmeüber­ tragungsbereich des Kondensators mit Ausnahme des Bereiches unter der Unterkühlungsbedingung, klein werden, kann die Wär­ mestrahlungseigenschaft des Kondensators verringert sein und die Fähigkeit des gesamten Klimaanlagensystems kann verrin­ gert sein.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Klimaanlage vorzusehen, die die maximale Fähigkeit eines Kondensators und letzten En­ des die maximale Fähigkeit des gesamten Systems der Klimaan­ lage erreichen kann.

Die Aufgabe wird durch die Klimaanlage des Anspruches 1 oder 3 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen an­ gegeben.

Die Klimaanlage basiert auf dem oben beschriebenen neuen technischen Konzept, das sich auf die Unterkühlungsbedingung eines Kondensators bezieht.

Eine Klimaanlage entsprechend der vorliegenden Erfindung ist hier angegeben. Die Klimaanlage entsprechend der vorliegenden Erfindung weist einen Kühlkreislauf mit einem Kompressor, ei­ nem Kondensator, einem Entspannungsventil und einem Verdamp­ fer auf. Die Klimaanlage weist ein Mittel zum Steuern eines Unterkühlungsgrades des Kühlmittels an einem Ausgang des Kon­ densators auf einen Wert von nicht mehr als ein vorbestimmter Wert auf (ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung). Al­ ternativ weist die Klimaanlage ein Mittel auf zum Steuern ei­ nes effektiven Wärmeübertragungsbereiches in dem Kondensator auf eine Rate von nicht weniger als eine vorbestimmte Rate relativ zu einen gesamten Wärmeübertragungsbereich (ein zwei­ ter Aspekt der vorliegenden Erfindung). Der effektive Wärme­ übertragungsbereich ist definiert durch Substrahieren eines Bereiches unter einer Unterkühlungsbedingung des Kühlmittels von dem gesamten Wärmeübertragungsbereich.

Bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei dem die Aufmerksamkeit auf dem Unterkühlungsgrad an dem Ausgang des Kondensators liegt, wird der Unterkühlungsgrad auf einen Wert gesteuert, der nicht höher ist als ein vorbestimmter Wert. Bei dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, bei dem die Aufmerksamkeit auf dem effektiven Wärmeübertragungsbe­ reich des Kondensators liegt, wird der effektive Wärmeüber­ tragungsbereich auf eine Rate von nicht weniger als eine vor­ bestimmte Rate relativ zu dem gesamten Wärmeübertragungsbe­ reich gesteuert. Sowohl der erste als auch der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung steuern die Unterkühlungsbedingung bezüglich des gesamten Kondensators auf eine optimale Bedin­ gung.

Bei der Steuerung des Unterkühlungsgrades oder des effektiven Wärmeübertragungsbereiches können verschiedene Mittel einge­ setzt werden. Beispielsweise kann bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Aufbau eingesetzt werden, bei dem die Klimaanlage einen Temperatursensor oder einen Temperatur­ sensor und einen Drucksensor an dem Ausgang des Kondensators aufweist und ein Mittel aufweist zum Berechnen des Unterküh­ lungsgrades basierend auf einem Signal von dem Sensor und zum Senden eines Signales des berechneten Unterkühlungsgrades zu dem Steuermittel. Bei dem zweiten Aspekt der vorliegenden Er­ findung kann ein Aufbau eingesetzt werden, bei dem die Klima­ anlage einen Temperatursensor oder einen Temperatursensor und einen Drucksensor an einem Ausgang des Kondensators aufweist und ein Mittel aufweist zum Berechnen eines Unterkühlungsgra­ des des Kühlmittels an dem Ausgang des Kondensators basierend auf einem Signal von dem Sensor, zum Lesen eines effektiven Wärmeübertragungsbereiches zu dieser Zeit von einem in einem Speicher gespeicherten Plan zum Bestimmen einer Beziehung zwischen einem Unterkühlungsgrad und einem effektiven Wärme­ übertragungsbereich des Kondensators basierend auf den be­ rechneten Unterkühlungsgrad und zum Senden eines Signales des gelesenen effektiven Wärmeübertragungsbereiches zu dem Steu­ ermittel.

