DE60218793T2

DE60218793T2 - Kältemittelkreislauf

Info

Publication number: DE60218793T2
Application number: DE60218793T
Authority: DE
Inventors: Kunio Chiyoda-ku Sugiyama; Yoichi Chiyoda-ku Yamada; Shigeo Chiyoda-ku Zuiki; Yoshiki Chiyoda-ku Nagasaki; Yoshihiro Chiyoda-ku Sumida
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2022-09-11
Also published as: EP1293735A2; PT1293735E; CN1173139C; DE60218793D1; EP1293735B1; CN1405515A; JP2003083644A; ES2284756T3; EP1293735A3; ATE356962T1; JP4848608B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die Steuerung der Kältemittelmenge, die in einem Kühlkreislauf strömt, welcher ein Mischkältemittel verwendet.
Einschlägiger Stand der Technik
2 zeigt einen Kühlkreislauf gemäß der Beschreibung in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 120119/1995, bei dem es sich um einen herkömmlichen Kühlkreislauf handelt, der für eine Wärmepumpe verwendet wird und aus einem Kompressor, einem Vierwegeventil, einem Wärmeaustauscher, einem Expansionsventil und einem Speicher besteht. In 2 bezeichnet das Bezugszeichen 101 einen Kompressor; 102 bezeichnet ein Vierwegeventil zum Umschalten des Flusses eines Kältemittels zwischen einer Kühloperation und einer Heizoperation; 103 bezeichnet einen Innenraum-Wärmeaustauscher; 104 bis 107 bezeichnen Rückschlagventile; 108 bezeichnet ein Aufnahmegefäß; 109 bezeichnet ein Expansionsventil; 110 bezeichnet einen Aussenwärmeaustauscher; 111 bezeichnet ein Innenraumgebläse; und 112 bezeichnet ein Aussengebläse.
Als Nächstes wird der Betrieb des Kühlkreislauf beschrieben.
Während einer Kühloperation strömt das von dem Kompressor 101 komprimierte Kältemittel über das Vierwegeventil 102 in den Aussenwärmeaustauscher 110, strömt nach einander durch das Rückschlagventil 104, das Aufnahmegefäß 108, das Expansionsventil 109, das Rückschlagventil 107 und den Innenraum-Wärmeaustauscher 103, und kehrt über das Vierwegeventil 102 zum Kompressor 101 zurück.
Während einer Heizoperation strömt das komprimierte Kältemittel vom Kompressor 101 über das Vierwegeventil 102 in den Innenraum-Wärmeaustauscher 103, strömt nach einander durch das Rückschlagventil 105, das Aufnahmegefäß 108, das Expansionsventil 109, das Rückschlagventil 106 und den Aussenwärmeaustauscher 110, und kehrt über das Vierwegeventil 102 zum Kompressor 101 zurück.
Hierbei wird die Kältemittelmenge, die von dem Kältemittelkreis während der Kühloperation benötigt wird, mit derjenigen verglichen, die während der Heizoperation von ihm benötigt wird. Der Innenraum-Wärmeaustauscher 103 ist dem Aussenwärmeaustauscher 110 im Hinblick auf den Wirkungsgrad zum Kondensieren eines Kältemittels im Allgemeinen überlegen. Daher kann das Aufnahmevolumen eines Teils des Wärmeaustauschers, durch den das Kältemittel strömt, verringert werden. Eine Heizoperation erfordert eine geringere Kältemittelmenge als eine Kühloperation.
Das Aufnahmegefäß 108, das in Strömungsrichtung des Kältemittels vor dem Expansionsventil 109 angeordnet ist, ist zum Speichern einer Kältemittelflüssigkeit vorgesehen, um dadurch den Unterschied der für eine Kühloperation benötigten Kältemittelmenge und der für eine Heizoperation benötigten Kältemittelmenge einzustellen.
