-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Klimaanlage mit den Merkmalen
des Oberbegriffs von Anspruch 1. Eine solche Klimaanlage ist z.
B. aus EP-A-0 768 198 bekannt.
-
Derzeit
werden für
einen Kühlkreislauf
umfassende Geräte,
wie z. B. Tiefkühltruhen,
Kühlschränke und Klimaanlagen,
auf Freon basierende Kältemittel,
die stabile Eigenschaften aufweisen und leicht zu handhaben sind,
verwendet. Von diesen stabile Eigenschaften aufweisenden und leicht
zu handhabenden Freon-Kältemitteln
wird jedoch gesagt, dass sie die Ozonschicht zerstören, und
da sie die Erdatmosphäre
schädigen,
wird ihre Verwendung nach einer Übergangszeit
in der Zukunft völlig
verboten sein.
-
Die
zu den auf Freon basierenden Kältemitteln
gehörenden
Fluorkohlenwasserstoffe (FKWs) scheinen nicht die Ozonschicht zu
zerstören,
weisen aber Eigenschaften auf, aufgrund derer sie zur globalen Erwärmung beitragen.
Besonders in Europa, wo die Bevölkerung
um die Umwelt besorgt ist, besteht die Tendenz, auch die Verwendung
dieser Kältemittel
zu verbieten. D. h. es besteht die Tendenz, die Verwendung der Freon-Kältemittel, die künstlich
hergestellt werden, zu verbieten, und es werden wie in der Vergangenheit
wieder natürliche
Kältemittel,
wie z. B. Kohlenwasserstoffe, verwendet.
-
Da
solche natürlichen
Kältemittel
leicht entzündlich
sind, muss jedoch aus Sicherheitsgründen ein Explodieren oder Zünden dieser
Kältemittel
verhindert werden.
-
Als
Methode, bei Verwendung eines Kohlenwasserstoff-Kältemittels
das Explodieren oder Zünden
zu verhindern, wird vorgeschlagen, das Gerät gegen eine Brandquelle zu
isolieren oder von einer solchen fern zu halten (z. B. in den offengelegten
japanischen Patentanmeldungen Nr. H7-55267 und Nr. H8-61702). Zur
Verhinderung des Explodierens oder Zündens des Kohlenwasserstoff-Kältemittels
wird außerdem
vorgeschlagen, das Kältemittel
in ein nicht entzündliches
Kältemittel
umzuwandeln (z. B. in der offengelegten japanischen Patentanmeldung
Nr. H9-59609).
-
Für die Sicherheit
der Klimaanlage ist es zwar zweckmäßig, diese gegen eine Brandquelle
zu isolieren oder von einer solchen fern zu halten, aber als grundsätzliche
Lösung
ist dies nicht anzusehen. Und die Umwandlung des Kältemittels
in ein nicht entzündliches
Kältemittel
ist äußerst schwierig,
wobei bisher noch kein überzeugendes
Verfahren vorgeschlagen wurde.
-
Gemäß EP-A-0
768 198 werden, wenn während
des Betriebs einer Klimaanlage für
ein Fahrzeug ein Austreten von Kältemittel
festgestellt wird, Luftaustrittsöffnungen
für Insassen
und ein Magnetventil für
eine Luftleitung geschlossen. Wenn nach Schließen des Magnetventils eine
vorgegebene Zeit vergangen ist, wird ein Kompressor gestoppt. Auf
diese Weise wird das sich im Verdampfer befindende Kältemittel
abgesaugt und abgelassen. Infolgedessen wird die Menge an Kältemittel,
das aufgrund einer Beschädigung
des Verdampfers aus einem Klimaanlagengehäuse austritt, verringert.
-
Die
vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, die Sicherheit der Klimaanlage
zu erhöhen.
-
Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. In den
abhängigen
Ansprüchen
sind weitere Verbesserungen dieser Erfindung festgelegt.
-
Zur
Lösung
der obigen Aufgabe wird gemäß der vorliegenden
Erfindung eine mit einem leicht entzündlichen Kältemittel arbeitende Klimaanlage
vorgeschlagen, wobei ein Gassensor ein Austreten von Kältemittel aus
der Klimaanlage überwacht
und nach Erfassen des Austretens durch den Gassensor das sich in
einem Kühlkreislauf
befindende Kältemittel
an einem Auslassabschnitt zuverlässig
nach außen
in die Umgebung abgelassen und somit das Kältemittel aus dem Kühlkreislauf
entfernt wird.
-
Bei
dieser Konstruktion wird das Austreten eines leicht entzündlichen
Kältemittels überwacht
und nach Erfassen des Austretens das Kältemittel zuverlässig in
die sichere Umgebung, z. B. zur Seite einer äußeren Einheit, abgelassen;
und selbst wenn das Kältemittel
auf der Seite einer inneren Einheit austritt, kann die Leckage auf
ein bestimmtes Niveau verringert werden.
