DE69227959T2

DE69227959T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Kühlanlage

Info

Publication number: DE69227959T2
Application number: DE69227959T
Authority: DE
Inventors: Lee John Bloomington Mn 55420 Erickson
Original assignee: Thermo King Corp
Current assignee: Thermo King Corp
Priority date: 1991-08-23
Filing date: 1992-08-12
Publication date: 1999-05-27
Anticipated expiration: 2012-08-13
Also published as: US5174123A; EP0529882B1; EP0529882A2; EP0529882A3; DE69227959D1; JPH05231724A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft Kühlsysteme im allgemeinen, und im besonderen Kühlsysteme, die einen Ekonomiser-Kreislauf haben.

Stand der Technik

Das US-Patent 4,850,197, das dem Übernehmenden der vorliegenden Anmeldung übertragen wurde, offenbart ein Kühlsystem mit Dampfkompression, das auf einem Ekonomiser-Zyklus, beispielsweise einem Schraubenverdichter-Ekonomiser-Zyklus beruht. Das Kühlsystem des zuvor genannten Patents verwendet einen Ekonomiser-Wärmetauscher, der in Verbindung mit einem Zwischenanschluß des Kühlmittelverdichters eingesetzt wird. Der Ekonomiser-Wärmetauscher verstärkt einen Zyklus zum Kühlen des Kühlmittels durch Kühlen des Kühlmittelhauptflusses von einem Aufnehmer zu einem Verdampfer. Der Ekonomiser-Wärmetauscher verstärkt einen Zyklus zum Heißgas-Heizen und/oder Abtauen eines Kühlmittels durch Zufügen von Wärme zum Wärmetauscher während eines Heißgas-Heiz- und/oder Abtau- Zyklus, um zu bewirken, daß der Wärmetauscher wie ein Verdampfer funktioniert.
Stationäre Kühlsysteme, die einen Ekonomiser-Zyklus haben, verwenden einen Entspannertank anstelle eines Ekonomiser-Wärmetauschers, wobei der Entspannertank bestimmte Vorteile gegenüber dem Einsatz eines Wärmetauschers hat. Beispielsweise erfordert der Ekonomiser- Wärmetauscher eine Kühlmittelbeschickung, wodurch die totale Kühlmittelfüllung im System erhöht wird. Ein Wärmetauscher hat auch einen Wirkungsgradverlust auf grund der Temperaturdifferenz des Wärmetauschers im Bereich der Wärmetauscher-Schnittstelle. Der Entspannertank funktioniert im Ergebnis wie ein perfekter Wärmetauscher, da er keine Wärmetauscher-Schnittstelle hat, wodurch er flüssiges Kühlmittel mit höherer Abkühlung an das Entspannungsventil liefert als ein Wärmetauscher.
Aufgrund dieser Vorteile wäre es wünschenswert, imstande zu sein, einen Entspannertank in einem Transportkühlsystem einzusetzen, wie sie in Transportkühlsystemen, die in Lastwägen, Trauern, Containern und dgl. eingesetzt werden, um die Temperatur eines versorgten Laderaumes zu regeln. Uns bekannte Entspannertanks aus dem Stand der Technik setzen jedoch ein Saug-Superheizventil ein, um die Strömung des Kühlmittels von einem Kühlmittelkondensator zum Entspannertank zu regeln, und sie verwenden ein Strömungsventil, um die Strömung des Kühlmittels von Entspannertank zu einem Verdampfer zu regeln. Ein Strömungsventil arbeitet bei stationären Kühlsystemen, in denen ein Entspannertank eingesetzt wird, feinfühlig. Ein Strömungsventil arbeitet jedoch in einem Transport-Kühlsystem nicht gut und ist in einem Transport-Kühlsystem unpraktisch aufgrund der konstanten Bewegung des flüssigen Kühlmittels im Entspannertank, während sich das Transport-Kühlsystem mit seinem zugeordneten Fahrzeug bewegt.
Es wird Bezug genommen auf ein Dokument aus dem Stand der Technik, nämlich die deutsche Offenlegungsschrift DE-A-37 05 849, die ein Transport-Kühlsystem mit einem zwischen dem Zwischendruckanschluß eines Verdichters und eines Entspannertanks in Reihe angeordneten Ventil offenbart, um die Menge des in einen Verdampfer gelangenden Kühlmittels zu regeln.
Die Erfindung besteht in einem Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems ein einem Kraftfahrzeug, wobei die Anlage einen Kondensatsammler und einen Ekonomiser-Zyklus aufweist, mit einem Kühlmittelkreislauf mit einem Kühlmittelverdichter, der einen Sauganschluß, einen Zwischendruckanschluß und einen Entladeanschluß, einen Kondensator, einen Verdampfer, eine zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer angeordnete Flüssigkeitsleitung, eine Hauptsaugleitung zwischen dem Verdampfer und dem Sauganschluß, eine Hilfssaugleitung zwischen dem Kondensatsammler und dem Zwischendruckanschluß aufweist, der das Innere des Kondensatsammlers mit dem Druck des Kühlmittels am Zwischendruckanschluß direkt verbindet, und mit einer Heißgasleitung zwischen dem Entladeanschluß und dem Kondensator, mit folgenden Schritten, von denen jeder ausgeführt wird, während die Anlage von einem Kraftfahrzeug transportiert wird:
Durchführen eines Kühlzyklus durch Leiten eines Kühlmittels vom Verdichter und Kondensator über den Kondensatsammler zum Verdampfer,
Steuern der Strömung des Kühlmittels, das vom Kondensator über ein Flüssigkeitsabkühlventil in den Kondensatsammler gelangt, indem die Temperatur des in das Abkühlventil gelangenden Kühlmittels gemessen wird, und das Abkühlventil geöffnet und geschlossen wird, um einen vorbestimmten Grad der Abkühlung im Kühlmittel aufrecht zu erhalten, und
Steuern der Strömung des Kühlmittels, das aus dem Kondensatsammler zum Verdampfer fließt, mit einem thermostatischen Entspannungsventil, das eine Temperaturregelkugel aufweist, das in Wärmeaustauschstellung mit der Hauptsaugleitung angeordnet ist.
Die Erfindung besteht auch in einer Transportkühlanlage zum Kühlen eines versorgten Raumes, die einen Ekonomiser-Zyklus hat, mit einem Kühlmittelkreislauf mit einem Verdichter, der einen Sauganschluß, einen Zwischendruckanschluß und einen Entladeanschluß aufweist, mit einem Kondensator, einem Verdampfer, einer Flüssigkeitsleitung zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer, mit einem in der Flüssigkeitsleitung angeordneten Kondensatsammler, mit einer Hauptsaugleitung zwischen dem Verdampfer und dem Sauganschluß, mit einer Hilfssaugleitung zwischen dem Kondensatsammler und einem Zwischendruckanschluß, die das Innere des Kondensatsammlers direkt mit dem Druck des Kühlmittels am Zwischendruckanschluß verbindet, mit einer Heißgasleitung zwischen dem Entladeanschluß und dem Kondensator, mit einem Flüssigkeitsabkühlventil, das zwischen dem Kondensator und dem Kondensatsammler angeordnet ist, mit einer Temperatursteuerkugel in thermischer Verbindung mit dem Kühlmittel, das in das Flüssigkeitsabkühlventil gelangt und mit dem Flüssigkeitsabkühlventil verbunden ist, wobei das Flüssigkeitsabkühlventil die Einrichtung zum Steuern der Strömung des Kühlmittels ist, das durch Öffnen und Schließen in Reaktion auf Signale der Temperatursteuerkugel vom Kondensator in den Kondensatsammler gelangt, um einen vorbestimmten Abkühlwert im Kühlmittel aufrecht zu erhalten, mit einem thermostatischen Ausdehnungsventil, das zwischen dem Kondensatsammler und dem Verdampfer angeordnet ist, wobei das thermostatische Ausdehnungsventil eine Temperatursteuerkugel aufweist, die in Wärmeaustauschstellung mit einer Hauptsaugleitung angeordnet ist, wobei das thermostatische Ausdehnungsventil die Strömung vom Kondensatsammler zum Verdampfer regelt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird verständlicher durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, die hier nur in beispielhafter Weise gezeigt sind.
Fig. 1 zeigt ein Kühlsystem, das nach der Lehre der Erfindung konstruiert ist, wobei die Kühlventile in Stellungen gezeigt sind, die sie während eines Kühlzyklus einnehmen.
Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 dargestellte Kühlsystem mit der Ausnahme, daß die gezeigten Kühlmittelventile in Stellungen dargestellt sind, die sie während eines Heißgas- Heiz- und/oder Auftauzyklus einnehmen.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