3 zeigt den Kühlkreislauf des in 2 gezeigten Kältemittelkreises in Form eines p-h-Diagramms. In dem Diagramm entspricht ein Intervall zwischen "a" und "b" einem Kompressionstakt des Kompressors 101; ein Intervall zwischen "b" und "c" entspricht einem Kondensationstakt des Wärmeaustauschers 103 oder 110; ein Intervall zwischen "c" und "d" entspricht einem Expansionstakt des Expansionsventils 109; und ein Intervall zwischen "d" und "a" entspricht einem Verdampfungstakt des Wärmeaustauschers 110 oder 103.
Zu diesem Zeitpunkt liegen die Kältemittelflüssigkeit und das Kältemittelgas vermischt in dem Aufnahmegefäß 108 des Kältemittelkreis vor. Wie durch Punkt "c" in 3 angedeutet ist, ist das im Aufnahmegefäß vorliegende Kältemittel daher gesättigt. Nach dem Austreten aus dem Aufnahmegefäß 108 strömt das gesättigte flüssige Kältemittel über ein Flüssigkeitsrohr, einen Filter und ein elektromagnetisches Ventil der Flüssigkeitsleitung (sämtlich nicht gezeigt) und das Expansionsventil 109 in den Verdampfer. Da das flüssige Kältemittel nicht übermäßig stark abgekühlt ist, neigt das Kältemittel dazu, in einen Entspannungsgas ("Flash Gas")-Zustand überzugehen, in dem eine Kältemittelflüssigkeit und das Kältemittelgas vermischt vorliegen, falls das Flüssigkeitsrohr oder dergleichen einen Widerstand aufweist. Wenn das Kältemittel in einen Entspannungsgaszustand übergegangen ist, fällt die durch das Expansionsventil 109 strömende Kältemittelmenge beträchtlich ab, weshalb eine vorgegebene Kühlleistung nicht erreicht wird.
Als eine Lösung gibt es ein Verfahren, ein Kältemittelrohr vorzusehen, das mit einem Flüssigkeitsauslassanschluss des Wärmeaustauschers mit einem Kältemittelmenge- Steuertank über ein Bypassrohr verbunden ist, um so überschüssiges Kältemittel vorübergehend zu speichern.
4 zeigt ein Beispiel für einen prinzipiellen Kältemittelkreis, der in einer anderen herkömmlichen Luftkühlungs-Wärmepumpenkühlvorrichtung vorgesehen ist.
In der Zeichnung bezeichnet Bezugszeichen 201 einen Kompressor; 202 bezeichnet ein Vierwegeventil zum Umschalten des Flusses eines Kältemittels zwischen einer Kühloperation und einer Heizoperation; 203 bezeichnet einen luftseitigen Wärmeaustauscher; 204 bezeichnet ein Expansionsventil; 205 bezeichnet einen wasserseitigen Wärmeaustauscher; 206 bezeichnet einen Speicher; und 208 bezeichnet einen Kältemittelmenge-Steuertank, der auf einer Flüssigkeitsauslassseite des Kältemittelrohres über ein Bypassrohr 207 angeordnet ist.
Es wird nun der Betrieb des Kältemittelkreises beschrieben.
Während einer Kühloperation strömt das von dem Kompressor 201 komprimierte Kältemittel durch das Vierwegeventil 202, den luftseitigen Wärmeaustauscher 203, das Expansionsventil 204 und den wasserseitigen Wärmeaustauscher 205, und kehrt dann zum Kompressor 201 zurück, wobei es das Vierwegeventil 202 und den Speicher 206 durchläuft.
Während einer Heizoperation strömt das komprimierte Kältemittel durch das Vierwegeventil 202 und strömt nach einander durch den wasserseitigen Wärmeaustauscher 205, das Expansionsventil 204, den luftseitigen Wärmeaustauscher 203, und kehrt über das Vierwegeventil 202 und den Speicher 206 zum Kompressor 201 zurück.