Weiterhin kann bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfin­ dung ein Aufbau verwendet werden, bei dem die Klimaanlage ei­ nen Sensor, der einen Grad einer Gas-/Flüssigkeitsphasen­ mischbedingung an dem Ausgang des Kondensators erfaßt, und ein Mittel zum Berechnen des Unterkühlungsgrades basierend auf einem Signal des Sensors und zum Senden eines Signales des berechneten Unterkühlungsgrades zu dem Steuermittel auf­ weist. Bei dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Aufbau eingesetzt werden, bei dem die Klimaanlage einen Sensor aufweist, der einen Grad einer Gas-/Flüssigkeits­ phasenmischbedingung des Kühlmittels an einem Ausgang des Kondensators erfaßt, und ein Mittel aufweist zum Berechnen eines Unterkühlungsgrades des Kühlmittel an dem Ausgang des Kondensators basierend auf einem Signal von dem Sensor, zum Lesen eines effektiven Wärmeübertragungsbereiches zu dieser Zeit von einem in einem Speicher gespeicherten Plan zum Be­ stimmen einer Beziehung zwischen einem Unterkühlungsgrad und einem effektiven Wärmeübertragungsbereich des Kondensators basierend auf dem berechneten Unterkühlungsgrad und zum Sen­ den eines Signales des gelesenen effektiven Wärmeübertra­ gungsbereiches zu dem Steuermittel.

Weiterhin kann bei dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfin­ dung ein Aufbau eingesetzt werden, bei dem ein Startpunkt ei­ nes Bereiches unter einer Unterkühlungsbedingung des Kühlmit­ tels in einem Kühlmitteldurchgang innerhalb des Kondensators eingestellt ist und ein Temperatursensor an dem Startpunkt vorgesehen ist zum Erfassen einer Unterkühlungsstarttempera­ tur und zum Senden eines Signales der erfaßten Temperatur zu dem Steuermittel. Bei dem zweiten Aspekt der vorliegenden Er­ findung kann ein Aufbau eingesetzt werden, bei dem ein Ther­ mosensor zum Erfassen einer Temperaturverteilung des gesamten Kondensators derart vorgesehen ist, daß er zu dem Kondensator weist, und wobei der Thermosensor ein Signal eines durch den Thermosensor erfaßten effektiven Wärmeübertragungsbereiches des Kondensators zu dem Steuermittel sendet.

Bei der vorliegenden Erfindung steuert das Steuermittel den Unterkühlungsgrad auf einen Wert von nicht höher als ein vor­ bestimmter Wert oder steuert den effektiven Wärmeübertra­ gungsbereich auf eine Rate von nicht weniger als eine vorbe­ stimmte Rate relativ zu einem gesamten Wärmeübertragungsbe­ reich. Konkreter wird basierend auf der Steuerung des Steuer­ mittels der Betrieb von zumindest dem Kompressor oder dem Entspannungsventil gesteuert. Bei dem Kompressor kann sein Ein-/Aus-Betrieb oder seine Drehzahl gesteuert werden und bei einem Kompressor variabler Verdrängung kann die Verdrängungs­ größe gesteuert werden. Bei dem Entspannungsventil kann der Öffnungsgrad gesteuert werden. Durch diese Steuerungen des Kompressors oder des Entspannungsventiles oder von beiden kann der Unterkühlungsgrad oder der effektive Wärmeübertra­ gungswert gesteuert werden.

Ein vorbestimmter Wert für den Unterkühlungsgrad wird bei­ spielsweise als ein Wert von nicht höher als 15°C einge­ stellt, und bevorzugter wird der Unterkühlungsgrad auf einen Wert des Bereiches von 1-15°C gesteuert. Eine vorbestimmte Rate des effektiven Wärmeübertragungsbereiches ist beispiels­ weise als eine Rate von nicht weniger als 80% eingestellt.

