DE69823990T2

DE69823990T2 - Kältemaschine und verfahren zum füllen von kühlmittel

Info

Publication number: DE69823990T2
Application number: DE69823990T
Authority: DE
Inventors: Toshio Sakai-shi ASHIDA; Shinichi Sakai-shi NAKAISHI; Ikuji Sakai-shi ISHII; Nobutaka Sakai-shi SASAKI; Shin Sakai-shi FURUTA
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2018-11-20
Also published as: EP0976994A4; AU718902B2; DE69823990D1; JPH11153369A; ES2221218T3; EP0976994A1; CN1244247A; EP0976994B1; US6233961B1; AU1173699A; JP3152187B2; WO1999027314A1; CN1159558C

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Kältevorrichtung und ein Verfahren zum Füllen von Kühlmittel in die Vorrichtung und sie betrifft insbesondere eine verbesserte Technik des Füllens verschiedener Arten von Kühlmittel wie beispielsweise nicht-azeotropes, gemischtes Kühlmittel.
STAND DER TECHNIK
In herkömmlichen Kältevorrichtungen, die ein einziges Kühlmittel wie beispielsweise R22 einsetzen, wird das Füllen des Kühlmittels in den Kühlkreislauf auf die folgende Art ausgeführt, wie es in „Shinban Dai-4-Han, Reito-Kucho Binran (Kiso-Hen)", pp. 704–705, herausgegeben von der Japan Society of Refrigerating and Air Conditioning Engineering, offenbart ist.
Insbesondere wird zunächst ein Kühlmittelzylinder durch ein Rohr an ein Kühlmittelfüllventil des Kühlkreislaufs angeschlossen, der vorher unter Vakuum stand. Dann wird das Kühlmittelfüllventil geöffnet, um das im Kühlmittelzylinder befindliche Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf fließen zu lassen, was aufgrund des Druckunterschiedes zwischen dem Innern des Kühlmittelzylinders und des Kühlmittelkreislaufs geschieht.
Beim Füllen des Kühlmittels in den Kühlmittelkreislauf erhöht sich der Druck im Kühlmittelkreislauf. Daher verringert sich der Druckunterschied zwischen dem Innern des Kühlmittelzylinders und dem Kühlmittelkreislauf allmählich, so daß sich die Füllgeschwindigkeit des Kühlmittels allmählich verringert. Insbesondere wenn die Lufttemperatur bei im Freien gelagerten Kühlmittelzylindern, d. h. die Außenlufttemperatur, niedrig ist, ist auch der Druck im Kühlmittelzylinder niedrig und daher verringert sich der Druckunterschied sehr schnell.
Demgemäß verringert sich die Kühlmittelmenge, die pro Zeiteinheit in den Kühlmittelkreislauf eingefüllt wird. Folglich wird die Füllgeschwindigkeit des Kühlmittels innerhalb kurzer Zeit extrem langsam. Mit anderen Worten, obwohl der Druck im Kühlmittelzylinder größer ist als der im Kühlmittelkreislauf, ergibt sich ein Zustand, bei dem allgemein wenig Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf eingefüllt werden kann.
Wenn sich ein solcher Zustand ergibt, werden allgemein die folgenden Maßnahmen ausgeführt, um die Füllgeschwindigkeit des Kühlmittels zu erhöhen.
Die Schrift JR 08-210736 zeigt ein nicht-azeotropes Kühlmittel-Füllsystem und ein Füllverfahren.
Im einzelnen wird der Kühlmittelzylinder an ein Ventil angeschlossen, das in der Leitung auf der Ansaugseite des Kompressors bereitgestellt ist. Und Kühlmittel wird durch das Ventil in den Kühlmittelkreislauf eingespeist, während der Kompressor läuft. Auf diese Art wird ein großer Druckunterschied zwischen dem Innern des Kühlmittelkreislaufs und dem Kühlmittelzylinder sichergestellt, womit sich die Füllgeschwindigkeit des Kühlmittels erhöht.
Zu lösende Probleme
In dem Fall, wenn Kühlmittel in die Leitung auf der Ansaugseite des Kompressors eingefüllt wird, ergeben sich jedoch die folgenden Probleme.
Ein erstes Problem besteht darin, daß beim Füllen von Kühlmittel in seinem flüssigen Zustand von dem Kühlmittelzylinder flüssiges Kühlmittel in den Kompressor gesaugt wird, woraus sich die Möglichkeit ergibt, daß der Kompressor aufgrund von Flüssigkeitsverdichtung beschädigt wird.
Ein weiteres Problem besteht darin, daß sich beim Füllen von Kühlmittel in seinem gasförmigen Zustand vom Kühlmittelzylinder, wobei es sich bei dem Kühlmittel um ein nicht-azeotropes Kühlmittel handelt, das Zusammensetzungsverhältnis des gemischten Kühlmittels mit dem Zustand, wie er in dem Kühlmittelzylinder vorherrscht, gegenüber dem des gemischten Kühlmittels mit dem Zustand, wie er eingefüllt im Kühlmittelkreislauf vorherrscht verändert.
Insbesondere ist in den letzten Jahren gemischtes, nicht-azeotropes Kühlmittel wie beispielsweise R407C als alternatives Kühlmittel vermehrt zum Einsatz gekommen, und zwar hinsichtlich der weltweiten Umweltprobleme. Gemischtes, nicht-azeotropes Kühlmittel hat die Eigenschaft, daß das Zusammensetzungs verhältnis in seinem gasförmigen Zustand gegenüber dem in seinem flüssigen Zustand verschieden ist, und zwar aufgrund der unterschiedlichen Siedepunkte der jeweiligen Kühlmittel, die das gemischte Kühlmittel bilden. Allgemein wird das Zusammensetzungsverhältnis des gemischten, nicht-azeotropen Kühlmittels eingestellt, wenn es sich in seinem flüssigen Zustand befindet, und es wird danach so wie es ist in seinem flüssigen Zustand in dem Kühlmittelzylinder aufbewahrt. Daher ergibt sich im obenerwähnten Fall, wo das gemischte Kühlmittel in seinem gasförmigen Zustand in den Kühlmittelkreislauf eingefüllt worden ist, das Problem, daß sich das Zusammensetzungsverhältnis des gemischten Kühlmittels verändert. Um es noch genauer zu sagen, wenn das gemischte Kühlmittel in seinem gasförmigen Zustand in den Kühlmittelkreislauf eingefüllt wird, verändert sich das Zusammensetzungsverhältnis des gemischten Kühlmittels mit dem Zustand, wie er eingefüllt im Kühlmittelkreislauf vorherrscht, gegenüber dem des gemischten Kühlmittels mit dem Zustand, wie er in dem Kühlmittelzylinder vorherrscht, und daher hat das gemischte Kühlmittel in den beiden Zuständen jeweils verschiedene Eigenschaften. Demgemäß kann das gemischte Kühlmittel, wenn es als gasförmiges Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf eingefüllt wird, nicht die beabsichtigte Leistung erbringen. Diese Tatsache führt zu erheblich herabgesetzter Leistung der Kältevorrichtung.
Folglich ist es bei dem gemischten, nicht-azeotropen Kühlmittel unmöglich, ein Verfahren einzusetzen, bei dem es in einem gasförmigen Zustand von der Leitung auf der Saugseite des im Betrieb befindlichen Kompressors in den Kühlmittelkreislauf eingefüllt wird. Daher muß das gemischte Kühlmittel bei stehendem Kompressor eingefüllt werden, was sehr viel Zeit beansprucht, um das Einfüllen des Kühlmittels in den Kühlmittelkreislauf zu vollenden.