Hierbei wird die Kältemittelmenge, die von dem Kältemittelkreis während der Kühloperation benötigt wird, mit derjenigen verglichen, die während der Heizoperation von ihm benötigt wird. Der wasserseitige Wärmeaustauscher 205 ist dem luftseitigen Wärmeaustauscher 203 im Hinblick auf den Wirkungsgrad zum Kondensieren eines Kältemittels im Allgemeinen überlegen. Daher kann das Innenvolumen des Wärmeaustauschers auf der Kältemittelseite verringert werden. Eine Heizoperation erfordert eine geringere Kältemittelmenge als eine Kühloperation. Das überschüssige Kältemittel strömt über das Bypassrohr 207 in den Kältemittelmenge-Steuertank 208 und wird darin gespeichert. Zu diesem Zeitpunkt ist der Kältemittelmenge-Steuertank 208 mit einer Kältemittelflüssigkeit gefüllt.
Wenn der Betrieb nach der Heizoperation auf eine Kühloperation umgeschaltet wird, wird die Kältemittelmenge, die von dem Kältemittelkreis benötigt wird, unzureichend. Daher strömt das in dem Kältemittelmenge-Steuertank 208 gespeicherte Kältemittel in einen Kältemittelkreis, wodurch der Mangel ausgeglichen wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Kältemittelmenge-Steuertank 208 nur mit einem Kältemittelgas gefüllt.
Konkret gesprochen verringert sich die Kältemittelmenge, die während einer Heizoperation benötigt wird, im Vergleich mit derjenigen, die während einer Kühloperation in dem Kältemittelkreis benötigt wird. Daher strömt überschüssiges Kältemittel in den Kältemittelmenge-Steuertank 208. Umgekehrt wird die Kältemittelmenge während der Kühloperation unzureichend, und das aus dem Kältemittelmenge-Steuertank 208 strömende Kältemittel gleicht den Mangel aus.
Das Volumen des Kältemittelmenge-Steuertanks 208 wird durch die Menge von überschüssigem Kältemittel bestimmt, die während einer Heizoperation anfällt.
Wenn bei dem oben beschriebenen Verfahren ein Mischkältemittel HFC 407C, in dem HFC 134a, HFC 32 und HFC 125 in vorgegebenen Anteilen gemischt sind, als Kältemittel verwendet wird, ergeben sich die folgenden Probleme.
Es wird zuerst ein Fall beschrieben, in dem eine Heizoperation gestartet wird, während ein Kältemittel in dem Speicher 206 gesammelt bleibt.
Während Betriebsunterbrechungen nimmt die sich in dem Speicher 206 sammelnde Kältemittelflüssigkeit eine Zusammensetzung an, die überwiegend aus HFC 134a besteht, das von allen Komponenten am leichtesten kondensiert. Das Kältemittel, das im Kältemittelkreis mit Ausnahme des Speichers 206 vorliegt, besteht überwiegend aus den übrigen Komponenten HFC 32 und HFC 125. Wenn eine Heizoperation gestartet wird, nimmt auch die überschüssige Kältemittelflüssigkeit, die in den Kältemittelmenge-Steuertank 208 strömt, eine Zusammensetzung an, die überwiegend aus HFC 32 und HFC 125 besteht.
Folglich nimmt die Menge von HFC 32 und HFC 125, die in dem Kältemittelkreis mit Ausnahme des Kältemittelmenge-Steuertanks 208 enthalten ist, ab. Das flüssige Kältemittel hingegen, das überwiegend HFC 134a enthält und in dem Speicher 206 gesammelt wird, strömt durch den Kältemittelkreis, wobei es verdampft wird. Daher nimmt das in dem Kältemittelkreis mit Ausnahme des Kältemittelmenge-Steuertanks 208 vorliegende Kältemittel eine Zusammensetzung an, die überwiegend aus HFC 134a besteht. Im Hin blick auf die Charakteristiken des Kältemittels besteht eine Tendenz, dass sich die Kühlleistung verringert.