-
Zur
Lösung
der obigen Aufgabe wird gemäß einem
ersten Aspekt eine einteilige Klimaanlage geschaffen, bei der eine
innere Einheit und eine äußere Einheit
in einem Stück
gebildet sind, ein Kühlkreislauf
einen inneren Wärmetauscher,
einen äußeren Wärmetauscher,
einen Kompressor und eine Expansionseinrichtung, die durch Rohre
in einem Kreis miteinander verbunden sind, umfasst und für den Kühlkreislauf
ein leicht entzündliches
Kältemittel
verwendet wird, wobei ein Gassensor in einem Raum angeordnet ist,
ein Kältemittelauslassabschnitt
außerhalb
dieses Raums angeordnet ist, der Gassensor ein Austreten von Kältemittel
aus dem Kühlkreislauf überwacht
und nach Erfassen des Austretens durch den Gassensor der Kältemittelauslassabschnitt
geöffnet
wird, um das Kältemittel
nach außen
abzulassen. Durch dieses Merkmal kann, da das sich im Kühlkreislauf
befindende Kältemittel
aus dem Kühlkreislauf,
der gegen die Umgebung nicht mehr luftdicht abgeschlossen ist, zu
einem sicheren Ort abgelassen wird, eine Ansammlung von Kältemittel
an einem gefährlichen
Ort, wie z. B. einem Ort, wo das ausgetretene Kältemittel verbleibt und somit
die Gefahr einer Explosion oder Zündung besteht, verhindert werden.
-
Gemäß einem
zweiten Aspekt wird eine zweiteilige Klimaanlage geschaffen, bei
der ein Kühlkreislauf einen
in einer inneren Einheit enthaltenen inneren Wärmetauscher, einen in einer äußeren Einheit
enthaltenen äußeren Wärmetauscher,
einen Kompressor und eine Expansionseinrichtung, die durch Rohre
in einem Kreis miteinander verbunden sind, umfasst, wobei für den Kühlkreislauf
ein leicht entzündliches
Kältemittel
verwendet wird und die innere Einheit und die äußere Einheit durch Verbindungsrohre
miteinander verbunden sind, und wobei der Kühlkreislauf mit einem Gassensor
und einem Kältemittelauslassabschnitt
ausgestattet ist, der Gassensor ein Austreten von Kältemittel
aus dem Kühlkreislauf überwacht
und nach Erfassen des Austretens durch den Gassensor der Kältemittelauslassabschnitt
geöffnet
wird, um das Kältemittel
nach außen
abzulassen. Durch dieses Merkmal wird das sich im Kühlkreislauf
befindende Kältemittel
aus dem Kühlkreislauf,
der gegen die Umgebung nicht mehr luftdicht abgeschlossen ist, zu
einem sicheren Ort abgelassen. Daher kann selbst bei der zweiteiligen
Klimaanlage, die im Allgemeinen ein große Menge Kältemittel enthält, eine
Ansammlung von Kältemittel
an einem gefährlichen
Ort, wie z. B. einem Ort, wo das ausgetretene Kältemittel verbleibt und somit
die Gefahr einer Explosion oder Zündung besteht, verhindert werden.
-
Gemäß einem
unter den zweiten Aspekt fallenden dritten Aspekt ist die innere
Einheit mit dem Gassensor ausgestattet und sind die äußere Einheit
oder die Verbindungsrohre mit dem Kältemittelauslassabschnitt ausgestattet.
Durch dieses Merkmal kann verhindert werden, dass das Kältemittel
in einem geschlossenen Raum verbleibt, was im Fall eines leicht
entzündlichen
Kältemittels äußert gefährlich ist.
D. h. es wird verhindert, dass das leicht entzündliche Kältemittel aus der inneren Einheit
austritt, das ausgetretene Kältemittel
an einem Ort mit schlechter Durchlüftung verbleibt und es zu einer
Explosion oder Zündung
kommt. Durch Anbringung des Auslassabschnitts in der sicheren äußeren Einheit
oder den sicheren Verbindungsrohren kann das Kältemittel schnell und sicher
abgelassen werden. D. h. durch Anbringung des Auslassabschnitts
an einem gut durchlüfteten
Ort wird das leicht entzündliche
Kältemittel
ausreichend mit der Umgebungsluft vermischt und verteilt.
-
Gemäß einem
vierten Aspekt wird eine einteilige Klimaanlage geschaffen, bei
der eine innere Einheit und eine äußere Einheit in einem Stück gebildet
sind, ein Kühlkreislauf
einen inneren Wärmetauscher,
einen äußeren Wärmetauscher,
einen Kompressor und eine Expansionseinrichtung, die durch Rohre
in einem Kreis miteinander verbunden sind, umfasst und für den Kühlkreislauf
ein leicht entzündliches
Kältemittel
verwendet wird, wobei ein Gassensor in einem Raum angeordnet ist,
ein Kältemittelauslassabschnitt
und ein Gebläse
außerhalb
dieses Raums angeordnet sind, der Gassensor ein Austreten von Kältemittel
aus dem Kühlkreislauf überwacht
und nach Erfassen des Austretens durch den Gassensor der Kältemittelauslassabschnitt
geöffnet wird,
um das Kältemittel
bei drehendem Gebläse
nach außen
abzulassen. Durch dieses Merkmal kann, da das am Kältemittelauslassabschnitt
in die Umgebung abgelassene Kältemittel
vom Gebläse
in Bewegung versetzt wird, das leicht entzündliche Kältemittel sicherer in die Umgebung
abgelassen werden.
