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    Ein Gefrierschutzsystem für ein Kühlgerät enthält einen Gefrierschutztemperatursensor (32) zum Erfassen einer Kältemitteltemperatur in einem Kältemittelverdampfapparat (4) und eine Steuereinheit (16) zum Steuern des Betriebs eines Kältemittelkompressors (18), basierend auf der erfassten Kältemitteltemperatur. Die Steuereinheit enthält eine Berechnungseinrichtung (140, 150) zum Berechnen eines Integralwerts der erfassten Kältemitteltemperatur, integriert über eine abgelaufene Zeit, nachdem die erfasste Kältemitteltemperatur gleich oder niedriger als 0 DEG C wird. Wenn der Integralwert gleich oder größer als ein vorgegebener Wert wird, stoppt die Steuereinheit den Betrieb des Kältemittelkompressors. Demgemäß kann das Gefrierschutzsystem eine Gefrierschutzsteuerung exakt durchführen, wobei seine Produktionskosten reduziert werden können.
    公开号:DE102004001344A1
    申请号:DE200410001344
    申请日:2004-01-08
    公开日:2004-08-12
    发明作者:Yuji Kariya Honda；Takayuki Kariya Morita
    申请人:Denso Corp；
    IPC主号:F25B1-00
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung betrifftein Gefrierschutzsystem fürein Kühlgerät wie beispielsweise eineFahrzeug-Klimaanlage. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindungeine Gefrierschutzsteuerung zum Verhindern des Gefrierens einesKältemittelverdampfapparats.
    [0002] Ein Gefrierschutzsystem eines Kühlgeräts enthält einenLufttemperatursensor, der in einer Luftströmungsrichtung stromab einesKältemittelverdampfapparatszum Erfassen einer Lufttemperatur an einer Auslassseite des Kältemittelverdampfapparatsangeordnet ist. In dem Gefrierschutzsystem wird eine Gefrierschutzsteuerungderart durchgeführt, dassder Betrieb eines Kompressors gestoppt wird, wenn eine durch denLufttemperatursensor erfasste Lufttemperatur unter eine vorgegebeneTemperatur absinkt. Im Allgemeinen kann, selbst wenn sich eine Oberflächentemperaturdes Verdampfapparats schnell ändert,die Lufttemperatur, die durch den Lufttemperatursensor erfasst wird,nicht schnell entsprechend dieser schnellen Temperaturänderungder Oberflächentemperaturverändertwerden.
    [0003] Um dieses Problem zu lösen, istin einem in der JP-A-2000-258001 offenbartenGefrierschutzsystem ein Luftströmungsverringerungselementangeordnet, um eine Luftströmungsgeschwindigkeitan einer Auslassseite eines Verdampfapparats zu reduzieren, undein Gefrierschutztemperatursensor ist in einem Luftströmungsreduzierbereichdes Luftströmungsverringerungselementsangeordnet. Ferner ist ein Luftströmungserhöhungselement angeordnet, umeine Luftströmungsgeschwindigkeitan der Auslassseite des Verdampfapparats zu erhöhen, und ein Neustarttemperatursensorist in einem Luftströmungserhöhungsbereichdes Luftströmungserhöhungselementsangeordnet. Zusätzlichwird der Betrieb eines Kompressors basierend auf den erfassten Temperaturendes Gefrierschutz temperatursensors und des Neustarttemperatursensorsgesteuert. In dem in der JP-A-2000-258001 offenbartenGefrierschutzsystem wird jedoch, wenn das Ansprechverhalten derTemperatursensoren verbessert wird, eine Betriebsstartfrequenz undeine Betriebsstoppfrequenz des Kompressors erhöht, wodurch die Haltbarkeiteiner Magnetkupplung verringert wird und die Fahrbarkeit und dieEntfeuchtungsleistung verschlechtert werden. Ferner sind der Gefrierschutztemperatursensor,der Neustarttemperatursensor, das Luftströmungsverringerungselement,das Luftströmungserhöhungselementund dergleichen erforderlich. Deshalb sind die Produktionskostendieses Gefrierschutzsystems erhöht.
    [0004] In Anbetracht des obigen Problemsist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Gefrierschutzsystemfür einKühlgerät vorzusehen,welches eine Gefrierschutzsteuerung eines Kältemittelverdampfapparats exaktdurchführenkann.
    [0005] Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,ein Gefrierschutzsystem mit einer Steuereinheit vorzusehen, welcheeine Gefrierschutzsteuerung basierend auf einem Gefrierbestimmungswert, dereine latente Wärmemengein einem vorgegebenen Volumen kondensierten Wassers enthält, exakt durchführen kann.
    [0006] Es ist eine noch weitere Aufgabeder vorliegenden Erfindung, eine Klimaanlage mit dem Gefrierschutzsystemvorzusehen.
    [0007] Gemäß der vorliegenden Erfindungenthält einGefrierschutzsystem fürein Kühlgerät eine Temperaturerfassungseinheit,die in einem Kältemittelverdampfapparatangeordnet ist, zum Erfassen einer Kältemitteltemperatur in demKältemittelverdampfapparatund eine Steuereinheit zum Steuern des Betriebs eines Kältemittelkompressorsbasierend auf der durch die Temperaturerfassungseinheit erfassten Kältemitteltemperatur.In dem Gefrierschutzsystem enthältdie Steuereinheit eine Berechungseinrichtung zum Berechnen einesIntegralwerts der erfassten Kältemitteltemperatur,integriert übereine abgelaufene Zeit, nachdem die erfasste Kältemitteltemperatur gleichoder niedriger als eine vorgegebene Integrationsstarttemperaturwird, und die Steuereinheit stoppt den Betrieb des Kältemittelkompressors,wenn der durch die Berechnungseinrichtung berechnete Integralwertgleich oder größer alsein vorgegebener Wert wird. Demgemäß kann die Gefrier schutzsteuerungin dem Gefrierschutzsystem bei geringen Kosten exakt durchgeführt werden.Zum Beispiel kann der vorgegebene Wert durch eine latente Wärmemengein einem vorgegebenen Volumen kondensierten Wassers in dem Kältemittelverdampfapparatberechnet werden.
