DE4434717C2

DE4434717C2 - Kältemittelkreislauf

Info

Publication number: DE4434717C2
Application number: DE4434717A
Authority: DE
Inventors: Hiroshige Konishi; Susumu Kawaguchi; Hitoshi Maruyama; Yoshihiro Sumida
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-09-30
Filing date: 1994-09-28
Publication date: 2000-09-07
Anticipated expiration: 2014-09-29
Also published as: US5517824A; US5732568A; CN1129755C; SG55064A1; SG85657A1; HK1008437A1; GB2282438A; DE4434717A1; JP3008765B2; GB9415524D0; CN1109578A; MY122553A; MY127509A; GB2282438B; JPH07174439A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kältemittelkreislauf gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der JP 1-318 866 A ist ein Kältemittel-Kreislauf mit einem Akkumulator bekannt, der auf der Ansaugseite des Kompressors vorgesehen ist, um ein unerwünschtes Ansaugen von Flüssigkeit insbesondere dann zu vermeiden, wenn der Kompressor anläuft. Weiterhin lehrt die JP 5-93 558 A einen Abscheider, welcher an der Ansaugseite des Kompressors angeordnet ist. Die Funktions weise des Abscheiders hängt vom Durchmesser einer Ölrückfluß bohrung im unteren Teil und der Viskosität des flüssigen Kältemittels ab. Die dort gezeigte Struktur bzw. der Aufbau des Abscheiders sichert jedoch nicht unter allen Umständen die gewünschten Betriebseigenschaften des Verdichters.

Die DE-Zeitschrift "KI Klima-Kälte-Heizung", Heft 10, 1985, Seite 388, zeigt auf, daß für eine optimale Funktionsweise von Kälteanlagen für eine ausreichende Ölrückführung zu sorgen ist. Zusätzlich wird dort auf das Zusammenwirken der Anlagen komponenten hingewiesen, um zu vermeiden, daß unter bestimmten Betriebsbedingungen Ölkonzentrationen oder Ölmangel auftritt. In Breidenbach: Der junge Kälteanlagenbauer, Bd. 2, Seite 344, ist erläutert, daß bei einem Abscheider dafür Sorge zu tragen ist, daß die Volumengröße dieser Baueinheiten bei Kälteanlagen auf eine entsprechende Aufnahme von Kältemitteln und Kälte maschinenöl abgestellt werden muß. Weiterhin wird deutlich, daß ein Abscheider auch als Schalldämpfer wirken kann.

Eigenschaften von Schmierölen sowie die Problematik sogenannter überfluteter Verdampfer werden in "Die Kälte- und Klima technik", 3/1982, Seite 80 bis 83, vorgestellt.

Bezüglich des Standes der Technik sei weiterhin auf Fig. 3 aufmerksam gemacht, die ein Beispiel einer herkömmlichen Kühleinheit zeigt.

Wie es beispielsweise in der Veröffentlichung "Tribologist", Vol. 35, Nr. 9 (1990), S. 621 bis 626 im Falle einer Kühlein heit gezeigt ist, die mit einem Kältemittel HFC134a, also Fluorkohlenwasserstoff arbeitet, stellt üblicherweise die Kompatibilität des Kältemittels und des Kältemaschinenöls eine wichtige Eigenschaft dar, wobei dort PAG (Polyether)- oder ein Esterkältemaschinenöl darin verwendet wurden. Fig. 5 zeigt eine Kühleinheit, die ein HFC134a-Kältemittel verwendet. In Fig. 5 bezeichnen die Bezugsziffer 1 einen Verdichter zum Verdichten des Kältemittels dar; 2 einen Kondensator zum Kondensieren des aus dem Verdichter 1 abgelassenen, unter Hochdruck stehenden Kältemittelgases; 3 ein Kapillarrohr; 4 einen Verdampfer; 5 einen Verteiler mit der Funktion der Einstellung der Kälte mittelmenge und 6 das in dem Kompressor 1 aufgenommene Kältemaschinenöl zum Schmieren eines Gleitabschnitts des Verdichters 1 und zum Abdichten des Verdichterraums. Als Kältemaschinenöl 6 wird PAG- (6a) oder Esterkältemaschinenöl (6b) verwendet.

