DE68904752T2

DE68904752T2 - Kaeltemittelfuellsystem, wobei ein kaeltemittel gereinigt und gleichmaessig in einen lagerungsbehaelter eingefuellt wird.

Info

Publication number: DE68904752T2
Application number: DE8989123833T
Authority: DE
Inventors: Keiichi Tomaru
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1988-12-22
Filing date: 1989-12-22
Publication date: 1993-06-03
Anticipated expiration: 2009-12-23
Also published as: AU615601B2; DE68904752D1; US4986082A; EP0374965B1; AU4726589A; EP0374965A3; EP0374965A2

Description

Diese Erfindung betrifft eine Kältemittel-Füllvorrichtung, die zum Einfüllen eines Kältemittels in einen Speicherbehälter verwendet wird. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Vorrichtung, die in einem System mit innerem Wärmeaustausch betreibbar ist.
Ein Kältemittel, wie beispielsweise ein FKW-Kältemittel, wird üblicherweise in einer Klimaanlage eines Automobils oder in einem Kühlschrank verwendet.
Ein Kühlsystem arbeitet wirksamer, wenn das Kältemittel sauber und relativ frei von Verunreinigungen, wie beispielsweise Öl, Luft und Wasser ist. Ein bereits benutztes Kältemittel ist jedoch durch derartige Verunreinigungen belastet.
Es ist daher notwendig, das Kältemittel im Kühlsystem periodisch zu entfernen und wieder einzufüllen.
Es sind bereits verschiedene Kältemittelrückgewinnungs- und -reinigungssysteme bekannt, wie beispielsweise aus der US-A-4 768 347, die im Oberbegriff des Anspruchs 1 gewürdigt ist.
In der später im Zusammenhang mit dieser Erfindung beschriebenen Weise weist eine derartige Kältemittel-Füllvorrichtung eine Kältemittel-Aufnahmeeinheit auf, die zur Erzeugung eines modifizierten Kältemittels aus einer flüssigen Phase durch Verwendung eines in einem externen Gefrier- oder Kältekreislauf enthaltenen Verdampfers ein Objektkältemittel erhält. Der externe Gefrierkreislauf wird unter Verdampfung eines weiteren Kältemittels im Verdampfer betrieben. Das Objektkältemittel wird aus einem Ausgangskältemittel erzeugt, das beispielsweise in einer Klimaanlage verwendet wird. Das modifizierte Kältemittel wird von der Aufnahmeeinheit unter Schwerkraftwirkung in einen Speicherbehälter abgelassen.
Es ist jedoch schwierig, den externen Gefrierkreislauf zur Modifizierung des Objektkältemittels zu verwenden.
Im Betrieb weist der Speicherbehälter einen Innendruck auf, der mit zunehmendem Inhalt des modifizierten Kältemittels im Speicherbehälter anwächst. Als Folge davon kann es geschehen, daß das modifizierte Kältemittel nicht in den Speicherbehälter gefüllt wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kältemittelfüllvorrichtung zum wirksameren Behandeln eines Objektkältemittels zu schaffen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, bei der es nicht nötig ist, das Objektkältemittel mehrfach durch Filter-Trockner zu schicken.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, in der das Kältemittel gereinigt und glatt in einen Speicherbehälter gefüllt wird.
Dies wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebene Vorrichtung erreicht.
Weitere Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen genannt.
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Kältemittel-Füllvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung; und
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild einer Kältemittel-Füllvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung.
Bezugnehmend auf Fig. 1 dient eine Kältemittel-Füllvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung zum Füllen eines von einem (nicht gezeigten) Kältekreislauf, wie er beispielsweise in einer Klimaanlage eines Automobils verwendet wird, rückgewonnenen Ausgangskältemittel in einen Speicherbehälter 26. Im allgemeinen besteht das Ausgangskältemittel beispielsweise aus Fluorkohlenwasserstoff-Kältemitteln. Die Kältemittelfüllvorrichtung weist eine Eingangsleitung 11 zum Abziehen des Ausgangskältemittels vom Kältekreislauf in bekannter Weise auf.
Zum Abziehen des Ausgangskältemittels wird die Eingangsleitung 11 mit dem Kältekreislauf verbunden. Damit kann das Ausgangskältemittel einem Verdichter 13 durch die Eingangsleitung 11 zugeführt werden. In diesem Fall ist das Ausgangskältemittel gasförmig. Die Eingangsleitung 11 kann vom Kältekreislauf abgetrennt werden. Die Eingangsleitung 11 wird als Zufuhranordnung bezeichnet.