    [0008] Vorzugsweise ist die Temperaturerfassungseinheitein Temperatursensor, der an dem Kältemittelverdampfapparat angeordnetist, um eine Oberflächentemperaturdes Kältemittelverdampfapparatszu erfassen. Zum Beispiel enthältder Kältemittelverdampfapparatmehrere Rohre, in welchen das Kältemittelnach seiner Kühlungund Dekomprimierung strömt,und mehrere Kühlrippen,die jeweils zwischen den Rohren angeordnet sind. In diesem Fallkann die Temperaturerfassungseinheit so angeordnet sein, dass siedie Oberflächentemperaturdes Rohrs oder der Kühlrippeerfasst.
    [0009] Ferner kann die Temperaturerfassungseinheitan dem Rohr oder der Kühlrippean einer Position angeordnet sein, die wenigstens in einem vorgegebenenAbstand von einem unteren Ende des Kältemittelverdampfapparats inder vertikalen Richtung getrennt ist. In diesem Fall kann die Temperaturerfassungseinheitdie Temperatur bezüglichder Kältemitteltemperaturin dem Kältemittelverdampfapparatexakter erfassen.
    [0010] Vorteilhafter Weise enthält die Steuereinheit fernereine weitere Berechnungseinrichtung zum Berechnen eines weiterenIntegralwerts der erfassten Kältemitteltemperatur,integriert übereine abgelaufene Zeit, nachdem die erfasste Kältemitteltemperatur höher alsdie vorgegebene Integrationsstarttemperatur wird. In diesem Fallstartet die Steuereinheit den Betrieb des Kältemittelkompressors neu, wennder durch die weitere Berechnungseinrichtung berechnete weitereIntegralwert gleich oder größer alsein vorgegebener Neustartwert wird. Deshalb können der Stoppbetrieb und derNeustartbetrieb des Kältemittelkompressorsexakter gesteuert werden.
    [0011] Das Gefrierschutzsystem kann geeigneter Weisefür eineKlimaanlage verwendet werden. In diesem Fall kann es ein Gefrierendes Kältemittelverdampfapparatsin der Klimaanlage exakt verhindern.
    [0012] Weitere Aufgaben und Vorteile dervorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibungvon bevorzugten Ausführungsbeispielenin Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.Darin zeigen:
    [0013] 1 eineschematische Darstellung eines Kühlgeräts mit einemGefrierschutzsystem gemäß einemersten bevorzugten Ausführungsbeispielder vorliegenden Erfindung;
    [0014] 2 eineVorderansicht eines Kältemittelverdampfapparatsgemäß dem erstenAusführungsbeispiel;
    [0015] 3 einFlussdiagramm einer Gefrierschutzsteuerung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
    [0016] 4 einKennliniendiagramm einer Beziehung zwischen der KältemitteltemperaturTe und einem Zeitablauf gemäß dem erstenAusführungsbeispiel;und
    [0017] 5 einevergrößerte Darstellungeines in einem Kältemittelverdampfapparatvorgesehenen Temperatursensors gemäß einem zweiten bevorzugtenAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung.
    [0018] Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegendenErfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegendenZeichnungen beschrieben.
    [0019] Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegendenErfindung wird nun Bezug nehmend auf 1 – 4 beschrieben. Im erstenAusführungsbeispielwird ein Gefrierschutzsystem eines Kühlgeräts typischer Weise für eine Fahrzeug-Klimaanlageverwendet. Wie in 1 dargestellt,enthälteine Fahrzeug-Klimaanlage 1 mit einem Kühlgerät ein Klimagehäuse 2,ein Gebläse 3,einen als Kühleinheitbenutzten KühlkreisS und einen als Heizeinheit benutzten Heizkern 5. Luftwird durch das Gebläse 3 indas Klimagehäuse 2 geblasenund durch einen Luftkanal des Klimagehäuses 2 in eine Fahrgastzelleeingeleitet. Der KühlkreisS enthälteinen in dem Klimagehäuse 2 angeordnetenKältemittelverdampfapparat 4, undder Heizkern 5 ist in dem Klimagehäuse 2 stromab desKältemittelverdampfapparats 4 angeordnet.
    [0020] Das Klimagehäuse 2 besitzt einenInnenlufteinlass 6 und einen Außenlufteinlass 7 anseinem stromaufwärtigenEnde. Die Einlässe 6, 7 werden durcheine Innenluft/ Außenluft-Wechselklappe 8 gemäß einemausgewähltenInnenluft/Außenluft-Modus geöffnet undgeschlossen. Luft wird in die Fahrgastzelle aus Luftauslässen wiebeispielsweise einem Entfrosterluftauslass 9, einem Fußluftauslass 10 und einemGesichtsluftauslass 11 durch Zweigluftleitungen 12, 13, 14,die an stromabwärtigenEndseiten des Klimagehäuses 2 verbundensind, in die Fahrgastzelle geblasen. So wird klimatisierte Luftnach der Temperatureinstellung aus dem Entfrosterluftauslass 9 durchdie Zweigluftleitung 12 zu einer Windschutzscheibe geblasen.Klimatisierte Luft wird aus dem Fußluftauslass 10 durchdie Zweigluftleitung 13 zu dem Fußbereich eines Fahrgasts inder Fahrgastzelle geblasen. Ferner wird klimatisierte Luft aus demGesichtsluftauslass 11 durch die Zweigluftleitung 14 zudem Oberkörperdes Fahrgasts in der Fahrgastzelle geblasen.