Unter diesen Umständen hat sich Forderung ergeben, Kühlmittel in einem flüssigen Zustand, insbesondere gemischtes, nicht-azeotropes Kühlmittel, in den Kühlmittelkreislauf einzufüllen, ohne dabei die Zuverlässigkeit des Kompressors zu beeinträchtigen.
Die vorliegende Erfindung ist hinsichtlich der obigen Probleme gemacht worden, und es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein unverzügliches Einfüllen von Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf zu erreichen, ohne dabei die Zuverlässigkeit des Kompressors zu beeinträchtigen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Kurzfassung der Erfindung
Um die obige Aufgabe zu lösen, ist bei der vorliegenden Erfindung ein Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A) in einem Teil des Kühlmittelkreislaufs bereitgestellt, der sich weit entfernt vom Kompressor (15, 22) befindet und auf einem niedrigen Druck gehalten wird, indem die stromaufwärtige Seite des Kühlmitteleinfüll-Abschnitts (40A) bei laufendem Kompressor (15, 22) abgesperrt wird, und neues Kühlmittel in seinem flüssigen Zustand von dem Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A) eingefüllt wird, indem Kühlmittel unter hohem Druck zur Leitung auf der Niedrigdruckseite abgelassen wird, um einen überhöhten Druckanstieg in der Leitung auf der Hochdruckseite und einen überhöhten Druckabfall in der Leitung auf der Niedrigdruckseite zu verhindern.
Mittel zum Lösen des Problems
Im Einzelnen beinhaltet die Kältevorrichtung der vorliegenden Erfindung einen Kühlmittelkreislauf (11) nach Anspruch 1. Der Kühlmittelkreislauf (11) beinhaltet: ein Absperrmittel (23), das zwischen dem Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) und dem Wärmetauscher auf der Wärmeverbrauchsseite (20) bereitgestellt ist; ein Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A), der stromabwärts von dem Absperrmittel (23) bereitgestellt ist und mit der Kühlmittelquelle (31) in Verbindung gebracht wird, wenn Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf (11) eingefüllt wird; und einen Druckbegrenzungs-Kreislauf (SVP) zum Überführen von Kühlmittel in einer Leitung auf der Hochdruckseite des Kühlmittelkreislaufs (11) zu einer Leitung auf seiner Niedrigdruckseite, wenn das Kühlmittel bei laufendem Kompressor (15, 22) in den Kühlmittelkreislauf (11) eingefüllt wird.
Der Druckbegrenzungs-Kreislauf ist aus einem Kühlmittelkanal (SVP) gebildet zum Bereitstellen einer Verbindung zwischen den Leitungen auf der Hochdruckseite und auf der Niedrigdruckseite des Kühlmittelkreislaufs (11), und ist mit einem Hilfsabsperrmittel (25) ausgestattet, das beim Einfüllen des Kühlmittels geöffnet ist.
Der Druckbegrenzungs-Kreislauf (SVP) kann einen ersten Kreislauf (SVP1) beinhalten zum Überführen von Kühlmittel in einer Leitung auf der Ausstoßseite des Kompressors (15, 22) zu einer Leitung auf seiner Saugseite.
Der Druckbegrenzungs-Kreislauf (SVP) kann einen zweiten Kreislauf (SVP2) beinhalten zum Überführen von Kühlmittel in einer Leitung stromabwärts vom Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) zu einer Leitung auf der Saugseite des Kompressors (15, 22).
Das Absperrmittel (23) kann bereitgestellt sein zwischen. dem Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) und dem Wärmetauscher auf der Wärmeverbrauchsseite (20), und ein Druckbegrenzungs-Kreislauf (SVP) kann einen ersten Kreislauf (SVP1) beinhalten zum Überführen von Kühlmittel in einer Leitung auf der Ausstoßseite des Kompressors (15, 22) zu einer Leitung auf seiner Saugseite und einen zweiten Kreislauf (SVP2) zum Überführen von Kühlmittel in einer Leitung stromabwärts vom Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) zu einer Leitung auf der Saugseite des Kompressors (15, 22).
Ein Flüssigkeits-Auffangbehälter (19) kann bereitgestellt sein zwischen dem Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) und dem Absperrmittel (23), und das Stromaufwärtsende (13c) des zweiten Kreislaufs (SVP2) des Druckbegrenzungs-Kreislaufs (SVP) kann an den Flüssigkeits-Auffangbehälter (19) angeschlossen sein.
Das Absperrmittel (23) kann zwischen dem Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) und dem Wärmetauscher auf der Wärmeverbrauchsseite (20) bereitgestellt sein, und der Kühlmittelkreislauf (11) kann mit einem Einspritzkreislauf (SVT) ausgestattet sein zum Einspeisen von Kühlmittel, das im Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) kondensiert wurde, in den Kompressor (15, 22), wenn Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf (11) eingefüllt wird.
Der Einspritzkreislauf (SVT) kann mit einem Hilfsabsperrmittel (27, 28) ausgestattet sein, und die Kältevorrichtung kann weiterhin beinhalten Auf/Zu-Positions-Steuerungsmittel (53) zum Einstellen der Hilfsabsperrmittel (27, 28) in einer Auf-Position, wenn die Überhitzungstemperatur des vom Kompressor (15, 22) ausgestoßenen Kühlmittels größer ist als der erste vorbestimmte Wert, und zum Einstellen der Hilfsabsperrmittel (27, 28) in einer Zu-Position, wenn seine Überhitzungstemperatur kleiner ist als ein zweiter vorbestimmter Wert, der gleich ist wie oder kleiner als der erste vorbestimmte Wert.
Das in den Kühlmittelkreislauf (11) eingefüllte Kühlmittel kann gemischtes, nicht-azeotropes Kühlmittel sein.
Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zum Einfüllen von Kühlmittel besteht darin, daß Kühlmittel in einen Kühlmittelkreislauf (11) eingefüllt wird, bei dem ein Kompressor (15, 22), ein Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17), ein Druckminder-Mechanismus (18) und ein Wärmetauscher auf der Wärmeverbrauchsseite (20) in einer Reihenfolge miteinander verbunden sind, und es umfaßt die Schritte: Blockieren eines Kühlmittelkanals bei laufendem Kühlmittelkreislauf (11) zwischen dem Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) und dem Wärmetauscher auf der Wärmeverbrauchsseite (20), wobei ein Niederdruckbereich (40A) stromabwärts vom Absperrmittel (23) des Kühlmittelkanals geschaffen wird; Ablassen von Hochdruck-Kühlmittel von einer Leitung auf der Ausstoßseite des Kompressors (15, 22) oder einer Leitung stromaufwärts des Absperrmittels (23) zu einer Leitung auf der Saugseite des Kompressors (15, 22); und Anschließen einer Kühlmittelquelle (31) an den Niederdruckbereich (40A), um zu ermöglichen, daß flüssiges, in der Kühlmittelquelle (31) befindliches Kühlmittel in flüssigem Zustand in den Niederdruckbereich (40A) fließt.