In den Zeichnungen stellen die Fig. 1 und 2 ein Leitungsdiagramm einer Kühlanlage 10 dar, die nach der Lehre der Erfindung konstruiert ist. Fig. 1 zeigt die Kühlanlage 10 in einem Kühlzyklus, und Fig. 2 zeigt die Kühlanlage 10 in einem Heißgas-Heizzyklus oder einem Heißgas-Abtauzyklus. Die US-Patente 4,182,134 und 4,736,597 zeigen typische Konstruktionsdetails eines Kühlsystems, und die US-Patente 4,325,224 und 4,419,866 zeigen typische elektrische Steuerungen für eine Kühlanlage. Alle diese US-Patente wurden dem Übernehmenden der vorliegenden Anmeldung übertragen. Dementsprechend werden nur die Einzelheiten eines Kühlsystems beschrieben.
Im einzelnen enthält die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Kühlanlage 10 einen Kühlmittelkreislauf 12, der einen Verdichter 14 aufweist, der einen Sauganschluß 5, einen Zwischendruckanschluß IP und einen Entladeanschluß D besitzt, beispielsweise einen Schraubenverdichter. Der Verdichter 14 wird von einer Antriebsmaschine 16 angetrieben, beispielsweise einem Elektromotor oder einem Verbrennungsmotor.
Der Kühlmittelkreislauf 12 hat wahlweise einen ersten und einen zweiten Weg 18 und 20, die je nach Wunsch, von einem Dreiwegeventil 22 - wie dargestellt - oder zwei getrennten Ventilen geregelt werden. Die Kühlanlage 10 konditioniert die Luft in einem versorgten Raum, der allgemein mit dem Bezugszeichen 23 angegeben ist. Wenn es sich bei dem Kühlsystem 10 um eine Transportkühlanlage handelt, ist der versorgte Raum beispielsweise in einem Lastkraftwagen, einem Trailer, einem Container und dgl. angeordnet, wobei die Kühlanlage einen gewünschten eingestellten Temperaturpunkt des Laderaumes durch Kühl- und Heizzyklen aufrecht erhält, wobei beide Zyklen vom Entladeanschluß D des Kühlmittelverdichters 14 abgegebenes Heißgas verwenden. Ein Auftauzyklus verwendet ebenfalls Kühlmittelgas, wobei der Auftauzyklus dem Heizzyklus ähnlich ist, mit der Ausnahme, daß von heißem Kühlmittelgas produzierte Wärme zum Auftauen anstatt zum Heizen des versorgten Raumes 23 verwendet wird.
Der erste Kühlmittelweg 18, der in Fig. 1 mit Pfeilen erkennbar gemacht ist, enthält den Entladeanschluß D des Verdichters 14, eine Heißgasleitung 24, das Dreiwegeventil 22, eine Heißgasleitung 24', einen Kondensator 26, ein Rückschlagventil 28, ein Flüssigkeitskühlsteuerventil 30, einen Flüssigkeit-/Gasseparator oder -boiler 32, der im folgenden als Kondensatsammler 32 bezeichnet wird, ein Magnetventil 34, einen Wärmetauscher 36, ein Saugüberhitzungs-Ausdehnungsventil 38, einen Verdampfer 40 und eine Hauptsaugleitung 42, die gasförmiges Kühlmittel vom Verdampfer 40 zum Sauganschluß S des Verdichters 14 zurückleitet. Das Rückschlagventil 28 und das Flüssigkeitskühlregelventil 30 sind in einer Flüssigkeitsleitung 44 angeordnet, die die Ausgangsseite des Kondensators 26 mit der Eingangsseite des Kondensatsammlers 32 verbindet. Das Magnetventil 34, der Wärmetauscher 36 und das Saugüberhitzungs-Ausdehnungsventil 38 sind über eine Flüssigkeitsleitung 46 miteinander verbunden, die sich von der Ausgangsseite des Kondensatsammlers 32 zur Eingangsseite des Verdampfers 40 erstreckt. Der Abschnitt der Flüssigkeitsleitung 46 zwischen der Ausgangsseite des Überhitzungs-Ausdehnungsventils 38 und der Eingangsseite des Verdampfers 40 enthält sowohl gesättigtes gasförmiges als auch flüssiges Kühlmittel.
Die Flüssigkeitsleitung 44 führt vorzugsweise in den Kondensatsammler 32 oder im Bereich der Oberkante des Tanks 32, d. h. oberhalb eines Flüssigkeitsniveaus 45 im Tank 32, um Blasenbildung zu verhindern, die auftreten würde, wenn die Flüssigkeitsleitung 44 unterhalb des Flüssigkeitsniveaus 45 in den Tank 32 gelangen würde. Ein Verringern der Blasenbildung im Tank 32 verringert die Menge des in Form von Gas in die Flüssigkeitsleitung 46 gelangenden Kühlmittels.
Der zweite Kühlmittelweg 20, der in Fig. 2 mit Pfeilen angegeben ist, enthält den Entladeanschluß D des Verdichters 14, die Heißgasleitung 24, das Dreiwegeventil 22, eine Heißgasleitung 24", einen Heizkondensator 48, der beispielsweise ein separater Satz von Rohren in dem Rohrbündel des Verdampfers sein kann, und eine Hilfsflüssigkeitsleitung 50, die die Hauptflüssigkeitsleitung 44 in einem T-Stück 52 anzapft. Die Hilfsflüssigkeitsleitung 50 enthält eine Rückschlagklappe 54. Das T-Stück 52 ist zwischen der Rückschlagklappe 28 und der Eingangseite des Flüssigkeitskühlventils 30 angeordnet.