    [0021] Stromaufwärtige Öffnungsabschnitte der Zweigluftleitungen 12, 13, 14 werdendurch die Luftauslassmodusklappen 12a, 13a, 14a jeweilsentsprechend einem ausgewähltenLuftauslassmodus geöffnetund geschlossen. Die Luftauslassmodusklappen 12a – 14a sindjeweils stromauf der Zweigluftleitungen 12 – 14 angeordnet.Als Luftauslassmodus könnenzum Beispiel ein Gesichtsmodus, ein Doppelmodus, ein Fußmodus undein Entfrostermodus eingestellt werden. Im Gesichtsmodus wird kalteLuft aus dem Gesichtsluftauslass 11 zu dem Oberkörper des Fahrgastsin der Fahrgastzelle geblasen. Im Doppelmodus wird kalte Luft ausdem Gesichtsluftauslass 11 zum Oberkörper der Fahrgasts geblasenund warme Luft wird aus dem Fußluftauslass 10 zudem Fußbereichdes Fahrgasts in der Fahrgastzelle geblasen, sodass eine angenehmeTemperaturverteilung eines "kaltenKopfes und warmer Füße" erzielt werden kann.Im Fußmoduswird warme Luft aus dem Fußluftauslass 10 zudem Fußbereichdes Fahrgasts in der Fahrgastzelle geblasen, wodurch ein Heizbetrieb inder Fahrgastzelle durchgeführtwird. Im Entfrostermodus wird klimatisierte Luft aus dem Entfrosterluftauslass 9 zuder Windschutzscheibe geblasen, wodurch die Windschutzscheibe enteistwird.
    [0022] Das Gebläse 3 enthält einenZentrifugallüfter 3a undeinen Lüftermotor 3b zumDrehen des Zentrifugallüfters 3a.Eine Drehzahl des Zentrifugallüfters 3a wirddurch eine an den Lüftermotor 3b angelegte Spannungbestimmt. Die an den Lüftermotor 3b durcheine Motorantriebsschaltung (nicht dargestellt) angelegte Spannungwird basierend auf einem Steuersignal geregelt, welches von einerspäterbeschriebenen Steuereinheit 16 ausgegeben wird.
    [0023] Der Kühlkreis S enthält einenKältemittelkompressor 18,einen Kältemittelkondensator 20,ein Auffanggefäß 21,ein Expansionsventil 22 und den Kältemittelverdampfapparat 4.Diese Komponenten des KühlkreisesS sind durch eine Kältemittelrohrleitung 23 verbunden,um einen Kreislauf zu bilden. Der Kältemittelkompressor 18 wirddurch Aufnehmen einer Drehkraft eines Fahrzeugmotors (nicht dargestellt)angetrieben und er komprimiert ein Kältemittel. Der Kältemittelkompressor 18 enthält eineMagnetkupplung 18a, welche so gesteuert wird, dass sie durcheine Kompressorantriebsschaltung (nicht dargestellt) erregt wird.Der Betrieb des Kältemittelkompressors 18 wirddurch eine Ein/Aus-Steuerung der Magnetkupplung 18a gesteuert.Der Kältemittelkondensator 20 kühlt undkondensiert das Hochtemperatur/Hochdruck-Kältemittel, welches durch denKältemittelkompressor 18 komprimiertund von ihm ausgegeben wird, durch Durchführen eines Wärmeaustauschesmit durch einen Kühllüfter 19 geblasenerLuft. Das Auffanggefäß 21 speichertvorübergehenddas aus dem Kältemittelkondensator 20 eingeleiteteKältemittelund gibt nur flüssigesKältemittelan das Expansionsventil 22 aus. Das Expansionsventil 22 dekomprimiertund dehnt das aus dem Auffanggefäß 21 strömende Kältemittel.Der Kältemittelverdampfapparat 4 verdampftdas Kältemittelnach seiner Dekomprimierung durch das Expansionsventil 22 durch Aufnehmenvon Wärmeaus der durch das Gebläse 3 geblasenenLuft. Deshalb wird die durch den Verdampfapparat 4 strömende Luftgekühlt.
    [0024] Wie in 2 dargestellt,ist der Kältemittelverdampfapparat 4 einStapel-Verdampfapparat. Der Kältemittelverdampfapparat 4 enthält mehrereRohre 41 und mehrere Kühlrippen 42,die jeweils zwischen den Rohren 42 angeordnet sind. Diemehreren Rohre 41 sind so angeordnet, dass sie in einerOben/Unten-Richtung verlaufen, und sie sind parallel zueinanderangeordnet. Das flüssigeKältemittelaus dem Auffanggefäß 21 strömt in dasExpansionsventil 22 und das in dem Expansionsventil 22 dekomprimierte Kältemittelströmtdurch einen Kältemitteleinlass 43 ineinen unteren Behälter 44.Das in dem Kältemittelverdampfapparat 4 verdampftegasförmigeKältemittelwird durch einen Kältemittelauslass 46 auseinem oberen Behälter 45 inden Kältemittelkompressor 18 gesaugt.Währendein Gas/Flüssigkeit-Zweiphasen-Kältemittel durch die Rohre 41 strömt, wirddas flüssigeKältemittelverdampft.
    [0025] Ein Gefrierschutztemperatursensor 32 zum Erfasseneiner Temperatur (z.B. der Oberflächentemperatur des Kältemittelverdampfapparats 4 imersten Ausführungsbeispiel)des aus dem unteren Behälter 44 nachoben zu dem oberen Behälter 45 strömenden Kältemittelsist an einer Außenfläche desRohres 41 an einer luftstromabwärtigen Seitenposition in demKältemittelverdampfapparat 4 angeordnet.Weil im Allgemeinen Kondenswasser an den Rohren 41 voneiner Oberseite zu einer Unterseite fließt, sammelt sich das Kondenswassereinfach an einer Unterseite des Kältemittelverdampfapparats 4.Daher ist der Gefrierschutztemperatursensor 32 bevorzugtan einer Position außerfür einenunteren Abschnitt, zum Beispiel an einer Position um 50 mm odermehr über demunteren Behälter 44 andem Rohr 41 angeordnet. D.h. der Gefrierschutztemperatursensor 32 istan einer Position in dem Kältemittelverdampfapparat 4 angeordnet,die wenigstens um einen vorgegebenen Abstand von dem unteren Endedes Kältemittelverdampfapparats 4 getrenntist. Auf diese Weise kann die Oberflächentemperatur der Rohre 41,d.h. die Kältemitteltemperaturin dem Kältemittelverdampfapparat 4 exakterfasst werden.