Arbeitsweise
Wie oben beschrieben, wird der Kompressor (15, 22) beim Einfüllen des Kühlmittels mit geschlossenem Absperrmittel (23) betrieben, so daß der Druck in dem Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A) reduziert ist. Folglich erhöht sich der Druckunterschied zwischen dem Innern der Kühlmittelquelle (31) und dem Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A), so daß Kühlmittel in der Kühlmittelquelle (31) unverzüglich in den Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A) fließt. Der Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A) ist stromaufwärts vom Wärmetauscher auf der Wärmeverbrauchsseite (20) bereitgestellt und er ist daher an einer Stelle in Kühlmittelkreislauf angeordnet, die weit vom Kompressor (15, 22) entfernt ist. Selbst wenn das Kühlmittel dazu veranlaßt wird, in einem flüssigen Zustand in den Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A) zu fließen, kann es demgemäß vermieden werden, daß flüssiges Kühlmittel direkt in den Kompressor (15, 22) gesaugt wird. Damit wird die Zuverlässigkeit des Kompressors (15, 22) erhöht. Zusätzlich führt das Fließen des Kühlmittels in einem flüssigen Zustand dazu, daß Kühlmittel unverzüglich eingefüllt wird. Durch das Schließen des Absperrmittels (23) ergibt sich ein Druckanstieg in der Leitung auf der Hochdruckseite und ein Druckabfall in der Leitung auf der Niedrigdruckseite des Kühlmittelkreislaufs (11). Da das Kühlmittel in der Leitung auf der Hochdruckseite des Kühlmittelkreislaufs (11) jedoch dazu veranlaßt wird, durch den Druckbegrenzungs-Kreislauf (SVP) in die Leitung auf seiner Niedrigdruckseite zu fließen, wird ein übermäßiger Druckanstieg in der Leitung auf der Hochdruckseite und ein übermäßiger Druckabfall in der Leitung auf der Niedrigdruckseite verhindert. Damit werden unnötige Arbeitsabläufe eines Schutzgeräts wie beispielsweise eines Druckschalters vermieden, und die Zuverlässigkeit der Bauteile des Kühlmittelkreislaufs (11) wird erhöht.
Beim Einfüllen von Kühlmittel wird das Hilfsabsperrmittel (25) geöffnet, so daß Kühlmittel in der Leitung auf der Hochdruckseite dazu veranlaßt wird, durch den Druckbegrenzungs-Kreislauf (SVP) in die Leitung auf der Niedrigdruckseite zu fließen. Demgemäß kann ein übermäßiger Druckanstieg in der Leitung auf der Hochdruckseite und ein übermäßiger Druckabfall in der Leitung auf der Niedrigdruckseite durch eine einfache Anordnung verhindert werden.
Beim Einfüllen von Kühlmittel wird Hochdruck-Kühlmittel in der Leitung auf der Ausstoßseite des Kompressors (15, 22) durch den ersten Kreislauf (SVP1) in die Leitung auf der Saugseite des Kompressors (15, 22) eingefüllt. Damit wird ein übermäßiger Druckanstieg in der Leitung auf der Hochdruckseite und ein übermäßiger Druckabfall in der Leitung auf der Niedrigdruckseite verhindert.
Beim Einfüllen von Kühlmittel wird Kühlmittel mit leicht erhöhtem Druck in der Leitung stromabwärts vom Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) durch den zweiten Kreislauf (SVP2) in die Leitung auf der Saugseite des Kompressors (15, 22) eingespeist. Damit wird ein übermäßiger Druckanstieg in der Leitung auf der Hochdruckseite und ein übermäßiger Druckabfall in der Leitung auf der Niedrigdruckseite verhindert.
Beim Einfüllen von Kühlmittel wird Hochdruck-Kühlmittel in der Leitung auf der Ausstoßseite des Kompressors (15, 22) durch den ersten Kreislauf (SVP1) in die Leitung auf seiner Saugseite eingespeist, und Kühlmittel mit leicht erhöhtem Druck in der Leitung stromabwärts vom Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) wird durch den zweiten Kreislauf (SVP2) in die Saugseite des Kompressors (15, 22) eingespeist.
Beim Einfüllen von Kühlmittel fließt Kühlmittel in der Leitung stromabwärts vom Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) in den Flüssigkeits-Auffangbehälter (19) und wird dann durch den zweiten Kreislauf (SVP2) des Druckbegrenzungs-Kreislaufs (SVP) in die Leitung auf der Niedrigdruckseite eingespeist.
Beim Einfüllen von Kühlmittel wird Kühlmittel, das durch die Kondensation im Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) auf eine niedrige Temperatur gebracht worden ist, durch den Einspritzkreislauf (SVT) in den Kompressor (15, 22) eingespeist. Daher wird das vom Kompressor (15, 22) ausgestoßene Kühlmittel in seiner Temperatur herabgesetzt, was einen übermäßigen Temperaturanstieg des ausgestoßenen Kühlmittels verhindert. Damit wird verhindert, daß der Kompressor (15, 22) und andere Bauteile überhitzt werden, womit die Zuverlässigkeit der Kältevorrichtung erhöht wird.
Wenn die Temperatur des ausgestoßenen Kühlmittels übermäßige hoch wird, ist die Überhitzungstemperatur des Kühlmittels höher als der erste vorbestimmte Wert. In diesem Fall wird das Hilfsabsperrmittel (27, 28) in eine Auf-Position gestellt, so daß Kühlmittel niedriger Temperatur in den Kompressor (15, 22) eingespeist wird, was zu einer Verminderung der Temperatur des ausgestoßenen Kühlmittels führt. Andererseits, wenn die Temperatur des ausgestoßenen Kühlmittels übermäßig niedrig wird, ist die Überhitzungstemperatur des Kühlmittels niedriger als der zweite vorbestimmte Wert. In diesem Fall wird das Hilfsabsperrmittel (27, 28) in eine Zu-Position gestellt, was zu einer Verminderung der Temperatur des ausgestoßenen Kühlmittels führt.
Das gemischte, nicht-azeotropes Kühlmittel hat die Eigenschaft, verschiedene Zusammensetzungsverhältnisse in seinen flüssigen und gasförmigen Zuständen aufzuweisen. Wenn das gemischte Kühlmittel jedoch in einem flüssigen Zustand in den Kühlmittelkreislauf (11) eingefüllt wird, kann eine Änderung des Zusammensetzungsverhältnisses des gemischten Kühlmittels als Folge des Einfüllens selbst in einen gasförmigen Zustand verhindert werden. Demgemäß kann die Kältevorrichtung ihre Leistung gemäß ihrer Auslegung auch erbringen.
Wenn der Kühlmittelkanal zwischen dem Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) und dem Wärmetauscher auf der Wärmeverbrauchsseite (20) blockiert ist, bildet sich der Niederdruckbereich (40A) stromabwärts des Absperrmittels (23). Die Kühlmittelquelle (31) ist an den Niederdruckbereich (40A) angeschlossen. Aufgrund des Druckunterschieds zwischen dem Innern der Kühlmittelquelle (31) und dem Niederdruckbereich (40A) fließt in der Kühlmittelquelle (31) befindliches Kühlmittel von dem Niederdruckbereich (40A) in den Kühlmittelkreislauf (11). Die Blockierung des Kühlmittelkanals veranlaßt einen Druckanstieg in der Leitung auf der Hochdruckseite und einen Druckabfall in der Leitung auf der Niedrigdruckseite des Kühlmittelkreislaufs (11). Da jedoch hoher Druck abgelassen wird von der Leitung auf der Ausstoßseite des Kompressors (15, 22) oder der Leitung stromaufwärts des Absperrmittels (23) zur Leitung auf der Saugseite des Kompressors (15, 22), kann ein übermäßiger Druckanstieg in der Leitung auf der Hochdruckseite und ein übermäßiger Druckabfall in der Leitung auf der Niedrigdruckseite vermieden werden. Damit werden unnötige Arbeitsabläufe eines Schutzgeräts wie beispielsweise eines Druckschalters vermieden, und die Zuverlässigkeit der Bauteile des Kühlmittelkreislaufs (11) wird erhöht.