Bei der Klimaanlage entsprechend der vorliegenden Erfindung werden der Unterkühlungsgrad oder der effektive Wärmeübertra­ gungsbereich des Kondensators, die bis jetzt noch nicht als eine Basisinformation für die Steuerung bei der der Anmelde­ rin bekannten Technik verwendet wurden, direkt oder indirekt erfaßt. Der Kompressor oder das Entspannungsventil oder beide werden über das Steuermittel derart gesteuert, daß der erfaß­ te Unterkühlungsgrad oder der erfaßte Wärmeübertragungsbe­ reich einen optimalen Wert annimmt, nämlich derart, daß der Kondensator und letztendlich die gesamte Klimaanlage eine ma­ ximale Leistungsfähigkeit aufweisen. Daher kann in der vor­ liegenden Erfindung die Unterkühlungsbedingung geeignet und automatisch derart gesteuert werden, daß sie eine optimale Bedingung wird, obwohl die Unterkühlungsbedingung des Konden­ sators bei der der Anmelderin bekannten Technik nicht gesteu­ ert wurde. Folglich kann das Klimaanlagensystem als Ganzes eine ausreichend gute Leistungsfähigkeit aufweisen. Nämlich die Fähigkeit des Kondensators und letztendlich die Fähigkeit der gesamten Klimaanlage können ihre maximale Fähigkeit er­ reichen, und sogar wenn es eine Variation der Betriebsbedin­ gungen oder eine Änderung des Klimaanlagentypes gibt, kann die Klimaanlage in der optimalen Bedingung gesteuert werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung er­ geben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Bezug zu den beigefügten Figuren.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nun mit Be­ zug zu den beigefügten Figuren beschrieben, wobei sie nur beispielhaft angegeben werden und nicht die vorliegende Er­ findung beschränken sollen.

Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Schaubild einer Klimaanlage entspre­ chend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Aufrißansicht eines in Fig. 1 ge­ zeigten Kondensators;

Fig. 3 ein Diagramm, das ein Beispiel einer Beziehung zwi­ schen einem Unterkühlungsgrad und einer Fähigkeit und eines effektiven Wärmeübertragungsbereiches eines Kon­ densators zeigt;

Fig. 4 eine schematische Aufrißansicht eines Kondensators ei­ ner Klimaanlage entsprechend einer zweiten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine schematische Aufrißansicht eines Kondensators ei­ ner Klimaanlage entsprechend einer dritten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 eine schematische Perspektivansicht eines Kondensators und eines Thermosensors einer Klimaanlage entsprechend einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung.

Fig. 1 und 2 zeigen eine erste Ausführungsform einer Klimaan­ lage entsprechend der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 weist die Klimaanlage 1 einen Kühlkreislauf 3 auf, der einen Kon­ densator 2 enthält. In dieser Ausführungsform sind ein Kom­ pressor 6, dessen Ein-/Aus-Betrieb durch eine Kupplung 5 ge­ steuert wird, die durch eine Kupplungssteuereinheit 4 gesteu­ ert wird, ein Sammeltrockner 7, ein Entspannungsventil 8 und ein Verdampfer 10 in dem Kühlkreislauf vorgesehen. Der Ver­ dampfer 10 ist in einer Luftleitung 9 angeordnet. An einem Ende der Luftleitung 9 sind eine äußere Luftöffnung 11 und eine innere Luftöffnung 12 für ein Luftansaugen geöffnet. Die Rate der Außenluft zu der Innenluft wird durch einen Schalt­ dämpfer 13 gesteuert. Die eingebrachte Luft wird in das Inne­ re der Luftleitung 9 durch das Gebläse 14 gebracht. Ein Heiz­ gerät 15 ist an einer Position stromabwärts von dem Verdamp­ fer 10 vorgesehen. Motorkühlwasser 16 zirkuliert in dem Heiz­ gerät 15. Ein Luftmischungsdämpfer 18 ist an einer Position unmittelbar stromabwärts von dem Heizgerät 15 vorgesehen, und der Öffnungsgrad des Luftmischungsdämpfers 18 wird durch ein Luftmischungsdämpferbetätigungselement 17 gesteuert. An dem anderen Ende der Luftleitung 9 sind entsprechende Luftöffnun­ gen 19, 20 und 21 geöffnet zum Herausblasen der temperaturge­ steuerten Luft von der Luftleitung 9. Die Öffnungsgrade der Luftöffnungen 19, 20 und 21 werden entsprechend durch Dämpfer 22, 23 bzw. 24 gesteuert.