    [0026] Der Heizkern 5 ist mit einemKühlwasserkreis(nicht dargestellt) des Fahrzeugmotors durch ein Heißwasserrohr(nicht dargestellt) verbunden. Der Heizkern 5 heizt durchihn strömendeLuft unter Verwendung eines Motorkühlwassers, das in einem Kühlbetriebdes Fahrzeugmotors erwärmtwird, als Wärmequelle.Eine durch den Heizkern 5 strömende Luftmenge und eine andem Heizkern vorbei strömendeLuftmenge werden durch eine Luftmischklappe 26 eingestellt.Die Innenluft/Außenluft-Wechselklappe 8,die Luftauslassklappen 12a – 14a und die Luftmischklappe 26 werdenjeweils durch Stellglieder betrieben. Jedes Stellglied wird basierendauf einem Steuersignal gesteuert, das von der Steuereinheit 16 durcheine Antriebsschaltung (nicht dargestellt) ausgegeben wird.
    [0027] Messsignale von Sensoren werden derSteuereinheit 16 durch eine Eingangsschnittstelle 39 eingegeben,währendihr in einer Bedientafel 17 eingestellte Betriebssignaleeingegeben werden. Hierbei enthalten die Sensoren einen Innenlufttemperatursensor 33,einen Außenlufttemperatursensor 34,einen Sonnenlichtsensor 35, einen Nachverdampfapparatsensor 36,einen Wassertemperatursensor 37, den Gefrierschutztemperatursensor 32 undein Potentiometer 38. Der Innenlufttemperatursensor 33 erfassteine Lufttemperatur in der Fahrgastzelle, und der Außenlufttemperatursensor 34 erfassteine Lufttemperatur außerhalbder Fahrgastzelle. Der Sonnenlichtsensor 35 erfasst einein die Fahrgastzelle strahlende Sonnenlichtmenge, und der Nachverdampfapparatsensor 36 erfassteine Lufttemperatur an einer Auslassseite des Kältemittelverdampfapparats 4.D.h. der Nachverdampfapparatsensor 36 ist so angeordnet,dass er die Temperatur der Luft unmittelbar nach Durchströmen desKältemittelverdampfapparats 4 erfasst.Der Wassertemperatursensor 37 erfasst eine Temperatur desMotorkühlwassers,und der Gefrierschutztemperatursensor 32 erfasst die Oberflächentemperaturder Rohres 41 des Kältemittelverdampfapparats 4.Das Potentiometer 38 erfasst einen Öffnungsgrad der Luftmischklappe 26,sodass klimatisierte Luft mit einer vorgegebenen Temperatur erzieltwerden kann.
    [0028] Die Bedientafel 17 ist aneiner Instrumententafel (nicht dargestellt) an einer vorderen Position einesFahrersitzes angeordnet. Die Bedientafel 17 enthält einenAutomatikschalter, einen Ausschalter, einen Temperatureinstellschalter,eine Einstelltemperaturanzeige, einen Innen/Außenluft-Auswahlschalter, einenKlimaschalter, einen Luftmengenschalter und einen Luftauslassmodusschalter.Der Automatikschalter gibt einen Befehl zum automatischen Steuernjeder Klimakomponente des Kühlgeräts aus und derAusschalter gibt einen Befehl zum Stoppen des Betriebs des Kühlgeräts aus.Der Temperatureinstellschalter wird zum Einstellen einer Lufttemperaturin der Fahrgastzelle auf eine gewünschte Temperatur verwendet,und die Einstelltemperaturanzeige wird zum digitalen Anzeigen dereingestellten Temperatur verwendet. Der Innenluft/Außenluft-Einstellschalter wirdzum manuellen Einstellen eines Außenlufteinleitungsmodus odereines Innenlufteinleitungsmodus verwendet. Außenluft wird in das Klimagehäuse 2 im Außenlufteinleitungsmoduseingeleitet, und Innenluft wird in das Klimagehäuse 2 im Innenlufteinleitungsmoduseingeleitet.
    [0029] Der Klimaschalter wird zum manuellen Wechselnzwischen einem Startbetrieb des Kühlkreises S und einem Stoppbetriebdes KühlkreisesS benutzt. D.h. die Erregung (ON) und das Abschalten (OFF) der indem Kältemittelkompressor 18 vorgesehenenMagnetkupplung 18a kann durch den Klimaschalter manuellgewechselt werden. Der Luftmengenschalter wird zum schrittweisenVeränderneiner Luftmenge des Gebläses 3 indrei Stufen eines hohen Pegels (maximale Luftmenge), eines Zwischenpegels(mittlere Luftmenge) und eines niedrigen Pegels (minimale Luftmenge)im ersten Ausführungsbeispielverwendet. Der Luftauslassmodusschalter wird zum manuellen Einstellendes Luftauslassmodus verwendet. Ferner wandelt die Eingangsschnittstelle 39 dieanalogen Signale der Sensoren 32 – 37 und des Potentiometers 38 indigitale Signale um und gibt die umgewandelten digitalen Signalean die Steuereinheit 16 aus.