Auswirkungen
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Druckunterschied zwischen dem Innern der Kühlmittelquelle und dem Kühlmittel-Einfüllabschnitt erhöht werden, indem das Absperrmittel geschlossen wird. Damit wird unverzügliches Einfüllen von Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf ermöglicht. Da weiterhin der Kühlmittel-Einfüllabschnitt stromaufwärts vom Wärmetauscher auf der Wärmeverbrauchsseite vorgesehen ist, läßt sich vermeiden, daß flüssiges Kühlmittel direkt in den Kompressor gesaugt wird, und zwar sogar wenn das Kühlmittel dazu veranlaßt wird, in einem flüssigen Zustand in den Kühlmittelkreislauf zu fließen. Damit wird das Einfüllen von Kühlmittel in einem flüssigen Zustand ermöglicht, ohne dabei die Zuverlässigkeit des Kompressors zu beeinträchtigen. Da darüber hinaus Kühlmittel in der Leitung auf der Hochdruckseite des Kühlmittelkreislaufs dazu veranlaßt wird, durch den Druckbegrenzungs-Kreislauf in die Leitung auf seiner Niedrigdruckseite zu fließen, kann ein übermäßiger Druckanstieg in der Leitung auf der Hochdruckseite und ein übermäßiger Druckabfall in der Leitung auf der Niedrigdruckseite verhindert werden. Damit werden unnötige Arbeitsabläufe eines Schutzgeräts vermieden und die Beeinträchtigung der Zuverlässigkeit der Bauteile des Kühlmittelkreislaufs wird verhindert.
Ein übermäßiger Druckanstieg in der Leitung auf der Hochdruckseite und ein übermäßiger Druckabfall in der Leitung auf der Niedrigdruckseite kann durch einfache und spezifische Anordnungen verhindert werden.
Da dem Kompressor Niedrigtemperatur-Kühlmittel durch den Einspritzkreislauf zur Verfügung gestellt wird, kann ein übermäßiger Anstieg der Temperatur des ausgestoßenen Kühlmittels verhindert werden. Damit wird die Zuverlässigkeit von Bauteilen wie beispielsweise dem Kompressor erhöht.
Da die Überhitzungstemperatur des ausgestoßenen Kühlmittels innerhalb eines angemessenen Bereichs von Werten gesteuert werden kann, wird es ermöglicht, daß die Temperatur des ausgestoßenen Kühlmittels gemäß der Betriebsbedingungen auf einem angemessenen Wert gehalten werden kann, womit die Zuverlässigkeit der Kältevorrichtung erhöht wird.
Da es möglich ist, gemischtes, nicht-azeotropes Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf einzufüllen, ohne dabei das Zusammensetzungsverhältnis zu ändern, wird die Auswirkung des Einfüllens von Kühlmittel in einem flüssigen Zustand deutlicher bemerkbar.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Kühlmittel-Schaltplan eines Klimageräts.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zylinder mit Siphon darstellt.
3 ist ein Kühlmittel-Schaltplan eines Klimageräts während des Einfüllens von Kühlmittel.
DIE BESTE ART, DIE ERFINDUNG UMZUSETZEN
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Aufbau von Klimagerät (10)
Wie in 1 dargestellt, ist eine Kältevorrichtung der vorliegenden Ausführungsform ein Klimagerät (10) einschließlich eines Kühlmittelkreislaufs (11), in welchem gemischtes, nicht-azeotropes Kühlmittel zirkuliert, und es ist gebildet aus einer Freiufteinheit (U1) und einer Innenraumeinheit (U2), die miteinander verbunden sind.
Der Kühlmittelkreislauf (11) beinhaltet einen Hauptkreislauf (12), einen Druckbegrenzungs-Kreislauf (SVP) und einen Einspritzkreislauf (SVT).
Der Hauptkreislauf (12) ist ein Kreislauf der das Kühlmittel im Druck erhöht, es kondensiert, im Druck verringert und es verdunstet. Der Hauptkreislauf (12) ist so ausgebildet, daß ein erster Kompressor fester Kapazität (15) und ein zweiter Kompressor variabler Kapazität (22), diemparallel angeordnet sind, ein Vierwege-Wählventil (16), ein Freiluftwärmetauscher (17) als ein Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite, ein elektronisches Freiluft-Expansionsventil (18) als ein Druckminder-Mechanismus, ein Flüssigkeits-Auffangbehälter (19), ein elektronisches Innenraum-Expansionsventil (39) als ein Druckminder-Mechanismus, ein Innenraum-Wärmetauscher (20) als Wärmetauscher auf der Wärmeverbrauchsseite, wobei das obige Vierwege-Wählventil (16) und ein Sammelbehälter (21) in dieser Reihenfolge verbunden sind. Zwischen dem Flüssigkeits-Auffangbehälter (19) und dem elektronischen Innenraum-Expansionsventil (39) ist ein flüssigkeitsseitiges Absperrventil (23) als ein Absperrmittel vorgesehen. Zwischen dem Innenraum-Wärmetauscher (20) und dem Vierwege-Wählventil (16) ist ein gasseitiges Absperrventil (24) vorgesehen. Zwischen dem flüssigkeitsseitigen Absperrventil (23) und dem elektronischen Innenraum-Expansionsventil (39) ist ein Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A) vorgesehen, der mit einem Kühlmitteleinfüllventil (40) ausgestattet ist. Der Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A) verwandelt sich in einen Niedrigdruckbereich, indem der Kompressor (15, 22) betrieben wird, wenn das flüssigkeitsseitige Absperrventil (23) geschlossen ist.
Der Druckbegrenzungs-Kreislauf (SVP) ist ein Kreislauf zur Verhinderung eines übermäßigen Druckanstiegs in einer Leitung auf der Hochdruckseite und eines übermäßigen Druckabfalls in einer Leitung auf der Niedrigdruckseite des Hauptkreislaufs, wenn das flüssigkeitsseitige Absperrventil (23) geschlossen ist. Und der Druckbegrenzungs-Kreislauf (SVP) ist aus einem ersten Kreislauf (SVP1) und einem zweiten Kreislauf (SVP2) gebildet. Das stromaufwärtsseitige Ende (13a) des ersten Kreislaufs (SVP1) ist an einen Teil des Kühlmittelkreislaufs (11) angeschlossen, der zwischen den Ausstoßseiten des Kompressors (15, 22) und des Vierwege-Wählventils (16) angeordnet ist, während sein stromabwärtsseitiges Ende (13b) an einen Teil des Kühlmittelkreislaufs (11) angeschlossen ist, der zwischen dem Vierwege-Wählventil (16) und dem Sammelbehälter (21) angeordnet ist. Der erste Kreislauf (SVP1) ist mit einem Magnetventil (25) als Hilfsabsperrmittel ausgestattet. Das stromaufwärtsseitige Ende (13c) des zweiten Kreislaufs (SVP2) ist an den Flüssigkeits-Auffangbehälter (19) angeschlossen, während sein stromabwärtsseitiges Ende (13d) an einen Teil des ersten Kreislaufs (SVP1) angeschlossen ist, der zwischen dem stromaufwärtsseitigen Ende (13a) des ersten Kreislaufs (SVP1) und des Magnetventils (25) angeordnet ist. Der zweite Kreislauf (SVP2) ist mit einem Rückschlagventil (26) ausgestattet, was einen Fluß des Kühlmittels in eine einzige Richtung von seinem stromaufwärtsseitigen Ende (13c) zum stromabwärtsseitigen Ende (13d) ermöglicht.