In dieser Ausführungsform sind ein Innenlufttemperatursensor 25, ein Sonnenscheinsensor 26 und ein Außenlufttemperatursen­ sor 27 vorgesehen. Die Signale von diesen Sensoren 25, 26 und 27 werden zu einer Hauptsteuereinheit 29 gesendet. Die Haupt­ steuereinheit 29 steuert als Reaktion auf die Signale von den Sensoren 25, 26 und 27 die Klimatisierung derart, daß die In­ nentemperatur eine Zieltemperatur, die durch eine Tempera­ tureinstellvorrichtung 28 eingestellt ist, werden kann.

Weiter ist in dieser Ausführungsform ein Temperatursensor 30 an einem Ausgang des Kondensators 2 vorgesehen zum Erfassen der Temperatur des Kühlmittels an dem Ausgang des Kondenstors 2. Das erfaßte Signal des Temperatursensors 30 wird zu der Hauptsteuereinheit 29 gesendet. In der Hauptsteuereinheit 29 wird ein Unterkühlungsbedingungsgrad an dem Ausgang des Kon­ densators 2 basierend auf dem Signal von dem Temperatursensor 30 berechnet und basierend auf dem berechneten Unterkühlungs­ grad wird ein Betriebssteuersignal von der Hauptsteuereinheit 29 zu dem Kompressor 6 oder dem Entspannungsventil 8 gesen­ det. Durch das Steuersignal wird der Ein-/Aus-Betrieb des Kompressors 6 aufgrund der durch die Kupplungssteuereinheit 4 gesteuerten Kupplung 5 gesteuert, und der Öffnungsgrad des Entspannungsventiles 8 wird gesteuert. Daher enthält die Hauptsteuereinheit 29 das Berechnungsmittel und das Steuer­ mittel entsprechend der vorliegenden Erfindung.

Der Kondensator 2 ist beispielsweise als Mehrstromwärmetau­ scher konstruiert, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Der Kondensator enthält ein Paar von Verteilerrohren 31, eine Mehrzahl von Wärmeübertragungsrohren 32, die zwischen dem Paar von Vertei­ lerrohren 31 vorgesehen sind, und eine Mehrzahl von Rippen 33, die zwischen benachbarten Wärmeübertragungsrohren 32 vor­ gesehen sind. Das durch ein Einlaßrohr 34 eingeführte Kühl­ mittel wird in dem Kondensator 2 zirkuliert und nach einem Wärmeaustausch mit Außenluft wird das Kühlmittel von einem Auslaßrohr 35 ausgegeben. Eine geeignete Anzahl von Trennwän­ den 36 kann in den Wärmeübertragungsrohren 31 vorgesehen sein. An dem Ausgang des Kondensators 2, in dieser Ausfüh­ rungsform an einem angemessenen Abschnitt an dem Auslaßrohr 35 oder nahe dem Auslaßrohr 35, ist der Temperatursensor 30 vorgesehen. Der Temperatursensor 30 erfaßt im wesentlichen eine Temperatur des Kühlmittels an dem Ausgang des Kondensa­ tors 2, die den Unterkühlungsgrad des Kühlmittels an dem Aus­ gang des Kondensators 2 anzeigt.

Die Steuerung der Klimaanlage 1, speziell die Steuerung des Unterkühlungsgrades oder einer effektiven Wärmeübertragungs­ fläche bzw. -bereiches des Kondensators wird wie folgt durch­ geführt.