Als nächstes wird der Betrieb beschrieben. Das von dem Ver dichter 1 komprimierte Kältemittel wird in den Kondensator 2 ausgebracht. Hier wird das meiste Schmieröl 6a oder 6b, das zum Abdichten des Verdichtungsraums usw. verwendet wird, in dem Verdichter abgeschieden, der beispielsweise ein Hochdruckgefäß verwendet. D. h., etwa 0,5 bis 1,0 Gew.-% des Öls 6a oder 6b werden im Verhältnis zum Kältemittel zusammen mit dem Kälte mittel aus dem Verdichter 1 ausgebracht. Da das ausgebrachte Öl 6a oder 6b eine Kompatibilität oder Lösbarkeit mit dem Kälte mittel aufweist, besitzt es eine ausreichende Fluidität, um durch den Kondensator 2, das Kapillarrohr 3, den Verdampfer 4 und den Akkumulator 5 zum Verdichter 1 zurückzukehren. Dement sprechend kommt es nicht vor, daß das Schmieröl 6 aus dem Verdichter 1 verschwindet. Deshalb kann eine normale Schmierung durchgeführt werden. Außerdem war es möglich, daß das Kälte mittel beim sogenannten Schlafen des Kältemittels aufschäumt, wenn der Betrieb des Verdichters 1 über eine lange Zeit unterbrochen wird.

Eine herkömmliche Kühleinheit, die HFC134a als Kältemittel verwendet, weist die oben beschriebene Ausgestaltung auf. Das als Kältemaschinenöl verwendete Polyether 6a weist einen spe zifischen Volumenwiderstand in einem Bereich von etwa 10⁷ bis 10¹⁰ Ω.cm und einen Sättigungswassergehalt von etwa 25000 ppm auf, und das Ester-Kältemaschinenöl weist verbesserte Charak teristika, wie z. B. einen spezifischen Volumenwiderstand im Bereich von 10¹² bis 10¹⁴ Ω.cm und einen Sättigungswasser gehalt von etwa 1500 ppm auf. Allerdings zeigen sie viel schlechtere Charakteristika bei der elektrischen Isolierung und der Feuchtigkeitsabsorptionseigenschaft im Vergleich zu dem vorliegenden CFC12-Kältemittelöl, das Charakteristika, wie einen spezifischen Volumenwiderstand von 10¹⁵ Ω.cm und einen Sättigungswassergehalt von etwa 500 ppm aufweist.

Die Isolierung ist problematisch in Hinblick auf die Langzeit zuverlässigkeit eines Verdichters. Was die Feuchtigkeits absorptionseigenschaft angeht, so ist es bei der Handhabung der Bauteile des Verdichters beim Zusammenbau oder auch des fer tigen Verdichters erforderlich, den Sättigungswassergehalt so niedrig wie möglich zu halten; damit ergab sich das Problem, daß dies schwer zu realisieren ist.

Auch während der Zeit des Zusammenbaus einer Kältemaschine ergaben sich bei der Herstellung Handhabungsprobleme, z. B. die Reduzierung der Zeit, während der ein Kühlkreislauf geöffnet ist. Außerdem ergab sich dahingehend ein Problem, daß dann, wenn eine große Wassermenge in den Kühlkreislauf gelangt, die Erzeugung von Schlamm beschleunigt wird oder der Wassergehalt friert und damit Kapillarrohre schließt, so daß ein Kühlfehler oder ähnliches bewirkt wird.

