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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Regulieren
der Zusammensetzung eines Kältemittels in einem
Kältekreislauf.
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Zunächst wird der Fall erläutert, bei welchem ein
nicht-azeotropes Kältemittel als Arbeitsmedium verwendet wird. Das
nicht-azeotrope Kältemittel ist ein Kältemittel, bei welchem
zwei oder mehr Arten von Kältemitteln mit unterschiedlichen
Siedepunkten gemischt sind und das die in Fig. 3 gezeigten
Eigenschaften hat. Fig. 3 ist ein
Dampf-Flüssigkeits-Gleichgewichtsdiagramm, welches die Eigenschaften eines
nicht-azeotropen Kältemittels zeigt, bei welchem zwei Arten von
Kältemitteln gemischt sind. Die horizontale Achse kennzeichnet den
Zusammensetzungsanteil X eines Kältemittels mit niedrigem
Siedepunkt, und die vertikale Achse die Temperatur. Mit dem Druck
als Parameter gibt es eine Linie für gesättigten Dampf und
eine Linie für gesättigte Flüssigkeit in einem
Hochtemperaturbereich, der durch einen Druck PH gekennzeichnet ist, wenn
beispielsweise der Druck hoch ist. Wenn umgekehrt der Druck
niedrig ist, liegen diese Linien in einem Niedertemperaturbereich,
der durch den Druck PL gekennzeichnet ist. Der
Zusammensetzungsanteil X = 1,0 gibt an, daß das Kältemittel nur von einem
Kältemittel mit hohem Siedepunkt gebildet wird, während der
Zusammensetzungsanteil X = 1,0 dafür steht, daß das
Kältemittel nur von einem Kältemittel mit niedrigem Siedepunkt
gebildet wird. Bei einem Kältemittelgemisch werden, wie in Fig. 3
gezeigt ist, die Linie für gesättigte Flüssigkeit und die
Linie für gesättigten Dampf durch ihre Zusammensetzung bestimmt.
Die Fläche unter der Linie für gesättigte Flüssigkeit
kennzeichnet den unterkühlten Zustand, und die Fläche über der
Linie für gesättigten Dampf kennzeichnet den überhitzten
Zustand. Der von der Linie für gesättigte Flüssigkeit und der
Linie für gesättigten Dampf umschlossene Abschnitt ist ein
zweiphasiger Zustand von Flüssigkeit und Dampf. In Fig. 3
bezeichnet X&sub0; das Zusammensetzungsverhältnis eines Kältemittels,
das dicht in einen Kältemittelkreis eingeschlossen ist. Die
Punkte P1 bis P4 kennzeichnen die typischen Punkte eines
Kältemaschinenkreisprozesses. Der Punkt P1 kennzeichnet einen
Kompressorauslaßabschnitt, der Punkt P2 einen
Kondensatorauslaßabschnitt, der Punkt P3 einen Verdampfereinlaßabschnitt und
der Punkt P4 einen Kompressoreinlaßabschnitt.
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Nachstehend werden Probleme im Hinblick auf eine Leckage im
Kältekreis bei Änderungen der Zusammensetzung eines
umlaufenden Kältemittels in dem Kältekreis im nicht-stationären
Zustand, wie zur Anlaufzeit des Kälteerzeugungskreisprozesses
und bei der Betriebssteuerung des Kältekreises erläutert.
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Eine Kältemittelleckage aus dem Kältekreislauf heraus tritt
auch bei einer Klimaanlage oder einem Kühlschrank mit
hermetischer Abdichtung auf. In Fig. 3 steht der Punkt A für den
Zweiphasenabschnitt in einem Kältemaschinenkreisprozeß, bei
welchem die Flüssigkeit den Anteil Xa1 und der Dampf den Anteil
Xa2 hat. Wenn das Kältemittelgemisch aus einem
Wärmeübertragungsrohr eines Wärmeaustauschers oder aus einem
Verbindungsrohr eines Bauteils entweicht, wäre es im Falle des
Entweichens von Flüssigkeit ein Kältemittel mit dem
Zusammensetzungsanteil Xa1 und im Falle des Entweichens von Dampf ein
Kältemittel mit dem Zusammensetzungsanteil Xa2. Abhängig davon, ob
Flüssigkeit oder Dampf entweicht, würde sich deshalb ein
unterschiedliches Zusammensetzungsverhältnis des Kältemittels
ergeben, das in dem Kältekreislauf zurückbleibt.
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Fig. 4 veranschaulicht das Problem bei einem Entweichen von
Kältemittel nach außen. Wenn Flüssigkeit entweicht, nimmt das
verbleibende Kältemittelgemisch den Zustand X&sub1; an, bei welchem
der Anteil an Kältemittel mit niedrigem Siedepunkt groß ist.
Wenn Dampf entweicht, nimmt das verbleibende
Kältemittelgemisch den Zustand X&sub2; an, bei welchem der Anteil an Kältemittel
mit hohem Siedepunkt groß ist. In Fig. 2 kennzeichnet X&sub0; das
Zusammensetzungsverhältnis eines Kältemittels, welches
anfänglich dicht eingeschlossen wird. Wenn ein Zustand, bei welchem
die Zusammensetzung X&sub0; ist, mit einem Zustand bei einem
gleichen Druck verglichen wird, bei welchem die Zusammensetzung X&sub1;
ist, ist die Temperatur bei der Temperatur X&sub1; niedriger. Wenn
jedoch ein Zustand, bei welchem die Zusammensetzung 4 ist, mit
dem Zustand bei dem gleichen Druck verglichen wird, bei
welchem die Zusammensetzung X&sub2; ist, ist die Temperatur bei der
Zusammensetzung 4 höher.
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Fig. 5 zeigt allgemeine Kennlinien eines Kältekreislaufs
bezüglich des Zusammensetzungsanteils an Kältemittel mit
niedrigem Siedepunkt. Wenn der Zusammensetzungsanteil X größer wird,
werden die Heiz- und Kühlleistung größer.
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Wenn Kältemittel aus dem Kältkreislauf entweicht, in welchem
ein nicht-azeotropese Kältemittel als Arbeitsmedium verwendet
wird, ändert sich, wie vorstehend beschrieben, das
Zusammensetzungsverhältnis des in dem Kältekreislauf verbleibenden
Kältemittels von dem anfänglichen Zusammensetzungsverhältnis,
d. h. von dem Zusammensetzungsverhältnis für die Auslegung der
Vorrichtung, abhängig von den entwichenen Anteilen. Auch wenn
keine Leckage nach außen vorhanden ist, besteht die
Möglichkeit, daß sich das Zusammensetzungsverhältnis des in dem
Kältekreislauf umlaufenden Kältemittels in dem nicht-stationären
Zustand des Kältekreislaufs ändert.