In dem Kondensator 2 schreitet die Kondensation des Kühlmit­ tels voran, wenn das Kühlmittel zu einer stromabwärtigen Sei­ te fließt, und wenn die Kondensation voranschreitet, wird die Rate der Flüssigkeitsphase zur Gasphase des Kühlmittels grö­ ßer. Daher wird in Abhängigkeit der Bedingungen ein Bereich unter einer Unterkühlungsbedingung innerhalb des Kondensators 2 gebildet. Beispielsweise wird, wie durch die Strichpunktli­ nien in Fig. 2 gezeigt ist, ein Unterkühlungsbereich b1, der an der stromabwärtigen Seite der Linie a1 gebildet ist, oder ein Unterkühlungsbereich b2, der an der stromabwärtigen Seite der Linie a2 gebildet ist, innerhalb des Kondensators 2 ge­ bildet. Wie vorher erwähnt wurde, bedeutet die Unterkühlungs­ bedingung entsprechend der vorliegenden Erfindung, eine Be­ dingung, bei der theoretisch das gesamte Kühlmittel in eine Flüssigkeitsphase gelangt. Der Unterkühlungsgrad entsprechend der vorliegenden Erfindung bedeutet einen von einer Referenz­ temperatur (in der vorliegenden Erfindung beträgt die Einheit "°C") verringerten Temperaturgrad des Kühlmittels, wenn die Referenztemperatur als eine Unterkühlungsstarttemperatur an einem Ausgang eines Kondensators bei einem vorbestimmten Druck definiert ist, und der Unterkühlungsgrad des Kondensa­ tors wird als Index zum Anzeigen des Grades der Unterküh­ lungsbedingung verwendet.

Als Ergebnis unserer Untersuchung zeigt der Unterkühlungsgrad ein Verhalten und eine Eigenschaft, wie beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist. Fig. 3 zeigt eine Fähigkeit des Kondensa­ tors 2 bei jedem Unterkühlungsgrad (SC) durch einen Prozent­ satz an, wenn die Fähigkeit des Kondensators 2 bei einem Un­ terkühlungsgrad von 2°C als 100 bezeichnet wird. Fig. 3 zeigt weiterhin einen effektiven Wärmeübertragungsbereich des Kon­ densators 2 bei jedem Unterkühlungsgrad durch einen Prozent­ satz an, wenn der effektive Wärmeübertragungsbereich des Kon­ densators 2 als 100 bezeichnet wird. Obwohl die in Fig. 3 ge­ zeigten Eigenschaften in der senkrechten Richtung von Fig. 3 in Abhängigkeit des Druckes des Kühlmittels variieren, ändert sich die Tendenz der Eigenschaften nicht.

Wenn der Unterkühlungsgrad größer als 15°C wird, verringert sich die Fähigkeit des Kondensators 2 stark und die effektive Wärmeübertragung verringert sich ebenfalls stark von ungefähr 80%, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Daher wird in der vor­ liegenden Erfindung der Unterkühlungsgrad derart gesteuert, daß er nicht größer als 15°C ist, bevorzugt einen Wert des Bereiches von 1-15°C annimmt. Durch eine solche Steuerung kann die Fähigkeit des Kondensators 2 derart erzielt werden, daß sie die maximale Fähigkeit ist. Somit wird der Bereich des Unterkühlungsgrades derart gesteuert, daß er nicht größer 15°C ist. Weiterhin wird der effektive Wärmeübertragungsbe­ reich des Kondensators 2 derart gesteuert, daß er bevorzugt nicht kleiner als 80% ist.

Somit kann durch Steuern des Unterkühlungsgrades oder des ef­ fektiven Wärmeübertragungsbereiches des Kondensators 2 die maximale Fähigkeit des Kondensators 2 erreicht werden und da­ mit kann letzten Endes die Fähigkeit der gesamten Klimaanlage maximal werden.

Der oben beschriebene Unterkühlungsgrad des Kondensators 2 wird wie folgt berechnet. Die Temperatur an dem Ausgang des Kondensators 2 wird direkt durch den Temperatursensor 30 er­ faßt und der Unterkühlungsgrad zu dieser Zeit wird berechnet als einen Differenz zwischen der erfaßten Temperatur und ei­ ner Unterkühlungsstarttemperatur des Kühlmittels. Der berech­ nete Unterkühlungsgrad kann mit einem in einem Speicher ge­ speicherten Eigenschaftsplan, wie z. B. der in Fig. 3 gezeig­ te, verglichen werden und die Fähigkeit des Kondensators 2 zu dieser Zeit kann von dem Plan bestimmt werden. Ein Signal des berechneten Unterkühlungsgrades wird an das Steuermittel in der Hauptsteuereinheit 29 gesendet, und der berechnete Unter­ kühlungsgrad wird mit einem vorbestimmten gewünschten Bereich verglichen. Basierend auf einem Signal von der Hauptsteuer­ einheit 29, das in Abhängigkeit des Vergleiches in der Haupt­ steuereinheit 29 ausgegeben wird, wird die Kupplungssteuer­ einheit 4 gesteuert und der Ein-/Aus-Betrieb des Kompressors 6 wird durch die Steuerung der Kupplung 5 gesteuert. Durch diese Steuerung kann der Unterkühlungsgrad an dem Ausgang des Kondensators 2 auf einen Wert, der nicht höher als ein vorbe­ stimmter Wert ist, gesteuert werden.

