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Dokumentenidentifikation DE69926291T2 12.01.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0000952408
Titel Klimaanlage
Anmelder Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, JP
Erfinder Numoto, Hironao, Otsu-shi, Shiga 520-2101, JP;
Fujitaka, Akira, Otsu-shi, Shiga 520-2144, JP;
Suzuki, Jiro, Nara-shi, Nara 631-0062, JP
Vertreter Mitscherlich & Partner, Patent- und Rechtsanwälte, 80331 München
DE-Aktenzeichen 69926291
Vertragsstaaten DE, ES, GR, IT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 06.04.1999
EP-Aktenzeichen 991068297
EP-Offenlegungsdatum 27.10.1999
EP date of grant 27.07.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.01.2006
IPC-Hauptklasse F24F 11/00(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse E06B 9/68(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      

Beschreibung[de]

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.

Chemische Formel 1:

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.


Anspruch[de]
  1. Klimaanlage, bei der ein Kühlkreislauf eine innere Einheit und eine äußere Einheit, die in die Klimaanlage integriert sind, sowie einen in der inneren Einheit enthaltenen inneren Wärmetauscher (6), einen in der äußeren Einheit enthaltenen äußeren Wärmetauscher (3), einen Kompressor (1) und eine Expansionseinrichtung (5), die durch Rohre (7) 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 (7) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkreislauf mit einem Gassensor (8) und einem Kältemittelauslassabschnitt (9) ausgestattet ist, wobei der Gassensor (8) ein Austreten von Kältemittel aus dem Kühlkreislauf überwacht und nach Erfassen des Austretens durch den Gassensor (8) der Kältemittelauslassabschnitt (9) geöffnet wird, um das Kältemittel nach außen abzulassen.
  2. Klimaanlage nach Anspruch 1, bei der die innere Einheit mit dem Gassensor (8) ausgestattet ist und die äußere Einheit oder die Verbindungsrohre (7) mit dem Kältemittelauslassabschnitt (9) ausgestattet sind.
  3. Klimaanlage nach Anspruch 1, die weiterhin ein im Kühlkreislauf angeordnetes Gebläse (19) umfasst, das sich dreht, während der Kältemittelauslassabschnitt (18) geöffnet ist, um das Kältemittel nach außen abzulassen.
  4. Klimaanlage nach Anspruch 3, bei der die innere Einheit mit dem Gassensor (17) ausgestattet ist und die äußere Einheit oder die Verbindungsrohre mit dem Kältemittelauslassabschnitt (18) und dem Gebläse (19) ausgestattet sind.
  5. Klimaanlage nach Anspruch 1, die weiterhin einen im Kühlkreislauf angeordneten Brennerabschnitt (29) umfasst, der das Kältemittel verbrennt, während der Kältemittelauslassabschnitt (28) geöffnet ist, um das Kältemittel nach außen abzulassen.
  6. Klimaanlage nach Anspruch 5, bei der die innere Einheit mit dem Gassensor (27) ausgestattet ist und die äußere Einheit oder die Verbindungsrohre (26) mit dem Kältemittelauslassabschnitt (28) und dem Brennerabschnitt (29) ausgestattet sind.
  7. Klimaanlage nach Anspruch 6, bei der das leicht entzündliche Kältemittel des Kühlkreislaufs und ein Außenluftanteil zuvor von einem Brennerabschnitt (29) gemischt werden.
  8. Klimaanlage nach Anspruch 6, bei der das leicht entzündliche Kältemittel vom Brennerabschnitt (29) durch katalytische Verbrennung verbrannt wird.
  9. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das leicht entzündliche Kältemittel als Hauptbestandteil Propan, Isobutan oder Ethan oder eine Mischung aus mehreren dieser Bestandteile enthält.
  10. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das für den Kompressor (1, 10, 20) verwendete Kältemaschinenöl eine geringere gegenseitliche Löslichkeit in Bezug auf das leicht entzündliche Kältemittel aufweist.
  11. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der es sich bei dem Kompressor (1, 10, 20) um einen ölfreien Kompressor handelt, in den kein Kältemaschinenöl eingefüllt wird.
  12. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Gassensor (8, 17, 27) im Ventilationskreis der inneren Einheit zwischen einem Ventilationsgebläse (47) und einem Durchlassgitter (48) angeordnet ist.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






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