-
Gemäß einem
fünften
Aspekt wird eine zweiteilige Klimaanlage geschaffen, bei der ein
Kühlkreislauf einen
in einer inneren Einheit enthaltenen inneren Wärmetauscher, einen in einer äußeren Einheit
enthaltenen äußeren Wärmetauscher,
einen Kompressor und eine Expansionseinrichtung, die durch Rohre
in einem Kreis miteinander verbunden sind, umfasst, wobei für den Kühlkreislauf
ein leicht entzündliches
Kältemittel
verwendet wird und die innere Einheit und die äußere Einheit durch Verbindungsrohre
miteinander verbunden sind, und wobei im Kühlkreislauf ein Gassensor,
ein Kältemittelauslassabschnitt
und ein Gebläse
angeordnet sind, der Gassensor ein Austreten von Kältemittel
aus dem Kühlkreislauf überwacht
und nach Erfassen des Austretens durch den Gassensor der Kältemittelauslassabschnitt
geöffnet
wird, um das Kältemittel
bei drehendem Gebläse
nach außen
abzulassen. Durch dieses Merkmal kann, da das am Kältemittelauslassabschnitt
in die Umgebung abgelassene Kältemittel
und das ausgetretene Kältemittel
vom Gebläse
in Bewegung versetzt wird, das leicht entzündliche Kältemittel noch sicherer in
die Umgebung abgelassen werden, selbst bei der zweiteiligen Klimaanlage,
die im Allgemeinen ein große
Menge Kältemittel
enthält.
-
Gemäß einem
unter den fünften
Aspekt fallenden sechsten Aspekt ist die innere Einheit mit dem
Gassensor ausgestattet und sind die äußere Einheit oder die Verbindungsrohre
mit dem Kältemittelauslassabschnitt
und dem Gebläse
ausgestattet. Durch dieses Merkmal kann der Fall verhindert werden,
dass das leicht entzündliche
Kältemittel
aus der inneren Einheit austritt, das ausgetretene Kältemittel
an einem Ort mit schlechter Durchlüftung verbleibt und es zu einer
Explosion oder Zündung
kommt. Durch Anbringung des Auslassabschnitts und des Gebläses in der
sicheren äußeren Einheit
oder den sicheren Verbindungsrohren kann das Kältemittel schnell und sicher
abgelassen werden.
-
Gemäß einem
siebten Aspekt wird eine einteilige Klimaanlage geschaffen, bei
der eine innere Einheit und eine äußere Einheit in einem Stück gebildet
sind, ein Kühlkreislauf
einen inneren Wärmetauscher,
einen äußeren Wärmetauscher,
einen Kompressor und eine Expansionseinrichtung, die durch Rohre
in einem Kreis miteinander verbunden sind, umfasst und für den Kühlkreislauf
ein leicht entzündliches
Kältemittel
verwendet wird, wobei ein Gassensor in einem Raum angeordnet ist,
ein Kältemittelauslassabschnitt
und ein Brennerabschnitt außerhalb
dieses Raums angeordnet sind, der Gassensor ein Austreten von Kältemittel
aus dem Kühlkreislauf überwacht
und nach Erfassen des Austretens durch den Gassensor der Kältemittelauslassabschnitt geöffnet wird,
um das Kältemittel
nach außen
abzulassen und dabei zu verbrennen. Durch dieses Merkmal kann, da
das dem Kühlkreislauf
entnommene Kältemittel
zwangsläufig
verbrannt wird, eine Explosion oder Zündung verhindert werden, auch
wenn ein Teil des entnommenen Kältemittels
an Ort und Stelle bleibt.
-
Gemäß einem
achten Aspekt wird eine zweiteilige Klimaanlage geschaffen, bei
der ein Kühlkreislauf einen
in einer inneren Einheit enthaltenen inneren Wärmetauscher, einen in einer äußeren Einheit
enthaltenen äußeren Wärmetauscher,
einen Kompressor und eine Expansionseinrichtung, die durch Rohre
in einem Kreis miteinander verbunden sind, umfasst, wobei für den Kühlkreislauf
ein leicht entzündliches
Kältemittel
verwendet wird und die innere Einheit und die äußere Einheit durch Verbindungsrohre
miteinander verbunden sind, und wobei der Kühlkreislauf mit einem Gassensor,
einem Kältemittelauslassabschnitt
und einem Brennerabschnitt ausgestattet ist, der Gassensor ein Austreten
von Kältemittel
aus dem Kühlkreislauf überwacht
und nach Erfassen des Austretens durch den Gassensor der Kältemittelauslassabschnitt
geöffnet
wird, um das Kältemittel
nach außen
abzulassen und dabei zu verbrennen. Durch dieses Merkmal kann, da
das dem Kühlkreislauf
entnommene Kältemittel
zwangsläufig
verbrannt wird, eine Explosion oder Zündung verhindert werden, auch
wenn ein Teil des entnommenen Kältemittels
an Ort und Stelle bleibt, selbst bei der zweiteiligen Klimaanlage,
die im Allgemeinen ein große
Menge Kältemittel
enthält.
-
Gemäß einem
unter den achten Aspekt fallenden neunten Aspekt ist die innere
Einheit mit dem Gassensor ausgestattet und sind die äußere Einheit
oder die Verbindungsrohre mit dem Kältemittelauslassabschnitt und
dem Brennerabschnitt ausgestattet. Durch dieses Merkmal kann der
Fall verhindert werden, dass das leicht entzündliche Kältemittel aus der inneren Einheit
austritt, das ausgetretene Kältemittel
an einem Ort mit schlechter Durchlüftung verbleibt und es zu einer
Explosion oder Zündung
kommt. Durch Anbringung des Auslassabschnitts und des Brennerabschnitts
in der sicheren äußeren Einheit
oder den sicheren Verbindungsrohren kann das Kältemittel schnell und sicher
abgelassen werden.
-
Gemäß einem
unter den siebten oder neunten Aspekt fallenden zehnten Aspekt werden
das leicht entzündliche
Kältemittel
des Kühlkreislaufs
und ein Außenluftanteil
zuvor vom Brennerabschnitt gemischt. Dieses System wird im Allgemeinen
Bunsenbrenner genannt. Durch dieses Merkmal kann, da die Luft entsprechend der
Zufuhrgeschwindigkeit des Kältemittels,
bei dem es sich um den Brennstoff handelt, gleichmäßig angesaugt
und vermischt wird, das Kältemittel
sicherer verbrannt werden.