    [0030] Die Steuereinheit 16 enthält einenFestwertspeicher (ROM) 16a, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 16b undeine Zentraleinheit (CPU) 16c. Ferner erhält die Steuereinheit 16 einBasissignal durch einen Basissignalgenerator (nicht dargestellt)mit einem Quarzoszillator, und das Basissignal wird als Taktsteuerungverwendet. Der ROM 16a speichert eine zum Berechnen einerSolllufttemperatur TAO benutzte Formel, eine zum Berechnen einesSollöffnungsgradesSW der Luftmischklappe 26 benutzte Formel, Anfangsdateneiner Lufteinleitungsmodus-Steuerkennlinie, Anfangsdaten einer Luftauslassmodus-Steuerkennlinie,Anfangsdaten einer Gebläse-Steuerkennlinie,Anfangsdaten einer Klima-Steuerkennlinie, Anfangsdaten einer Kompressor-Steuerkennlinie,Anfangsdaten einer Wassertemperatur-Steuerkennlinie, ein Gefrierschutzsteuerprogramm,ein vorgegebenes Steuerprogramm und dergleichen. Der RAM 16b speichertin der Steuerverarbeitung der Steuereinheit 16 erzeugte Übergangsdaten.Die CPU 16c führtverschiedene Berechnungen und Prozesse basierend auf den in dem ROM 16a speichertenSteuerprogrammen durch.
    [0031] Als nächstes wird das Gefrierschutzsystem desKühlgeräts unterBezugnahme auf das Gefrierschutzsteuerprogramm beschrieben. DasGefrierschutzsteuerprogramm wird durchgeführt, während der Betrieb des KühlkreisesS durch Einschalten des Automatikschalters betätigt wird. Wenn der Kühlkreis Sbetätigtwird, wird das Kältemitteldurch den Kältemittelkompressor 18 komprimiert.Ferner strömtdas Niedertemperatur/Niederdruck-Kältemittel nach der Kühlung undDekomprimierung in den Kältemittelverdampfapparat 4,wodurch durch einen Kernabschnitt des Kältemittelverdampfapparats 4 strömende Luft gekühlt wird.Der Kernabschnitt des Kältemittelverdampfapparats 4 istaus den mehreren Rohren 41 und den mehreren Kühlrippen 42 aufgebaut.Wenn zum Beispiel eine Temperatur der durch den Kältemittelverdampfapparat 4 strömenden Luftgering ist, wie beispielsweise in einem Unterkühlungszustand, kann an demKältemittelverdampfapparat 4 kondensiertesWasser gefrieren. Diese Gefrierschutzsteuerung des ersten Ausführungsbeispielswird verwendet, um ein Gefrieren des Kondenswassers zu verhindern.Bei dieser Gefrierschutzsteuerung wird der Betrieb des Kältemittelkompressors 18 basierendauf einer durch den Gefrierschutztemperatursensor 32 erfasstenTemperatur gestoppt.
    [0032] Insbesondere wird, wie in 3 dargestellt, in Schritt100 bestimmt, ob der Kältemittelkompressor 18 betriebenwird oder nicht. Wenn in Schritt 100 bestimmt wird, dass der Kältemittelkompressor 18 betriebenwird, geht das Steuerprogramm weiter zu Schritt 110 und die Gefrierschutzsteuerungwird gestartet. In Schritt 110 werden in einem Datenprozessspeicherdes RAM 16b gespeicherte transiente Daten initialisiertund ein Gesamtwert A (Integralwert) der später beschriebenen integriertenTemperatur wird auf Null zurückgesetzt. In Schritt 120 gibt die Steuereinheit 16 einedurch den Gefrierschutztemperatursensor 32 erfasste KältemitteltemperaturTe ein. In Schritt 130 wird bestimmt, ob die eingegebene TemperaturTe gleich oder niedriger als eine Integrationsstarttemperatur Tsist oder nicht. Die Integrationsstarttemperatur Ts (Integralstarttemperatur)ist eine durch den Gefrierschutztemperatursensor 32 erfassteOberflächentemperatur(d.h. Kältemitteltemperatur),wenn ein Kondenswasser auf den Außenflächen der Rohre 41 zugefrieren beginnt. Die Integrationsstarttemperatur Ts wird im Vorauseingestellt und im Speicher gespeichert.
    [0033] Falls zum Beispiel eine Gefriertemperatur vonKondenswasser 0°Cbeträgt,ist die Integrationsstarttemperatur Ts im Wesentlichen 0°C. Demgemäß wird durchdas Bestimmen, ob die KältemitteltemperaturTe niedriger als die Integrationsstarttemperatur Ts (z.B. im Wesentlichen0°C) istoder nicht, bestimmt, ob Kondenswasser an dem Kältemittelverdampfapparat 4 zugefrieren beginnt oder nicht. Wenn bestimmt wird, dass die Kältemitteltemperatur Teniedriger als die Integrationsstarttemperatur Ts ist, wird in Schritt140 ein Integrationswert DE berechnet. Der Integrationswert DE isteine absolute Temperaturdifferenz zwischen der Kältemitteltemperatur Te undder Integrationsstarttemperatur Ts, multipliziert mit einer ZykluszeitCT, wie in der folgenden Gleichung (1) dargestellt: DE = |Te – Ts| × CT ...(1)
    [0034] Zum Beispiel ist die Zykluszeit CTeine Datenunterbrechungs-Zykluszeit (z.B. 25 Millisekunden) desSteuerprozesses. D.h. die Temperaturdifferenz wird mit einer eingegebenenZykluszeit der KältemitteltemperaturTe multipliziert, wodurch man den Integrationswert DE erhält.
    [0035] In Schritt 150 wird der GesamtwertA (Integralwert) der integrierten Temperatur mittels der folgendenGleichung (2) berechnet: A = A + DE ...(2)
    [0036] D.h. der in jedem eingegebenen Zyklusberechnete integrierte Wert wird zu dem letzten Gesamtwert A derintegrierten Temperatur hinzugefügt, wodurchman den neuen Gesamtwert A der integrierten Temperatur erhält. In Schritt160 wird bestimmt, ob der neue Gesamtwert A der integrierten Temperaturgrößer alsein in dem Speicher gespeicherter, eingestellter Wert X ist odernicht. Der eingestellte Wert X ist durch Studien der Erfinder erhaltenund wird nun unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 ist ein Kennliniendiagrammeiner Beziehung zwischen einem Zeitablauf und einer durch den Gefrierschutztemperatursensor 32 erfasstenOberflächentemperaturTe im Unterkühlungszustand,wenn zum Beispiel eine Temperatur der durch die Rohre 41 desKältemittelverdampfapparats 4 strömenden Luftniedrig ist.