Als Nächstes wird ein Fall beschrieben, in dem eine Heizoperation gestartet wird, während kein Kältemittel in dem Speicher 206 gesammelt ist.
Während Betriebsunterbrechungen nimmt das in dem Kältemittelkreis vorliegende Kältemittel eine standardmäßige Zusammensetzung an. Wenn jedoch eine Heizoperation gestartet wird, verflüssigt sich HFC 134a, das leicht kondensiert, in dem wasserseitigen Wärmeaustauscher 205 in einem Übergangszustand, der während des Hochfahrens auftritt, noch vor den übrigen Komponenten, nämlich HFC 32 und HFC 125. Die überschüssige Kältemittelflüssigkeit, die in den Kältemittelmenge-Steuertank 208 strömt, enthält tendenziell eine große Menge HFC 134a.
Folglich nimmt das Kältemittel, das in dem Kältemittelkreis mit Ausnahme des Kältemittelmenge-Steuertanks 208 vorliegt, eine Zusammensetzung an, die überwiegend aus den übrigen Komponenten, nämlich aus HFC 32 und HFC 125 besteht. Gemäß den Charakteristiken des Kältemittels besteht eine Tendenz, dass sich die Kühlleistung erhöht.
Es besteht jedoch auch eine Tendenz, dass ein hoher Druck noch mehr zunimmt, weshalb die Möglichkeit besteht, dass ein nicht dargestellter Hochdruckschalter, bei dem es sich um eine Schutzvorrichtung handelt, die an einem Kältemittelrohr zwischen einen Auslassanschluss des Kompressors 201 und das Vierwegeventil 202 geschaltet anzubringen ist, um das Auftreten einer Erhöhung des Hochdrucks zu vermeiden, eine Warnung ausgibt oder den Betrieb unterbricht.
Je nach dem Betriebszustand sind das Kältemittelgas und die Kältemittelflüssigkeit gleichzeitig in dem Kältemittelmenge-Steuertank 208 gespeichert. Zu diesem Zeitpunkt enthält das in dem Kältemittelmenge-Steuertank 208 gespeicherte Kältemittelgas HFC 32 und HFC 125, die leicht verdampfen, in einer Menge, die größer als bei einer standardmäßigen Zusammensetzung ist. Somit verringert sich die Menge von HFC 32 und HFC 125 in dem Kältemittel, das sich in dem Kältemittelkreis mit Ausnahme des Kältemittelmenge-Steuertanks 208 befindet. Die Zusammensetzung des in dem Kältemittelkreis mit Ausnahme des Kältemittelmenge-Steuertanks 208 vorliegenden Kältemittels ändert sich gemäß der Menge von Kältemittelgas, die in dem Kältemittelmenge-Steuertank 208 gespeichert ist. In Verbindung mit einer Abnahme der Menge an Kältemittelgas ändert sich die Kühlleistung.
EP-A-0631095 beschreibt einen anderen Kältemittelkreis zum Steuern der Kältemittelmenge in dem Kreislauf.