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Änderungen des Zusammensetzungsverhältnisses des Kältemittels
in dem Kältekreislauf führen zu Problemen. Beispielsweise
ändert sich die Heiz- und Kühlkapazität oder es werden Druck und
Temperatur unnormal. Deshalb muß der Kältekreislauf richtig
eingestellt sein.
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Da man davon ausgeht, daß ein Chlor enthaltendes
Fluorchlorkohlenstoff-Kältemittel die Ozonschicht schädigt, wurde als
alternatives Kältemittel ein nicht-azeotropes Gemisch eines
Wasserstofffluorkohlenstoff-Kältemittels vorgeschlagen,
welches kein Chlor enthält. Dieses Kältemittelgemisch wurde als
Umweltschutz für die Erde in Betracht gezogen.
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Die Steuerung eines Kältemaschinenkreisprozesses, bei welchem
ein nicht-azeotropes Gemisch als Arbeitsmedium verwendet wird,
ist beispielsweise in der JP-A-59-129366, 61-213554 und 64-
58964 offenbart.
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Die JP-A-59-129366 offenbart einen elektrostatischen
Kapazitätssensor, der als Einrichtung zum Feststellen der
Zusammensetzung eines Kältemittels verwendet wird, das in dem
Kältekreis umläuft. Ferner ist geoffenbart, daß der Kältekreislauf
einen ersten Flüssigkeitssammler und einen zweiten
Flüssigkeitssammler und eine elektrische Heizeinrichtung aufweist,
die in dem zweiten Flüssigkeitssammler angeordnet ist. Wenn
die Außenlufttemperatur während eines Heizvorgangs niedrig
ist, wird die elektrische Heizeinrichtung des zweiten
Flüssigkeitssammlers aktiviert und so gesteuert, daß eine festgelegte
Kältemittelkonzentration erreicht wird.
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Die JP-A-61-213554 offenbart eine Vorrichtung mit einem
Separator zum Abtrennen eines Kältemittels mit niedrigem
Siedepunkt, einen Flüssigkeitssammler zum Speichern eines
Kältemittels mit niedrigem Siedepunkt und ein Steuerventil zum
Rückführen des Kältemittels aus dem Flüssigkeitssammler. Die
Vorrichtung steuert die Zusammensetzung des Kältemittels auf der
Basis der Temperatur eines zu kühlenden Elements.
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Die JP-A-64-58964 offenbart einen Kältekreislauf mit variabler
Kältemittelgemisch-Zusammensetzung, bei welchem der obere
Abschnitt des Flüssigkeitssammlers mit einem Kältemittelbehälter
und der untere Abschnitt des Flüssigkeitssammlers mit einem
Kältemittelbehälter verbunden ist, wobei der Kältekreislauf
einen Kältemittelbehälter aufweist, der in der Lage ist, Wärme
mit einem Gasrohr auszutauschen, durch welches ein
wärmequellenseitiger Wärmeaustauscher mit einem benutzerseitigen
Wärmeaustauscher, einem Flüssigkeitssammler und dergleichen
verbunden ist.
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Bei dem Kältemittelkreis, bei welchem ein nicht-azeotropes
Kältemittel dicht eingeschlossen ist, kann sich, wie oben
beschrieben, das Zusammensetzungsverhältnis des Kältemittels in
dem Kältekreislauf ändern, wenn Kältemittel aus dem
Kältekreislauf entweicht, oder während des nicht-stationären
Betriebs des Kältekreises. Die Kapazität des Kältekreises kann
dadurch geändert werden, daß die Zusammensetzung variabel
gestaltet wird. Um deshalb einen Kältekreislauf mit hoher
Kapazität zu erreichen, ist es wichtig, das
Kältemittel-Zusammensetzungsverhältnis in dem Kältekreis so zu steuern, daß sich
ein stabiler Betrieb verwirklichen läßt. Es bestand ein
Bedürfnis für ein Verfahren, dieses Zusammensetzungsverhältnis
ohne Kostenaufwand zu ändern. Ferner ist es erforderlich, ein
Kältemittel einzusetzen, welches kein Chlor enthält und die
Ozonschicht nicht schädigt, um so einen Schutz für die Umwelt
zu berücksichtigen.
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Die US-A-5 186 012 offenbart ein Wärmepumpensystem unter
Verwendung eines nicht-azeotropen Kältemittelgemisches mit einem
Hauptkältekreislauf, einem Maschinenkühlkreislauf und einem
Kältemittel-Rektifizierungskreislauf, der an einer Trennstelle
mit dem Hauptkältemittelkreislauf und dem
Maschinenkühlkreislauf in Verbindung steht. Der
Kältemittel-Rektifizierungskreislauf hat zur Verringerung eines Relativniveaus einen
Kondensator, einen Speicherbehälter in Verbindung mit einem
Kondensator, eine Rektifizierungseinrichtung in Verbindung mit
einem Speicherbehälter und einem Kondensator, einen
Sammelbehälter in Verbindung mit einer Rektifizierungseinrichtung und
einen Kessel in Verbindung mit der Rektifizierungseinrichtung
und dem Speicherbehälter. Der
Kältemittel-Rektifizierungskreislauf wird zur Einstellung der jeweiligen Konzentrationen
eines Kältemittels mit niedrigem Siedepunkt und eines
Kältemittels mit hohem Siederpunkt in dem nicht-azeotropen
Kältemittelgemisch verwendet, um so die Kühl- oder Heizkapazität
des Wärmepumpensystems zu ändern.
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Für verschiedene Probleme solcher Kühlkreisläufe, die ein
nicht-azeotropes Kältemittel verwendet, wird nur die
Konzen
tration eines der nicht-azeotropen Kühlmittel bei dem
erwähnten Stand der Technik eingestellt. Deshalb ergibt sich bei
diesem Stand der Technik das Problem, daß die Breite der
Einstellung der Konzentration eng ist.
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Ein Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines
Verfahrens zur Regulierung der Zusammensetzung eines
Kältemittels in einem Kältekreislauf, wobei das Verfahren einen
breiten Einstellungsbereich sowie eine hohe Genauigkeit
sicherstellt.
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Dieses Ziel wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 erreicht.
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Erfindungsgemäß ist es möglich, das Zusammensetzungsverhältnis
des Kältemittels in dem Kältekreislauf, in welchem ein nicht-
azeotropes Kältemittel eingeschlossen ist, durch Verwendung
einer billigen Vorrichtung zu variieren und das
Zusammensetzungsverhältnis des nicht-azeotropen Kältemittels zu
stabilisieren.
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Eine vorteilhafte und bevorzugte Entwicklung des Verfahrens
gemäß der Erfindung ist Gegenstand des Anspruchs 2.