Der Einspritzkreislauf (SVT) ist ein Kreislauf zum Einspritzen von Niedrigtemperatur-Kühlmittel in die Kompressoren (15, 22), um die Temperatur des von den Kompressoren (15, 22) ausgestoßene Kühlmittels zu verringern, wenn die Temperatur des ausgestoßenen Kühlmittels übermäßig angestiegen ist. Der Einspritzkreislauf (SVT) ist mit einem ersten Einspritzkreislauf (SVT1) und einem zweiten Einspritzkreislauf (SVT2) ausgestattet. Die jeweiligen stromabwärtsseitigen Enden (14c, 14d) der ersten (SVT1) und zweiten Einspritzkreisläufe (SVT1, SVT2) sind an den ersten bzw. zweiten Kompressor (15, 22) angeschlossen. Stromaufwärtsseitige Teile beider Einspritzkreisläufe (SVT1, Svt2) laufen am Zusammenflußende (14b) zu einem Teil zusammen und der Teil des Einspritzkreislaufs (SVT) stromaufwärts des Zusammenflußendes (14b) ist an den Teil des Hauptkreislaufs (12) angeschlossen, der zwischen dem Freiluft-Expansionsventil (18) und dem Flüssigkeits-Auffangbehälter (19) angeordnet ist, womit ein stromaufwärtsseitiges Ende (14a) gebildet ist. Mit anderen Worten ist das stromaufwärtsseitige Ende (14a) des Einspritzkreislaufs (SVT) in dem Teil bereitgestellt, durch den Niedrigtemperatur-Kühlmittel fließt. Der erste Einspritzkreislauf (SVT1) beinhaltet ein erstes Magnetventil (27) und ein erstes Kapillarrohr (29), das darin bereitgestellt ist, und zwar in der Reihenfolge von dem Zusammenflußende (14b) hin zu seinem stromabwärtsseitigen Ende (14c). Ebenso beinhaltet der zweite Einspritzkreislauf (SVT2) ein zweite Magnetventil (28) und ein zweites Kapillarrohr (28), das darin bereitgestellt ist, und zwar in der Reihenfolge von dem Zusammenflußende (14b) hin zu seinem stromabwärtsseitigen Ende (14d).
Der Innenraum-Wärmetauscher (20) und ein Innenraum-Ventilator (41) sind in der Innenraumeinheit (U2) untergebracht. Andererseits sind andere Bauteile des Hauptkreislaufs (12), des Druckbegrenzungs-Kreislaufs (SVP), des Einspritzkreislaufs (SVT) und des Freiluft-Ventilator (42) in der Freilufteinheit (U1) untergebracht.
Das elektronische Freiluft-Expansionsventil (18) ist während des Kühlbetriebs des Klimageräts auf eine voll geöffnete Position eingestellt, wird während des Heizbetriebs des Klimageräts in seiner Offenstellung nachgestellt, um die Überhitzungstemperatur des Kühlmittels auf einem vorbestimmten Wert zu halten, und ist während des Kühlmittel-Einfüllvorgangs grundsätzlich auf eine voll geöffnete Position eingestellt. Das elektronische Innenraum-Expansionsventil (39) ist während des Kühlbetriebs des Klimageräts auf eine voll geöffnete Position eingestellt, wird während des Heizbetriebs des Klimageräts in seiner Offenstellung nachgestellt, um die Unterkühlungs-Temperatur des Kühlmittels auf einem vorbestimmten Wert zu halten, und ist während des Kühlmittel-Einfüllvorgangs grundsätzlich auf eine voll geöffnete Position eingestellt.
In einer Leitung des Kühlmittelkreislaufs (11), die auf den Ausstoßseiten der Kompressoren (15, 22) angeordnet ist, sind angeordnet ein Hochdruckfühler (35) als Druckfühler zum Erfassen des Drucks auf der Hochdruckseite des Kühlmittelkreislaufs (11) und ein Ausstoßtemperatur-Fühler (37) als Temperaturfühler zum Erfassen der Temperatur des ausgestoßenen Kühlmittels. In einer Leitung des Kühlmittelkreislaufs (11), die auf den Saugseiten der Kompressoren (15, 22) angeordnet ist, ist ein Niedrigdruckfühler (36) als Druckfühler zum Erfassen des Drucks auf der Niedrigdruckseite des Kühlmittelkreislaufs (11) angeordnet.
Der Hochdruckfühler (35), der Niedrigdruckfühler (36), das Magnetventil (25) des Druckbegrenzungs-Kreislaufs (SVP) und das erste und zweite Magnetventil (27, 28) des Einspritzkreislaufs (SVT) sind über nicht dargestellte Leitungen an ein Steuergerät (53) angeschlossen. Das Steuergerät (53) speichert ein weiter unten beschriebenes Programm zum Ausführen eines zusätzlichen Einfüllens von Kühlmittel und ist dazu konfiguriert, einen solchen Vorgang auszuführen.
In den jeweiligen Ausstoßleitungen des ersten und zweiten Kompressors (15, 22) sind jeweils hochdruckempfindliche Druckschalter (51, 52) als Schutzschalter bereitgestellt.
Verfahren zum Einfüllen von Kühlmittel in ein Klimagerät (10)
Im folgenden wird eine Beschreibung über ein Verfahren zum Einfüllen von Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf (11) des Klimageräts (10) vorgestellt. Das in den Kühlmittelkreislauf (11) einzufüllende Kühlmittel ist gemischtes, nicht-azeotropes Kühlmittel (zum Beispiel R407C). Das gemischte, nicht-azeotropes Kühlmittel ist vorher auf ein Zusammensetzungsverhältnis eingestellt worden und wird dann in einem Zylinder mit Siphon (31), wie in 2 dargestellt, aufbewahrt. Der Zylinder mit Siphon (31) ist ein Zylinder zum Versorgen mit flüssigem Kühlmittel in seiner stehenden Position, wobei ein strohhalmförmiges hohles Rohr (33), das an ein Basisventil (32) angeschlossen ist, sich in das flüssige Kühlmittel (R) erstreckt, das sich auf solche Weise im unteren Bereich des Zylinders befindet, daß das flüssige Kühlmittel durch das hohle Rohr (33) ausgestoßen wird. Es sei angemerkt, daß der Zylinder (31) als eine Kühlmittelquelle gemäß der vorliegenden Erfindung dient.
Vor dem Einfüllen von Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf (11) wird der Kühlmittelkreislauf (11) vorab durch Ansaugen von Luft unter Vakuum gesetzt.