-
Gemäß einem
unter den siebten oder neunten Aspekt fallenden elften Aspekt wird
das leicht entzündliche
Kältemittel
vom Brennerabschnitt durch katalytische Verbrennung verbrannt. Da
es sich bei der katalytischen Verbrennung um eine Berührungsverbrennung
handelt, ist der Sicherheitsgrad hoch und das Feuer geht anders
als bei der Verbrennung mittels einer Flamme kaum aus. Daher kann
das Kältemittel
sicher in die Umgebung abgelassen werden. Da die Brennleistung pro
Raumeinheit groß ist,
kann außerdem
der Brennerabschnitt kompakt gebildet werden.
-
Gemäß einem
unter einen des ersten bis zehnten Aspekts fallenden zwölften Aspekt
enthält
das leicht entzündliche
Kältemittel
als Hauptbestandteil Propan, Isobutan oder Ethan oder eine Mischung
aus mehreren dieser Bestandteile. Von den leicht entzündlichen
Kältemitteln
bringen solche auf Fluorkohlenwasserstoffbasis das Problem der globalen
Erwärmung
mit sich, weshalb solche Kältemittel
nicht abgelassen werden sollten. Wenn es sich bei dem Kältemittel
um ein natürliches
Kältemittel
wie Propan, Isobutan oder Ethan handelt und dieses in die Umgebung
abgelassen wird, stellt dies aufgrund des geringen Erwärmungskoeffizienten
kein großes
Problem dar. Außerdem
gibt es kein Problem, wenn das Kältemittel
bei der Entnahme aus dem Kühlkreislauf
verbrannt wird, da es zu Kohlendioxid und Wasser wird.
-
Gemäß einem
unter einen des ersten bis zwölften
Aspekts fallenden dreizehnten Aspekt weist das für den Kompressor verwendete
Kältemaschinenöl eine geringere
gegenseitliche Löslichkeit
in Bezug auf das leicht entzündliche
Kältemittel
auf. Da die gegenseitliche Löslichkeit
von Kältemittel
und Kältemaschinenöl gering
ist, verbleibt nach Ablassen des Kältemittels aus dem Kühlkreislauf
fast kein Kältemittel
im Kühlkreislauf, so
dass durch dieses Merkmal eine permanente Leckage an der undichten
Stelle verhindert und die Sicherheit gewährleistet wird.
-
Gemäß einem
unter einen des ersten bis dreizehnten Aspekts fallenden vierzehnten
Aspekt handelt es sich bei dem Kompressor um einen ölfreien
Kompressor, in den kein Kältemaschinenöl eingefüllt wird. Durch
dieses Merkmal verbleibt nach Ablassen des Kältemittels aus dem Kühlkreislauf
fast kein Kältemittel
im Kühlkreislauf,
so dass eine permanente Leckage an der undichten Stelle verhindert
und die Sicherheit gewährleistet
wird.
-
Gemäß einem
unter einen des ersten bis vierzehnten Aspekts fallenden fünfzehnten
Aspekt ist der Gassensor im Ventilationskreis der inneren Einheit
zwischen einem Ventilationsgebläse
und einem Durchlassgitter angeordnet. Da Propan und Isobutan, bei
denen es sich um das leicht entzündliche
Kältemittel
handelt, eine höhere
Dichte als Luft aufweisen, breitet sich das Kältemittel bei Austreten aus
dem Kühlkreislauf
nach unten aus. Durch Anbringung des Gassensors zwischen dem Ventilationsgebläse und dem
Durchlassgitter des Ventilationskreises der inneren Einheit kann
daher das Austreten von Kältemittel
in den Innenraum, wo die Gefährdung
am größten ist,
ausreichend gut erfasst werden.
-
1 zeigt
ein Blockdiagramm eines Kühlkreislaufs
gemäß einer
ersten Ausführung
der vorliegenden Erfindung,
-
2 zeigt
ein Blockdiagramm eines Kühlkreislaufs
gemäß einer
zweiten Ausführung
dieser Erfindung,
-
3 zeigt
ein Blockdiagramm eines Kühlkreislaufs
gemäß einer
dritten Ausführung
dieser Erfindung,
-
4 zeigt
ein Blockdiagramm eines Kühlkreislaufs
gemäß einer
vierten Ausführung
dieser Erfindung,
-
5 zeigt
ein Blockdiagramm eines Brennerabschnitts gemäß der vierten Ausführung dieser
Erfindung,
-
6 zeigt
ein Blockdiagramm eines Brennerabschnitts gemäß einer fünften Ausführung dieser Erfindung und
-
7 zeigt
eine seitliche Schnittansicht einer bei dieser Erfindung verwendeten
inneren Einheit.
-
Im
Folgenden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen Ausführungen
der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.
-
1 zeigt
einen Kühlkreislauf
gemäß der ersten
Ausführung.
Die Bezugszahl 1 bezeichnet einen Kompressor, die Bezugszahl 3 einen äußeren Wärmetauscher,
die Bezugszahl 4 einen Trockner, die Bezugszahl 5 eine
Expansionseinrichtung und die Bezugszahl 6 einen inneren
Wärmetauscher.
Der Kompressor 1, der äußere Wärmetauscher 3,
der Trockner 4, die Expansionseinrichtung 5 und
der innere Wärmetauscher 6 sind
in eine einteilige Klimaanlage eingebaut. Die Bezugszahl 8 bezeichnet
einen Gassensor und die Bezugszahl 9 ein elektrisches Auslassventil.