Die Erfindung wurde gemacht, um das oben genannte Problem zu lösen, und zielt darauf auf, die Zusammensetzung eines durch einen Kältemittelkreis strömenden Mischkältemittels bei einer standardmäßigen Zusammensetzung zu halten.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung stellt einen verbesserte Kältemittelkreis zur Verfügung, bei dem über ein Kältemittelrohr eine Verbindung zwischen einem Kompressor, einem Vierwegeventil, einem ersten Wärmeaustauscher, der als Kondensator oder Verdampfer dient, einem Expansionsventil, einem zweiten Wärmeaustauscher, der als Verdampfer oder Kondensator dient, und einem Speicher hergestellt ist. Der Kältemittelkreis weist ein erstes Bypassrohr auf, das mit einem zwischen dem Expansionsventil und dem zweiten Wärmeaustauscher vorgesehenen Kältemittelrohr verbunden ist. Ein Kältemittelmenge-Steuertank ist mit dem ersten Bypassrohr verbunden. Ein zweites Bypassrohr, das an einem Ende mit dem Kältemittelmenge-Steuertank verbunden ist, ist an einem anderen Ende mit einer Position an einem Kältemittelrohr zwischen dem Expansionsventil und dem zweiten Wärmeaustauscher zwischengeschaltet, wobei diese Position näher an dem Expansionsventil liegt als eine Position, an der das erste Bypassrohr angeschlossen ist. Ein Rückschlagventil ist dem zweiten Bypassrohr zwischengeschaltet. Somit erfüllt das zweite Bypassrohr die Funktion, Gas aus dem Kältemittelmenge-Steuertank abzunehmen, und ermöglicht einen problemlosen Kältemittelfluss, wenn überschüssiges Kältemittel während einer Heizoperation in dem Kältemittelmenge-Steuertank gespeichert ist.
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt ein Beispiel für einen grundlegenden Kältemittelkreis, der in einer Luftkühlungs-Wärmepumpenkühlvorrichtung verwendet wird, wobei eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt wird.
2 zeigt ein Beispiel für einen herkömmlichen Kühlkreislauf.
3 zeigt ein p-h-Diagramm des Kühlkreislauf des in 2 gezeigten Kältemittelkreises.
4 zeigt ein Beispiel für einen prinzipiellen Kältemittelkreis, der in einer anderen herkömmlichen Luftkühlungs-Wärmepumpenkühlvorrichtung angeordnet ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
1 zeigt ein Beispiel für einen prinzipiellen Kältemittelkreis, der in einer Luftkühlungs-Wärmepumpenkühlvorrichtung verwendet wird, wobei eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt wird.
In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Kompressor; 2 bezeichnet ein Vierwegeventil zum Umschalten der Strömung eines Kältemittel zwischen einer Kühloperation und einer Heizoperation; 3 bezeichnet einen luftseitigen Wärmeaustauscher; 4 bezeichnet ein Expansionsventil; 5 bezeichnet einen wasserseitigen Wärmeaustauscher; 6 bezeichnet einen Speicher; 8 bezeichnet einen Kältemittelmenge-Steuertank, der mittels eines Bypassrohres 7 angeordnet ist; und 9 bezeichnet ein Bypassrohr, das ein Rückschlagventil 10 aufweist und das Kältemittel, das sich in dem Kältemittelmenge-Steuertank 8 ansammelt, in den Kältemittelkreis zurückführt. Für das Bypassrohr 9 wird ein Rohr verwendet, dessen Durchmesser kleiner als der des Bypassrohres 7 ist. Wenn beispielsweise ein Rohr mit einem Aussendurchmesser von 9,52 mm für das Bypassrohr 7 verwendet wird, wird ein Rohr mit einem Aussendurchmesser von 6,4 mm für das Bypassrohr 9 verwendet.
Das zeotrope Mischkältemittel HFC 407C wird als Kältemittel für den Kältemittelkreis verwendet.
Es wird nun der Betrieb des Kältemittelkreises beschrieben.
In dem in 1 gezeigten Kältemittelkreis strömt während einer Heizoperation überschüssiges Kältemittel über das Bypassrohr 7 in den Kältemittelmenge-Steuertank 8. Während einer Kühloperation gleicht das aus dem Kältemittelmenge-Steuertank 8 ausströmende Kältemittel den Mangel aus. Unter diesen Gesichtspunkten ist der Kältemittelkreis identisch mit dem in 4 Gezeigten, der die Vorgehensweise des einschlägigen Standes der Technik zeigt.