Das Ausgangskältemittel wird im Verdichter 13 verdichtet und dann als verdichtetes Kältemittel einem Verflüssiger 14 zugeführt, der mit dem Verdichter 13 über eine Leitung 12 verbunden ist. Im Verflüssiger 14 wird das verdichtete Kältemittel zur Verflüssigung als kondensiertes Kältemittel gekühlt. Das kondensierte Kältemittel wird einem Filter-Trockner 15 durch eine Leitung zugeführt, die ähnlich der Leitung 12 ist. Der Filter-Trockner 15 dient zum Entfernen von Verunreinigung, Feuchtigkeit und Säuregehalt aus dem kondensierten Kältemittel in bekannter Weise. Danach wird das kondensierte Kältemittel einem Behälter 16 über eine Leitung ähnlich der Leitung 12 zugeführt. Das kondensierte Kältemittel wird im Behälter 16 in einen flüssigen und einen gasförmigen Kältemittelanteil getrennt. In bekannter Weise hat der gasförmige Kältemittelanteil eine höhere Reinheit als der flüssige Kältemittelanteil. Die Kombination des Verdichters 13, des Verflüssigers 14, des Filter-Trockners 15 und des Behälters 16 wird als Behandlungsanordnung bezeichnet.
Der Behälter 16 besitzt in seinem Bodenbereich einen ersten Ausgangsanschluß 16a und an einem oberen Bereich einen zweiten Ausgangsanschluß 16b. Der erste Ausgangsanschluß 16a ist mit einem Verdampfer 18 über ein automatisches Expansionsventil 19 und eine erste Zufuhrleitung 21 verbunden. Damit wird der flüssige Kältemittelanteil als Kühlmittel vom Behälter 16 zum Verdampfer 18 geführt und wird im Verdampfer 18 zur Kühlung eines Umgebungsbereichs des Verdampfers 18 in bekannter Weise verdampft.
Andererseits ist der zweite Ausgangsanschluß 16b mit einer Aufnahmeeinheit 22 über eine zweite Zufuhrleitung 23 zur Verbindung mit einem durch die Aufnahmeeinheit 22 definierten Hohlraum verbunden. Damit wird der gasförmige Kältemittelanteil als Objektkältemittel vom Behälter 16 zur Aufnahmeeinheit 22 geleitet.
Der Verdampfer 18 ist mit der Aufnahmeeinheit 22 thermisch gekoppelt. In dieser Ausführungsform ist der Verdampfer 18 in der Aufnahmeeinheit 22 enthalten. Als Folge davon wird der gasförmige Kältemittelanteil in der Aufnahmeeinheit 22 durch Verdampfung des Kühlmittels, nämlich des flüssigen Kältemittelanteils, im Verdampfer 18 gekühlt. Mit anderen Worten findet ein Wärmeaustausch zwischen dem gasförmigen und dem flüssigen Kältemittelanteil statt. Damit kann der Verdampfer 18 als Kühlanordnung bezeichnet werden.
Nach Verdampfung im Verdampfer 18 wird das Kühlmittel zum Verdichter 13 über eine Rückleitung 24 zurückgeführt. Ein Temperaturfühler 25 ist mit der Rückleitung 24 thermisch gekoppelt. Der Temperaturfühler 25 dient zum Erfassen der Temperatur des Kühlmittels in der Nähe der Aufnahmeeinheit 22 zum Erzeugen eines die Temperatur darstellenden Temperatursignals. Abhängig vom Temperatursignal wird das automatische Expansionsventil 19 automatisch zur Einstellung der Strömungsmenge des flüssigen Kältemittelanteils gesteuert.
Unter diesen Umständen wird der gasförmige Kältemittelanteil allmählich zu einem flüssigen modifizierten Kältemittel gewandelt. Damit kann die Kombination des Verdampfers 18 und der Aufnahmeeinheit 22 als Verflüssigungsanordnung bezeichnet werden.
Das modifizierte Kältemittel wird an einem unteren Bereich des Hohlraums der Aufnahmeeinheit 22 gesammelt. Der Speicherbehälter 26 wird unterhalb der Aufnahmeeinheit 22 plaziert und mit dem Hohlraum der Aufnahmeeinheit 22 über eine Leitung 27 verbunden. Damit fließt das modifizierte Kältemittel von der Aufnahmeeinheit 22 unter Schwerkrafteinwirkung nach unten zum Speicherbehälter 26 durch die Leitung 27. Damit wird das modifizierte Kältemittel in den Speicherbehälter 26 gefüllt. Das modifizierte Kältemittel im Speicherbehälter 26 hat damit offensichtlich eine höhere Reinheit.
Wenn der Innendruck im Speicherbehälter 26 höher wird als der Druck im Hohlraum der Aufnahmeeinheit 22, dann kann das modifizierte Kältemittel nicht in den Speicherbehälter 26 gefüllt werden.
Zur Steuerung des Innendrucks im Speicherbehälter 26 ist eine Verbindungsleitung 31 zwischen die Rückleitung 24 und einen oberen Bereich des Speicherbehälters 26 zur Verbindung der Rückleitung 24 mit dem Innenraum des Speicherbehälters 26 geschaltet. Die Verbindungsleitung 31 weist an einem Bereich ein Regulierelement 32, wie beispielsweise eine übliche Kapillare, auf. Damit ist es möglich, einen Fluß der Gasphase des modifizierten Kältemittels vom Speicherbehälter 26 zur Rückleitung 24 durch die Verbindungsleitung 31 zur Steuerung des Innendrucks des Speicherbehälters 26 zu erzeugen.