Als nächstes, wie in 3 dargestellt, wird der Zylinder (31) über den Kühlmittelschlauch (34) an das Kühlmitteleinfüllventil (40) des Kühlmittelkreislaufs (11) angeschlossen, wobei darauf zu achten ist, daß keine Luft in das Innere des Kühlmittelkreislaufs (11) eindringt. Dann werden sowohl das Basisventil (32) des Zylinders (31) und das Kühlmitteleinfüllventil (40) geöffnet. Als Folge davon veranlaßt ein Druckunterschied zwischen dem Innern des Zylinders (31) und dem Kühlmittelkreislauf (11) das Kühlmittel im Zylinder (31) durch das Kühlmitteleinfüllventil (40) in den Kühlmittelkreislauf (11) zu fließen. Auf diese Art wird beim Vorgang des anfänglichen Einfüllens eine gewisse Menge Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf (11) eingefüllt, bis der Druckunterschied klein wird.
Danach, wenn der Druckunterschied klein wird, so daß die Füllgeschwindigkeit des Kühlmittels langsam wird, wird ein zusätzlicher Kühlmittel-Einfüllvorgang auf folgende Art ausgeführt.
Zusätzlicher Kühlmittel-Einfüllvorgang
Wenn die Betriebsart des Klimageräts (10) auf zusätzlichen Kühlmittel-Einfüllvorgang gesetzt wird, schließt das Steuergerät (53) das flüssigkeitsseitige Absperrventil (23), öffnet das Magnetventil (25) des Druckbegrenzungs-Kreislaufs (SVP) und schließt sowohl das erste als auch das zweite Magnetventil (27, 28) des Einspritzkreislaufs (SVT). Das Freiluft-Expansionsventil (18) wird auf seine voll geöffnete Position oder auf eine vorbestimmte Öffnung gestellt. Unter diesen Bedingungen wird der zweite Kompressor (22) gestartet und der Innenraum- und Freiluft-Ventilator (41, 42) werden aktiviert.
Da der zweite Kompressor (22) bei in der obigen Art geschlossenem, flüssigkeitsseitigen Absperrventil (23) betrieben wird, wird ein Niedrigdruckbereich in einem Abschnitt des Kühlmittelkreislaufs gebildet, der von dem flüssigkeitsseitigen Absperrventil (23) hin zum Innenraum-Wärmetauscher (20) verläuft, d. h. in dem Abschnitt stromabwärts des flüssigkeitsseitigen Absperrventils (23), und zwar aufgrund der auf die Saugseite des zweiten Kompressors (22) ausgerichteten Ansaugung, mit welcher der Abschnitt beaufschlagt wird. Mit anderen Worten dient das flüssigkeitsseitige Absperrventil (23) als ein Blockierteil des Kühlmittelkreislaufs und der Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A) wird zu einem Niedrigdruckbereich. Daher wird der Druckunterschied zwischen dem Zylinder (31) und dem Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A) groß, so daß das Kühlmittel in dem Zylinder (31) unverzüglich durch den Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A) in den Kühlmittelkreislauf (11) fließt. Weil ein großer Druckunterschied zwischen dem Zylinder (31) und dem Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A) jederzeit gewährleistet ist, kann das Einfüllen von Kühlmittel unverzüglich vollendet werden.
Ein Teil des Hochdruck-Kühlmittels, das vom zweiten Kompressor (22) ausgestoßen wird, wird umgeleitet, um von dem stromaufwärtsseitigen Ende (13a) in den Druckbegrenzungs-Kreislauf (SVP) zu fließen und um von dem stromabwärtsseitigen Ende (13b) in die Leitung auf der Niedrigdruckseite des Kühlmittelkreislaufs (11) zu fließen. Andererseits fließt der andere Teil des Hochdruck-Kühlmittels, das vom zweiten Kompressor (22) ausgestoßen wird, durch das Vierwege-Wählventil (16) und den Freiluftwärmetauscher (17), fließt in den Flüssigkeits-Auffangbehälter (19) und wird umgeleitet, um von dem stromaufwärtsseitigen Ende (13c) in den Druckbegrenzungs-Kreislauf (SVP) zu fließen, sich mit dem Teil des Kühlmittels vom stromaufwärtsseitigen Ende (13a) zu vermischen und von dem stromaufwärtsseitigen Ende (13b) in die Leitung auf der Niedrigdruckseite des Kühlmittelkreislaufs (11) zu fließen.
Demgemäß kann trotz des Schließens des flüssigkeitsseitigen Absperrventils (23) ein übermäßiger Druckanstieg in der Leitung auf der Hochdruckseite und ein übermäßiger Druckabfall in der Leitung auf der Niedrigdruckseite des Kühlmittelkreislaufs verhindert werden.
Da der Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A) einen niedrigen Druck aufweist, verdunstet ein Teil des flüssigen Kühlmittels, das vom Zylinder (31) in den Kühlmittelkreislauf (11) fließt, wenn es da hinein fließt. Der andere Teil des flüssigen Kühlmittels verdunstet in dem Innenraum-Wärmetauscher (20). Das in einen gasförmigen Zustand verdunstete Kühlmittel strömt durch das Vierwege-Wählventil (16) und den Sammelbehälter (21) und wird dann in den zweiten Kompressor (22) gesaugt. Daher kann vermieden werden, daß flüssiges Kühlmittel in den zweiten Kompressor (22) gesaugt wird. Folglich geschieht es selten, daß ein Ausfall aufgrund von flüssiger Verdichtung oder dgl. im Kompressor vorkommt.
Obwohl bei dem obigen Vorgang ein übermäßiger Druckanstieg in der Leitung auf der Hochdruckseite verhindert wird, kann der Fall eintreten, bei dem die Temperatur des vom Kompressor ausgestoßenen Kühlmittels wegen des Schließens des flüssigkeitsseitigen Absperrventils (23) übermäßig hoch wird. Daher ist das Klimagerät (10) dieser Ausführungsform für den Fall, wenn die Temperatur des ausgestoßenen Kühlmittels übermäßig hoch wird, zum Schutz der Kompressoren (15, 22) und anderer Bauteile dahingehend angepaßt, die Temperatur des ausgestoßenen Kühlmittels herabzusetzen, indem Kühlmittel niedriger Temperatur durch den Einspritzkreislauf (SVT) zu den Kompressoren (15, 22) gefördert wird.
Genauer gesagt, wenn die Überhitzungstemperatur des ausgestoßenen Kühlmittels, die aus den vom Hochdruckfühler (35) und dem Ausstoßtemperatur-Fühler (37) erfaßten Werten berechnet wird, größer als eine erste vorbestimmte Temperatur ist, öffnet das Steuergerät (53) das zweite Magnetventil (28). Infolgedessen fließt Kühlmittel, das sich in dem Teil des Hauptkreislaufs (12) befindet, der stromabwärts des Freiluft-Expansionsventils (18) angeordnet ist, von seinem stromaufwärtsseitigen Ende (14a) in den Einspritzkreislauf (SVT) und fließt dann durch das zweite Magnetventil (28) und das zweite Kapillarrohr (30) in den zweiten Kompressor (22). Demgemäß wird die Temperatur des vom zweiten Kompressor (22) ausgestoßenen Kühlmittels verringert. Wenn andererseits die Überhitzungstemperatur des ausgestoßenen Kühlmittels niedriger als ein zweiter vorbestimmter Wert ist, schließt das Steuergerät (53) das zweite Magnetventil (28). Infolgedessen wird das Fließen des Niedrigdruck-Kühlmittels in den zweiten Kompressor verhindert, so daß eine Verringerung der Temperatur des ausgestoßenen Kühlmittels unterdrückt wird. Es sei angemerkt, daß die zweite vorbestimmte Temperatur so groß ist wie oder kleiner als die erste vorbestimmte Temperatur. Zur Vermeidung von häufigem Öffnen und Schließen des zweiten Magnetventils (28) wird die zweite vorbestimmte Temperatur insbesondere in dieser Ausführungsform auf einen Wert gesetzt, der kleiner ist als die erste vorbestimmte Temperatur, indem ein Unterschied zwischen den ersten und zweiten vorbestimmten Temperaturen bereitgestellt ist.