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Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden nun anhand der
beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen
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Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kältekreislaufs mit
einer Einstellvorrichtung zum Regulieren der Zusammensetzung
eines nicht-azeotropischen Kältemittels,
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Fig. 2 eine Längsschnittsansicht eines Kältemittelkreises zum
Regulieren der Zusammensetzung des Kältemittels,
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Fig. 3 ein Diagramm, welches die Charakteristika eines nicht-
azeotropen Kältemittels darstellt,
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Fig. 4 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der
Zusam
mensetzung des nicht-azeotropen Kältemittels und der
Temperatur darstellt,
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Fig. 5 ein Diagramm, welches die Kennlinien eines
Kältekreislaufs darstellt, bei welchem ein nicht-azeotropes Kältemittel
verwendet wird,
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Fig. 6 ein Diagramm, welches die Kennlinien eines
nicht-azeotropen Kältemittels darstellt,
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Fig. 7 ein Beispiel der Zusammensetzung eines
Kältemittelgemisches aus drei Bestandteilen,
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Fig. 8 eine Schnittansicht eines Sensors in elektrostatischer
Kapazitätsbauweise für das Zusammensetzungsverhältnis,
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Fig. 9 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen der
Zusammensetzung des nicht-azeotropen Kältemittels und des
elektrostatischen Kapazitätswerts darstellt,
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Fig. 10 ein Fließbild, welches die Regulierung der
Zusammensetzung des nicht-azeotropen Kältemittels darstellt,
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Fig. 11 eine schematische Ansicht eines Kältekreislaufs mit
einem Sensor zur Feststellung des
Zusammensetzungsverhältnisses des nicht-azeotropen Kältemittels und mit einem Sensor zum
Feststellen der Kältemittelmenge,
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Fig. 12 eine schematische Ansicht eines Kältekreislaufs mit
einem Sensor zum Feststellen des Zusammensetzungsverhältnisses
des nicht-azeotropen Kältemittels und einem Sensor zum
Feststellen der Kältemittelmenge,
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Fig. 13 eine schematische Ansicht eines Kältekreislaufs mit
einem Sensor zur Feststellung des
Zusammensetzungsverhältnisses und einem Kältemittelgradsensor,
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Fig. 14 ein Diagramm, welches die Zusammensetzung in einer
Kältemittelbombe darstellt, und
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Fig. 15 eine schematische Ansicht eines Kältekreislaufs ist,
der eine Meßvorrichtung für das Zusammensetzungsverhältnis
aufweist.
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Fig. 1 zeigt entsprechend einer ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung einen Kältekreislauf, bei welchem eine
Vielzahl von Innenraummaschinen mit einer Außenraummaschine
verbunden sind. In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Kompressor, 2
einen Außenraum-Wärmeaustauscher, 3 ein Außenraum-Luftgebläse,
4 ein Vierwegeventil, 5 einen Speicher, 6 einen Sammler und 7
ein Außenraum-Kältemittelsteuerventil, welches als
druckreduzierender Mechanismus während eines Heizbetriebs wirkt. 8 ist
ein Sensor zum Feststellen der Zusammensetzung eines nicht-
azeotropischen Kältemittels, 10 ein Kältemittelbehälter, 11
eine Kühleinheit, 12, 13 und 14 sind Ventile zum Öffnen und
Schließen, 15, 16 17 sind Rohre, und 91, 92, 93 und 94 sind
Rückschlagventile, die eine Außenraummaschine bilden. 20a und
20b sind Innenraum-Wärmeaustauscher, 21a und 21b sind
Innenraum-Kältemittelsteuerventile, die als ein druckreduzierender
Mechanismus während eines Kühlbetriebs wirken, 22 und 23 sind
Kältemittelverteilungseinheiten, und 24 und 25 sind Rohre zum
Verbinden der Innenraummaschinen mit den Außenraummaschinen.
Die Darstellung des Innenraum-Luftgebläses ist weggelassen.
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Auf der Außenraumseite sind eine Meßvorrichtung, in welcher
ein kapazitiver Sensor 8 zum Feststellen der Zusammensetzung
eines nicht-azeotropen Kältemittels verwendet wird, und
eine Steuervorrichtung zum Steuern der Ventile 12, 13 und
14 zum Öffnen und Schließen angeordnet. In Fig. 1 ist die
Darstellung des Steuersystems des Kältekreislaufs
weggelassen. Als Kältemittel wird ein Kältemittel verwendet,
welches kein Chlor enthält und die Ozonschicht nicht schädigt.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Beispiel erläutert, bei
welchem HFC32 und HFC134a als nicht-azeotropes Kältemittel
verwendet werden.
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Zunächst wird der Kältemittelfluß erläutert. Während des
Kühlbetriebs strömt das von dem Kompressor geförderte Kältemittel
in der folgenden Reihenfolge: Vierwegeventil 4 → Außenraum-
Wärmeaustauscher 2 → Rückschlagventil 93 →
Zusammensetzungssensor 8 → Außenraum-Kältemittelsteuerventil 7 →
Rückschlagventil 92 → Sammler 6. Das Kältemittel wird durch eine
Kältemittelverteilungseinheit 23 verteilt. Ein Teil des
Kältemittels strömt in folgender Reihenfolge:
Innenraum-Wärmeaustauscher 20a → Innenraum-Kältemittelsteuerventil 21a, während der
andere Strom die Folge hat: Innenraum-Wärmeaustauscher 20b →
Innenraum-Kältemittelsteuerventil 21b. Sie kommen in einer
Verteilungseinheit 22 zusammen und strömen wie folgt: Rohr 24
→ Vierwegeventil 4 → Speicher 5 und zurück zum Kompressor.
Dabei wirken die Innenraum-Wärmeaustauscher 20a und 20b als
Verdampfer und es wird ein Kühlbetrieb ausgeführt.
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Während eines Heizbetriebs strömt andererseits das von dem
Kompressor geförderte Kältemittel wie folgt: Vierwegeventil 4
→ Rohr 24 → Verteilereinheit 22. Ein Teil des Kältemittels
strömt in der Reihenfolge: Innenraumkältemittel-Steuerventil
21a → Innenraum-Wärmeaustauscher 20a, während der andere Strom
die Folge hat: Innenraumkältemittel-Steuerventil 21b →
Innenraum-Wärmeaustauscher 20b. Sie kommen in einer
Verteilungseinheit 23 zusammen und strömen wie folgt: Rohr 25 → Sammler 6 →
Rückschlagventil 94 → Zusammensetzungssensor 8 → Außenraum-
Steuerventil 7 → Rückschlagventil 91 →
Außenraum-Wärmeaustauscher 2 → Vierwegeventil 4 → Speicher 5, und Rückkehr zum
Kompressor. Dabei wirken die Innenraum-Wärmeaustauscher 20a und
20b als Kondensatoren, und es wird ein Heizbetrieb
durchgeführt.