Das Flüssigkeitskühlventil 30, das in der Konstruktion einem konventionellen thermischen Ausdehnungsventil ähnlich sein kann, hat eine Temperatursteuerkugel 56 und eine Bypaß- Öffnung 58. Die Steuerkugel 56 ist in Wärmeaustauschstellung mit dem Abschnitt der Flüssigkeitsleitung 44 angeordnet, die mit der Eingangsseite des Kühlventils 30 verbunden ist. Das Flüssigkeitskühlventil 30 arbeitet derart, daß es die Strömung des flüssigen Kühlmittels in den Kondensatsammler 32 regelt, wobei es öffnet und schließt, um eine gewünschte Abkühlung im flüssigen Kühlmittel einzuhalten. Die Bypaß-Öffnung 58, die je nach Wunsch innerhalb oder außerhalb des Ventils 30 angeordnet werden kann, erzeugt eine Kühlmittel- Startströmung durch das Ventil 30, die das Ventil 30 in den Stand versetzt, den Betrieb kurz nach dem Einschalten zu starten.
Der Kondensatsammler 32 trennt über die Schwerkraft flüssiges Kühlmittel von Kühlmittel in gesättigter Gasform, und sein Einsatz macht die Notwendigkeit eines separaten Aufnahmetanks überflüssig. Wie zuvor erwähnt wurde, hat der Kondensatsammler 32 ein Flüssigkeitsniveau 45, das flüssiges Kühlmittel 60 von gasförmigem Kühlmittel trennt, wobei der Kondensatsammler 32 einen Gasraum 63 über dem Flüssigkeitsniveau 45 aufweist. Ein J-Rohr 62 ist vorzugsweise im Kondensatsammler 32 vorgesehen, wobei das J-Rohr ein erstes Ende 64 aufweist, das im Gasraum 63 angeordnet ist, ein zweites Ende 66 aufweist, das mit dem Zwischendruckanschluß IP des Verdichters 14 über eine Hilfssaugleitung 68 verbunden ist und einen Bogen 70 aufweist, der sich in der Flüssigkeit 60 befindet. Der Bogen 70 hat eine kleine Öffnung 72 zur Rückführung von Verdichterschmieröl zum Verdichter 14, wobei das Öl während des Betriebs des Verdichters 14 in das Kühlmittel hineingezogen wird.
Der Kondensatsammler 32 hat eine Einrichtung 74 zum wahlweisen Heizen und Verdampfen flüssigen Kühlmittels 60, das sich im Kondensatsammler 32 während der Heiz- und Abtauzyklen befindet. Die Heizeinrichtung 74 besitzt eine Wärmequelle 76, ein Magnetventil 78 und einen Heizmantel 79, der in Wärmeübergabestellung am Kondensatsammler 32 angeordnet ist. Wie gezeigt ist, kann die Wärmequelle 76 eine heiße Flüssigkeit 81 enthalten, die die Antriebsmaschine 16 kühlt, wenn die Antriebsmaschine ein Verbrennungsmotor ist, wobei das Ventil 78, wenn es geöffnet ist, zuläßt, daß heißes Motorkühlmittel durch den Heizmantel 79, der sich in Wärmeübergangsposition mit dem Kondensatsammler 32 befindet, zirkuliert. Die Wärmequelle 76 kann eine Quelle mit elektrischem Potential, beispielsweise ein elektrischer Generator sein, und der Heizmantel 79 kann elektrisch betrieben sein, wenn die Antriebsmaschine 16 nur einen Elektromotor aufweist; oder der Heizmantel 79 kann eine Einrichtung zum elektrischen Heizen desselben sein, zusätzlich zur Schaffung eines Weges für ein Kühlmittel für den heißen Motor, wenn die Antriebsmaschine 16 einen elektrischen Stand- by-Motor zusätzlich zu einem Verbrennungsmotor aufweist.
Das Saugüberhitzungs-Ausdehnungsventil 38, das ein konventionelles Kühlmittelexpansionsventil sein kann, enthält eine Temperatursteuerkugel 80, die in Wärmeaustauschstellung mit der Hauptsaugleitung 42 angeordnet ist. Der Wärmetauscher 36, durch den die Eingangs- und Ausgangsleitung zu und vom Expansionsventil 38 geführt werden kann, kann nach Wunsch angeordnet werden. Der Wärmetauscher 36 liefen etwas Kühlung in beide Richtungen durch den Wärmetauscher 36, wobei das Kühlen für das Kühlmittel vorgesehen ist, das durch den ursprünglichen Strömungsweg fließt, wobei sichergestellt wird, daß in dem flüssigen Kühlmittel keine Gasblasen vorliegen, wenn es in das Saugüberhitzungs-Ausdehnungsventil 38 gelangt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verbindet eine kleine Öffnung 82 die Heißgasleitung 24" und die Hauptsaugleitung 42, wodurch, wie im folgenden erklärt werden wird, die Heiz- und Abtauzyklen verbessert werden.