    [0037] Wie oben beschrieben, beginnt, wenndie durch den Gefrierschutztemperatursensor 32 erfassteKältemitteltemperaturTe unter 0°Csinkt, Kondenswasser an dem Kältemittelverdampfapparat 4 zugefrieren. Insbesondere gefriert das Kondenswasser zwischen denRohren 41 aufgrund der Übertragung derlatenten Wärmeaus dem Kondenswasser. Demgemäß wird einelatente Wärmemengein einem vorgegebenen Volumen Wasser, entsprechend einem BereichY in 4, als eingestellterWert X eingestellt, und der eingestellte Wert X kann durch Integrierender KältemitteltemperaturTe übereine abgelaufene Zeit, nachdem die Kältemitteltemperatur Te niedrigerals 0°Cwird, berechnet werden. Bei der Gefrierschutzsteuerung des erstenAusführungsbeispielswird der Betrieb des Kältemittelkompressors 18 gestoppt,wenn der Gesamtwert A (Integralwert) der integrierten Temperaturgrößer alsder eingestellte Wert X wird.
    [0038] Wenn in Schritt 160 bestimmt wird,dass der Gesamtwert A der integrierten Temperatur gleich oder höher alsder eingestellte Wert X ist, geht das Steuerprogramm weiter zu Schritt170. Dann wird der Gesamtwert A der integrierten Temperatur in Schritt 170auf Null zurückgesetzt, und der Betrieb des Kältemittelkompressors 18 wirdin Schritt 180 gestoppt. Anschließend wird in Schritt 190 dieKältemitteltemperaturTe der Steuereinheit 16 eingegeben und es wird in Schritt200 bestimmt, ob die Kältemitteltemperaturauf eine RücktemperaturTon (z.B. 1°C)ansteigt oder nicht. Wenn in Schritt 200 bestimmt wird, dass dieKältemitteltemperaturTe auf gleich oder mehr als die Rücktemperatur Ton ansteigt,wird der Kältemittelkompressor 18 inSchritt 210 neu gestartet. Insbesondere führt die Steuereinheit 16 inden Schritten 180, 210 eine Ein/Aus-Steuerung (Erregungssteuerung)der Magnetkupplung 18a durch, wodurch der Betriebszustanddes Kältemittelkompressors 18 gesteuertwird.
    [0039] In dem Gefrierschutzsystem gemäß dem erstenAusführungsbeispielwird, wenn die KältemitteltemperaturTe des Kältemittelverdampfapparats4 im Wesentlichen niedriger als 0°Cwird, latente Wärmeaus dem Kondenswasser an den Kältemittelverdampfapparat 4 übertragen,sodass das Kondenswasser zu gefrieren beginnt. In diesem Fall wirdder Gesamtwert A der integrierten Temperatur durch Integrieren derdurch den Gefrierschutztemperatursensor 32 erfassten KältemitteltemperaturTe übereine abgelaufene Zeit, nachdem die Kältemitteltemperatur Te aufim Wesentlichen unter 0°Csinkt, berechnet. Ferner wird die latente Wärmemenge in dem vorgegebenenVolumenkondenswasser im Voraus abgeschätzt und als eingestellter WertX eingestellt. Wenn dann der Gesamtwert A der integrierten Temperatur gleichoder größer alsder eingestellte Wert X wird, wird der Betrieb des Kältemittelkompressors 18 gestoppt.Deshalb kann die Gefrierschutzsteuerung durch schnelles Erfassender Temperatur, bei welcher das Kondenswasser zu gefrieren beginnt,exakt durchgeführtwerden.
    [0040] Ferner kann, weil der Gefrierschutztemperatursensor 32 angeordnetist, um die Oberflächentemperaturdes Rohres 41 zu erfassen, die Temperatur des durch dieRohre 41 in dem Kältemittelverdampfapparat 4 strömenden Kältemittelsexakt erfasst werden. Deshalb kann, selbst wenn eine Kältemitteltemperaturin dem Kältemittelverdampfapparat 4 miteiner kleinen Größe sichschnell ändert,ein Ansprechverhalten der Gefrierschutzsteuerung bezüglich der Kältemitteltemperatur veränderungeffektiv verbessert werden, ohne ein zusätzliches Element wie beispielsweiseein Luftströmungsverringerungselement undein Luftströmungserhöhungselementzu verwenden. So kann die Gefrierschutzsteuerung des Kältemittelverdampfapparats 4 indem Kühlgerät bei geringenKosten exakt durchgeführtwerden.
    [0041] Das Kondenswasser wird im Allgemeinen einfachan den Rohren 41 an der Unterseite in dem Kältemittelverdampfapparat 4 gesammelt.Weil jedoch im ersten Ausführungsbeispielder Gefrierschutztemperatursensor 32 an dem Rohr 41 aneiner Position außerdem unteren Abschnitt angeordnet ist, kann die Oberflächentemperaturdes Rohres 41, d.h. die Kältemitteltemperatur in demKältemittelverdampfapparat 4 exakterfasst werden. Ferner wird, weil der Gefrierschutztemperatursensor 32 ander luftstromabwärtigenPosition in dem Kältemittelverdampfapparat 4 angeordnetist, der Gefrierschutztemperatursensor 32 nicht durch inden Kältemittelverdampfapparat 4 einzuleitendeLuft beeinflusst, sodass die Kältemitteltemperaturexakter erfasst werden kann.