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Die Einzelheiten des Trennkreislaufs für das Kältemittel mit
niedrigem Siedepunkt von Fig. 1 sind in Fig. 2 gezeigt. In
Fig. 2 ist die Kühleinheit 11 ein Doppelrohrwärmeaustauscher.
Wenn flüssiges Kältemittel in dem Kältemittelspeicherbehälter
10 gespeichert wird, sind die Ventile 12 und 13 für ein Öffnen
und Schließen geöffnet. In diesem Fall strömt die Flüssigkeit
auf der Unterseite des Sammlers 6 durch das Ventil 12 für das
Öffnen und Schließen ab, und die Flüssigkeit wird zu einem
Kältemittel mit niedriger Temperatur durch den
druckreduzierenden Effekt des Ventils 12 für das Öffnen und Schließen und
in das innere Rohr der Kühleinheit 11 geführt. Auf der anderen
Seite strömt das Gas in dem Sammler 6 durch das Ventil 13 für
ein Öffnen und Schließen ab und wird in das äußere Rohr der
Kühleinheit 11 geführt. Das Kältemittelgas des inneren Rohrs
mit niedriger Temperatur steht in Wärmeaustausch mit dem Gas
des äußeren Rohrs, wobei das Kältemittel mit niedriger
Temperatur vergast und in den Speicher 5 über das Rohr 15 geführt
wird. Das kondensierte verflüssigte Kältemittel des äußeren
Rohrs wird in den Kältemittelspeicherbehälter 10 geführt. Wenn
eine vorher festgelegte Menge an flüssigem Kältemittel in dem
Kältemittelspeicherbehälter 10 gespeichert ist, werden die
Ventile 12 und 13 beim Öffnen und Schließen geschlossen. Die
vorstehende Arbeitsweise und der vorstehende Effekt
ermöglichen es, das flüssige Kältemittel in dem
Kältemittelspeicherbehälter 10 zu speichern. Zum Abführen des flüssigen
Kältemittels aus dem Kältemittelspeicherbehälter 10 wird das Ventil 14
für ein Öffnen und Schließen geöffnet, so daß das flüssige
Kältemittel für das Rohr 15 zu dem Speicher 5 abgeführt werden
kann.
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Nachstehend wird nun die Wirkung einer
Zusammensetzungsänderung erläutert.
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Der Zustand des Kältemittels in dem Sammler, über den durch
Versuch Klarheit geschaffen wurde, den die Erfinder der
vorliegenden Erfindung durchgeführt haben, wird nun unter
Verwendung auf einen Kühlbetrieb als Beispiel erläutert. Aus dem
Rohr 17 strömen Gas und Flüssigkeit in den Sammler 6. Das Gas
steigt in der Flüssigkeitsschicht in dem Sammler 6 hoch und
bildet eine Gasschicht. Dann wird das Gas durch die Innenwand
des Sammlers 6 kondensiert und verflüssigt. Danach ist das Gas
in einem Auslaßrohr 16 nur in Flüssigkeit umgeformt und strömt
ab. Die Versuchergebnisse zeigen, daß, wenn die
Kältemitteltrockenheit am Einlaß groß ist, die Flüssigkeit innerhalb des
Sammlers 6 verschwindet, und daß, wenn die
Kältemitteltrockenheit klein ist, der Sammler 6 mit der Flüssigkeit gefüllt ist.
Der Versuch hat auch gezeigt, daß die Änderung der Trockenheit
bezüglich der Änderung der Flüssigkeitsmenge 0,01 oder weniger
beträgt. D. h., daß die Trockenheit des Kältemittels, welches
in den Sammler strömt, sehr klein ist.
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Fig. 6 zeigt die Zustandsänderungen des Kältemittels in einer
Kältemittelleitung von dem Kondensator zum Sammler, wenn als
Wärmemedium ein nicht-azeotropes Kältemittel verwendet wird.
Auf der horizontalen Achse ist der Zusammensetzungsanteil X
des Kältemittels mit niedrigem Siedepunkt, beispielsweise
HFC32, aufgetragen, auf der vertikalen Achse die Temperatur,
wobei der Druck konstant ist. Im Zustand X = 0 ist in dem
Kältemittel nur HFC134a enthalten, während im Zustand X = 1 das
Kältemittel nur von HFC32 gebildet wird. Bei dem
nicht-azeotropen Kältemittel unterscheidet sich, wie in der Figur
gezeigt ist, die Temperatur des gesättigten Dampfes von der der
gesättigten Flüssigkeit bei dem gleichen Druck. Das
Zusammensetzungsverhältnis X&sub0; kennzeichnet die Zusammensetzung des in
den Kältekreis dicht eingeschlossenen Kältemittels. Punkt A
kennzeichnet den Zustand des Kondensatoreinlasses, Punkt B den
Kondensationsbeginn, Punkt C den Zustand innerhalb des
Sammlers und Punkt D den Zustand am Auslaß der Kühleinheit. Wie
vorstehend beschrieben, zeigt Punkt C, daß der
Flüssigkeitsdurchsatz sehr klein ist. Punkt E steht für den
Flüssigkeitszustand innerhalb des Sammlers, wobei HFC32 einen
Zusammensetzungsanteil von X&sub1; hat. Der Punkt F steht für den
Gaszustand, wobei für HFC32 der Zusammensetzungsanteil Xg ist. Man
sieht, daß das Zusammensetzungsverhältnis für Gas im Punkt F
größer ist als das Zusammensetzungsverhältnis X&sub0; des dicht in
den Kältekreis eingeschlossenen Kältemittels und daß das
Zusammensetzungsverhältnis in dem Kältekreislauf durch Entnahme
von Gas geändert werden kann.
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Gemäß Fig. 1 und 2 wird ein gasförmiges Kältemittel mit einem
großen Zusammensetzungsanteil an HFC32 aus dem oberen
Abschnitt des Sammlers 6 entnommen und in der Kühleinheit 11
verflüssigt und in dem Behälter 10 gespeichert. Als Folge wird
das Zusammensetzungsverhältnis des Kältemittels in dem
Kältekreislauf kleiner als X&sub0;. Wenn das Zusammensetzungsverhältnis
des Kältemittels in dem Kältekreislauf kleiner als X&sub0; wird, ist
es möglich, das Kältemittel mit einem großen
Zusammensetzungsanteil an HFC32 in den Kältemittelkreislauf durch Öffnen des
Ventils 14 für das Öffnen und Schließen zurückzuführen.
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Wie vorstehend erwähnt, kann das
Kältemittel-Zusammensetzungsverhältnis in dem Hauptkältekreis geändert werden, indem
gasförmiges Kältemittel aus dem Sammler entnommen oder in ihn
zurückgeführt wird.