Darüber hinaus treten bei einer herkömmlichen Kühleinheit, die HFC134a als Kältemittel verwendete, verschiedene Probleme da hingehend auf, daß schwer verhindert verhindert werden konnte, daß Teile des Verdichters rosten, wenn das Kältemittel eine hohe Feuchtigkeitsabsorptionseigenschaft aufweist; daß ein Kapillarrohr oder ein Expansionsventil einer Kälteklimaanlage durch Vereisung verschlosen wird; daß die Feuchtigkeit die Hydrolyse des Esteröls beschleunigt, so daß Schlamm erzeugt wird; daß die Feuchtigkeit die Hydrolyse des Polyethylen terephthalats beschleunigt, das als Isoliermaterial eines Motors verwendet wird, so daß Schlamm erzeugt wird, usw.

Um diese Mängel zu verhindern, war es beim Herstellungsprozeß erforderlich, die Feuchtigkeit im Öl und die Feuchtigkeit in einem Kühlkreis sorgfältiger als bei einem System zu entfernen, das ein CFC12-Kältemittel verwendet. Ferner ergab sich daraus ein Problem, daß eine größere Trockeneinrichtung als herkömmlich vorgesehen werden mußt, um die Feuchtigkeits aufnahmefähigkeit einer in dem Kühlkreislauf vorgesehenen Trockeneinrichtung zu erhöhen.

Außerdem kehrt bei einem herkömmlichen Kühlsystem ein flüssiges Kältemittel beim Anhalten des Verdichters durch einen Ansaugeinlaß in das Verdichtergefäß zurück, und das Schmieröl im Verdichter wird beim Wiederanlassen des Verdichters zusammen mit dem flüssigen Kältemittel vom Verdichter in das Kühlsystem gebracht. Da das eingebrachte Schmieröl ein HFC134a-Kältemittel ist, das wenig kompatibel ist, läßt sich das eingebrachte Schmieröl schwer zum Verdichter zurückbringen, bis die Durchflußmenge (= Durchflußrate) einen Wert annimmt, der nicht unter einem vorbestimmten Wert liegt. Dementsprechend ergab sich dahingehend ein Problem, daß aufgrund fehlenden Schmieröls Verdichterstörungen auftreten.

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, die Möglichkeit zu schaffen, Kältemittel-Kreisläufe aufzubauen, bei denen auch in allen ansteigenden Teilen oder Abschnitten eines Kältemittelrohrs ein nicht kompatibles oder lösliches Kälte mittel und Kältemaschinenöl sicher mitgenommen wird, so daß sich die gewünschte Funktion der Kältemaschine unter allen Betriebsumständen ergibt.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Gegen stand gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, wobei die Unteransprüche zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 ein Diagramm der Bestandteile einer Kühleinheit, die einen Kältemittelverdichter gemäß den Ausführungsformen 1 bis 6 verwendet;

Fig. 2 ein teilweise detailliertes Diagramm eines Kältemit telkreises gemäß der fünften Ausführungsform;

Fig. 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Querschnitts eines Zylinderabschnitts eines Verdichters;

Fig. 4 ein erläuterndes Diagramm, bei dem ein Kühlkreislauf auf eine Kältemaschine angewendet ist;

Fig. 5 ein strukturelles Diagramm einer Kühleinheit unter Verwendung eines herkömmlichen Kältemittelverdichters;

Fig. 6 ein Diagramm zur Veranschaulichung des Flusses des Kältemittels in einem Kondensator und einem Verdampfer in einem herkömmlichen Kühlkreislauf; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines Schalldämpfers.

Ausführungsform 1

Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezug auf Fig. 1 beschrieben. In der Zeichnung stehen die Bezugsziffer 1 für einen Verdichter zum Komprimieren von Käl temittelgas; 2 für einen Kondensator zum Kondensieren von aus dem Verdichter 1 ausgebrachtem, unter Hochdruck stehenden Kältemittelgas; 3 für ein Kapillarrohr, das eine Druckredu ziereinrichtung bildet, und 4 für einen Verdampfer zum Ver dampfen des verflüssigten Niederdruckkältemittels.