Der Gassensor 8 ist innerhalb eines Raums angebracht und
das elektrische Auslassventil 9 außerhalb davon. Als Kältemittel
werden 150 g Propan verwendet, und in den Kompressor 1 ist
als Kältemaschinenöl eine Karbonatverbindung
eingefüllt.
Als Karbonatverbindung wird die durch die chemische Formel 1 repräsentierte
Karbonatverbindung mit einer Reinheit von 99,5 % und einem Anteil
von 28 % Kohlenstoff, der eine Kohlensäureesterbindung bildet, verwendet.
Der Trockner 4 umfasst hauptsächlich einen K-Austausch-Zeolith
vom Typ A und enthält
als Bindematerial gebrannten Ton.
-
-
Die
Klimaanlage weist den folgenden Kreislauf auf. Die Wärme des
vom Kompressor 1 komprimierten Kältemittels wird im äußeren Wärmetauscher 3 abgegeben,
und das Kältemittel
wird verflüssigt
und strömt durch
den Trockner 4 und die Expansionseinrichtung 5,
wodurch es zu einem Gas-Flüssigkeitsgemisch
mit niedriger Temperatur wird. Im inneren Wärmetauscher 6 absorbiert
das Kältemittel
Wärme und
verdampft und wird dann dem Kompressor 1 zugeführt.
-
Der
Gassensor 8 überwacht
das Austreten von Propan, und wenn dies der Fall ist, sendet der
Gassensor 8 sofort ein Signal zum elektrischen Auslassventil 9 für das Kältemittel.
Daraufhin wird das elektrische Auslassventil 9 geöffnet und
somit das Propan aus dem Kühlkreislauf
in die Umgebung abgelassen.
-
Bei
dieser Ausführung
ist zwar der Gassensor in einem Raum angebracht; die vorliegende
Erfindung beschränkt
sich jedoch nicht darauf. Eine Anbringung des Gassensors außerhalb
des Raums ist auch zweckmäßig. Der
Gassensor kann nicht nur an Ort und Stelle angebracht werden, und
wenn die Gefahr als groß angesehen
wird, können
auch mehrere Gassensoren angebracht werden.
-
Für die vorliegende
Erfindung kann nicht nur ein Halbleiter-Gassensor oder ein Berührungsverbrennungs-Gassensor
verwendet werden. Jeder hochempfindliche Gassensor für Kohlenwasserstoffe
ist geeignet. Es kann auch jede Erfassungsmethode angewandt werden.
Beispielsweise kann ein Austrittssignal gesendet werden, wenn die
Konzentration einen vorgegebenen Wert überschreitet; oder es wird
die Konzentration des austretenden Propans integriert und das Austrittssignal
dann gesendet, wenn die ausgetretene Menge einen vorgegebenen Wert überschreitet.
-
2 zeigt
einen Kühlkreislauf
einer zweiten Ausführung.
Die Bezugszahl 1 bezeichnet einen Kompressor, die Bezugszahl 2 ein
Vier-Wege-Ventil, die Bezugszahl 3 einen äußeren Wärmetauscher,
die Bezugszahl 4 einen Trockner, die Bezugszahl 5 eine
Expansionseinrichtung, die Bezugszahl 6 einen inneren Wärmetauscher
und die Bezugszahl 7 Innen-außen-Verbindungsrohre. Der Kompressor 1,
das Vier-Wege-Ventil 2, der äußere Wärmetauscher 3, der
Trockner 4 und die Expansionseinrichtung 5 sind
in eine äußere Einheit
eingebaut. Die Bezugszahl 8 bezeichnet einen Gassensor
und die Bezugszahl 9 ein elektrisches Auslassventil. Der
Gassensor 8 ist in einer inneren Einheit angebracht und
das elektrische Auslassventil 9 in einem Verbindungsabschnitt
zwischen der äußeren Einheit
und dem Innen-außen-Verbindungsrohr 7.
Als Kältemittel
werden 250 g Propan verwendet, und in den Kompressor 1 ist
als Kältemaschinenöl eine Karbonatverbindung
eingefüllt.
Es wird der gleiche Trockner wie bei der ersten Ausführung verwendet.
-
Bei
Kühlbetrieb
der Klimaanlage wird die Wärme
des vom Kompressor 1 komprimierten Kältemittels im äußeren Wärmetauscher 3 abgegeben,
und das Kältemittel
wird verflüssigt
und strömt
durch den Trockner 4 und die Expansionseinrichtung 5,
wodurch es zu einem Gas-Flüssigkeitsgemisch
mit niedriger Temperatur wird. Im inneren Wärmetauscher 6 absorbiert
das Kältemittel
Wärme und
verdampft und wird dann wieder der äußeren Einheit und dem Kompressor 1 zugeführt. Wenn
geheizt wird, wird durch das Vier-Wege-Ventil 2 die Strömungsrichtung
umgekehrt, so dass das Kältemittel
im inneren Wärmetauscher 6 komprimiert
und im äußeren Wärmetauscher 3 verdampft
wird.
-
Der
Gassensor 8 überwacht
das Austreten von Propan, und wenn dies der Fall ist, sendet der
Gassensor 8 sofort ein Signal zum elektrischen Auslassventil 9 für das Kältemittel.
Daraufhin wird das elektrische Auslassventil 9 geöffnet und
somit das Propan aus dem Kühlkreislauf
in die Umgebung abgelassen. Bei einer zweiteiligen Klimaanlage ist
im Allgemeinen die Kältemittelmenge
aufgrund der Verbindungsrohre größer als bei
einer einteiligen. Da das Kältemittel
in die gefahrlose Umgebung abgegeben wird, wird jedoch die Sicherheit
erhöht.
