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Dokumentenidentifikation DE3881242T2 09.12.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0282782
Titel Klimaanlage für mehrere Räume und Regelverfahren dafür.
Anmelder Hitachi, Ltd., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Yamazaki, Kenji, Shimizu-shi, JP;
Sotome, Kaname, Yokohama, JP;
Yoshikawa, Tomio, Shimizu-shi, JP;
Hiyoshi, Tsuyoshi, Shimizu-shi, JP;
Seki, Osamu, Shimizu-shi, JP
Vertreter von Füner, A., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Ebbinghaus, D., Dipl.-Ing.; Finck, K., Dipl.-Ing. Dr.-Ing., Pat.-Anwälte, 81541 München
DE-Aktenzeichen 3881242
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 24.02.1988
EP-Aktenzeichen 881027411
EP-Offenlegungsdatum 21.09.1988
EP date of grant 26.05.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.12.1993
IPC-Hauptklasse F25B 5/00
IPC-Nebenklasse F25B 13/00   F25B 49/00   F25B 41/04   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimaanlage in Wärmepumpenbauweise für mehrere Räume mit einer einzelnen Außeneinheit und mehreren mit der Außeneinheit verbundenen Inneneinheiten sowie ein Verfahren zur Steuerung eines Stroms von überschüssigem Kältemittel in einem Kühlkreis, wenn eine Inneneinheit nicht betrieben wird.

Wenn bei einer herkömmlichen Anlage, wie sie in der JP-A-61-114060 beschrieben ist, eine oder mehrere Inneneinheiten nicht betrieben werden, werden während des Betriebes der Anlage den nicht betriebenen Inneneinheiten zugeordnete elektrische Expansionsventile oder solche Expansionsventile und den nicht betriebenen Inneneinheiten zugeordnete Elektromagnetventile für ein öffnen oder Schließen gesteuert, um den Unterkühlungsgrad der betriebenen Inneneinheit (während des Heizbetriebsmodus der Anlage) oder ihren Überhitzungsgrad (während ihres Kühlbetriebsmodus) auf einem vorherbestimmten Wert zu halten, wodurch eine geeignete Kältemittelmenge erhalten wird, die den Betriebskreis durchläuft.

Bei einer solchen herkömmlichen Anlage wird jedoch nicht in Betracht gezogen, daß zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die oben genannte Steuerung der Ventile durchgeführt wird, und dem Zeitpunkt, an dem der Unterkühlungsgrad oder der Überhitzungsgrad tatsächlich geändert wird, eine Zeitverzögerung besteht. Falls eine solche Steuerung fortlaufend durchgeführt wird, um den Unterkühlungsgrad oder den Überhitzungsgrad auf dem vorherbestimmten Wert zu halten, ist es schwierig, die Ausführung einer solchen Steuerung anzuhalten, wenn der erfaßte Unterkühlungsgrad oder Überhitzungsgrad gerade ein Niveau erreicht, das genau dem vorherbestimmten Wert entspricht, da sich der erfaßte Unterkühlungsgrad oder Überhitzungsgrad schrittweise ändert, d.h., daß die Ansprechempfindlichkeit nicht so gut ist.

Der überschüssige Kältemittelstrom wird daher ungenau und unmäßig gesteuert, so daß das Problem auftritt, daß der Betriebskreislauf des Kältemittels instabil wird. Wenn bei der herkömmlichen Anlage der den Betriebskreislauf durchlaufende Kältemittelstrom geändert wird, wird darüber hinaus außerdem eine andere bedeutende gesteuerte Variable geändert, was sich auf eine andere Steuerung beträchtlich auswirkt. Dies wird bei der herkömmlichen Anlage jedoch nicht in Betracht gezogen. Deswegen bringt die Steuerung des Überschußstroms das Problem mit sich, daß die Steuerung der Kältemittelverteilung instabil wird, die auf dem Überhitzungssgrad des von dem Verdichter kommenden Kältemittels basiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klimaanlage zu schaffen, durch die die oben erwähnten Probleme gelöst werden und bei der die überschüssige Strom des Kältemittels entsprechend den Zuständen des Betriebskreises passend gesteuert wird, um einen wirksamen und stabilen Kühlkreislauf zu bilden, wodurch Behaglichkeit vermittelnde Verhältnisse geschaffen werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Anlage und das Verfahren nach Anspruch 1 bzw. 4 gelöst.