Ein Unterschied zwischen ihnen besteht darin, dass ein Teil des sich in dem Kältemittelmenge-Steuertank 8 sammelnden Kältemittels stets über das Bypassrohr 9, das an einem oberen Teil des Kältemittelmenge-Steuertanks 8 angeordnet ist und das Rückschlagventil 10 aufweist, an den Kältemittelkreis zurückgeleitet wird, und zwar auf Grund der Tatsache, dass der Druck, der sich an einer Position an einem Hauptrohr des Kältemittelkreises entwickelt, an der das Bypassrohr 9 angeschlossen ist, niedriger als derjenige Druck ist, der sich an einer Position an dem Hauptrohr entwickelt, an der das Bypassrohr 7 angeschlossen ist.
Hierbei wird angenommen, dass der Kältemittelkreis arbeitet, während sich ein flüssiges Kältemittel in dem Speicher 6 sammelt. Zu diesem Zeitpunkt nimmt das flüssige Kältemittel, das sich in dem Speicher 6 sammelt, eine Zusammensetzung an, die überwiegend aus HFC 134a besteht, das von allen Komponenten am leichtesten kondensiert. Das in dem Kältemittelkreis mit Ausnahme des Speichers 6 vorliegende Kältemittel besteht überwiegend aus den übrigen Komponenten HFC 32 und HFC 125.
Wenn eine Heizoperation gestartet wird, nimmt auch die überschüssige Kältemittelflüssigkeit, die in den Kältemittelmenge-Steuertank 8 strömt, eine Zusammensetzung an, die überwiegend aus HFC 32 und HFC 125 besteht.
Das flüssige Kältemittel, das überwiegend aus HFC 134a besteht und sich in dem Speicher 206 sammelt, strömt durch den Kältemittelkreis, wobei es verdampft wird. Daher nimmt das in dem Kältemittelkreis mit Ausnahme des Kältemittelmenge-Steuertanks 8 vorliegende Kältemittel eine Zusammensetzung an, die überwiegend aus HFC 134a besteht.
Nun wird ein Teil des Kältemittels, das sich in dem Kältemittelmenge-Steuertank 8 sammelt und eine überwiegend aus HFC 32 und HFC 125 bestehende Zusammensetzung annimmt, über das Bypassrohr 9, das an einem oberen Teil des Kältemittelmenge-Steuertanks 8 angeordnet ist und das Rückschlagventil 10 aufweist, an den Kältemittelkreis zurückgeleitet, und zwar auf Grund eines Unterschiedes zwischen dem Druck, der sich an einer Position an einem Hauptrohr des Kältemittelkreises entwickelt, an der das Bypassrohr 7 angeschlossen ist, und dem Druck der sich an einer Position an dem Hauptrohr des Kältemittelkreises entwickelt, an der das Bypassrohr 9 angeschlossen ist. Somit wird dieser Teil des Kältemittels im Verlauf der Zeit mit einem Kältemittel gemischt, das überwiegend aus HFC 134a besteht. Wenn sich der Kältemittelkreis in einem stabilen Be trieb befindet, kehrt das durch den Kältemittelkreis strömende Kältemittel zu einer standardmäßigen Zusammensetzung zurück.
Hierbei wird die Kältemittelmenge, die über das Bypassrohr 9 an den Kältemittelkreis zurückkehrt, dadurch reguliert, dass der Durchmesser des Bypassrohres 9 kleiner als derjenige des Bypassrohres 7 gemacht wird, wodurch Bedingungen geschaffen werden, unter denen während einer stable Heizoperation eine konstante Menge von überschüssigem Kältemittel in dem Kältemittelmenge-Steuertank 8 gewährleistet werden kann.
Als Nächstes wird angenommen, dass der Kältemittelkreis den Betrieb unterbricht, während kein flüssiges Kältemittel in dem Speicher 6 angesammelt ist. Zu diesem Zeitpunkt nimmt das durch den Kältemittelkreis strömende Kältemittel eine standardmäßige Zusammensetzung an.