-
Bei
dieser Ausführung
ist zwar die innere Einheit mit einem Gassensor versehen; die vorliegende
Erfindung beschränkt
sich jedoch nicht darauf. Eine Anbringung des Gassensors in der äußeren Einheit
ist ebenfalls zweckmäßig. Wenn
die Innen-außen-Verbindungsrohre
in einem Gebäude
eingebaut sind, ist es zur Erhöhungder
Sicherheit zweckmäßig, den
Gassensor in einem der Rohre anzubringen. Der Gassensor kann nicht
nur an Ort und Stelle angebracht werden, und wenn die Gefahr als
groß angesehen
wird, können
auch mehrere Gassensoren angebracht werden.
-
Für die vorliegende
Erfindung kann nicht nur ein Halbleiter-Gassensor oder ein Berührungsverbrennungs-Gassensor
verwendet werden. Jeder hochempfindliche Gassensor für Kohlenwasserstoffe
ist geeignet. Es kann auch jede Erfassungsmethode angewandt werden.
Beispielsweise kann ein Austrittssignal gesendet werden, wenn die
Konzentration einen vorgegebenen Wert überschreitet; oder es wird
die Konzentration des austretenden Propans integriert und das Austrittssignal
dann gesendet, wenn die ausgetretene Menge einen vorgegebenen Wert überschreitet.
-
3 zeigt
einen Kühlkreislauf
einer dritten Ausführung.
Die Bezugszahl 10 bezeichnet einen Kompressor, die Bezugszahl 11 ein
Vier-Wege-Ventil, die Bezugszahl 12 einen äußeren Wärmetauscher,
die Bezugszahl 13 einen Trockner, die Bezugszahl 14 eine
Expansionseinrichtung, die Bezugszahl 15 einen inneren Wärmetauscher
und die Bezugszahl 16 Innen-außen-Verbindungsrohre. Der Kompressor 10,
das Vier-Wege-Ventil 11, der äußere Wärmetauscher 12, der
Trockner 13 und die Expansionseinrichtung 14 sind
in eine äußere Einheit
eingebaut. Die Bezugszahl 17 bezeichnet einen Gassensor,
die Bezugszahl 18 ein elektrisches Auslassventil, die Bezugszahl 19 ein
Gebläse,
die Bezugszahl 47 ein inneres Gebläse und die Bezugszahl 50 ein äußeres Gebläse. Der
Gassensor 17 ist in einer inneren Einheit angebracht und
das elektrische Auslassventil 18 in einem Verbindungsabschnitt
zwischen der äußeren Einheit
und dem Innen-außen-Verbindungsrohr 16.
Das Gebläse 19 ist
nahe am elektrischen Auslassventil 18 angeordnet. Wie bei
der ersten Ausführung
wird als Kältemittel
Propan verwendet, und in den Kompressor 10 ist als Kältemaschinenöl eine Karbonatverbindung
eingefüllt.
Es wird der gleiche Trockner wie bei der ersten Ausführung verwendet.
-
Die
dritte Ausführung
unterscheidet sich von der ersten durch Hinzufügung des Gebläses 19.
Durch diesen Aufbau wird das am elektrischen Auslassventil 18 in
die Umgebung abgelassene Propan vom Gebläse 19 verteilt. Daher
wird das Propan mit höherer
Sicherheit in die Umgebung abgegebenen. Da gleichzeitig das innere
und äußere Gebläse in Betrieb
gesetzt werden, um das ausgetretene Kältemittel zu verteilen, wird
die Sicherheit noch mehr erhöht.
-
Bei
dieser Ausführung
ist zwar die innere Einheit mit einem Gassensor versehen; die vorliegende
Erfindung beschränkt
sich jedoch nicht darauf. Eine Anbringung des Gassensors in der äußeren Einheit
ist ebenfalls zweckmäßig. Wenn
die Innen-außen- Verbindungsrohre
in einem Gebäude
eingebaut sind, ist es zur Erhöhung
der Sicherheit zweckmäßig, den
Gassensor in einem der Rohre anzubringen. Der Gassensor kann nicht
nur an Ort und Stelle angebracht werden, und wenn die Gefahr als
groß angesehen
wird, können
auch mehrere Gassensoren angebracht werden.
-
Für die vorliegende
Erfindung können
verschiedene Gebläse,
wie z. B. Schaufelradgebläse
und Ventilatoren, verwendet werden. Es kann sich um jede Art Gebläse handeln,
solang dieses das abgegebene Kältemittel
mit Schaufeln in Bewegung versetzen kann.
-
4 zeigt
einen Kühlkreislauf
einer vierten Ausführung
und 5 einen Brennerabschnitt. Die Bezugszahl 20 bezeichnet
einen Kompressor, die Bezugszahl 21 ein Vier-Wege-Ventil,
die Bezugszahl 22 einen äußeren Wärmetauscher, die Bezugszahl 23 einen
Trockner, die Bezugszahl 24 eine Expansionseinrichtung, die
Bezugszahl 25 einen inneren Wärmetauscher und die Bezugszahl 26 Innen-außen-Verbindungsrohre.