Gemäß der US-A-4 644 756 wird der Öffnungsgrad des Expansionsventils jeder Inneneinheit entsprechend der Temperatur des Kältemittels in jeder der nicht betriebenen Einheiten korrigiert. Die US-Schrift lehrt außerdem, daß das motorbetriebene Ventil während eines vorherbestimmten Zeitabschnitts auf einem konstanten Öffnungsgrad gehalten wird. Bei dem in der US-Schrift beschriebenen Stand der Technik werden die den nicht betriebenen Einheiten zugeordneten motorgetriebenen Ventile fortlaufend gesteuert. Falls beispielsweise das Kältemittel in die nicht betriebenen Inneneinheiten eingeführt wird, so daß die Temperatur des darin befindlichen, unter Hochdruck stehenden Kältemittels als unterhalb des Durchschnittswertes liegend eingeschätzt wird, werden die diesen nicht betriebenen Einheiten zugeordneten, motorgetriebenen Ventile weiter um einen konstanten Wert geöffnet. Die motorbetriebenen Ventile werden nämlich so lange geöffnet, bis die Temperatur des unter Hochdruck stehenden Kältemittels in den nicht betriebenen Einheiten den Durchschnittswert erreicht. Deshalb wird zuviel Kältemittel aus den nicht betriebenen Einheiten abgeführt, da der Temperaturwechsel einer Zeitverzögerung unterliegt. Obwohl eine geeignete Kältemittelmenge abgeführt wird, steigt die Temperatur des Kältemittels nicht schnell an. Deswegen kann eine zusätzliche Kältemittelmenge aus den nicht betriebenen Einheiten abgeführt werden. Um dies zu verhindern, wird gemäß der vorliegenden Erfindung der Öffnungsgrad des Expansionsventils einmal auf einen ursprünglichen Wert zurückgebracht, nachdem das Kältemittel während eines vorherbestimmten Zeitabschnitts aus den nicht betriebenen Einheiten abgeführt wurde. Das Expansionsventil wird für einen vorherbestimmten Zeitabschnitt gehalten, um die Zeitverzögerung zu kompensieren, und nachdem ein solcher Zeitabschnitt verstrichen ist, wird die Temperatur des Kältemittels erfaßt. Falls es noch nicht den gewünschten Wert erreicht hat, wird das Kältemittel wieder abgeführt. Die Steuerung des Expansionsventils wird erfindungsgemäß intermittierend ausgeführt, um die Zeitverzögerung zu kompensieren.

Bevorzugte Ausführungsformen der Anlage nach Anspruch 1 sind in den Ansprüchen 2 und 3 beschrieben.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben, von denen

Fig. 1 ein Schaltbild ist, das den Kühlkreis einer Ausführungsform der Erfindung zeigt,

Fig. 2 ein Diagramm ist, das den Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Ventile zeigt,

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm ist, das die Steuerung der Ausführungsform von Fig. 1 zeigt,

Fig. 4 und 7 Ablaufdiagramme sind, die die Steuerung einer anderen Ausführungsform zeigt,