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Obwohl die vorstehend beschriebene Ausführungsform den Fall
beschreibt, in welchem ein Kältemittelgemisch aus zwei
Kältemittelarten, d. h. HFC32 und HFC134a, als Kältemittel verwendet
werden, läßt sich die vorliegende Erfindung auch bei einem
Kältemittelgemisch von mehr als zwei Arten anwenden.
Beispielsweise läßt sich die vorliegende Erfindung auf ein
Kältemittelgemisch von drei Arten, nämlich HFC32, HFC125 und
HFC134a, anwenden, was in Fig. 7 gezeigt ist. Die in Fig. 7
angegebenen Zahlenwerte sind Gewichtsprozentsätze (%) von
HFC32, HFC125 und HFC134a, wobei ein Kältemittelgemisch von
unterschiedlichen Gewichtsprozentsätzen betrachtet werden
kann. Von HFC32, HFC125 und HFC134a sind die Siedepunkte von
HFC32 und HFC125 höher als der von HFC134a, so daß die
vorliegende Erfindung Anwendung finden kann, welche den Unterschied
zwischen den Siedepunkten von gemischten Kältemitteln
verwendet. HFC32 und HFC125 haben azeotrope Eigenschaften, so daß
sie als ein einziges Kältemittel betrachtet werden können. Das
oben beschriebene Kältemittelgemisch kann dann als
Kältemittelgemisch aus dem azeotropen Kältemittel aus HFC32 und HFC125
und aus HFC134a angenommen werden. Die
Zusammensetzungsänderungsfunktion der vorliegenden Erfindung kann dann für ein
Kältemittelgemisch aus HFC32, HFC125 und HFC134a dargestellt
werden. In Fig. 1 und 2 ist das Gas in dem oberen Abschnitt
des Sammlers 6 ein Kältemittel mit niedrigem Siedepunkt,
welches ein großes Kältemittel-Zusammensetzungsverhältnis hat,
dessen Anteile an HFC32 und HFC125 von den drei
Kältemittelarten groß sind. Das Gas mit den großen Anteilen an HFC32 und
HFC125 wird aus dem oberen Abschnitt des Sammlers 6 entnommen
und durch die Kühleinheit 1 verflüssigt und in dem Behälter 10
gespeichert. Hinsichtlich des Zusammensetzungsverhältnisses
des Kältemittels in dem Kältekreislauf sind als Ergebnis die
Zusammensetzungsanteile der Kältemittel mit niedrigem
Siedepunkt, d. h. von HFC32 und HFC125, klein, während der
Zusammensetzungsanteil des Kältemittels mit hohem Siedepunkt, d. h. von
HFC134a, groß ist. Im Hinblick auf das
Zusammensetzungsverhältnis in dem Kältekreislauf ist es möglich, den
Zusammensetzungsanteil von HFC32 und HFC125 in den ursprünglichen Zustand
durch Öffnen des Ventils 14 für das Öffnen und Schließen
zurückzuführen. Wie oben erwähnt, ist es möglich, die
Zusammensetzung des Kältemittels im Falle eines Kältemittelgemisches
aus drei Arten zu ändern.
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Als nächstes wird eine Ausführungsform des kapazitiven Sensors
8 zum Feststellen der Zusammensetzung des Kältemittelgemisches
erläutert. Fig. 8 ist eine Schnittansicht des in Fig. 1
gezeigten kapazitiven Sensors 8 zur Feststellung der
Zusammensetzung. In Fig. 8 bezeichnet 53 eine Außenrohrelektrode und
54 eine Innenrohrelektrode, die beide Hohlrohre sind. Die
Innenrohrelektrode 54 ist an ihren beiden Enden durch Anschläge
55a und 55b festgelegt, wodurch eine kreisförmige Aussparung
im zentralen Abschnitt der Außenrohrelektrode 53 vorgesehen
wird. Der Außendurchmesser der Anschläge 55a und 55b
entspricht nahezu dem Innendurchmesser der Außenrohrelektrode 53,
und die Seite, die der Innenrohr-Elektrodenhalteseite
gegenüberliegt, ist durch das Kältemittel-Zuführrohr 59 festgelegt,
dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser der
Außenrohrelektrode 53 nahezu entspricht. Außerdem ist das
Kältemittelzuführrohr 59 an der Außenrohrelektrode 53 festgelegt.
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Als Folge davon ist die Innenrohrelektrode 54 an dem zentralen
Abschnitt der Außenrohrelektrode 53 festgelegt. Mit der
Außenrohrelektrode 53 und der Innenrohrelektrode 54 ist eine
Außenrohr-Elektrodensignalleitung 56 bzw. eine
Innenrohr-Elektrodensignalleitung 57 verbunden, um einen elektrostatischen
Kapazitätswert zu messen. Außerhalb der
Innenrohr-Elektrodensignalleitung 57 ist ein Signalleitungsschutzrohr 58
(beispielsweise ein abdichtender Anschluß) zum Führen der Innenrohr-
Elektrodensignalleitung 57 zur Außenseite der
Außenrohrelektrode 53 und zum Verhindern, daß Kältemittel von innen nach
außen entweicht, angeordnet. In den Anschlägen 55a und 55b ist
wenigstens ein Durchgangskanal mit einer Größe, die kleiner
ist als der Innendurchmesser der Innenrohrelektrode 54, in
ihrem zentralen Abschnitt angeordnet. An einer Stelle zwischen
der Innenrohrelektrode 54 und der Außenrohrelektrode 53 ist
wenigstens ein Kanal für das Kältemittel angeordnet, so daß
der Strom des durch das Innere fließenden Kältemittelgemisches
gestört wird.
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Es wird nun ein Verfahren zum Feststellen der Zusammensetzung
des Kältemittelgemisches unter Verwendung des kapazitiven
Sensors 8 zum Messen des Zusammensetzungsverhältnisses erläutert.
Fig. 9 zeigt die Beziehung zwischen dem
Zusammensetzungsverhältnis des Kältemittels und dem elektrostatischen
Kapazitätswert, wenn der kapazitive Sensor verwendet wird. Fig. 9
veranschaulicht gemessene Werte, die man, wenn HFC134a als
Kältemittel mit hohem Siedepunkt und HFC32 als Kältemittel mit
niedrigem Siedepunkt verwendet wird, aus dem Kältemittelgemisch
erhält, wenn sie in den in Fig. 8 gezeigten Sensor zum
Feststellen des Zusammensetzungsverhältnisses als Gas bzw.
Flüssigkeit dicht eingeschlossen werden. Die horizontale Achse
zeigt den Zusammensetzungsanteil von HFC32, die vertikale
Achse den elektrostatischen Kapazitätswert als Ausgang aus dem
Meßsensor 8 für das Zusammensetzungsverhältnis.