    [0042] Im Allgemeinen ist die Temperatur,bei welcher Kondenswasser an dem Kältemittelverdampfapparat 4 zugefrieren beginnt, zeitlich relativ zu der Oberflächentemperaturder Rohre 41 verzögert.In diesem Ausführungsbeispielerhältman den Integralwert (d.h. den Gesamtwert A der integrierten Temperatur)durch Integrieren der durch den Gefrierschutztemperatursensor 32 erfasstenKältemitteltemperatur Te über dieabgelaufene Zeit, nachdem die KältemitteltemperaturTe im Wesentlichen niedriger als die IntegrationsstarttemperaturTs wird. Wenn der Gesamtwert A der integrierten Temperatur gleichoder größer alsder eingestellte Wert X wird, wird der Betrieb des Kältemittelkompressors 18 gestoppt.Auf diese Weise wird die durch den Gefrierschutztemperatursensor 32 erfassteKältemitteltemperaturTe durch die Integrationsstarttemperatur Ts korrigiert, wodurchdie Gefrierstarttemperatur, bei welcher des Kondenswasser zu gefrierenbeginnt, schneller und exakter erfasst wird. Deshalb kann die Gefrierschutzsteuerungexakter durchgeführtwerden.
    [0043] In dem oben beschriebenen erstenAusführungsbeispielder vorliegenden Erfindung ist der Gefrierschutztemperatursensor 32 soangeordnet, dass er das Rohr 41 an einer Position außer für den unterenAbschnitt des Kältemittelverdampfapparats 4 kontaktiert.Jedoch kann der Gefrierschutztemperatursensor 32 auch aneiner Oberflächedes Kältemittelverdampfapparats 4 außer denRohren 41 angeordnet sein, um eine Oberflächentemperaturdes Kältemittelverdampfapparats 4 zuerfassen. Zum Beispiel kann, wie in 5 dargestellt,der Gefrierschutztemperatursensor 32 an der Kühlrippe 42 zwischenden Rohren 41 angeordnet sein, um die Kühlrippe 42 zu kontaktieren.Auch in diesem Fall kann die Außenflächentemperaturdes Kältemittelverdampfapparats 4,die mit der Kältemitteltemperatur imKältemittelverdampfapparat 4 inZusammenhang steht, mittels des Gefrierschutztemperatursensor 32 erfasstwerden. D.h. die durch den Gefrierschutztemperatursensor 32 erfassteTemperatur kann als Kältemitteltemperaturbenutzt werden. Alternativ kann der Gefrierschutztemperatursensor 32 andem oberen Behälter 45 angeordnetsein, um den oberen Behälter 45 zukontaktieren. Ferner kann der Gefrierschutztemperatursensor 32 soangeordnet sein, dass er eine Verdampfapparattemperatur in Zusammenhangmit der Kältemitteltemperaturin dem Kältemittelverdampfapparat 4 erfasst.
    [0044] Im zweiten Ausführungsbeispiel sind die anderenTeile einschließlichder Gefrierschutzsteuerung ähnlichjenen des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels und die imersten Ausführungsbeispielbeschriebenen Vorteile könnenerzielt werden.
    [0045] Obwohl die vorliegende Erfindungvollständigin Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsbeispielen davon unterBezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben worden ist, istzu beachten, dass verschiedene Änderungenund Modifikationen fürden Fachmann offensichtlich sein werden.
    [0046] Zum Beispiel wird in dem oben beschriebenenersten Ausführungsbeispielin Schritt 200 bestimmt, ob die Kältemitteltemperatur Te höher alsdie RücktemperaturTon (z.B. 1°C)wird oder nicht. Die RücktemperaturTon kann als ein Wert eingestellt werden, den man durch Integrierender KältemitteltemperaturTe übereine abgelaufenen Zeit, nachdem die Kältemitteltemperatur Te gleichoder höherals 0°Csteigt, erhält.Deshalb kann das Abschalten der Gefrierschutzsteuerung exakt bestimmtwerden. In diesem Fall ist ein zum Neustart des Betriebs des Kältemittelkompressors 18 benutzterTemperatursensor nicht erforderlich, sondern der Gefrierschutztemperatursensor 32 kannals Temperatursensor verwendet werden. Deshalb können die Herstellungskostendes Gefrierschutzsystems reduziert werden, während die Gefrierschutzsteuerungdes Gefrierschutzsystems exakt durchgeführt werden kann.
    [0047] In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielenwird der Kältemittelkompressor 18 durchden Fahrzeugmotor durch die Magnetkupplung 18a angetrieben,und die Ein/Aus-Steuerung des Kältemittelkompressors 18 wirddurch Steuern der Magnetkupplung 18a durchgeführt. Jedochkann die Ein/Aus-Steuerung eines elektrischen Kompressors zum Beispielauch durch Steuern eines Elektromotors des elektrischen Kompressorsdurchgeführtwerden. Ferner kann die vorliegende Erfindung auf ein Kühlgerät oder eineKlimaanlage mit dem KühlkreisS angewendet werden, ohne auf die Fahrzeug-Klimaanlage in den obigenAusführungsbeispielenbeschränktzu sein.
    [0048] Solche Änderungen und Modifikationliegen selbstverständlichim Schutzumfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die anhängendenAnsprüchedefiniert ist.
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] Gefrierschutzsystem für ein Kühlgerät mit einem Kältemittelkompressor(18) zum Komprimieren und Ausgeben eines Kältemittelsund einem Kältemittelverdampfapparat(4) zum Verdampfen des Kältemittels nach der Kühlung undDekomprimierung, wobei das Gefrierschutzsystem aufweist: eineTemperaturerfassungseinheit (32), die in dem Kältemittelverdampfapparatangeordnet ist, zum Erfassen einer Kältemitteltemperatur in demKältemittelverdampfapparat;und eine Steuereinheit (16) zum Steuern des Betriebs desKältemittelkompressorsbasierend auf der durch die Temperaturerfassungseinheit erfasstenKältemitteltemperatur,wobei die Steuereinheit eine Berechnungseinrichtung (140, 150)zum Berechnen eines Integralwerts (A) der erfassten Kältemitteltemperatur,integriert übereine abgelaufene Zeit, nachdem die erfasste Kältemitteltemperatur gleichoder niedriger als eine vorgegebene Integrationsstarttemperaturwird, enthält;und die Steuereinheit den Betrieb des Kältemittelkompressors stoppt,wenn der durch die Berechnungseinrichtung berechnete Integralwertgleich oder größer alsein vorgegebener Wert (X) wird.