In dem Fall der Steuerung des effektiven Wärmeübertragungsbe­ reiches des Kondensators 2 wird der Grad der Unterkühlung zu dieser Zeit in einer Art berechnet, die ähnlich zu der oben beschriebenen ist. Basierend auf dem berechneten Unterküh­ lungsgrad wird der effektive Wärmeübertragungsbereich zu die­ ser Zeit von einem in einem Speicher gespeicherten Plan, wie z. B. der in Fig. 3 gezeigte, gelesen, wird ein Signal des ge­ lesenen effektiven Wärmeübertragungsbereiches zu dem Steuer­ mittel in der Hauptsteuereinheit 29 gesendet und wird die Steuergröße in dem Steuermittel berechnet. Basierend auf ei­ nem Signal von der Hauptsteuereinheit 29, das in Abhängigkeit von der Berechnung in der Hauptsteuereinheit 29 ausgegeben wird, wird die Kupplungssteuereinheit 4 gesteuert und der Ein-/Aus-Betrieb des Kompressors 6 wird durch die Steuerung der Kupplung 5 gesteuert. Durch diese Steuerung kann der ef­ fektive Wärmeübertragungsbereich des Kondensators 2 auf eine Rate gesteuerte werden, die nicht geringer ist als eine vor­ bestimmte Rate relativ zu dem gesamten Wärmeübertragungsbe­ reich des Kondensators.

Obwohl nur die Temperatur an dem Ausgang des Kondensators 2 in der oben beschriebenen Ausführungsform erfaßt wird, kann wie oben erwähnt wurde, der Druck zur gleichen Zeit erfaßt werden und der Unterkühlungsgrad oder der effektive Wärme­ übertragungsbereich des Kondensators 2 kann basierend auf beiden Signalen von der erfaßten Temperatur und dem erfaßten Druck gesteuert werden. Da die in Fig. 3 gezeigten Eigen­ schaften in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen variieren, speziell in Abhängigkeit von dem Druck zu der Zeit, kann eine wünschenswertere Steuerung durch eine solche Steuerung ver­ wirklicht sein, die sowohl auf der Temperatur als auch auf dem Druck basiert.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung. In dieser Ausführungsform ist anstatt des in der er­ sten Ausführungsform verwendeten Temperatursensors 30 ein Sensor 41, der einen Grad der Gas-/Flüssigkeitsphasenmischbe­ dingung des Kühlmittels erfaßt, an dem Ausgang des Kondensa­ tors 2 vorgesehen. Basierend auf einem Signal der erfaßten Gas-/Flüssigkeitsphasenmischbedingung von dem Sensor 41 wird der zu steuernde Unterkühlungsgrad in der Hauptsteuereinheit 29 berechnet, und der Betrieb des Kompressors 6 kann derart gesteuert werden, daß der Unterkühlungsgrad an dem Ausgang des Kondensators 2 innerhalb eines vorbestimmten gewünschten Bereiches gesteuert wird, ähnlich zu der ersten Ausführungs­ form.

In dem Fall der Steuerung des effektiven Wärmeübertragungsbe­ reiches des Kondensators 2 unter Verwendung des Unterküh­ lungsgrades, der basierend auf einem von dem Sensor 41 erfaß­ ten Signal der Gas-/Flüssigkeitsphasenmischbedingung berech­ net ist, wird der effektive Wärmeübertragungsbereich zu die­ ser Zeit von einem in einem Speicher gespeicherten Plan aus­ gelesen, wird die einzunehmende Steuergröße von dem gelesenen effektiven Wärmeübertragungsbereich berechnet und kann der Betrieb des Kompressors 6 derart gesteuert werden, daß der effektive Wärmeübertragungsbereich des Kondensators 2 inner­ halb einer vorbestimmten gewünschten Rate gesteuert wird, ähnlich zu der ersten Ausführungsform.

Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Kondensators entsprechend der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausfüh­ rungsform wird beispielsweise ein Startpunkt (Startlinie) a2 des Unterkühlungsbereiches b2 auf dem Weg des Kühlmittel­ durchgangs innerhalb des Kondensators 2 eingestellt. Es wird somit ein gewisser Unterkühlungsbereich b2 als ein gewünsch­ ter Unterkühlungsbereich, der zu steuern ist, voreingestellt. Ein Temperatursensor 51 ist an einer geeigneten Position auf der voreingestellten Unterkühlungsstartlinie a2 vorgesehen.

In dieser Ausführungsform wird bestimmt, ob die Temperatur des Kühlmittels an dem Startpunkt a2 die Unterkühlungsstart­ temperatur erreicht. Unter Verwendung des Signales von dem Temperatursensor 51 kann der tatsächliche Unterkühlungsbe­ reich in dem Kondensator 2 derart gesteuert werden, daß er ein vorbestimmter Bereich mit gewünschter Größe wird. Natür­ lich kann ein Gas-/Flüssigkeitsphasenmischbedingungser­ fassungssensor anstatt des Temperatursensors 51 vorgesehen sein.

Fig. 6 zeigt eine vierte Ausführungsform eines Kondensators und einen Thermosensor entsprechend der vorliegenden Erfin­ dung. In dieser Ausführungsform ist ein berührungsloser Ther­ mosensor 61, beispielsweise ein Infrarotthermosensor, vorge­ sehen zum Erfassen einer Temperaturverteilung des gesamten Kondensators 2. Der Thermosensor 61 ist derart angeordnet, daß er zu dem Kondensator 2 hin weist mit einem geeigneten Abstand. Der Thermosensor 61 erfaßt direkt eine Temperatur­ verteilung des gesamten Kondensators 2 und erfaßt die Rate des effektiven Wärmeübertragungsbereiches zur gegenwärtigen Zeit relativ zu dem gesamten Wärmeübertragungsbereich des Kondensators 2. Daher ist es nicht notwendig den effektiven Wärmeübertragungsbereich zu berechnen oder zu lesen, und ein gewünschter effektiver Wärmeübertragungsbereich kann im we­ sentlichen direkt gesteuert werden.

Obwohl hauptsächlich der Ein-/Aus-Betrieb des Kompressors 6 gesteuert wird für die Steuerung des Unterkühlungsgrades oder des effektiven Wärmeübertragungsbereiches des Kondensators 2 in den oben beschriebenen Ausführungsformen kann zur gleichen Zeit wie diese Steuerung oder unabhängig von dieser Steuerung der Öffnungsgrad des Entspannungsventiles 8 gesteuert werden. Weiterhin kann die Drehzahl des Kompressors 6 auch gesteuert werden. In dem Fall eines variablen Verdrängungskompressors kann die Größe der Verdrängung gesteuert werden.

Claims (11)

1. Klimaanlage mit einem Kühlkreislauf (3), der einen Kom­ pressor (6), einen Kondensator (2), ein Entspannungsven­ til (8) und einen Verdampfer (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Klimaanlage ein Mittel (29) zur Steuerung eines Un­ terkühlungsgrades des Kühlmittels an einem Ausgang des Kondensators (2) auf einen Wert, der nicht höher als ein vorbestimmter Wert ist, aufweist.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, bei der der Unterkühlungsgrad in einem Bereiches von 1-15°C ge­ steuert ist.

3. Klimaanlage mit einem Kühlkreislauf (3), der einen Kom­ pressor (6), einen Kondensator (2), ein Entspannungsven­ til (8) und einen Verdampfer (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Klimaanlage ein Mittel (29) zur Steuerung eines ef­ fektiven Wärmeübertragungsbereiches in dem Kondensator (2), der durch Substrahieren eines Bereiches in einer Un­ terkühlungsbedingung des Kühlmittels von einem gesamten Wärmeübertragungsbereich definiert ist, auf eine Rate von nicht weniger als eine vorbestimmte Rate relativ zu dem gesamten Wärmeübertragungsbereich aufweist.