Die Bezugsziffer 6 steht für ein Kältemaschinenöl, das in dem Verdichter 1 zurückgehalten wird, um einen Gleitabschnitt des Verdichter 1 zu schmieren und einen Kompressionsraum abzu dichten. Ein hartes Alkylbenzolöl oder ein Polyalphaolefinöl wird als Kältemaschinenöl 6 verwendet; es weist keine Kompa tibilität mit einem HFC134a-Kältemittel auf, so daß das Öl und das Kältemittel in Form einer Zweiphasentrennung in einem flüssigen Bereich des Kühlkreislaufs vorliegen.

In einer Kältemittelrohranordnung im Kühlkreislauf der vor liegenden Erfindung ist ferner ein Steigrohr, in dem der Käl temittelfluß von der Unterseite nach oben geht, so ausgelegt, daß es einen Innendurchmesser aufweist, der nicht größer als ein Wert ist, bei dem die Durchflußgeschwindigkeit des Käl temittels nicht niedriger als eine bestimmte Durchflußge schwindigkeit wird (Nulldurchflußgeschwindigkeit), so daß das an der Innenwand des Steigrohrs haftende Kältemaschinenöl gegen seine eigene Schwere steigt.

Diese Nulldurchflußgeschwindigkeit wird aus dem Innendurch messer des Rohrs und den Zustandswerten des Luft-/Flüssigkeits- Kältemittels berechnet. Die Nulldurchflußgeschwindigkeit Ug^* wird durch Verwendung der in Gleichung (1) gezeigten experi mentellen Wallis-Gleichung berechnet.

dabei sind:
g: Gravitationsbeschleunigung (m/s²)
ρ Öl: Ölflüssigkeitsdichte (kg/m³) = 867 (kg/m³)
ρ g: Kältemittelgasdichte (kg/m³)
dx: Rohrinnendurchmesser im Zustand x (m)
Vx: spezifisches Volumen im Zustand x (m³/kg)

Der Zustand x in Gleichung (1) bedeutet einen Betriebszustand.

Die Kältemittel-Fließgeschwindigkeit Ug des in dem Rohr fließenden Kältemittels wird durch die Gleichung (2) berechnet.

Öl haftet durch eine Reibungskraft an der Innenwand, und auf das Öl wirkt durch seine Schwerkraft eine Kraft nach unten ein. Falls die Steigkraft des Kältemittel zum Fließen nach oben höher als eine kombinierte Kraft zum Scheren dieser Haftkraft und der Fallkraft ist, wirkt auf das Öl von dem Kältemittel eine Kraft derart, daß es steigt. Deshalb ist der Zustand, bei dem das Rohr vertikal liegt, am ungünstigsten, und ein Zustand einer schrägen Aufwärts-/Abwärtsbeziehung gestaltet sich einfacher.

[Gleichung 2]

G = SV . N . ηv/Vs

Ug = G . Vx/{(dx/2)²}

Ug = SV . N . ηv . Vx/{Vs . π(dx/2)²};

darin sind
G: Masseströmung (kg/s)
SV: Hubvolumen eines Verdichters (m³)
N: Drehzahl (s^-1)
ηv: Volumenwirkungsgrad
Vs: spezifisches Volumen des angesaugten Gases (m³/kg)

Ist die berechnete Fließgeschwindigkeit Ug also höher als die Nulldurchflußgeschwindigkeit Ug^*, dann steigt das an der Innenwand des Rohrs haftende Kältemaschinenöl gegen seine ei gene Schwerkraft selbst in einem Steigrohr, so daß das Öl nicht in dem Rohr zurückgehalten wird. Deshalb ist es erforderlich, daß der Rohrinnendurchmesser dx nicht größer als ein bestimmter Durchmesser gemacht wird, so daß Ug < Ug^*.

Der Rohrinnendurchmesser ist beispielsweise bei einem Verdich ter mit einem Hubvolumen von 5 cm³ nicht größer als 4,5 mm. Bei einem Verdichter mit einem Hubvolumen von 10 cm³ ist der Rohr innendurchmesser nicht größer als 4,5 mm. Dem ist so bei einem vertikalen Steigrohr, bei dem die schwierigste Bedingung auf tritt. Im Falle eines schrägen Steigrohrs verbessert sich die Bedingung für die Rückkehr des Öls. Ferner ist die Übergangs anlaßzeit oder ähnliches vor der Stabilisierung des Verdich terbetriebs so kurz, daß damit kein Problem auftritt. Das Hubvolumen eines Verdichters entspricht beispielsweise dem Volumen eines Zylinders 16 in einem Kreiskolbenverdichter. Dies gilt für einen sich hin- und herbewegenden oder einen Rota tionsverdichter.