    [2] Gefrierschutzsystem nach Anspruch 1, bei welchemdie Temperaturerfassungseinheit ein Temperatursensor (32)ist, der an dem Kältemittelverdampfapparatangeordnet ist, um eine Oberflächentemperaturdes Kältemittelverdampfapparatszu erfassen.
    [3] Gefrierschutzsystem nach Anspruch 1, bei welchem derKältemittelverdampfapparatmehrere Rohre, in welchen das Kältemittelnach der Kühlungund Dekomprimierung strömt,und mehrere Kühlrippen,die jeweils zwischen den Rohren angeordnet sind, enthält; und dieTemperaturerfassungseinheit ein Temperatursensor (32) ist,der an einem Rohr von den Rohren angeordnet ist, um eine Oberflächentemperaturdes einen Rohres zu erfassen.
    [4] Gefrierschutzsystem nach Anspruch 3, bei welchem dieRohre so angeordnet sind, dass sie sich in einer vertikalen Richtungdes Kältemittelverdampfapparats erstrecken;und der Temperatursensor an dem einen Rohr an einer Positionangeordnet ist, die wenigstens um einen vorgegebenen Abstand inder vertikalen Richtung von einem unteren Ende des Kältemittelverdampfapparatsgetrennt ist.
    [5] Gefrierschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis4, bei welchem die vorgegebene Integrationsstarttemperatur eineTemperatur ist, bei welcher Kondenswasser an dem Kältemittelverdampfapparat zugefrieren beginnt.
    [6] Gefrierschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis5, bei welchem die Steuereinheit ferner eine weitere Berechnungseinrichtungzum Berechnen eines weiteren Integralwerts der erfassten Kältemitteltemperatur,integriert übereine abgelaufene Zeit, nachdem die erfasste Kältemitteltemperatur höher alsdie vorgegebene Integrationsstarttemperatur wird, enthält; und dieSteuereinheit den Betrieb des Kältemittelkompressorsneu startet, wenn der durch die weitere Berechnungseinrichtung berechneteweitere Integralwert gleich oder größer als ein vorgegebener Neustartwertwird.
    [7] Gefrierschutzsystem nach Anspruch 2, bei welchem derKältemittelverdampfapparatmehrere Rohre (41), in welchen das Kältemittel nach der Kühlung undDekomprimierung strömt,und mehrere Kühlrippen(42), die jeweils zwischen den Rohren angeordnet sind, enthält; und dieTemperaturerfassungseinheit ein Temperatursensor (32) ist,der an einer Kühlrippevon den Kühlrippenangeordnet ist, um eine Oberflächentemperatur dereinen Kühlrippezu erfassen.
    [8] Gefrierschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis7, bei welchem der vorgegebene Wert durch eine latente Wärmemengein einem vorgegebenen Volumen des Kondenswassers in dem Kältemittelverdampfapparatberechnet wird.
    [9] Gefrierschutzsystem nach einem der Ansprüche 1 bis5, bei welchem die Steuereinheit den Betrieb des Kältemittelkompressorsneu startet, wenn die erfasste Kältemitteltemperaturhöher alsein vorgegebener Neustartwert (Ton) ist.
    [10] Klimaanlage, mit einem Klimagehäuse (2)zum Definieren eines Luftkanals, durch welchen Luft in einenRaum strömt; einemKühlkreis(S) mit einem Kompressor (18) zum Komprimieren eines Kältemittels,einem Kondensator (20), welcher das aus dem Kompressorausgegebene Kältemittelkühlt,einer Dekompressionseinheit (22) zum Dekomprimieren desKältemittelsaus dem Kondensator und einem in dem Klimagehäuse angeordneten Verdampfapparat(4) zum Kühlender Luft durch Verdampfen des Kältemittelsaus der Dekompressionseinheit; einer Temperaturerfassungseinheit(32) zum Erfassen einer Temperatur des Verdampfapparatsin Zusammenhang mit einer Kältemitteltemperaturin dem Verdampfapparat; und einer Steuereinheit (16)zum Steuern des Betriebs des Kältemittelkompressorsbasierend auf der durch die Temperaturerfassungseinheit erfasstenTemperatur, wobei die Steuereinheit eine Berechnungseinrichtung(140, 150) zum Berechnen eines Integralwerts (A)der erfassten Kältemitteltemperatur,integriert übereine abgelaufene Zeit, nachdem die erfasste Temperatur gleich oderniedriger als eine vorgegebene Integrationstemperatur wird, enthält; und dieSteuereinheit den Betrieb des Kompressors stoppt, wenn der durchdie Berechnungseinrichtung berechnete Integralwert gleich oder größer alsein vorgegebener Wert (X) wird.
    [11] Klimaanlage nach Anspruch 10, bei welcher die Temperaturerfassungseinheitein Temperatursensor (32) zum Erfassen einer Oberflächentemperatur desVerdampfapparats ist.
    [12] Klimaanlage nach Anspruch 1 1, bei welcher derVerdampfapparat mehrere Rohre (41), durch welche das Kältemittelströmt,und mehrere Kühlrippen (42),die jeweils zwischen den Rohren angeordnet sind, enthält; und derTemperatursensor an einem Rohr angeordnet ist, um eine Oberflächentemperaturdes einen Rohres zu erfassen.
    [13] Klimaanlage nach Anspruch 11, bei welcher derVerdampfapparat mehrere Rohre (41), durch welche das Kältemittelströmt,und mehrere Kühlrippen (42),die jeweils zwischen den Rohren angeordnet sind, enthält; und derTemperatursensor an einer Kühlrippeangeordnet ist, um eine Oberflächentemperaturder einen Kühlrippezu erfassen.
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    同族专利:
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2010-11-18| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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