Der zusätzliche Kühlmittel-Einfüllvorgang, wie er oben beschrieben ist, wird ausgeführt, bis eine vorbestimmte Menge Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf (11) eingefüllt worden ist. Der zusätzliche Kühlmittel-Einfüllvorgang ist mit anderen Worten zu der Zeit beendet, wenn die vorbestimmte Menge Kühlmittel eingefüllt worden ist.
Ob die vorbestimmte Menge Kühlmittel eingefüllt worden ist oder nicht, wird beispielsweise auf folgende Weise bestimmt. Der Zylinder (31) wird auf ein Gewichts-Meßgerät (nicht dargestellt) gesetzt und das Gewicht (anfängliches Gewicht) des Zylinders (31) vor dem Einfüllen von Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf wird vorab gemessen. Wenn der Zylinder (31) mit dem Einfüllen von Kühlmittel beginnt, fließt das darin befindliche Kühlmittel allmählich in den Kühlmittelkreislauf (11) und das Gewicht (aktuelles Gewicht) des Zylinders (31) wird entsprechend stufenweise verringert. Wenn dann der Wert, der durch Abziehen des aktuellen Gewichts vom anfänglichen Gewicht des Zylinders (31) erhalten wird, eine vorbestimmte Einfüllmenge an Kühlmittel erreicht, wird bestimmt, daß die vorbestimmte Menge an Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf (11) eingefüllt worden ist.
Danach wird das Kühlmitteleinfüllventil (40) geschlossen und der Kühlmittelschlauch (34) wird entfernt. Damit ist das Einfüllen von Kühlmittel abgeschlossen.
In dem obigen zusätzlichen Kühlmittel-Einfüllvorgang wurde nur der zweite Kompressor (22) betrieben. Es erübrigt sich jedoch eigentlich zu sagen, daß sowohl der erste als auch der zweite Kompressor (15, 22) beim zusätzlichen Kühlmittel-Einfüllvorgang betrieben werden können. In diesem Fall werden sowohl der erste als auch der zweite Einspritzkreislauf (SVT1, SVT2) gleichzeitig betrieben.
Auswirkungen des Kühlmittel-Einfüllverfahrens und des Klimagerätes (10)
Bei dem oben beschriebenen Klimagerät (10) wird der Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A) auf einen niedrigen Druck gehalten, indem das flüssigkeitsseitige Absperrventil (23) bei laufendem Kompressor (15, 22) geschlossen wird. Infolgedessen kann der Druckunterschied zwischen dem Innern des Zylinders (31) und dem Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A) groß gehalten werden. Das ermöglicht, daß das Kühlmittel im Zylinder (31) unverzüglich in den Kühlmittelkreislauf (11) eingefüllt werden kann.
Zu der Zeit wird Kühlmittel in der Leitung auf der Hochdruckseite des Kühlmittelkreislaufs (11) durch den Druckbegrenzungs-Kreislauf (SVP) in die Leitung auf seiner Niedrigdruckseite abgegeben. Demgemäß kann ein übermäßiger Druckanstieg in der Leitung auf der Hochdruckseite und ein übermäßiger Druckabfall in der Leitung auf der Niedrigdruckseite des Kühlmittelkreislaufs (11) verhindert werden. Zusätzlich können Bauteile des Kühlmittelkreislaufs (11) davor geschützt werden, daß ihre Zuverlässigkeit beeinträchtigt wird. Da das Klimagerät (10) einen Druckbegrenzungs-Kreislauf (SVP) enthält, ist es umgekehrt möglich, die Kompressoren (15, 22) zu betreiben, wenn das flüssigkeitsseitige Absperrventil (23) geschlossen ist.
In dem Fall, wo die Überhitzungstemperatur des von den Kompressoren (15, 22) ausgestoßenen Kühlmittels groß ist, wird den Kompressoren (15, 22) Niedrigtemperatur-Kühlmittel durch den Einspritzkreislauf (SVT) zugeführt, was einen übermäßigen Temperaturanstieg im ausgestoßenen Kühlmittel verhindert. Demgemäß können die Kompressoren (15, 22) sicher vor Überhitzen geschützt werden, wodurch ihre Zuverlässigkeit erhöht werden kann. Ebenso kann auch die Zuverlässigkeit anderer Bauteile des Kreislaufs erhöht werden.
Weiterhin ist der Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A) in dem obigen Klimagerät (10) stromaufwärts des Innenraum-Wärmetauschers (20) bereitgestellt. Mit anderen Worten wird Kühlmittel nicht durch die Leitung auf der Saugseite der Kompressoren (15, 22) sondern durch die Leitung stromaufwärts des Innenraum-Wärmetauschers (20) in den Kühlmittelkreislauf eingefüllt. Da Kühlmittel in den Teil des Kühlmittelkreislaufs eingefüllt wird, der sich weit entfernt von den Saugseiten der Kompressoren (15, 22) befindet, wird somit vermieden, daß flüssiges Kühlmittel direkt in die Kompressoren (15, 22) fließt, sogar wenn Kühlmittel in seinem flüssigen Zustand in den Kühlmittelkreislauf eingefüllt wird. Das ermöglicht das Einfüllen von flüssigem Kühlmittel, ohne dabei die Zuverlässigkeit der Kompressoren (15, 22) zu beeinträchtigen.
Da es somit möglich ist, Kühlmittel in einem flüssigen Zustand in den Kühlmittelkreislauf (11) einzufüllen, ändert sich das Zusammensetzungsverhältnis des eingefüllten Kühlmittels nicht, selbst wenn das eingefüllte Kühlmittel ein gemischtes, nicht-azeotropes Kühlmittel ist. Da das in den Kühlmittelkreislauf (11) eingefüllte Kühlmittel demgemäß seine vorgegebenen Eigenschaften aufweist, kann auch das Klimagerät (10) eine Leistung gemäß seiner Auslegung erbringen.
Da das Kühlmittel in seinem flüssigen Zustand eingefüllt wird, kommt hinzu, daß die Einfüllmenge pro Zeiteinheit groß ist. Das ermöglicht unverzügliches Einfüllen des Kühlmittels.
Da das Programm für den zusätzlichen Kühlmittel-Einfüllvorgang vorab im Steuergerät (53) eingestellt ist, kann das Einfüllen von Kühlmittel leicht und zuverlässig ausgeführt werden.