Fig. 5 ein Ablaufdiagramm ist, das den Prozeß K in Fig. 4 zeigt, und

Fig. 6 ein Diagramm ist, das die Änderungen des Überhitzungsgrades zeigt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer in Fig. 1 gezeigten Ausführungform beschrieben. Ein Kühlkreis einer Klimaanlage weist eine einzelne Außeneinheit A und drei Inneneinheiten B, C und D auf, die mit der Außeneinheit A verbunden sind. Die Außeneinheit A weist einen Kompressor 1, ein Vierwegeventil 2, einen Akkumulator 3, einen Außenwärmetauscher 4 und einen Sammelbehälter 5 auf, der in einer flüssigkeitsseitigen Hauptleitung 6 angeordnet ist, durch die das flüssige Kältemittel strömt. Die Leitung 6 verzweigt sich in drei flüssigkeitsseitige Zweigleitungen 7b, 7c und 7d. Die Inneneinheiten B, C und D weisen Innenwärmetauscher 8b, 8c bzw. 8d auf. In den jeweiligen flüssigkeitsseitigen Zweigleitungen 7b, 7c und 7d sind elektrisch umkehrbare Expansionsventile 9b, 9c, 9d angeordnet, durch die das flüssige Niedertemperatur- und Niederdruckkältemittel strömt. In gleicher Weise sind Elektromagnetventile 10b, 10c und 10d in den jeweiligen gasseitigen Zweigleitungen 11b, 11c und 11d angeordnet, durch die das gasförmige Niedertemperatur- und Niederdruckkältemittel strömt. Die Zweigleitungen 11b, 11c und 11d sind in eine gasseitige Hauptleitung 12 integriert, durch die das gasförmige Niedertemperatur- und Niederdruckkühlmittel strömt. Diese Elemente sind, wie in Fig. 1 gezeigt, so miteinander verbunden, daß sie einen Kühlkreis in Wärmepumpenbauweise bilden. Es ist außerdem ein Steuersystem vorgesehen, das einen Sensor 13 zur Erfassung einer Kondensationstemperatur des Kältemittels, der in einer Kondensationsleitung vorgesehen ist, die mit einer Kältemittelförderleitung aus dem Kompressor verbunden ist, einen Sensor 14 zur Erfassung einer Temperatur eines gasförmigen Kältemittels, das aus dem Kompressor gefördert wird, Sensoren 15b, 15c und 15d zur Erfassung der jeweiligen Temperaturen des Kältemittels vor der Druckverringerung durch die Expansionsventile 9b, 9c und 9d in einem Heizbetriebmodus, eine Steuereinrichtung 16 zur Verarbeitung der Daten dieser Sensoren 13, 14, 15b, 15c und 15d und eine Einrichtung 17 für eine Ausgabe von Befehlssignalen auf der Basis der Befehle von der Steuereinrichtung 16 an die Expansionsventile 9b, 9c und 9d, um deren Öffnungsgrade auf bestimmte Werte zu bringen, und an die Elektromagnetventile 10b, 10c und 10d, um diese zu schließen oder zu öffnen, aufweist. Das Steuersystem weist außerdem Sensoren 18b, 18c und 18d auf, die in einer Leitungswand des jeweiligen Innenwärmetauschers 8b, 8c und 8d für eine Erfassung einer Sättigungstemperatur des darin befindlichen Kältemittels vorgesehen sind, und Sensoren 19b, 19c und 19d auf, die in den jeweiligen Zweigleitungen 11b, 11c und 11d für eine Erfassung der Temperatur des darin befindlichen Kältemittels vorgesehen sind.

Die Bezugszeichen 20 und 21 bezeichnen in Fig. 2 eine Wellenform, die einen Öffnungsgrad des der nicht betriebenen Inneneinheit zugeordneten elektrischen umschaltbaren Expansionsventils darstellt, bzw. eine Wellenform, die einen Öffnungs-/Schließzustand des Elektromagnetventils darstellt, das der nicht betriebenen Inneneinheit zugeordnet ist.

Der Betrieb der oben erwähnten Ausführungsform wird nachstehend anhand der Figuren 1 und 3 beschrieben, die ein Ablaufdiagramm der Steuerung hierfür zeigen.

