DE4102943A1 - Schnellkuehlsystem mit einem kuehlmittelspeicher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schnellkühlsystem mit einem Kühlmittelspeicher nach dem Oberbegriff des Patentanspru­ ches 1.

Der grundsätzliche Aufbau einer herkömmlichen Klimaregelung ist in der Fig. 2 dargestellt. Der Kompressor 1 drückt einen Hochdruck-Kühlmitteldampf 11 einer hohen Temperatur durch den Verflüssiger 2, der durch ein Gebläse 3 gekühlt wird, der die heiße Luft nach außen abbläst. Durch den Ver­ flüssiger 2 wird eine auf einen hohen Druck kondensierte Flüssigkeit 21 einer niedrigen Temperatur erzeugt. Diese Flüssigkeit 21 verläuft durch einen Kühlmitteltrockner 8, der Wasser und Verunreinigungen ausfiltert, und dann durch ein Kapillarrohr 9 zur Verringerung ihres Druckes auf einen einen niedrigen Druck und eine niedrige Temperatur aufwei­ senden Dunst bzw. Nebel 51, der zur Expansion in den Ver­ dampfer 6 eintritt. Der Verdampfer 6 absorbiert eine große Energiemenge (Wärme) der Innenluft, die durch das Gebläse 7 eingesaugt wird oder die in der Form von Außenluft durch den Frischluft-Einlaß V eintritt und bewirkt, daß die ge­ kühlte Luft C nach außen geblasen wird. Der Dampf 61 mit der niedrigen Temperatur und dem niedrigen Druck, der durch den Verdampfer 6 verdampft wird, wird wieder in den Kom­ pressor 1 geleitet, so daß sein Druck und seine Temperatur angehoben werden. Das Kühlmittel zirkuliert in dieser Weise wiederholt. Im Beispiel werden das Gebläse 3 und das Ge­ bläse 7 durch denselben Motor M angetrieben. Der Fluß der kühlen Luft C wird durch das Gebläse 7 gesteuert. Die Ar­ beitsoperation oder die Abschaltoperation des Kompressors 1 wird durch eine nicht dargestellte Steuereinheit mit einem Thermostaten in Abhängigkeit von der Raumtemperatur und ei­ nem vorbestimmten Wert gesteuert. Der Fluß des Kühlmittels wird kurz nach dem Anhalten des Kompressors 1 beendet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kühlsystem der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß unmittelbar nach dem Einschalten eine ausreichende Menge gekühlter Luft erzeugt wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Kühlsystem der eingangs ge­ nannten Art gelöst, daß durch die in dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gekenn­ zeichnet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Kühlsystem wird aus dem kompri­ mierten, Hochdruck-Dampf kondensiertes Kühlmittel in einem Flüssigkeitscontainer gespeichert. Dieses Kühlmittel wird durch ein Ventil an einen Verdampfer und an eine temporäre Dampfaufnahmeeinrichtung freigegeben. Dadurch erfolgen die Freigabe gekühlter Luft und die Drehung des Kompressors unabhängig voneinander in Übereinstimmung mit der Drehung eines unabhängig gesteuerten Verdampfergebläses.

Das vorgespeicherte, flüssige Kühlmittel kann eine ge­ eignete Menge gekühlter Luft unmittelbar nach dem Einschal­ ten der Leistung erzeugen.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Aufbau einer Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung und

Fig. 2 den Aufbau eines herkömmlichen Kühlsystems.