4. Klimaanlage nach Anspruch 3, bei der der effektive Wärmeübertragungsbereich derart gesteuert ist, daß er nicht weniger als 80% relativ zu dem gesamten Wärmeübertragungsbereich beträgt.

5. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Klimaanlage einen Temperatursensor (30) oder einen Temperatursensor (30) und einen Drucksensor an dem Aus­ gang des Kondensators (2) aufweist und ein Mittel zum Be­ rechnen des Unterkühlungsgrades basierend auf einem Si­ gnal von dem Sensor (30) und zum Senden eines Signales des berechneten Unterkühlungsgrades zu dem Steuermittel (29) aufweist.

6. Klimaanlage nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Klimaanlage einen Temperatursensor (30) oder einen Temperatursensor (30) und einen Drucksensor an einem Aus­ gang des Kondensators (2) aufweist und ein Mittel auf­ weist zum Berechnen eines Unterkühlungsgrades des Kühl­ mittels an dem Ausgang des Kondensators (2) basierend auf einem Signal von dem Sensor (30), zum Auslesen eines ef­ fektiven Wärmeübertragungsbereiches zu dieser Zeit von einem in einem Speicher gespeicherten Plan zum Bestimmen einer Beziehung zwischen einem Unterkühlungsgrad und ei­ nem effektiven Wärmeübertragungsbereich des Kondensators (2) basierend auf dem berechneten Unterkühlungsgrad und zum Senden eines Signales des ausgelesenen effektiven Wärmeübertragungsbereiches zu dem Steuermittel (29).

7. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Klimaanlage einen Sensor (41) aufweist, der einen Grad einer Gas-/Flüssigkeitsphasenmischbedingung an dem Ausgang des Kondensators (2) erfaßt, und ein Mittel (29) aufweist zum Berechnen des Unterkühlungsgrades basierend auf dem Signal von dem Sensor (41) und zum Senden eines Signales des berechneten Unterkühlungsgrades zu dem Steu­ ermittel (29).

8. Klimaanlage nach Anspruch 3 oder 4, bei der die Klimaanlage einen Sensor (41) aufweist, der einen Grad einer Gas-/Flüssigkeitsphasenmischbedingung des Kühlmittels an einem Ausgang des Kondensators (2) erfaßt, und ein Mittel (29) aufweist zum Berechnen eines Unter­ kühlungsgrades des Kühlmittels an dem Ausgang des Konden­ sators (2) basierend auf einem Signal von dem Sensor (41), zum Lesen eines effektiven Wärmeübertragungsberei­ ches zu dieser Zeit von einem in einem Speicher gespei­ cherten Plan zum Bestimmen einer Beziehung zwischen einem Unterkühlungsgrad und einem effektiven Wärmeübertragungs­ bereich des Kondensators (2) basierend auf dem berechne­ ten Unterkühlungsgrad und zum Senden eines Signales des ausgelesenen effektiven Wärmeübertragungsbereiches zu dem Steuermittel (29).

9. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, bei der ein Startpunkt (a2) eines Bereiches in einer Unterküh­ lungsbedingung des Kühlmittels in einem Kühlmitteldurch­ gang innerhalb des Kondensators (2) eingestellt ist und ein Temperatursensor (51) an dem Startpunkt (a2) vorgese­ hen ist zum Erfassen einer Unterkühlungsstarttemperatur und zum Senden eines Signales der erfaßten Temperatur zu dem Steuermittel (29).

10. Klimaanlage nach Anspruch 3 oder 4, bei der ein Thermosensor (61) zum Erfassen einer Temperaturver­ teilung des gesamten Kondensators (2) derart angeordnet ist, daß er zu dem Kondensator (2) weist, und wobei der Thermosensor (61) ein Signal eines durch den Thermosensor (61) erfaßten effektiven Wärmeübertragungsbereiches des Kondensators (2) zu dem Steuermittel (29) sendet.

11. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der das Steuermittel (29) zumindest den Kompressor (2) oder das Entspannungsventil (8) steuert.