Das Kältemittel-Füllsystem weist ferner einen Druckfühler 33 und ein Magnetventil 34 auf, die im folgenden beschrieben werden.
Der Druckfühler 33 ist mit der Rückleitung 24 an einer Eingangsseite des Verdichters 13 gekoppelt und dient zum Erfassen des Druckes des Originalkältemittels zum Erzeugen eines den Druck darstellenden Zustandssignals. Das Zustandssignal wird vom Druckfühler 33 zum Magnetventil 34 geleitet. Das Magnetventil 34 ist mit der Verbindungsleitung 31 gekoppelt. In Abhängigkeit vom Zustandssignal wird das Magnetventil 34 automatisch zur Einstellung des Flusses des modifizierten Kältemittels durch die Verbindungsleitung 31 gesteuert. Die Kombination von Verbindungsleitung 31, Druckfühler 33 und Magnetventil 34 wird als Steueranordnung bezeichnet.
Wenn das in der Aufnahmeeinheit 22 gesammelte modifizierte Kältemittel eine vorbestimmte Menge überschreitet, sinkt die Wirksamkeit des Wärmetauschs in der Verflüssigungsanordnung stark ab. In diesem Fall fließt ein Teil des Kältemittels ohne Verdampfung im Verdampfer 18 in die Rückleitung 24. Als Folge davon verringert sich die Temperatur der Rückleitung 24. Dies ist der Fall, da der Teil des Kältemittels in der Rückleitung 24 in der Umgebung der Verflüssigungsanordnung verdampft wird.
Wenn die Temperatur absinkt, wird das Expansionsventil 19 in Abhängigkeit des Temperatursignals zur Verringerung des Flusses des Kältemittels gesteuert. Dies resultiert in einem Absinken des Saugdruckes des Verdichters 13.
Wenn der Saugdruck niedriger als ein erster vorbestimmter Wert ist, dann wird das Magnetventil 34 abhängig vom Zustandssignal zum Öffnen der Verbindungsleitung 31 gesteuert. Als Folge davon sinkt der Innendruck des Speicherbehälters 26 ab, so daß das modifizierte Kältemittel von der Aufnahmeeinheit 22 glatt in den Speicherbehälter 26 abfließt. Damit sinkt die Menge des modifizierten Kältemittels in der Aufnahmeeinheit 22 unter die vorbestimmte Menge ab.
Wenn die Menge des modifizierten Kältemittels in der Aufnahmeeinheit 22 verringert ist, erhöht sich die Wirksamkeit des Wärmetausches in der Verflüssigungsanordnung. Unter diesen Umständen wird das gesamte Kältemittel im Verdampfer 18 verdampft. Als Folge davon kehrt die Temperatur der Rückleitung 24 zu ihrer ursprünglichen Temperatur zurück.
Wenn die Temperatur der Rückleitung 24 gleich der ursprünglichen Temperatur ist, dann wird das Expansionsventil 19 in Abhängigkeit des Temperatursignals zum Erhöhen des Flusses des Kältemittels gesteuert. Dies resultiert in einem Ansteigen des Saugdruckes des Verdichters 13.
Wenn der Saugdruck höher als ein zweiter vorbestimmter Wert ist, welcher über dem ersten vorbestimmten Wert liegt, dann wird das Magnetventil 34 in Abhängigkeit des Zustandssignals zum Schließen der Verbindungsleitung 31 gesteuert.
Damit kann das Objektkältemittel durch Wiederholen der beschriebenen Schritte sauber in den Speicherbehälter 26 gefüllt werden.
Fig. 2 zeigt eine Kältemittel-Füllvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung. Das Kältemittel- Füllsystem weist mit den in Fig. 1 verwendeten gleichen Bezugszeichen bezeichnete gleiche Teile auf.
Das Kältemittel-Füllsystem weist eine Verbindungsleitung 41 zur Verbindung des Innenraums des Speicherbehälters 26 mit dem Hohlraum der Aufnahmeeinheit 22 auf. Die Verbindungsleitung 41 besitzt erste und zweite Enden, die mit einem oberen Bereich der Aufnahmeeinheit 22 bzw. einem oberen Bereich des Speicherbehälters 26 verbunden sind.
Wenn das modifizierte Kältemittel dem Speicherbehälter 26 zugeführt wird, ist anzunehmen, daß der Innendruck des Speicherbehälters 26 abhängig vom Volumenzuwachs des modifizierten Kältemittels im Speicherbehälter 26 anwächst. Der Innendruck des Speicherbehälters 26 wird jedoch üblicherweise im wesentlichen konstant gehalten. Dies folgt daraus, daß der Innendruck vom Speicherbehälter 26 zur Aufnahmeeinheit 22 durch die Verbindungsleitung 41 sickert. Damit kann das modifizierte Kältemittel glatt in den Speicherbehälter 26 gefüllt werden.
Bei diesem Kältemittel-Füllsystem ist es nicht notwendig, die Zustandserfassungseinheit und das Magnetventil vorzusehen, wie sie mit den Bezugszeichen 33 und 34 in Fig. 1 bezeichnet sind.
Während die vorliegende Erfindung bisher unter Bezug auf zwei Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es für den Fachmann in einfacher Weise möglich, die Erfindung in verschiedenen anderen Weisen zu realisieren. Beispielsweise kann das Regulierelement 32 ein herkömmliches Expansionsventil sein.