Gemäß Fig. 1 umfaßt eine Ausführungsform der Erfindung denselben Mechanismus wie das herkömmliche, in der Fig. 2 gezeigte System. Insbesondere umfaßt die Ausführungsform der Erfindung einen Verdichter bzw. Kompressor 1, einen Kondensator bzw. Verflüssiger 2, ein Gebläse 3, einen Ver­ dampfer 6, ein Gebläse 7 und einen Frischluft-Einlaß V. Das Kühlmittel zirkuliert ebenfalls in der Rohrleitung als Dampf 11 mit einem hohen Druck und einer hohen Temperatur, als Flüssigkeit 21 mit einem hohen Druck und einer niedri­ gen Temperatur, als Nebel 51 mit einem niedrigen Druck und einer niedrigen Temperatur und als Dampf 61 mit einem nied­ rigen Druck und einer niedrigen Temperatur. Es werden Heiß­ luft H und Kühlluft C erzeugt. Das Gebläse 3 und das Ge­ bläse 7 werden besser durch zwei unabhängig voneinander ge­ steuerte Motoren 30 und 70 angetrieben. Bei der Erfindung wird ein Flüssigkeitsbehälter 4 zum Speichern der konden­ sierten Flüssigkeit 21 mit dem hohen Druck und der niedri­ gen Temperatur, die durch das Filter 41 gefiltert wird, an­ statt der direkten Verbindung des Kühlmitteltrockners 8 und des Kapillarrohres 9 mit dem Verflüssiger 2 und dem Ver­ dampfer 6 (Fig. 2) vorgesehen. Das Filter 41 wird durch ein elektromagnetisches Ventil 5 bzw. ein Solenoidventil gesteuert, so daß in Richtung auf den Verdampfer 6 inji­ ziert wird und ein Nebel 51 mit einer niedrigen Temperatur und einem niedrigen Druck entsteht der dann zu verdampfen beginnt. Das elektromagnetische Ventil 5 kann ein Ein/Aus- Ventil oder Nadelventil sein, das andauernd gesteuert wer­ den kann und durch ein Steuersignal betätigt wird, das von der Steuereinheit 10 ausgegeben wird. Das Ventil 5 weist in der Hauptsache eine Ventilnadel, die durch eine elektroma­ gnetische Kraft nach vorne geschoben und zurückgezogen wird, und eine Feder auf, derart, daß eine Düse geöffnet und geschlossen wird. Die Düse öffnet sich bis zu einem be­ stimmten Grad, wobei die Zeitgabe, die das Einschalten und Ausschalten des elektromagnetischen Ventiles steuert, die Injektionsmenge des Kühlmittels 51 steuern kann. Diese Art des Aufbaues und der Funktion kann in Anlehnung an den Stand der Technik, wie beispielsweise eine Kraftstoffein­ spritzeinrichtung ausgeführt werden. Sie wird daher nicht näher erläutert.

Der Flüssigkeitsbehälter 4 enthält einen Pegelsensor 42, der die gespeicherte Menge des flüssigen Kühlmittels 21 an­ zeigt und ein Signal an die Steuereinheit 10 aussendet, um eine Einstellung derart zu bewirken, daß eine bestimmte Menge des flüssigen Kühlmittels zu jeder Zeit aufrechter­ halten wird, wenn der Speicherpegel zum unteren Schwellen­ wert abfällt, werden die Drehung des Kompressors 1 und des Motors 30 des Verflüssigergebläses beschleunigt oder gestartet. Wenn der Pegel zum hohen Schwellenwert ansteigt, werden die Drehung des Kompressors 1 und des Motors 30 für das Verflüssigergebläse verlangsamt oder angehalten. Es be­ steht auch die Funktion, daß dann, wenn der Kompressor 1 bereit ist, anzuhalten, der Speicherpegel aber noch unter­ halb des oberen Schwellenwertes liegt, der Kompressor 1 und der Motor 30 für das Verflüssigergebläse solange am Laufen gehalten werden, bis das Defizit ausgeglichen ist.

Der Flüssigkeitsbehälter 4 speichert flüssiges Kühlmittel 21 zu allen Zeiten. Aus diesem Grunde kann die Menge oder Strömungsrate des Ausströmens bzw. Ausspritzens von Kühl­ mittel 51 aus dem elektromagnetischen Ventil 5 zu jeder Zeit eingestellt werden, wenn dies nötig ist. Dies bedeu­ tet, daß die Ein/Aus-Zeit des elektromagnetischen Ventiles 5 und die Drehzahl des Motors 70 für das Verdampfergebläse, das durch die Steuereinheit 10 gesteuert wird, die Kühlka­ pazität der Kühlluft C bestimmen können, selbst dann, wenn der Kompressor 1 im niedrigen Drehzahlbereich liegt oder sich überhaupt nicht dreht. Nur wenn an den beiden Enden des elektromagnetischen Ventiles 5 eine Druckdifferenz be­ steht, die es ermöglicht, daß Kühlmittel ausströmt bzw. ausgespritzt wird und in den Verdampfer und in die Dampf­ aufnahmeeinrichtung gelangt, kann eine angemessene Menge der Kühlluft C wegen des Betriebes des elektromagnetischen Ventiles 5 und des Motores 70 für das Verdampfergebläse freigesetzt werden.