Wenn in diesem Zustand eine Heizoperation gestartet wird, d.h. wenn sich der Kältemittelkreis in einem Übergangszustand befindet, der während des Hochfahrens entsteht, wird HFC 134a, das leicht kondensiert, in dem wasserseitigen Wärmeaustauscher 5 früher als die übrigen Komponenten HFC 32 und HFC 125 verflüssigt. Das in den Kältemittelmenge-Steuertank 8 strömende überschüssige Kältemittelflüssigkeit tendiert dazu, eine große Menge HFC 134a zu enthalten.
Nun wird ein Teil des Kältemittels, das sich in dem Kältemittelmenge-Steuertank 8 sammelt, unmittelbar vor dem Expansionsventil 4 über das Bypassrohr 9, das an einem oberen Teil des Kältemittelmenge-Steuertanks 8 angeordnet ist und das Rückschlagventil 10 aufweist, an den Kältemittelkreis zurückgeleitet, und zwar auf Grund eines Unterschiedes zwischen dem Druck, der sich an einer Position an einem Hauptrohr des Kältemittelkreises entwickelt, an der das Bypassrohr 7 angeschlossen ist, und dem Druck, der sich an einer Position an dem Hauptrohr des Kältemittelkreises entwickelt, an der das Bypassrohr 9 angeschlossen ist. Somit kehrt ein Teil des Kältemittels, der eine überwiegend aus HFC 134a bestehende Zusammensetzung aufweist, in den Kältemittelkreis zurück und wird mit dem Kältemittel gemischt, das eine überwiegend aus HFC 32 und HFC 125 bestehende Zusammensetzung aufweist. Während eines stabilen Betriebszustandes wird das durch den Kältemittelkreis strömende Kältemittel zurück auf eine standardmäßige Zusammensetzung gebracht.
Das Bypassrohr 9 hat die Funktion, Gas aus dem Kältemittelmenge-Steuertank 8 abzunehmen. Wenn sich während einer Heizoperation überschüssige Kältemittelflüssigkeit in dem Kältemittelmenge-Steuertank 8 sammelt, kann das Kältemittel problemlos über das Bypassrohr 7 in den Tank 8 strömen. Dieser Effekt ist nicht auf das zeotrope Mischkältemittel HFC beschränkt und ist auch mit einem einzelnen Kältemittel oder zeotropen Kältemittel erhältlich.
Die Beschreibung der Ausführungsform bezog sich auf eine Wärmepumpenkühlvorrichtung, bei der ein merklicher Unterschied zwischen der für eine Heizoperation benötigten Kältemittelmenge und der für eine Kühloperation benötigten Kältemittelmenge besteht. Selbstverständlich ist die Erfindung auch auf eine andere Klimaanlage anwendbar, die in der Lage ist, die Strömung eines Kältemittels mittels eines Vierwegeventils zu ändern.
Die Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung können wie folgt zusammen gefasst werden.
Die Erfindung stellt einen verbesserten Kältemittelkreis zur Verfügung, bei dem über ein Kältemittelrohr eine Verbindung zwischen einem Kompressor 1, einem Vierwegeventil 2, einem ersten Wärmeaustauscher 3, der als Kondensator oder Verdampfer dient, einem Expansionsventil 4, einem zweiten Wärmeaustauscher 5, der als Verdampfer oder Kondensator dient, und einem Speicher 6 hergestellt ist. Der Kältemittelkreis weist ein erstes Bypassrohr 7 auf, das mit einem zwischen dem Expansionsventil 4 und dem zweiten Wärmeaustauscher 5 vorgesehenen Kältemittelrohr verbunden ist. Ein Kältemittelmenge-Steuertank 8 ist mit dem ersten Bypassrohr 7 verbunden. Ein zweites Bypassrohr 9, das an einem Ende mit dem Kältemittelmenge-Steuertank 8 verbunden ist, ist an einem anderen Ende mit einer Position an einem Kältemittelrohr zwischen dem Expansionsventil 4 und dem zweiten Wärmeaustauscher 5 zwischengeschaltet, wobei diese Position näher an dem Expansionsventil 4 liegt als eine Position, an der das erste Bypassrohr 7 angeschlossen ist. Ein Rückschlagventil 10 ist dem zweiten Bypassrohr 9 zwischengeschaltet. Somit erfüllt das zweite Bypassrohr 9 die Funktion, Gas aus dem Kältemittelmenge-Steuertank 8 abzunehmen, und ermöglicht einen problemlosen Kältemittelfluss, wenn überschüssiges Kältemittel während einer Heizoperation in dem Kältemittelmenge-Steuertank 8 gespeichert ist.