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In Fig. 9 zeigt ein Vergleich des elektrostatischen
Kapazitätswerts für das Gas eines jeden Kältemittels mit dem der
Flüssigkeit eines jeden Kältemittels, daß das flüssige
Kältemittel einen größeren Wert hat und daß die Differenz zwischen
dem elektrostatischen Kapazitätswert für das Gas und dem für
die Flüssigkeit groß ist, insbesondere bei HFC134a. Dies
zeigt, daß sich der elektrostatische Kapazitätswert mit der
Änderung der Trockenheit des Kältemittels ändert. Im Gegensatz
dazu zeigt ein Vergleich zwischen den elektrostatischen
Kapazitätswerten von HFC134a und HFC32, daß HFC32 einen größeren
elektrostatischen Kapazitätswert sowohl für die Flüssigkeit
als auch für das Gas hat. Dies zeigt an, daß nur ein
gasförmiges oder ein flüssiges Kältemittel in dem Meßsensor 8 für das
Zusammensetzungsverhältnis vorhanden ist und daß, wenn sich
die Zusammensetzung des Kältemittels ändert, sich der
elektrostatische Kapazitätswert ändert.
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Da jedoch im Inneren des Meßsensors 8 für das
Zusammensetzungsverhältnis ein Zweiphasenzustand von Gas und Flüssigkeit
eintritt, ändert sich der elektrostatische Kapazitätswert
aufgrund der Trockenheit des Kältemittels zusätzlich zu dem
Zusammensetzungsverhältnis des Kältemittelgemisches, so daß es
unmöglich wird, das Zusammensetzungsverhältnis zu messen. Wenn
deshalb das Zusammensetzungsverhältnis des
Kältemittelgemisches unter Verwendung des Meßsensors 8 für das
Zusammensetzungsverhältnis gemessen wird, ist es erforderlich, den
Meßsensor 8 für das Zusammensetzungsverhältnis in einem Abschnitt
anzuordnen, in welchem das Kältemittel in dem Kältekreislauf
immer ein Gas oder eine Flüssigkeit ist. Da im vorliegenden
Fall die Rückschlagventile 91 bis 94 angeordnet sind, befindet
sich das Kältemittel, das durch den Meßsensor 8 für das
Zusammensetzungsverhältnis hindurchgeht, in einem flüssigen
Zustand. Als Meßeinrichtungen für das Zusammensetzungsverhältnis
können auch andere Einrichtungen als die kapazitiv arbeitenden
verwendet werden.
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Das Ablaufdiagramm von Fig. 10 zeigt ein Verfahren zum Steuern
des in Fig. 1 gezeigten Kältekreislaufs. Wenn ein vorgegebener
Zustand nach dem Anlauf des Kältemittelkreisprozesses erreicht
ist, wird das Zusammensetzungsverhältnis auf der Basis eines
Signals aus dem Meßsensor 8 für das Zusammensetzungsverhältnis
bestimmt. Es erfolgt eine Überprüfung zur Feststellung, ob der
gemessene Zusammensetzungsanteil X größer als der
Zusammensetzungsanteil X&sub0; des in dem Kältekreislauf nicht eingeschlossenen
Kältemittels ist. Wenn X > (X&sub0; + α), werden die Ventile 12 und
13 für das Öffnen und Schließen geöffnet. Wenn der Zustand
(X&sub0; - α) ≤ X ≤ (X&sub0; + α) erreicht ist, werden die Ventile 12 und
13 für das Öffnen und Schließen geschlossen. Wenn das
gemessene Zusammensetzungsverhältnis X < (X&sub0; - α) ist, wird das Ventil
14 für das Öffnen und Schließen geöffnet, und wenn
(X&sub0; - α) ≤ X ≤ (X&sub0; + a) erreicht wird, wird das Ventil 14 für
das Öffnen und Schließen geschlossen. α ist die Toleranz.
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Es ist deshalb möglich, die Zusammensetzung des Kältemittels
in dem Kältemittelkreis auf X&sub0; oder nahe daran einzustellen, so
daß unterbunden werden kann, daß der Druck auf der
Hochdruckseite abnorm ansteigt und ein stabiler Betrieb möglich ist. Da
das Zusammensetzungsverhältnis des nicht-azeotropen
Kältemittels geändert werden kann, ist es möglich, die Heiz- und
Kühlleistung zu ändern, wie es in Fig. 3 gezeigt ist.
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In Fig. 11 bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Kompressor, 2
einen Außenraum-Wärmeaustauscher, 3 ein Außenraum-Luftgebläse,
4 ein Vierwegeventil, 5 einen Speicher, 6 einen Sammler, 7 ein
Außenraum-Kältemittelsteuerventil, 8 einen Sensor zum Messen
des Zusammensetzungsverhältnisses eines nicht-azeotropen
Kältemittels, 91, 92, 93 und 94 Rückschlagventile, die in
Außenraummaschinen angeordnet sind. Die Bezugszeichen 20a und 20b
stehen für Innenraum-Wärmeaustauscher, die Bezugszeichen 21a,
21b für Innenraum-Kältemittelsteuerventile, die Bezugszeichen
22 und 23 für Kältemittel-Verteilungseinheiten und die
Bezugszeichen 24 und 25 für Rohre, über welche die Innenraumseite
mit der Außenraumseite verbunden ist. Innerhalb des Sammlers 6
ist ein Flüssigkeitspegelsensor 60 in kapazitiv wirkender
Bauweise zum Feststellen des Flüssigkeitspegels des Kältemittels
innerhalb des Sammlers 6 angeordnet. Zusätzlich sind der
kapa
zitive Sensor 8 zum Messen des Zusammensetzungsverhältnisses
des nicht-azeotropen Kältemittels, der Flüssigkeitspegelsensor
60 in kapazitiv wirkender Bauweise zum Feststellen des
Flüssigkeitspegels des Kältemittels, eine
Flüssigkeitspegel-Meßeinrichtung, eine Recheneinrichtung zum Berechnen der
Kältemittelzusammensetzung, eine Recheneinrichtung zum Berechnen
der Kältemittelmenge und eine Anzeigevorrichtung vorgesehen.
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Bei dieser Ausführungsform wird ein Kältemittel als
Arbeitsmedium verwendet, das kein Chlor enthält und die Ozonschicht
nicht schädigt. Beispiele für solche Kältemittel sind
Kältemittelgemische aus HFC32 und HFC134a, welches ein
nicht-azeotropes Kältemittel ist. Es wird nun ein Beispiel erläutert,
bei welchem dieses Kältemittel verwendet wird.