Wenn in dem Heizbetriebsmodus nur eine Inneneinheit B betrieben wird, wird das gasförmige Kältemittel von dem Kompressor 1 über die gasseitige Hauptleitung 12, die gasseitige Zweigleitung 11b und das Elektromagnetventil 10b zu dem Wärmetauscher 8b geführt, in dem ein Wärmeaustausch zwischen dem gasförmigen Kältemittel und der Innenluft stattfindet und das Kältemittel Wärme nach außen abstrahlt und in ein Kondensationskältemittel oder flüssiges Kältemittel kondensiert. Das flüssige Kältemittel wird durch das Expansionsventil 9b, die flüssigkeitsseitige Zweigleitung 7b, die flüssigkeitsseitige Hauptleitung 6 und den Sammelbehälter 5 zu dem Wärmetauscher 4 weiterbefördert, in dem ein Wärmeaustausch des flüssigen Kältemittels mit der Außenluft stattfindet und das flüssige Kältemittel Wärme aufnimmt und zu einem gasförmigen Kältemittel verdampft. Das gasförmige Kältemittel kehrt durch das Vierwegeventil 2 und den Akkumulator 3 zu dem Kompressor 1 zurück. In diesem Fall sind die Expansionsventile 9c und 9d und die den nicht betriebenen Inneneinheiten C und D zugeordneten Magnetventile 10c und 10d vollkommen geschlossen.

Der Steuereinrichtung 16 errechnet einen Temperaturunterschied zwischen der durch den Sensor 18b erfaßten Kältemitteltemperatur und der durch den Sensor 19b erfaßten Kältemitteltemperatur oder den Unterkühlungsgrad SC des Kältemittels (Schritt 301). Wenn der Unterkühlungsgrad SC geringer als der vorherbestimmte Wert E ist (Schritt 302), d.h., wenn sich der Unterkühlungsgrad SC innerhalb eines Bereiches 22a (Fig. 2) befindet, entscheidet die Steuereinrichtung 16, daß die durch den Kühlkreis laufende Kältemittelmenge unzureichend ist (Schritt 303). Danach gibt die Steuereinrichtung 16 in dem Schritt 304 Befehle an die Einrichtung 17 aus, um die den nicht betriebenen Einheiten C und D zugeordneten Elektromagnetventile 10c und 10d in geschlossenen Stellungen zu halten (wie es durch 21a in Fig. 2 dargestellt ist) und um die Expansionsventile 9c und 9d für einen Abschnitt t1 auf einen vorherbestimmten Öffnungsgrad Hi zu öffnen (wie es durch 20a in Fig. 2 dargestellt ist). Deshalb wird das Kältemittel in den nicht betriebenen Einheiten C und D von diesen abgezogen und nach Verstreichen des Zeitabschnitts t1 (Schritt 305) gibt die Steuereinrichtung 16 Befehle zur Schließung der Expansionsventile 9c und 9d an die Einrichtung 17 (Schritt 306). Nachdem der Zeitabschnitt t2 (Fig. 2) verstrichen ist (Schritt 307), errechnet die Steuereinrichtung 16 wieder den Temperaturunterschied (SC) (Schritt 301). Wenn ein solcher Unterschied sich immer noch in dem Bereich 22a befindet, wird der obige Vorgang wiederholt, um das Kältemittel aus den nicht betriebenen Einheiten C und D abzuziehen.

Wenn der Unterkühlungsgrad SC im Gegensatz hierzu höher ist als der vorherbestimmte Wert F (Schritt 302), d.h., wenn sich der Unterkühlungsgrad SC innerhalb eines Bereiches von 22b (Fig. 2) befindet, entscheidet die Steuereinrichtung 16, daß die durch den Kühlkreis laufende Kältemittelmenge zu hoch ist (Schritt 308). Danach gibt der Steuereinrichtung 16 in einem Schritt 309 Befehle an die Einrichtung 17, um die den nicht betriebenen Einheiten C und D zugeordneten Expansionsventile 9c und 9d in geschlossenen Stellungen zu halten (wie es durch 20a in Fig. 2 dargestellt ist) und um die Elektromagnetventile 10c und 10d für einen Abschnitt t3 (wie er durch 21b in Fig. 2 gezeigt ist) zu öffnen, indem eine Spannung HI (v) an deren Elektromagnetspule angelegt wird. Nach Verstreichen des Zeitabschnitts t3 (Schritt 310) gibt die Steuereinrichtung 16 an die Einrichtung 17 Befehle zum Schließen der Elektromagnetventile 10c und 10d aus (Schritt 311). Nach Verstreichen des Zeitabschnitts t4 (Fig. 2) (Schritt 312) errechnet die Steuereinrichtung 16 wieder den Temperaturunterschied (SC) (Schritt 301). Wenn ein solcher Unterschied immer noch im Bereich 22b liegt, wird der obige Vorgang wiederholt, um das Kältemittel in die nicht betriebenen Einheiten C und D einzuführen.