Der Kompressor 20, das Vier-Wege-Ventil 21, der äußere Wärmetauscher 22,
der Trockner 23 und die Expansionseinrichtung 24 sind
in eine äußere Einheit
eingebaut. Die Bezugszahl 27 bezeichnet einen Gassensor,
die Bezugszahl 28 ein elektrisches Auslassventil und die
Bezugszahl 29 einen Brennerabschnitt. Der Gassensor 27 ist
in einer inneren Einheit angebracht und das elektrische Auslassventil 28 in
einem Verbindungsabschnitt zwischen der äußeren Einheit und dem Innen-außen-Verbindungsrohr 26.
Der Brennerabschnitt 29 ist nahe am elektrischen Auslassventil 28 angeordnet.
Wie bei der ersten Ausführung
wird als Kältemittel
Propan verwendet, und in den Kompressor 20 ist als Kältemaschinenöl eine Karbonatverbindung
eingefüllt.
Es wird der gleiche Trockner wie bei der ersten Ausführung verwendet.
-
Die
vierte Ausführung
unterscheidet sich von der zweiten durch Hinzufügung des Brennerabschnitts 29.
Das Propan, das am elektrischen Auslassventil 28 in die
Umgebung abgelassen werden soll, strömt innerhalb eines im Brennerabschnitt 29 gebildeten
zylindrischen Körpers 30 aus
einer Gasleitung 31 durch eine Düse 32, wo es mit Luft,
die an Frischlufteinlassleitungen 33 eingesaugt wird, vermischt
wird. Das mit Luft vermischte Propan gelangt zu einer Flammenaustrittsöffnung 34,
wo es von einem Zündelement 35 gezündet wird und
verbrannt wird und somit in Kohlendioxid und Wasser zerfällt, die
in die Umgebung abgegeben werden. Die Flamme wird mittels eines
Flammenfühlers 36 erfasst.
Somit wird das Kältemittel
sicher aus der Klimaanlage abgelassen.
-
Bei
dieser Ausführung
wird ein Bunsenbrenner verwendet; die vorliegende Erfindung beschränkt sich jedoch
nicht darauf. Der Brenner kann auch eine Mischvorstufe aufweisen
oder ein Gebläse,
das die Frischluft einleitet. Da das Kältemittel, bei dem es sich
um einen Brennstoff handelt, durch den Innendruck transportiert wird,
kann jedoch nicht davon ausgegangen werden, dass die Zufuhr konstant
ist, weshalb angenommen werden kann, dass der Bunsenbrenner, in
dem Frischluft angesaugt und mit dem Kältemittel gemischt wird, am zweckmäßigsten
ist.
-
Bei
dieser Ausführung
ist zwar die innere Einheit mit einem Gassensor versehen; die vorliegende
Erfindung beschränkt
sich jedoch nicht darauf. Eine Anbringung des Gassensors in der äußeren Einheit
ist ebenfalls zweckmäßig. Wenn
die Innen-außen-Verbindungsrohre
in einem Gebäude
eingebaut sind, ist es zur Erhöhung
der Sicherheit zweckmäßig, den
Gassensor in einem der Rohre anzubringen. Der Gassensor kann nicht
nur an Ort und Stelle angebracht werden, und wenn die Gefahr als
groß angesehen
wird, können
auch mehrere Gassensoren angebracht werden.
-
Eine
fünfte
Ausführung
zeichnet sich dadurch aus, dass der Brenner der vierten Ausführung durch
einen katalytisch arbeitenden Brenner ersetzt ist, wobei die anderen
Teile die gleichen sind wie diejenigen der vierten Ausführung. Daher
wird hier der Brennerabschnitt unter Bezugnahme auf 6 detailliert
beschrieben.
-
Der
Brennerabschnitt ist nahe am elektrischen Auslassventil in einem
zylindrischen Körper 37 angeordnet
und umfasst eine Gasleitung 38, eine Düse 39, Frischlufteinlassleitungen 40,
ein Gitter 41, einen Katalysator 42 und ein Zündelement 43.
Das abzulassende Kältemittel
strömt
von der Gasleitung 38 durch die Düse 39, wobei Frischluft
an den Frischlufteinlassleitungen 40 angesaugt und mit
dem Kältemittel
vermischt wird. Das Gemisch passiert das Gitter 41 und
gelangt dann zum Katalysator 42. Das Zündelement 43 ist nahe
am Katalysator 42 angeordnet; und wenn das Kältemittel,
das durch den Katalysator 42 geströmt ist, angezündet wird,
beginnt es am Katalysator zu brennen.
-
Innerhalb
weniger Sekunden wird der Katalysator 42 warm, wodurch
das Kältemittel
im Katalysator 42 zum Brennen gebracht wird und die Kältemittelflamme
zurückschlägt. Danach
wird das Kältemittel
am Katalysator durch katalytische Verbrennung kontinuierlich verbrannt.
Das Gitter 41 dient zur Sicherheit, falls die Zufuhr an
Kältemittel,
bei dem es sich um den Brennstoff handelt, ungleichmäßig ist
und die Flamme zu weit zurückschlägt. Wenn
die Flamme zurückschlägt und wieder
Kältemittel
zugeführt
wird, hält
die katalytische Verbrennung am Katalysator 42 ohne Zünden durch
das Zündelement
an, da der Katalysator 42 selbst eine Temperatur aufweist,
bei der er ausreichend aktiviert ist.
-
Bei
katalytischer Verbrennung wird das Feuer nicht durch von außen kommenden
Wind gelöscht;
und selbst wenn die Zufuhrgeschwindigkeit des Kältemittels, bei dem es sich
um den Brennstoff handelt, ungleichmäßig ist und das Feuer ausgeht,
kann anders als bei Verbrennung mittels einer Flamme das Kältemittel
wieder Feuer fangen und die Verbrennung fortgesetzt werden. Daher
wird das Kältemittel
zuverlässig
und vollständig
verbrannt. Bei katalytischer Verbrennung kann der Brennerabschnitt
kompakt gebildet werden, da die Brennleistung pro Raumeinheit groß ist.