Der Innendurchmesser dx der Rohranordnung mit Ug = Ug^* wird aus den Gleichungen (1) und (2) durch die Gleichung (3) ausge drückt.

Werden nun die Temperaturbedingungen auf eine Kondensations temperatur von 40°C, eine Verdampfungstemperatur von -30°C und eine Ansaugtemperatur von 30°C eingestellt, dann erhält man Vs = 0,28652 und Vx = 0,02003. Dementsprechend wird dx eine Funktion von SV, wie es in Gleichung (4) gezeigt ist.

[Gleichung 4]

dx = 0,602 . SV^0,4

Bei einer Verdampfungstemperatur von -40°C gelangt man zu Vs = 0,28652. Dementsprechend läßt sich dx durch die Gleichung (5) ausdrücken.

[Gleichung 5]

dx = 0,493 . SV^0,4

Vs stellt das spezifische Volumen des angesaugten Gases und Vx das spezifische Volumen des Kondensatoreinlaßgases dar. Die folgende Tabelle zeigt die Begrenzung des Rohrinnendurchmessers bei jedem Hubvolumen, die durch die Gleichungen 4 und 5 erhalten wurde, und bei der die Fließgeschwindigkeit in dem Rohr nicht größer als die Nulldurchflußgeschwindigkeit wird.

Tabelle 1

Diese Berechnung wurde unter der Bedingung durchgeführt, daß das Rohr vertikal und im Einlaß des Kondensators angeordnet war, wobei als Ergebnis der Berechnung an jeder Stelle die Werte strikt eingehalten wurden.

Ausführungsform 2

Unter Bezug auf Fig. 1 wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. In der Zeichnung stellt die Bezugsziffer 5 einen Verteiler dar, der im Auslaß eines Ver dampfers 4 angeordnet ist und einen Überschuß oder Mangel in der Menge des zirkulierenden Kältemittels einstellen soll, was durch eine Veränderung der Außenluft, der einheitseigenen Last usw. verursacht wird (dies ist ein Behälterabschnitt für eine Kältemittelflüssigkeit zum Einstellen eines Überschusses oder Mangel an der Kühlmittelmenge und benötigt ein konstantes Innenvolumen); 7 ist eine Trockeneinrichtung zur Absorption von Feuchtigkeit in dem Kühlkreislauf (die zum Speichern eines Trockenmittels ein konstantes Innenvolumen benötigt) und 8 ist einen Schalldämpfer, der an der Ansaugseite eines Verdichters zur Geräuschdämpfung vorgesehen ist und beispielsweise teil weise einen großen Durchmesser aufweist (und ein konstantes Innenvolumen benötigt, um eine Schalldämpfungswirkung zu zeigen).

Die Bestandteile des Kühlkreislaufs, die demnach einen größeren Durchmesser als das in der ersten Ausführungsform gezeigte Rohr aufweisen, bewirken einen horizontalen oder nach unten gerichteten Durchfluß, um den Ölrücklauf zum Verdichter zu verbessern. In einem Fall ist der Schalldämpfer als Speicher vorgesehen. Bei einem Kühlsystem wird ein Verteiler oder ein Schalldämpfer beispielsweise in einigen Kältemaschinen ver wendet, und in einigen Klimaanlagen wird ein Schalldämpfer verwendet. Allerdings gibt es einige Klimaanlagen, bei denen kein Schalldämpfer und kein Speicher verwendet wird.