Für die folgende Erklärung des Betriebes der Kühlanlage 10 wird angenommen, daß das Dreiwegeventil 22 sich normalerweise in einer Position befindet, die heißes Kühlmittelgas auf den ersten Kühlmittelweg 18 leitet und daß die Magnetventile 34 und 78 normalerweise geschlossen sind. Die elektrische Steuerung 84, die dem Kühlsystem 10 zugeordnet ist, beaufschlagt das Magnetventil 34 während eines Kühlzyklus gemäß Fig. 1 mit Energie. Die Steuerung 84 versorgt das Dreiwegeventil 22 mit Energie, um einen Kühlmittelweg 20 auszuwählen, und sie versorgt das Magnetventil 78 während der Heiz- und Abtauzyklen, wie in Fig. 2 angegeben ist, mit Energie.
Nach Fig. 1, die einen Kühlmittelströmungsweg 18 während eines Kühlzyklus mit Pfeilen angibt, wird heißes Kühlmittelgas vom Verdichter 14 über das Dreiwegeventil 22 zum Kondensator 26 geleitet. Das heiße Kühlmittelgas wird im Kondensator 26 kondensiert und abgekühlt, und die abgekühlte Flüssigkeit fließt über die Rückschlagklappe 28 zum Flüssigkeitsabkühlungs-Regelventil 30. Das Flüssigkeitsabkühlungs-Regelventil 30 steuert die Strömungsrate des flüssigen Kühlmittels in den Kondensatsammler 32, indem es öffnet, wenn die gemessene Abkühlung zu hoch ist und schließt, wenn die gemessene Abkühlung zu niedrig ist, um einen gewünschten Kühlgrad im flüssigen Kühlmittel aufrecht zu erhalten. Das Rückschlagventil 54 verhindert eine Flüssigkeitsströmung zum Heizkondensator 48, in dem niedrigerer Druck herrscht.
Während eines Kühlzyklus ist das Magnetventil 78 geschlossen und das Magnetventil 34 geöffnet. Die Flüssigkeitsleitung 46 ist so angeordnet, daß sie flüssiges Kühlmittel 60 von einem Punkt unterhalb des Flüssigkeitsniveaus 45 des Kondensatsammlers 32 aufnimmt, um zu gewährleisten, daß nur flüssiges Kühlmittel 60 vom Kondensatsammler 32 abgezogen wird. Wie zuvor festgestellt wurde, wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung der optionale Wärmetauscher 36 gewünscht, um sicherzustellen, daß im flüssigen Kühlmittel keine Gasblasen vorhanden sind, wenn das flüssige Kühlmittel in das Saugüberhitzungsventil 38 gelangt. Das Saugüberhitzungsventil 38, das von der Temperatur der Saugleitung 42 neben dem Ausgang des Verdampfers 40 gesteuert wird, regelt die Menge des flüssigen Kühlmittels, die vom Kondensatsammler 32 in den Verdampfer 40 fließen darf. Der Wärmetauscher 36 liefert einige Abkühlung an den flüssigen Teil des gemischten Kühlmittels aus gesättigtem Gas und Flüssigkeit, das vom Ausdehnungsventil 38 in den Verdampfer 40 fließt. Die sich ergebende geprüfte Qualitätsmischung gesättigten Gases und Flüssigkeit, die den Wärmetauscher 36 verläßt, wird vom Verdampfer 40 aufgrund des Wärmeüberganges von der Luft, die vom gesteuerten Laderaum 23 zurückkommt, verdampft und übererhitzt. Das übererhitzte Gas kehrt über die Hauptsaugleitung 42 zum Sauganschluß 5 des Verdichters 14 zurück.
Während eines Kühlzyklus zieht der Zwischendruckanschluß IP des Verdichters 14 gesättigtes gasförmiges Kühlmittel vom Gasraum 63 im Kondensatsammler über das J-Rohr 62 und die Hilfssaugleitung 68 an. Die Massenströmungsrate des Kühlmittels, das in den Zwischendruckpunkt JP gelangt, entspricht etwa der Hälfte der Masse des Kühlmittelstromes, die zum Sauganschluß S über die Hauptsaugleitung 42 fließt. Die Hauptfunktion der Massenströmung zum Zwischendruckanschluß IP besteht darin, den Druck im Kondensatsammler 32 zu vermindern, so daß flüssiges Kühlmittel mit maximaler Abkühlung an das Saugüberhitzungs- Ausdehnungsventil 38 geliefert werden kann. Ein zweiter Vorteil besteht darin, daß diese Massenströmung zum Zwischendruckanschluß IP den Verdichter 14 abkühlt, was zu niedrigeren Abgabetemperaturen gegenüber Temperaturen eines Verdichters führt, der ohne einen Zwischendruckanschluß IP arbeitet. Wie zuvor festgestellt wurde, liefert der Kondensatsammler 32 mehr Abkühlung als ein Ekonomiser-Wärmetauscher, da er den Wärmeübergangsverlust nicht hat.
Während eines Kühlzyklus kann ein im geschlossenen Heizkondensator 48 und zugeordneten Kühlmittelkreisläufen eingeschlossenes Kühlmittel in den Kühlzyklus des Kühlmittelkreislaufes über die optionale Öffnung 82 fließen, die bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel zur Verwendung eingesetzt wird. Auf diese Weise reduziert die Öffnung 82 die Menge der Kühlmittellieferung, die üblicherweise erforderlich wäre, um ein Transportkühlsystem 10 während eines Kühlzyklus zu betreiben.