-
Bei
der ersten bis fünften
Ausführung
wird der Kompressor, dessen Kältemaschinenöl eine geringere gegenseitliche
Löslichkeit
in Bezug auf das Kältemittel
aufweist, verwendet. Da im Fall des Kältemaschinenöls, das
eine geringere gegenseitliche Löslichkeit
in Bezug auf das Kältemittel
aufweist, fast kein Kältemittel
im Kältemaschinenöl gelöst ist,
kann das Kältemittel
leicht dem Kühlkreislauf
entnommen und in die Umgebung abgelassen werden und somit ein permanentes
Austreten von Kältemittel
an der undichten Stelle verhindert werden. Da im Fall eines Kältemaschinenöls, das
eine hohe gegenseitliche Löslichkeit
in Bezug auf das Kältemittel aufweist,
das im Kältemaschinenöl gelöste Kältemittel
einige Zeit braucht, um sich vom Kältemaschinenöl zu trennen,
ist es schwierig, das ganze Kältemittel
abzulassen, selbst wenn beabsichtigt ist, das Kältemittel am Auslassventil
abzulassen. Zur Verringerung der Leckage wird es jedoch als zweckmäßig angesehen,
das Kältemittel
dem Kühlkreislauf
unmittelbar nach Feststellung des Austretens zu entnehmen.
-
Im
Fall eines ölfreien
Kompressors, in den kein Kältemaschinenöl eingefüllt wird,
kann wie bei den obigen Ausführungen
leicht das ganze Kältemittel
abgelassen werden. Die Verwendung eines solchen Kompressors wird
als zweckmäßig angesehen,
um ein permanentes Austreten von Kältemittel zu verhindern.
-
7 zeigt
eine seitliche Schnittansicht einer inneren Einheit. Bei dieser
inneren Einheit sind ein Wärmetauscher 46 und
ein Querstromgebläse 47 in
einem Rahmen 44 und einem vorderseitigen Gitter 45 angeordnet.
Ein Ventilationskreis in der inneren Einheit ist so ausgebildet,
dass die am vorderseitigen Gitter 45 angesaugte Luft durch
den Wärmetauscher 46 strömt und somit
erwärmt
oder gekühlt
und dann vom Querstromgebläse 47 weiterbewegt
wird und dass die warme oder kalte Luft über ein Durchlassgitter 48 in
einen Innenraum geblasen wird. Der Gassensor 49 ist im
Ventilationskreis z. B. am Rahmen 44 zwischen dem Querstromgebläse 47 und
dem Durchlassgitter 48 befestigt.
-
Wenn
das sich im Kühlkreislauf
befindende Kältemittel
von der inneren Einheit in einen Innenraum austritt, dann entweicht
es aus einem Kupferrohr des Wärmetauschers 46,
da der Ventilationskreis in der inneren Einheit vorgesehen ist.
Da das Kältemittel
eine höhere
Dichte als Luft aufweist, kann davon ausgegangen werden, dass es
sich in den meisten Fällen
nach unten ausbreitet und über
das Durchlassgitter 48 in den Innenraum strömt. Wenn
die Klimaanlage in Betrieb ist, tritt das Kältemittel ebenfalls am Durchlassgitter 48 aus,
da sich dann natürlich
das Querstromgebläse 47 dreht.
Durch Anbringung des Gassensors 49 am Rahmen 44 zwischen
dem Querstromgebläse 47 und
dem Durchlassgitter 48 kann daher der größte Teil
des in die innere Einheit austretenden Kältemittels erfasst werden.
-
Bei
den vorliegenden Ausführungen
wird als Kältemaschinenöl die in
der chemischen Formel 1 gezeigte Karbonatverbindung (mit einem Anteil
von 28 % Kohlenstoff, der eine Kohlensäureesterbindung bildet) verwendet.
In dieser Hinsicht hat sich gezeigt, dass es zweckmäßig ist,
wenn in der Karbonatverbindung der Anteil des die Kohlensäureesterbindung
bildenden Kohlenstoffs in Bezug auf den gesamten, die Karbonatverbindung
bildenden Kohlenstoff zehn oder mehr Atomprozent beträgt, um die
gegenseitliche Löslichkeit
in Bezug auf Propan, Isobutan oder Ethan auf einen kleinen Wert
zu bringen. Wenn dieser Anteil 30 Atomprozent überschreitet, verschlechtert
sich jedoch die thermische Stabilität des Kältemaschinenöls beträchtlich,
weshalb der Anteil zwischen 10 und 30 Atomprozent liegen sollte.
-
Wie
aus der obigen Beschreibung hervorgeht, wird gemäß der vorliegenden Erfindung
bei Austreten eines leicht entzündlichen
Kältemittels
dieses Kältemittel
zu einem sicheren Ort, d. h. in die Umgebungsluft, abgelassen. Dadurch
wird verhindert, dass sich das Kältemittel
an einem gefährlichen
Ort ansammelt.
-
Die
obige Ausführung
wurde zwar auf Grundlage dessen beschrieben, dass als Kältemittel
hauptsächlich
Propan verwendet wird; die gleiche Wirkung kann aber auch dadurch
erreicht werden, dass ein Kältemittel verwendet
wird, das als Hauptbestandteil Isobutan oder Ethan oder eine Mischung
aus Propan, Isobutan und Ethan oder auch nur zwei dieser Stoffe
enthält.