Die Schalldämpfungswirkung des Schalldämpfers wird durch eine theoretische Gleichung ausgedrückt, wie sie in Gleichung (6) angegeben ist. Die in dieser Gleichung gezeigte Größe der Schalldämpfung TL (dB) hängt von einem Flächenverhältnis ab.

wobei
m = S₂/S₁; m' = S₂/S₃; f = Frequenz
c = Schallgeschwindigkeit
k = 2πf/c

In Fig. 7 ist ein Schalldämpfer schematisch dargestellt. Dabei haben die Bezeichnungen L, S1, S2 und S3 folgende Bedeutung:
L: Schalldämpferlänge
S1: Rohrquerschnittsfläche an der Seite des Schall dämpfereinlasses
S2: Rohrquerschnittsfläche im Schalldämpfer
S3: Rohrquerschnittsfläche an der Seite des Schalldämpfer auslasses

Ausführungsform 3

Die Auslaßseite des Verdampfers 4 ist mit der Oberseite des oben erwähnten Verteilers 5 verbunden, und die Ansaugseite des Verdichters 1 ist mit der Unterseite verbunden. Ein Ansaugrohr 9 des Verdichters 1 ist in den Verteiler 5 eingefügt und nach oben verlängert, so daß das Kältemittel in dem Verteiler 5 von der Oberseite zur Unterseite strömt.

Wie bei dem herkömmlichen Verteiler 5 wird dann, wenn die Un terseite des Verteilers 5 mit der Auslaßseite des Verdampfers 4 verbunden ist, während die Oberseite mit der Ansaugseite des Verdichters 1 verbunden ist, und von einem in den Verteiler 5 von der Unterseite zur Oberseite eingefügten Rohr ein Behäl terabschnitt für eine Kältemittelflüssigkeit gebildet wird, Öl, wie z. B. hartes Alkylbenzolöl, das keine Kompatibiltät mit dem Kältemittel HFC134a aufweist, dort zurückgehalten, so daß die Ölmenge im Verdichter 1 reduziert wird, so daß sich Fehler in der Schmierung oder der Abdichtung eines Gleitelements ergeben.

Wird dagegen die Strömung in dem Verteiler 5 umgedreht, dann wird Kältemaschinenöl mit einem geringeren spezifischen Gewicht als das Kältemittel in einem vergleichbaren oberen Abschnitt im Verteiler 5 zurückgehalten, so daß das Kältemaschinenöl gleich bei Inbetriebnahme sicher zum Verdichter 1 zurückkehrt, ohne im Verteiler 5 zurückgehalten zu werden.

Ausführungsform 4

Um die Höhe der Öloberfläche im Verdichter selbst dann sicher zustellen, wenn das gesamte Volumen im Verteiler 5 bis zu dem oberen Endabschnitt der oben erwähnten eingefügten Ansaug rohranordnung 9 mit Kältemaschinenöl gefüllt ist, z. B. um die Öloberfläche im oberen Teil eines Bereiches eines Ölversor gungsmechanismus oder eines Gleitelements anzuordnen, ist das Volumen des Verteilers nicht größer gemacht als das Volumen bis zum oberen Endbereich der Ansaugrohranordnung (das Volumen des Verteilers bis zum oberen Endbereich der Ansaugrohranordnung beträgt beispielsweise 40 cm³). Fig. 3 zeigt diese Ausfüh rungsform. In Fig. 3 wird Kältemaschinenöl 22 in einem an einer Querachse befestigten Verdichter zurückgehalten, so daß der untere Endbereich einer Flügelzelle 22 darin liegt. Dement sprechend kann Öl zu einem Gleitabschnitt geliefert werden, wo die Flügelzelle 20 und der Wälzkolben 19 miteinander in Kontakt stehen.

Ausführungsform 5

Die Kühlströmung in dem oben erwähnten Kondensator 2 und dem Verdampfer 4 ist nicht vertikal geführt, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, sondern horizontal wie in Fig. 2, so daß der Ab scheiderabschnitt auf das Minimum reduziert ist, um zu ver hindern, daß Kältemaschinenöl zurückgehalten wird.