Claims

1. Kältemittel-Füllvorrichtung zur Verwendung zum Füllen eines Objektkältemittels, das aus einem Ausgangskältemittel erzeugt wird, in einen Speicherbehälter (26), wobei die Kältemittel-Füllvorrichtung Behandlungsmittel (13, 14, 15, 16) zum Behandeln des Originalkältemittels zur Erzeugung eines gasförmigen und flüssigen Kältemittels, Aufnahmemittel (22) zur Aufnahme des Objektkältemittels, mit den Aufnahmemitteln gekoppelte Kühlmittel (18) zum Kühlen des Objektkältemittels zum Erzeugen eines modifizierten Kältemittels unter Verwendung eines Kühl-Kältemittels, und Zufuhrmittel (27) zur Zufuhr des modifizierten Kältemittels als Objektkältemittel in den Speicherbehälter (26) aufweist, gekennzeichnet durch

mit den Behandlungsmitteln und den Aufnahmemitteln gekoppelte erste Zufuhrmittel (23) zur Zufuhr des gasförmigen Kältemittels zu den Aufnahmemitteln als Objektkältemittel;

mit den Behandlungsmitteln und den Kühlmitteln gekoppelte zweite Zufuhrmittel (21) zur Zufuhr des flüssigen Kältemittels über ein Druckreduzierventil (19) zu den Kühlmitteln als Kühl-Kältemittel; und

mit dem Speicherbehälter gekoppelte Steuermittel (31, 33, 34) zur Steuerung des Innendrucks des Speicherbehälters derart, daß dieser Druck bei oder unter dem Druck in den Aufnahmemitteln (22) gehalten wird, um so das Füllen des modifizierten Kältemittels in den Speicherbehältern zu erleichtern.