Andere Ausführungsformen
Der zusätzliche Kühlmittel-Einfüllvorgang kann in einer Vielzahl von Stufen so ausgeführt werden, daß die Kapazität des Kompressors (15, 22) allmählich erhöht wird. Zum Beispiel kann der zusätzliche Kühlmittel-Einfüllvorgang unterteilt werden in eine erste Stufe, die unmittelbar nach dem Anfahren der Kompressoren (15, 22) ausgeführt wird, und eine zweite Stufe, die danach ausgeführt wird, und die Kompressoren (15, 22) können in der ersten Stufe mit einer kleinen Kapazität und in der zweiten Stufe mit einer größeren Kapazität betrieben werden. Um den Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A) in einen erwünschten Niedrigdruckbereich auszubilden, kann das Freiluft-Expansionsventil (18) entsprechend gesteuert werden, daß es in der ersten Stufe auf die Hälfte der maximalen Öffnung geöffnet wird und in der zweiten Stufe auf die maximale Öffnung geöffnet wird. Dabei kann Kühlmittel gleichmäßig vom Zylinder (31) in den Kühlmittelkreislauf (11) fließen, womit weiterhin stabiles Einfüllen des Kühlmittels erreicht wird.
Die vorliegende Erfindung bringt merkliche Auswirkungen hervor, insbesondere bei gemischten, nicht-azeotropen Kühlmitteln. Das bei der vorliegenden Erfindung eingefüllte Kühlmittel ist nicht auf gemischte, nicht-azeotrope Kühlmittel beschränkt, sondern es kann auch gemischtes, pseudo-azeotropes Kühlmittel oder Einfach-Kühlmittel sein.
Es sei angemerkt, daß die Kältevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf eine Kältevorrichtung im engerem Sinne beschränkt ist (Gerät zum Kühlen von Stoffen). Das Gerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kältevorrichtung in einem so weiten Sinne, daß es auch ein auf Wärmepumpe basierendes Klimagerät, ein Kühlgerät, ein Heizgerät und einen Kühlschrank mit einschließt.
Industrielle Anwendung
Wie soweit schon beschrieben, ist die vorliegende Erfindung nützlich für Klimageräte, Kältemaschinen, Kühlschränke und dgl.

Claims

Kältevorrichtung umfassend einen Kühlmittelkreislauf (11), in welchem ein Kompressor (15, 22), ein Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17), ein Druckminder-Mechanismus (18) und ein Wärmetauscher auf der Wärmeverbrauchsseite (20) in Reihenfolge miteinander verbunden sind, wobei der Kühlmittelkreislauf (11) beinhaltet: ein Absperrmittel (23), das zwischen dem Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) und dem Wärmetauscher auf der Wärmeverbrauchsseite (20) bereitgestellt ist; einen Kühlmitteleinfüll-Abschnitt (40A), der stromabwärts des Absperrmittels (23) bereitgestellt ist und mit der Kühlmittelquelle (31) in Verbindung gebracht wird, wenn Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf (11) eingefüllt wird; und einen Druckbegrenzungs-Kreislauf (SVP) zum Überleiten des Kühlmittels in einer Leitung auf der Hochdruckseite des Kühlmittelkreislaufs (11) in eine Leitung auf seiner Niedrigdruckseite, wenn das Kühlmittel bei laufendem Kompressor (15, 22) in den Kühlmittelkreislauf (11) eingefüllt wird, wobei der Druckbegrenzungs-Kreislauf aus einem Kühlmittelkanal (SVP) zum Bereitstellen einer Verbindung zwischen den Leitungen auf der Hochdruckseite und der Niedrigdruckseite des Kühlmittelkreislaufs (11) gebildet ist, und er mit einem Hilfsabsperrmittel (25) ausgestattet ist, das während des Einfüllens von Kühlmittel geöffnet ist.
Kältevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Druckbegrenzungs-Kreislauf (SVP) einen ersten Kreislauf (SVP1) zum Durchführen von Kühlmittel in einer Leitung auf der Ausstoßseite des Kompressors (15, 22) zu seiner Saugseite enthält.
Kältevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Druckbegrenzungs-Kreislauf (SVP) einen zweiten Kreislauf (SVP2) zum Durchführen von Kühlmittel in einer Leitung stromabwärts des Wärmetauschers auf der Wärmequellenseite (17) zu einer Leitung auf der Saugseite des Kompressors (15, 22) enthält.
Kältevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Absperrmittel (23) zwischen dem Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) und dem Wärmetauscher auf der Wärmeverbrauchsseite (20) bereitgestellt ist, und der Druckbegrenzungs-Kreislauf (SVP) einen ersten Kreislauf (SVP1) zum Durchführen von Kühlmittel in einer Leitung auf der Ausstoßseite des Kompressors (15, 22) zu seiner Saugseite enthält und einen zweiten Kreislauf (SVP2) zum Durchführen von Kühlmittel in einer Leitung stromabwärts des Wärmetauschers auf der Wärmequellenseite (17) zu einer Leitung auf der Saugseite des Kompressors (15, 22) enthält.
Kältevorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, wobei ein Flüssigkeits-Auffangbehälter (19) zwischen dem Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) und dem Absperrmittel (23) bereitgestellt ist, und das stromaufwärtsseitige Ende (13c) des zweiten Kreislaufs (SVP2) des Druckbegrenzungs-Kreislaufs (SVP) an den Flüssigkeits-Auffangbehälter (19) angeschlossen ist.
Kältevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Absperrmittel (23) zwischen dem Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) und dem Wärmetauscher auf der Wärmeverbrauchsseite (20) bereitgestellt ist, und der Kühlmittelkreislauf (11) mit einem Einspritzkreislauf (SVT) ausgestattet ist zum Einspeisen von Kühlmittel, das im Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) kondensiert wurde, in den Kompressor (15, 22), wenn Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf (11) eingefüllt wird.
Kältevorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Einspritzkreislauf (SVT) mit einem Hilfsabsperrmittel (27, 28) ausgestattet ist, und die Kältevorrichtung weiterhin umfaßt ein Auf/Zu-Positions-Steuerungsmittel (53) zum Einstellen des Hilfsabsperrmittels (27, 28) in eine Auf-Position, wenn die Überhitzungstemperatur des vom Kompressor (15, 22) ausgestoßenen Kühlmittels höher ist als ein erster vorbestimmter Wert, und zum Einstellen des Hilfsabsperrmittels (27, 28) in eine Zu-Position, wenn seine Überhitzungstemperatur niedriger ist als ein zweiter vorbestimmter Wert, der gleich wie oder niedriger als der erste vorbestimmte Wert ist.
Kältevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das in den Kühlmittelkreislauf (11) eingefüllte Kühlmittel gemischtes, nicht-azeotropes Kühlmittel ist.
Kühlmittel-Einfüllverfahren nach Anspruch 1 zum Einfüllen von Kühlmittel in einen Kühlmittelkreislauf (11), in welchem ein Kompressor (15, 22), ein Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17), ein Druckminder-Mechanismus (18) und ein Wärmetauscher auf der Wärmeverbrauchsseite (20) in Reihenfolge miteinander verbunden sind, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt: Blockieren bei laufendem Kompressor eines Kanals zwischen dem Wärmetauscher auf der Wärmequellenseite (17) und dem Wärmetauscher auf der Wärmeverbrauchsseite (20), womit ein Niederdruckbereich (40A) stromabwärts des Blockierteils (23) des Kühlmittelkanals geschaffen wird; Freigeben von Hochdruck-Kühlmittel aus einer Leitung auf der Ausstoßseite des Kompressors (15, 22) oder einer Leitung stromaufwärts des Blockierteils (23) zu einer Leitung auf der Saugseite des Kompressors (15, 22); und Anschließen einer Kühlmittelquelle (31) an den Niederdruckbereich (40A), um es flüssigem Kühlmittel in der Kühlmittelquelle (31) zu ermöglichen, in einem flüssigen Zustand in den Niederdruckbereich (40A) zu fließen.