Der Abscheiderabschnitt ist als Ölbehälter zu verstehen, der dadurch vorgesehen ist, daß ein Rohr aus einem Material, wie z. B. Kupfer, Eisen, Aluminium oder ähnlichem auf dem Weg zu einem Wärmetauscher oder auf dem Weg zu einer geraden Rohranordnung U-förmig gebogen ist. Insbesondere in dem Fall, in dem U- förmige Abschnitte vertikal nach unten auf dem Weg zu einem Wärmetauscher oder ähnlichem vertikal nach unten vorgesehen sind, wird jeder U-förmige Abschnitt zu einem Abschnitt, wo eine Flüssigkeit, wie z. B. Öl, Kältemittel oder ähnliches zurückgehalten wird, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Bei der vorliegenden Erfindung verläuft der Fluß des Kältemittels in einem solchen Abscheiderabschnitt nach unten von der Oberseite zur Unterseite, horizontal oder nach oben. Dementsprechend läßt sich die in dem Flüssigkeitsbehälter eines solchen Abschnitts zurückgehaltene Flüssigkeit auf ein Minimum beschränken.

Ein Beispiel wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben, bei der der Kühlkreislauf auf eine Kältemaschine angewendet ist.

Obwohl in Fig. 4 ein durch einen Verdichter 1 komprimiertes Kältemittel zusammen mit Öl in eine Verdampferplatte 24, einen mit der Decke und der Seite des Kältemaschinengehäuses ver bundenen Kondensator 2 und ein Gehäuserohr 28 fließt, fließt das Kältemittel von oben nach unten oder horizontal in einem Abscheiderabschnitt 21 dieses Abschnitts. Dementsprechend liegt kein Fall vor, bei dem das Kältemittel zurückgehalten wird.

Das Kältemittel wird durch ein an der Rückseite der Kälte maschine vorgesehenes Kapillarrohr 23 von einer in einem Ma schinenraum zusammen mit dem Verdichter und einem Schalldämpfer vorgesehenen Trockeneinrichtung 7 zu einer Kühleinrichtung 4 geschickt. Der Abscheiderabschnitt 21 in der Kühleinrichtung weist ebenfalls keinen Flüssigkeitsbehälter auf, so daß Öl zusammen mit dem Kältemittel durch einen Verteiler (Akkumulator) 5 und einen Schalldämpfer 8 auch zu dem Verdich ter 1 zurückkehrt.

Dies bedeutet, daß der Abscheiderabschnitt bei dem Beispiel der Kältemaschine im Kondensator, einem Wärmetauscher des Ver dampfers oder einer Rohranordnung im Maschinenraum liegt, und daß der Abscheiderabschnitt im Falle einer Klimaanlage in einem Außen- oder Innenwärmetauscher oder in einer Kältemittelrohr anordnung in einer Außenmaschine liegt.

Selbst wenn die eigentlichen Abscheiderabschnitte, d. h. die U- förmig gebogenen Abschnitte von der Unterseite zur Oberseite leicht nach oben geneigt sind, läßt sich der Flüssig keitsbehälter auf ein Minimum reduzieren, indem die Zahl der U- förmigen Abschnitte reduziert wird.