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Zunächst wird der Kältemittelstrom bei dieser Ausführungsform
erläutert. Während des Kühlbetriebs strömt das von dem
Kompressor geförderte Kältemittel in folgender Reihenfolge:
Vierwegeventil 4 → Außenraum-Wärmeaustauscher 2 → Rückschlagventil
93 → Zusammensetzungsverhältnis-Meßsensor 8 →
Außenraum-Kältemittelsteuerventil 7 → Rückschlagventil 92 → Sammler 6. Das
Kältemittel wird durch die Verteileinheit 23 verteilt. Ein
Teil des Kältemittels strömt in der Folge
Innenraum-Wärmeaustauscher 20a → Innenraum-Kältemittelsteuermittelventil 21a,
während der andere Teil in der Folge
Innenraum-Wärmeaustauscher 20b → Innenraum-Kältemittelsteuerventil 21b strömt. Nach
der Vereinigung in der Verteileinheit 22 geht der Strom: Rohr
24 → Vierwegeventil 4 → Speicher 5 und Rückkehr zum
Kompressor. Die Innenraum-Wärmeaustauscher 20a und 20b wirken als
Verdampfer bei dem durchgeführten Kühlbetrieb. Im Heizbetrieb
strömt andererseits das vom Kompressor geförderte Kältemittel
in der Folge: Vierwegeventil 4 → Rohr 24 → Verteilungseinheit
22. Ein Teil des Kältemittels strömt in der Folge Innenraum-
Kältemittelsteuerventil 21a → Innenraum-Wärmeaustauscher 20a,
während der andere Teil in der Folge
Innenraum-Kältemittelsteuerventil 21b → Innenraum-Wärmeaustauscher 20b strömt. Nach
der Vereinigung in der Verteileinheit 23 ergibt sich für den
Strom die Folge: Rohr 25 → Sammler 6 → Rückschlagventil 94 →
Zusammensetzungsverhältnis-Meßsensor 8 →
Außenraum-Kältemittelsteuerventil 7 → Rückschlagventil 91 →
Außenraum-Wärmeaustauscher 2 → Vierwegeventil 4 → Sammler 5 und Rückführung zum
Kompressor. In diesem Fall wirken die
Innenraum-Wärmeaustauscher 20a und 20b als Kondensatoren, wobei ein Heizbetrieb
durchgeführt wird.
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Wenn das dicht in den Kältekreislauf eingeschlossene
Kältemittel nach außen entweicht und sich das
Zusammensetzungsverhältnis des nicht-azeotropen Kältemittels ändert, kann die
Zusammensetzung des Kältemittels im Kältemittelkreislauf durch den
Zusammensetzungsverhältnis-Meßsensor 8, wie vorstehend
erläutert, festgestellt werden. Da es eine Korrelation zwischen dem
Flüssigkeitspegel des Sammlers 6 und der Kältemittelmenge in
dem Kältekreislauf gibt, ist es möglich, die Kältemittelmenge
in dem Kältekreislauf durch den Flüssigkeitspegelsensor zu
messen, der innerhalb des Sammlers 6, wie in Fig. 11 gezeigt,
angeordnet ist. Da bei dieser Ausführungsform ein kapazitiv
wirkender Sensor als Flüssigkeitspegelsensor verwendet wird,
ändert sich das Signal aus dem Flüssigkeitspegelsensor 60
auch, wenn sich das Zusammensetzungsverhältnis des
Kältemittels ändert. Es ist jedoch möglich, das Signal aus dem
Flüssigkeitspegelsensor 60 auf der Basis des
Zusammensetzungsverhältnisses zu korrigieren, das durch den
Zusammensetzungsverhältnis-Meßsensor 8 ermittelt wird.
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Bei dem Kältekreislauf in der vorstehend beschriebenen
Bauweise ist es möglich, den Kältekreislauf auch dann leicht
aufrechtzuerhalten, wenn dicht in den Kältekreislauf
eingeschlossenes Kältemittel nach außen entweicht und sich das
Zusammensetzungsverhältnis des nicht-azeotropen Kältemittels ändert.
Insbesondere kann selektiv die Kältemittelmenge in dem
Kältekreislauf, das Zusammensetzungsverhältnis des Kältemittels, ob
die Art und Menge des Kältemittels normal ist oder nicht, die
Art des zuzugebenden Kältemittels und die Menge des
zuzusetzenden Kältemittels angezeigt werden, was die Wartungsarbeit
in großem Umfang erleichtert.
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Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung erläutert. Fig. 12 zeigt ein Beispiel, bei welchem bei
dem Kältekreislauf von Fig. 11 ein Ventil 61 zum dichten
Einschließen eines Kältemittels angefügt ist. Das Ventil 61 ist
auf der Einlaßseite des Speichers 5 des Kältemittelkreises
angeordnet. Mit dem Bezugszeichen 62 ist ein Druckbehälter für
ein Kältemittel mit niedrigem Siedepunkt, mit dem
Bezugszeichen 63 ein Druckbehälter für ein Kältemittel mit hohem
Siedepunkt bezeichnet. Wenn in dem Kältemittelkreislauf ein Mangel
an Kältemittel auftritt, wird der Druckbehälter 62 für das
Kältemittel mit niedrigem Siedepunkt mit dem Ventil 61 für das
dichte Einschließen von Kältemittel verbunden und das
Kältemittel abdichtend eingebracht, wenn das zuzugebende
Kältemittel das mit dem niedrigen Siedepunkt ist. Wenn jedoch das
zuzusetzende Kältemittel das Kältemittel mit hohem Siedepunkt
ist, kann es vorkommen, daß der Druck in dem
Kältemitteldruckbehälter niedriger ist als der innerhalb des
Kältemittelkreislaufs. In diesem Fall wird der Kältekreis in Betrieb genommen
und das Öffnen des Innenraum-Kältemittelsteuerventils 21a oder
21b während des Kühlbetriebs verlangsamt, so daß der Druck auf
der Niederdruckseite des Kältemittelkreislaufs auf einen Wert
abgesenkt wird, der niedriger ist als der Druck des
Kältemitteldruckbehälters 63. Als Folge ist es möglich, dichtend das
Kältemittel einzuschließen. Im Falle des Heizbetriebs kann das
Öffnen des Außenraum-Kältemittelsteuerventils verringert
werden.
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Es wird nun die Arbeitsweise bei Verwendung des vorstehend
beschriebenen Kältemittelkreislaufs erläutert. Fig. 13 zeigt
ein Beispiel, bei welchem das Ventil 61 zum dichten Einbringen
von Kältemittel zusätzlich bei dem Kältekreislauf von Fig. 11
vorgesehen ist. Das Ventil 61 zum dichten Einbringen von
Kältemittel ist auf der Einlaßseite des Speichers 5 des
Kältekreislaufs angeordnet. In Fig. 13 ist mit 64 ein
Kältemitteldruckbehälter bezeichnet, in den ein nicht-azeotropes
Kälte
mittel dicht eingeschlossen ist. Der Kältemitteldruckbehälter
64 ist mit einem Ventil 65 versehen, um Kältemittel aus dem
oberen Abschnitt des Druckbehälters zu entnehmen, und mit
einem Ventil 67 zur Entnahme von Kältemittel aus dem unteren
Abschnitt des Druckbehälters.