Während der Heiz- und Verdampferabtauzyklen fließt das heiße Kühlmittelgas vom Lieferanschluß D des Verdichters über das Dreiwegeventil 22 zum Heizkondensator 48, das von einer elektrischen Steuerung 84 geregelt wird, um das Gas auf dem Kühlmittelweg 20 und der Heiß gasleitung 24" zu führen. Das Heiß gas wird kondensiert und abgekühlt, im Heizkondensator 48 über einen Wärmeübergang in den Laderaum 23 während eines Heizzyklus, oder zum Gefrieren und Vereisen in der Verdampferspule 40 während eines Abtauzyklus.
Das abgekühlte flüssige Kühlmittel fließt durch die Hilfsflüssigkeitsleitung 50 über das Rückschlagventil 54 zum T-Stück 52 in der Flüssigkeitsleitung 44. Das Rückschlagventil 28 funktioniert nun so, daß es verhindert, daß flüssiges Kühlmittel in den Kondensator 26 fließt, in dem niedrigerer Druck herrscht. Das Flüssigkeitsabkühlungsventil 30 arbeitet in der gleichen Weise, wie dies bei einem Kühlzyklus beschrieben wurde, indem es die Strömung der expandierten, gesättigten Flüssigkeits-/Gasmischung des Kühlmittels im Kondensatsammler 32 regelt. Das Magnetventil 34 ist während eines Heiz-/Abtauzyklus geschlossen, um eine Strömung von flüssigem Kühlmittel zum Verdampfer 40 zu verhindern, in dem ein niedrigerer Druck herrscht. Das Magnetventil 78 ist während eines Heiz-/Abtauzyklus geöffnet, um zu ermöglichen, daß die Wärmequelle 76 den Kondensatsammler 32 aufheizt, z. B. um zu ermöglichen, daß heißes Maschinenkühlmittel um die äußere Oberfläche des Kondensatsammlers 32 zirkuliert. Das flüssige Kühlmittel 60 im Kondensatsammler 32 wird von einer Wärme verdampft, die vom Heizmantel 79 abgegeben wird, wobei das verdampfte, gesättigte Gas zum Zwischendruckanschluß IP des Verdichters zurückfließt. Der Verdampfer 40 kann während eines Heiz-/Abtauzyklus auf ein Vakuum hinunterpumpen. Ein optionales inneres (zum Verdichter) oder äußeres Magnetventil kann eingesetzt werden, um die Haupt- und Hilfssaugleitungen 42 und 68 während eines Heiz-/Abtauzyklus zu verbinden, so daß die Verdichterdichtung mit Druck beaufschlagt bleibt. Die optionale Abgabeöffnung 82 hat während eines Heiz-/Abtauzyklus keine brauchbare Funktion. Wenn sie jedoch richtig dimensioniert ist, beeinträchtigt sie den Ablauf eines Heiz-/Abtauzyklus nicht in bedeutendem Maß.
Zusammengefaßt lehrt die Erfindung Verfahren und Vorrichtungen, die stationäre Kühlanlagen verbessern, und die Erfindung macht den Einsatz eines Kondensatsammlers 32 in einem mobilen oder Transportkühlsystem möglich. Die Erfindung eliminiert den Bedarf für ein Strömungsventil in einem Kühlsystem mit einem Ekonomiser-Zyklus durch Regeln des Flüssigkeitsspiegels im Kondensatsammler 32 über ein Flüssigkeitsabkühlventil 30, das die Einströmung eines Kühlmittels vom Kondensator 26 regelt, und über ein Saugüberhitzungsventil 38, das die Ausgangsströmung des Kühlmittels 60 zum Verdampfer 40 regelt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Auslauföffnung 82 verwendet, um einen Kühlzyklus zu verbessern, indem ermöglicht wird, daß im Heizkondensator 48 eingeschlossenes Kühlmittel in einen Kühlmittelkreislauf gelangen kann.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben einer Kühlanlage (10) in einem Kraftfahrzeug, wobei die Anlage aufweist: einen Kondensatsammler (32) und einen Sparzyklus, mit einem Kühlmittelkreislauf (12) mit einem Kühlmittelverdichter (14), der einen Sauganschluß (S), einen Zwischendruckanschluß (IP) und einen Entladeanschluß (D), einen Kondensator (26), einen Verdampfer (40), eine zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer angeordnete Flüssigkeitsleitung (44, 46), eine Hauptsaugleitung (42) zwischen dem Verdampfer und dem Sauganschluß, eine Hilfssaugleitung (68) zwischen dem Kondensatsammler und dem Zwischendruckanschluß, der das Innere des Kondensatsammlers mit dem Druck des Kühlmittels am Zwischendruckanschluß verbindet, und mit einer Heißgasleitung (24, 24') zwischen dem Entladeanschluß und dem Kondensator mit folgenden Schritten, von denen jeder ausgeführt wird, während die Anlage von einem Kraftfahrzeug transportiert wird:

Durchführen eines Kühlzyklus durch Leiten (22) eines Kühlmittels vom Verdichter (14) und Kondensator (26) zum Verdampfer (40) über den Kondensatsammler (32),

Steuern (56) der Strömung des Kühlmittels, das vom Kondensator (26) in den Kondensatsammler (32) gelangt durch ein Flüssigkeitsabkühlventil (30), indem die Temperatur des in das Abkühlventil (30) gelangenden Kühlmittels gemessen wird und das Abkühlventil (30) geöffnet und geschlossen wird, um einen vorbestimmten Wert der Abkühlung im Kühlmittel aufrecht zu erhalten,

und Steuern der Strömung des Kühlmittels, das aus dem Kondensatsammler (32) zum Verdampfer (40) fließt, mit einem thermostatischen Entspannungsventil (38), das eine Temperaturregelkugel (80) aufweist, das in Wärmeaustauschstellung mit der Hauptsaugleitung (42) angeordnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, mit dem Schritt Abkühlen (36) des Kühlmittels, das in das thermostatische Ausdehnungsventil (38) gelangt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, mit dem Schrift Vorsehen einer Bypass-Öffnung (58) um das Flüssigkeitsabkühlventil (30) herum, um einen Anlauf zu untersützen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, mit folgenden Schritten:

Vorsehen eines Heizkondensators (48) in Wärmeaustauschanordnung mit dem Verdampfer (40),

Vorsehen eines Heißgasheizzyklus (22) für die Transportkühlanlage, indem die Heißgasleitung (24) mit dem Heizkondensator (48) anstatt mit dem Kondensator (26) verbunden wird, und

Vorsehen einer Öffnung (82), die den Heizkondensator (48) und die Hauptsaugleitung (42) miteinander verbindet, um zu ermöglichen, daß ein im Heizkondensator gefangenes Kühlmittel nach einem Heizzyklus in einen Kühlzyklus gelangt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, mit dem Schritt Blockieren (34) der Kühlmittelströmung vom Kondensatsammler (32) zum Verdampfer (40) während eines Heizzyklus.

6. Verfahren nach Anspruch 4, mit dem Schrift Rückführen (50) des Kühlmittels vom Heizkondensator während eines Heizzyklus, zur Flüssigkeitsleitung (44) zwischen dem Kondensator (26) und dem Flüssigkeitsabkühlventil (30).

7. Verfahren nach Anspruch 4, mit dem Schritt Erhitzen (74) des Kondensatsammlers (32) während eines Heizzyklus.

8. Verfahren nach Anspruch 4, mit den Schritten:

Betreiben des Verdichters (14) mit einer flüssigkeitsgekühlten Verbrennungskraftmaschine (16) und

Verwenden eines flüssigen Kühlmittels (18) der Verbrennungskraftmaschine (16), um den Kondensatsammler (32) während eines Heizzyklus zu beheizen.