Ausführungsform 6

Der oben erwähnte Schalldämpfer 8 befindet sich in einem An saugrohr 10 nahe dem Verdichter 1, so daß das Kältemittel von der Oberseite zur Unterseite nach unten fließt. Der Endab schnitt an der Unterseite des Rohrs ist in den Schalldämpfer 8 eingefügt, und das Rohr ist innerhalb des Verdichters an seiner Unterseite mit einem kleinen Loch 18 im Bereich von bis versehen. Selbst wenn der Verdichter 1 angehalten und der Schalldämpfer 8 mit Kältemittel und Kältemaschinenöl gefüllt wird, dann wird das Kältemittel mit einem größeren spezifischen Gewicht in dem unteren Abschnitt zurückgehalten, während das Kältemaschinenöl im oberen Bereich zurückgehalten wird. Das Kältemittel kehrt beim erneuten Starten durch das kleine Loch 18 schneller zum Verdichter zurück, so daß die Last reduziert wird, die durch das Ansaugen des Öls in den Verdichter verur sacht wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist bei dem Kühlkreislauf, der ein Kältemittel mit Fluorkohlenwasserstoff als Hauptkomponente verwendet, ein Kältemittelrohr einer den Kühlkreislauf bilden den Rohranordnung, das sich von einer Unterseite zu einer Oberseite nach oben erstreckt, so ausgelegt, daß es einen Innendurchmesser aufweist, der nicht größer als ein Wert ist, bei dem Öl an der Innenwand des Kältemaschinensteigrohrs haftet, wenn das Kältemittel in dem einen Rohr steigt, oder der die Fließgeschwindigkeit des Kältemittels nicht kleiner als eine Nulldurchflußgeschwindigkeit macht. Dementsprechend läßt sich ein Kühlkreislauf erhalten, bei dem das Öl hervorragend zu einem Verdichter zurückgeführt wird und der demnach sehr zuverlässig ist, selbst wenn ein Kältemaschinenöl verwendet wird, das keine Kompatibilität mit einem Kältemittel aufweist, das Fluorkohlenwasserstoff als Hauptkomponente enthält.

Claims

1. Kältemittelkreislauf mit einem Verdichter, einem Konden sator, einer Druckreduziereinrichtung, einem Verdampfer, einem Akkumulator, einer Kältemittelrohranordnung und mit einem Kältemaschinenöl, das nicht im Kältemittel gelöst oder mit diesem kompatibel ist, wobei das Kältemaschinenöl und das Kältemittel in zwei Phasen separiert in einem Teil des Kältemittelkreislaufes vorliegen, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Kältemitteldurchfluß ein Rohrinnendurchmesser dx verwendet wird, der eine Kältemittelfließgeschwindigkeit Ug zuläßt, die größer als eine Nulldurchflußgeschwindigkeit Ug^* ist, wobei die Nulldurchflußgeschwindigkeit nach folgender Beziehung ermittelbar ist:
Ug^* = [g . dx (ρÖl - ρg)/ρg]^0,5
mit:
g: Gravitationsbeschleunigung (m/s²)
ρÖl: Ölflüssigkeitsdichte (kg/m³)
ρg: Kältemittelgasdichte (kg/m³)
dx: Rohrinnendurchmesser (m).

2. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrinnendurchmesser dx in den ansteigenden Rohrab schnitten der Kältemittelrohranordnung kleiner als ein kritischer Rohrinnendurchmesser dx_c ist, wobei der kritische Rohrinnendurchmesser dx_c nach folgender Beziehung ermittelbar ist:
mit:
dx_c = kritischer Innendurchmesser (m)
Vx = spezifisches Volumen (m³/kg)
SV = Hubvolumen des Verdichters (m³)
N = Drehzahl des Verdichters (s^-1)
ηv = Volumenwirkungsgrad
Vs = spezifisches Volumen des angesaugten Gases (m³/kg)

3. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Kältemitteldurchfluß in horizontalen oder fal lenden Rohrabschnitten der Kältemittelrohranordnung die Kältemittelfließgeschwindigkeit Ug nicht größer als die Nulldurchflußgeschwindigkeit Ug^* ist.

4. Kältemittelkreislauf nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur kontinuierlichen Abscheidung von flüssigem Kältemittel das Kältemittel vom Verdampfer im Akkumulator von oben nach unten strömt und eine untere Seite des Akkumulators mit einem Ansaugrohr des Verdichters verbunden ist.

5. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Ansaugrohr des Verdichters innerhalb des Akku mulators von einer Unterseite nach oben erstreckt, so daß das Kältemaschinenöl, welches ein geringeres spezifisches Gewicht gegenüber dem Kältemittel aufweist, gleichmäßig aus dem Akkumulator herausfließen kann.

6. Kältemittelkreislauf nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Akkumulator ein Innenvolumen aufweist, das in allen Betriebsfällen eine ausreichende Höhe des Kältemittelölstandes innerhalb des Verdichters gewährleistet.