2. Kältemittel-Füllvorrichtung nach Anspruch 1, ferner enthaltend mit den Behandlungsmitteln gekoppelte Original-Zufuhrmittel (11) zur Zufuhr des Originalkältemittels zu den Behandlungsmitteln.

3. Kältemittel-Füllvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuermittel Verbindungsmittel (31, 32) aufweisen, die mit dem Speicherbehälter (26) und mit den Original-Zufuhrmitteln (11) zur Verbindung des Innenraums des Speicherbehälters (26) mit den Original-Zufuhrmitteln (11) gekoppelt sind.

4. Kältemittel-Füllvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuermittel ferner aufweisen:

mit den Original-Zufuhrmitteln (11) gekoppelte Erfassungsmittel (33) zum Erfassen des Drucks des Originalkältemittels zur Erzeugung eines Zustandssignals; und

Ventilmittel (34), die mit den Erfassungsmitteln und den Verbindungsmitteln gekoppelt sind und in Abhängigkeit vom Zustandssignal den Fluß des modifizierten Kältemittels durch die Verbindungsmittel einstellen.

5. Kältemittel-Füllvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Original-Zufuhrmittel (11) Rückführmittel (24) aufweisen, die mit den Kühlmitteln und den Behandlungsmitteln zur Rückführung des Kühl-Kältemittels von den Kühlmitteln (18) zu den Behandlungsmitteln gekoppelt sind, wobei die Verbindungsmittel (31, 32) mit den Rückführmitteln (24) zur Verbindung des Innenraums des Speicherbehälters (26) mit den Rückführmitteln (24) gekoppelt sind.

6. Kältemittel-Füllvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Verbindungsmittel (31) eine Kapillare (32) aufweisen.

7. Kältemittel-Füllvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Aufnahmemittel (22) einen Hohlraum umgrenzen, die Kühlmittel (18) einen thermisch mit dem Hohlraum zur Verdampfung des Kühl-Kältemittels darin gekoppelten Verdampfer aufweisen, wobei die Kältemittel-Füllvorrichtung ferner aufweist: Temperaturerfassungsmittel (25), die mit den Rückführmitteln (24) zum Erfassen der Temperatur des Kühl-Kältemittels zum Erzeugen eines Temperatursignals thermisch gekoppelt sind, wobei das Druckreduzierventil (19) in Abhängigkeit vom Temperatursignal den Fluß des flüssigen Kältemittelanteils einstellt.

8. Kältemittel-Füllsystem nach Anspruch 1, wobei die Aufnahmemittel (22) einen Hohlraum umgrenzen, der thermisch mit den Kühlmitteln (18) gekoppelt ist, wobei die Steuermittel Verbindungsmittel (41) aufweisen, die mit dem Speicherbehälter (26) und den Aufnahmemitteln (22) zur Verbindung des Innenraums des Speicherbehälters (26) mit dem Hohlraum gekoppelt sind.

9. Kältemittel-Füllvorrichtung nach Anspruch 8, ferner umfassend Rückführmittel (24), die mit den Kühlmitteln und den Behandlungsmitteln zur Rückführung des Kühl-Kältemittels von den Kühlmitteln (18) zu den Behandlungsmitteln gekoppelt sind, wobei die Kältemittel-Füllvorrichtung ferner aufweist: Temperaturerfassungsmittel (25), die mit den Rückführmitteln (24) zum Erfassen der Temperatur des Kühl-Kältemittels zum Erzeugen eines Temperatursignals thermisch gekoppelt sind, wobei das Druckreduzierventil (19) den Fluß des flüssigen Kältemittels in Abhängigkeit des Temperatursignals einstellt.