Um eine angemessene Menge von Kühlmittel 51, 61 in der Nie­ derdruckrohrleitung aufzunehmen, bevor der Kompressor 1 sich zu drehen beginnt oder wenn er sich mit einer niedri­ gen Drehzahl dreht, kann der Durchmesser oder die Länge des Verdampfers 6 vergrößert werden oder kann, wie dies darge­ stellt ist, eine Dampfaufnahmeeinrichtung 62 nach dem Ver­ dampfer 6 angeordnet werden. Der Auslaß 622 der Dampfauf­ nahmeeinrichtung 62 liegt höher als der Eingang 621. Aus diesem Grunde wird der Kompressor 1 vor einem Schadensfall geschützt, in dem verdichtetes, flüssiges Kühlmittel oder Wasser, das zufällig im Bodenbereich 623 der Aufnahmeein­ richtung 62 verbleibt in den Kompressor 1 fließt.

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem das Kühlluft unmittelbar bevor sich der Kompressor zu drehen beginnt, erzeugen kann. Eine Menge eines vorgespeicherten flüssigen Kühlmittels kann eine angemessene Menge von Kühlluft unmit­ telbar nach dem Einschalten der Leistung erzeugen. Das Sy­ stem speichert von dem komprimierten Hochdruckdampf konden­ siertes flüssiges Kühlmittel in einem Flüssigkeitsbehälter und gibt dieses durch ein Ein/Aus-Ventil an einen Verdamp­ fer und eine Dampfaufnahmeeinrichtung zur zeitweisen Dampf­ aufnahme frei und ermöglicht die Freigabe von Kühlluft und die Drehung des Kompressors unabhängig voneinander. Die Freigabe erfolgt in Übereinstimmung mit dem Betrieb eines unabhängig gesteuerten Verdampfers.

Claims (7)

1. Kühlsystem insbesondere Klimaanlage mit einem Kom­ pressor (1), einem Verflüssiger (2), einem Verdampfer (6), einem Gebläse (30) für den Verflüssiger (2) und einem Ge­ bläse (70) für den Verdampfer (6), dadurch gekennzeichnet, daß zur augenblicklichen Erzeugung von Kühlluft durch einen Kühlmittelspeicher eine Aufnahmeeinrichtung (4) für flüs­ siges Kühlmittel (21) und ein Steuerventil (5) in Reihe zwischen dem Verflüssiger (2) und dem Verdampfer (6) vorge­ sehen sind, daß der durch den Kompressor (1) komprimierte Dampf (11) mit einem hohen Druck in den Verflüssiger (2) eintritt, um verflüssigt zu werden, daß die Aufnahmeein­ richtung (4) das verflüssigte, flüssige Kühlmittel (21) speichert, daß das Steuerventil (5) die Einspritzmenge des in der Aufnahmeeinrichtung (4) gespeicherten flüssigen Kühlmittels in den Verdampfer (6) zur Verdampfung und zur Herstellung kühler zirkulierter Luft steuert, wodurch es ermöglicht wird, daß die Ausgangsleistung der Kühlluft (C) durch das Steuerventil (5) und den Betrieb des Gebläses (70) für den Verdampfer gesteuert werden, anstatt daß sie durch den Kompressor (1) und die Betriebsdrehzahl des Ge­ bläses (30) für den Verflüssiger gesteuert werden.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pegelsensor (42) in der Aufnahmeeinrichtung (4) vorge­ sehen ist, um die gespeicherte Menge des flüssigen Kühlmit­ tels (21) zu ermitteln und Signale für die Steuereinrich­ tung (10) zur Steuerung des Ventiles (5) zu erzeugen, um eine angemessene Speichermenge des flüssigen Kühlmittels (21) während der gesamten Zeit dadurch aufrechtzuerhalten, daß dann, wenn der Speicherpegel auf einen niedrigen Schwellenwert abfällt, der Betrieb des Kompressors (1) und des Gebläses (30) für den Verflüssiger beschleunigt oder gestartet werden und daß dann, wenn der Speicherpegel einen hohen Schwellenwert erreicht, der Betrieb des Kompressors (1) und des Gebläses (30) für den Verflüssiger verlangsamt oder gestoppt werden.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückschlagventil (12) zwischen dem Kompressor (1) und dem Verflüssiger (2) vorgesehen ist.

4. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Dampfaufnahmeeinrichtung (62) zwischen dem Verdampfer (6) und dem Kompressor (1) vorgesehen ist.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (30) für den Verflüssiger und das Gebläse (70) für den Verdampfer durch zwei unabhän­ gige Motoren (30, 70) angetrieben werden.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (5) ein durch einen Mikrocomputer (10) gesteuertes elektromagnetisches Ventil ist.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verflüssiger (2) Wasser als Kühlme­ dium verwendet.