9. Transportkühlanlage (10) zum Kühlen eines bedienten Raumes (23), die einen Sparzyklus aufweist, mit einem Kühlmittelkreislauf (12) mit einem Verdichter (14), der einen Sauganschluß (S), einen Zwischendruckanschluß (IP) und einen Entladeanschluß (D) aufweist, mit einem Kondensator (26), einem Verdampfer (40), einer Flüssigkeitsleitung (44, 46) zwischen dem Kondensator und dem Verdampfer, mit einem Kondensatsammler (32) in der Flüssigkeitsleitung (44, 46), mit einer Hauptsaugleitung (42) zwischen dem Verdampfer und dem Sauganschluß, mit einer Hilfssaugleitung (68) zwischen dem Kondensatsammler und dem Zwischendruckanschluß, der das Innere des Kondensatsammlers mit dem Druck des Kühlmittels bei dem Zwischendruckanschluß direkt verbindet, mit einer Heißgasleitung (24, 24') zwischen dem Entladeanschluß und dem Kondensator, mit einem Flüssigkeitsabkühlventil (30), das zwischen dem Kondensator (26) und dem Kondensatsammler (32) angeordnet ist, mit einer Temperatursteuerkugel (56) in thermischer Kommunikation mit einem Kühlmittel, das in das Flüssigkeitsabkühlventil (30) gelangt und mit dem Flüssigkeitsabkühlventil (30) verbunden ist, wobei das Flüssigkeitsabkühlventil die Einrichtung zur Steuerung (56) der Strömung des Kühlmittels ist, das durch Öffnen und Schließen in Reaktion auf Signale der Temperatursteuerkugel (56) vom Kondensator (26) in den Kondensatsammler (32) gelangt, um einen vorbestimmten Abkühlwert im Kühlmittel aufrecht zu erhalten, mit einem thermo statischen Ausdehnungsventil (38), das zwischen dem Kondensatsammler und dem Verdampfer (40) angeordnet ist, wobei das thermostatische Ausdehnungsventil (38) eine Temperatursteuerkugel (80) aufweist, die in Wärmeaustauschstellung mit der Hauptsaugleitung (42) angeordnet ist, wobei das thermostatische Ausdehnungsventil (38) die Strömung vom Kondensatsammler (32) zum Verdampfer (40) regelt.

10. Kühlanlage nach Anspruch 9, mit einer Einrichtung (36) zum Abkühlen des Kühlmittels, das in das thermostatische Ausdehnungsventil (38) gelangt.

11. Kühlanlage nach Anspruch 10, bei der die Abkühleinrichtung ein Wärmetauscher (36) ist, der einen ersten Strömungsweg aufweist, der den Kondensatsammler (32) und das thermostatische Ausdehnungsventil (38) verbindet und einen zweiten Strömungsweg aufweist, der das thermo statische Ausdehnungsventil (38) und den Verdampfer miteinander verbindet, wobei der erste und der zweite Strömungsweg sich in Wärmeaustauschstellung befinden.

12. Kühlanlage nach Anspruch 9, mit einer Bypass-Öffnung (58), die so angeordnet ist, daß sie das Flüssigkeitsabkühlventil (30) umgeht, um einen Anlauf zu unterstützen.

13. Kühlanlage nach Anspruch 9, mit:

einer Einrichtung (22) zum Schaffen eines Heißgasheizzyklus, um den bedienten Raum (23) aufzuheizen oder um den Verdampfer abzutauen,

wobei die Einrichtung zum Schaffen eines Heißgasheizzyklus einen Heizkondensator (48) und eine Ventileinrichtung (22) aufweist,

wobei der Heizkondensator (48) in Wärmeaustauschstellung (40) mit dem Verdampfer angeordnet ist,

wobei die Ventileinrichtung (22) in der Heißgasleitung (24) angeordnet ist,

wobei die Ventileinrichtung (22) den Verdichter (14) während eines Kühlzyklus mit dem Kondensator (26) verbindet,

wobei die Ventileinrichtung den Verdichter (14) während eines Heißgasheizzyklus mit dem Heizkondensator (48) verbindet.

14. Kühlanlage nach Anspruch 13, mit einer Öffnung (82), die angeordnet ist, um den Heizkondensator (48) und die Hauptsaugleitung (42) zu verbinden, um zu ermöglichen, daß in dem Heizkondensator während eines Heizzyklus gefangenes Kühlmittel in einen Kühlzyklus gelangt.

15. Kühlanlage nach Anspruch 13, mit einer Einrichtung (34), die angeordnet ist, um eine Kühlmittelströmung vom Kondensatsammler (32) zum Verdampfer (40) während eines Heizzyklus zu blockieren.

16. Kühlanlage nach Anspruch 13, mit einer Leitungseinrichtung (50), die verbunden ist, um während eines Heizzyklus ein Kühlmittel vom Heizkondensator zur Flüssigkeitsleitung (44) zurückzuführen, und zwar an einem Punkt (52), der zwischen dem Kondensator (26) und dem Flüssigkeitsabkühlventil (30) angeordnet ist.

17. Kühlanlage nach Anspruch 13, mit einer Einrichtung (74), die den Kondensatsammler (32) während eines Heizzyklus aufheizt.

18. Kühlanlage nach Anspruch 17, mit einer flüssigkeitsgekühlten Verbrennungskraftmaschine (16), die angeordnet ist, daß sie den Kühlmittelverdichter (14) antreibt, wobei die Einrichtung (74) zum Heizen des Kondensatsammlers (32) während eines Heizzyklus eine Einrichtung (76, 78, 79) zur Leitung eines Flüssigkeitskühlmittels (81) von der Verbrennungskraftmaschine (16) in eine Wärmeaustauschstellung mit dem Kondensatsammler (32) aufweist.