Wenn ein Mischkältemittel verwendet wird, wird ein Teil der Flüssigkeit, die über das zweite Bypassrohr in den Kältemittelmenge-Steuertank geströmt ist, stets umgewälzt, so dass sich zeitweilig ein Kältemittel in dem Kältemittelmenge-Steuertank sammelt, dessen Zusammensetzung sich von einer standardmäßigen Zusammensetzung in den Anteilen seiner Komponenten unterscheidet. Selbst wenn sich die Zusammensetzung des in dem Kältemittelkreis vorliegenden Kältemittels geändert hat, kann das Kältemittel während eines normalen Betriebs wieder auf eine standardmäßige Zusammensetzung gebracht werden.
Bei einem weiteren Aspekt besitzt das zweite Bypassrohr einen kleineren Durchmesser als das erste Bypassrohr. Während einer Heizoperation wird die Kältemittelmenge, die sich in dem Kältemittelmenge-Steuertank angesammelt hat, über das zweite Bypassrohr aus dem Kältemittelmenge-Steuertank an den Kältemittelkreis zurückgeleitet. Während eines normalen Betriebs kann die Menge von Kältemittel, das sich in dem Kältemittelmenge-Steuertank sammelt, konstant gehalten werden.

Claims

Kältemittelkreis, bei dem über ein Kältemittelrohr eine Verbindung zwischen einem Kompressor (1), einem Vierwegeventil (2), einem ersten Wärmeaustauscher (3), der als Kondensator oder Verdampfer dient, einem Expansionsventil (4), einem zweiten Wärmeaustauscher (5), der als Verdampfer oder Kondensator dient, und einem Speicher (6) hergestellt ist, gekennzeichnet durch: ein erstes Bypassrohr (7), das mit einem zwischen dem Expansionsventil (4) und dem zweiten Wärmeaustauscher (5) vorgesehenen Kältemittelrohr verbunden ist; einen Kältemittelmenge-Steuertank (8), der mit dem ersten Bypassrohr (7) verbunden ist; ein zweites Bypassrohr (9), das an einem Ende mit dem Kältemittelmenge-Steuertank (8) verbunden ist, und das an einem anderen Ende mit einer Position an einem Kältemittelrohr zwischen dem Expansionsventil (4) und dem zweiten Wärmeaustauscher (5) zwischengeschaltet ist, wobei diese Position näher an dem Expansionsventil (4) liegt als eine Position, an der das erste Bypassrohr (7) angeschlossen ist; und ein Rückschlagventil (10), das dem zweiten Bypassrohres (9) zwischengeschaltet ist, wobei das zweite Bypassrohr (9) die Funktion hat, Gas aus dem Kältemittelmenge-Steuertank (8) abzunehmen, und einen problemlosen Kältemittelfluss ermöglicht, wenn überschüssiges Kältemittel während einer Heizoperation in dem Kältemittelmenge-Steuertank (8) gespeichert ist.
Kältemittelkreis nach Anspruch 1, wobei ein Mischkältemittel verwendet wird.
Kältemittelkreis nach Anspruch 1 oder 2, wobei das zweite Bypassrohr (9) einen kleineren Durchmesser als das erste Bypassrohr (7) besitzt.