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Fig. 14 zeigt den Innenzustand des Kältemitteldruckbehälters
64. In der Figur sind in dem Kältemitteldruckbehälter 64
nebeneinander Gas mit der Zusammensetzung am Punkt K und
Flüssigkeit mit der Zusammensetzung am Punkt L vorhanden. Es ist
deshalb möglich, ein Kältemittel zu entnehmen, das einen
großen Zusammensetzungsanteil an Kältemittel mit niedrigem
Siedepunkt hat, indem Gas entnommen wird, während durch Entnehmen
von Flüssigkeit es möglich ist, Kältemittel zu entnehmen, das
einen großen Zusammensetzungsanteil an Kältemittel mit hohem
Siedepunkt hat. Wenn unter Verwendung der vorstehenden
Charakteristika das Kältemittel in dem Kältemittelkreislauf dicht
eingeschlossen worden ist, wird das Kältemittel über das
Ventil 65 in Fig. 13 entnommen, wenn ein Kältemittel mit
niedrigem Siedepunkt eingeschlossen wird, während ein Kältemittel
aus dem Ventil 67 in Fig. 13 entnommen wird, wenn ein
Kältemittel mit hohem Siedepunkt dicht eingeschlossen wird.
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Als nächstes wird nun eine weitere Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 15 erläutert.
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In Fig. 15 ist mit 1 ein Kompressor, mit 2 ein
Außenraum-Wärmeaustauscher, mit 3 ein Außenraum-Luftgebläse, mit 4 ein
Vierwegeventil, mit 5 ein Speicher, mit 6 ein Sammler, mit 7
ein Außenraum-Kältemittelsteuerventil, mit 8 ein Sensor zum
Feststellen der Zusammensetzung eines nicht-azeotropen
Kältemittels, mit 91, 92, 93 und 94 Rückschlagventile, die in der
Außenraummaschine angeordnet sind, mit 20a, 20b
Innenraum-Wärmeaustauscher, mit 21a und 21b
Innenraum-Kältemittelsteuerventile, mit 22 und 23 Kältemittel-Verteileinheiten, mit 24 und
25 Rohre, durch welche die Innenraumseite mit der
Außenraumseite verbunden ist, mit 81 und 82 Rohre, mit 83 und 84
Venti
le für ein Öffnen und Schließen, mit 80 eine
Meß-Anzeige-Vorrichtung zum Messen und Anzeigen des
Zusammensetzungsverhältnisses eines nicht-azeotropen Kältemittels und mit 85 ein
kapazitiv wirkender Sensor bezeichnet. Neben dem kapazitiv
arbeitenden Sensor 85 ist die Meß-Anzeige-Vorrichtung 80 mit
einer Recheneinrichtung zum Berechnen der Zusammensetzung
eines Kältemittels und mit einer Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen
der Zusammensetzung versehen. Bei dieser Ausführung werden
HFC32 und HFC134a als nicht-azeotropes Kältemittel verwendet.
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Es wird nun der Kältemittelstrom erläutert. Während des
Kühlbetriebs strömt das vom Kompressor geförderte Kältemittel wie
folgt: Vierwegeventil 4 → Außenraum-Wärmeaustauscher 2 →
Rückschlagventil 93 → Außenraum-Kältemittelsteuerventil 7 →
Rückschlagventil 92 → Sammler 6. Das Kältemittel wird durch die
Verteileinheit 23 aufgeteilt. Ein Teil des Kältemittels
strömt: Innenraum-Wärmeaustauscher 20a →
Innenraum-Kältemittelsteuerventil 21c, während der andere Teil strömt:
Innenraum-Wärmeaustauscher 20b → Innenraum-Kältemittelsteuerventil
21b. Die Ströme kommen in der Verteileinheit 22 zusammen und
gehen weiter: Rohr 24 → Vierwegeventil 4 → Speicher 5 und
Rückkehr zum Kompressor. In diesem Fall wirken die Innenraum-
Wärmeaustauscher 20a und 20b als Verdampfer, wobei ein
Kühlbetrieb durchgeführt wird. Während des Heizbetriebs strömt
andererseits das vom Kompressor geförderte Kältemittel in der
Folge: Vierwegeventil 4 → Rohr 24 → Verteileinheit 22. Ein Teil
des Kältemittels strömt Innenraum-Kältemittelsteuerventil 21a
→ Innenraum-Wärmeaustauscher 20a, während der andere Teil
strömt: Innenraum-Kältemittelsteuerventil 21b →
Innenraum-Wärmeaustauscher 20b. Die Ströme kommen in der Verteileinheit 23
zusammen und fließen: Rohr 25 → Sammler 6 → Rückschlagventil
94 → Außenraum-Kältemittelsteuerventil 7 → Rückschlagventil 91
→ Außenraum-Wärmeaustauscher 2 → Vierwegeventil 4 → Speicher 5
und Rückkehr zum Kompressor. In diesem Fall wirken die
Innenraum-Wärmeaustauscher 20a und 20b als Kondensatoren, wobei der
Heizbetrieb durchgeführt wird.
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Wenn die Kältemittelzusammensetzung festgestellt wird, wird
der Sensor 85 der Meß-Anzeige-Vorrichtung 80 zwischen die
Ventile 83 und 84 für ein Öffnen und Schließen geschaltet, und
das Kältemittel wird durch den Sensor 85 strömen gelassen,
während der Kühl- oder Heizbetrieb durchgeführt wird. Wie oben
beschrieben, ist ein Kältemittel-Entnahmeabschnitt zum
Feststellen der Kältemittelzusammensetzung in dem Kältekreislauf
angeordnet, und das Zusammensetzungsverhältnis kann durch die
Meß-Anzeige-Vorrichtung 80 ermittelt werden, die getrennt von
dem Kältekreislaufsystem angeordnet ist. Als Folge besteht
keine Notwendigkeit, einen Zusammensetzungsverhältnissensor in
dem Kältemittelkreislauf anzuordnen, so daß der Kältekreislauf
kostengünstig gebaut werden kann.
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Wenn in den Kältekreislauf kein Kältemittel dicht
eingeschlossen worden ist, wird zunächst der Kältekreislauf auf ein
Vakuum durch eine Vakuumpumpe evakuiert und dann Kältemittel
entsprechend der fallenden Reihenfolge ihrer Siedepunkte, jedes
in einer vorgegebenen Menge, dicht eingeschlossen. Wenn dieser
Vorgang abgeschlossen ist, ist es möglich, das
Kältemittelverhältnis des nicht-azeotropen Kältemittels in dem
Kältekreislauf in die Nähe eines Einstellwerts zu bringen.