Aufgrund der oben erwähnten Steuerung werden die Elektromagnetventile 10c und 10d und die Espansionsventile 9c, 9d, die den nicht betriebenen Einheiten C und T zugeordnet sind, in geschlossenen Stellungen gehalten (wie es durch 21c und 20c in Fig. 2 dargestellt ist), wenn der Unterkühlungsgrad SC innerhalb eines Bereiches 22c (Fig. 2) liegt (Schritt 302) und die den Kühlkreis durchlaufende Kältemittelmenge richtig ist (Schritt 313), um das Kältemittel in den nicht betriebenen Inneneinheiten C und D zu halten. Nach Verstreichen des Abtastungszeitraums t5 (Schritt 314) kehrt der Prozeß zu dem Schritt 301 zurück.

Wenn in dem Kühlbetriebsmodus nur eine Inneneinheit B betrieben wird, wird das gasförmige Kältemittel aus dem Kompressor 1 über das Vierwegeventil 2 zu dem Wärmetauscher 4 gefördert, in dem ein Wärmeaustausch des gasförmigen Kältemittels mit der Innenluft stattfindet und in dem das gasförmige Kältemittel Wärme nach außen strahlt, um zu einem Kondensat oder flüssigem Kältemittel zu kondensieren. Das flüssige Kältemittel wird durch den Sammelbehälter 5, die flüssigkeitsseitige Hauptleitung 6, die flüssigkeitsseitige Zweigleitung 7b und das Expansionsventil 9b zu dem Wärmetauscher 8b weiterbefördert, in dem ein Wärmeaustausch des flüssigen Kältemittels mit der Innenluft stattfindet und in dem das flüssige Kältemittel Wärme aufnimmt, um zu gasförmigem Kältemittel zu verdampfen. Das gasförmige Kältemittel kehrt durch das Elektromagnetventil 10b, die gasseitige Zweigleitung 11b, die gasseitige Hauptleitung 12, das Vierwegeventil 2 und den Akkumulator 3 zu dem Kompressor 1 zurück. In diesem Fall sind die Expansionsventile 9c und 9d und die Elektromagnetventile 10c und 10d, die den nicht betriebenen Inneneinheiten C und D zugeordnet sind, vollkommen geschlossen.

Die Steuereinrichtung 16 errechnet einen Temperaturunterschied zwischen der durch den Sensor 18b erfaßten Kältemitteltemperatur und der durch den Sensor 19b erfaßten Kältemitteltemperatur oder den Überhitzungsgrad SH des Kältemittels (Schritt 315). Wenn der Überhitzungsgrad SH höher ist als der vorherbestimmte Wert G (Schritt 316), entscheidet die Steuereinrichtung 16, daß die den Kühlkreis durchlaufende Kältemittelmenge unzureichend ist (Schritt 317). Es wird nach den gleichen Schritten 318 bis 321 vorgegangen, wie in dem Fall, in dem der Unterkühlungsgrad SC im Heizbetriebsmodus geringer ist als der vorherbestimmte Wert.

Deswegen wird das Kältemittel in den nicht betriebenen Einheiten C und D aus diesen abgezogen. Da der Kühlkreislauf in diesem Fall umgekehrt ist, dienen die Expansionsventile 9c, 9d in dem Schritt 318 als Elektromagnetventile und die Elektromagnetventile 10c, 10d als Expansionsventile. Wenn der Überhitzungsgrad SH im Gegensatz hierzu geringer ist als der vorherbestimmte Wert H (Schritt 316), entscheidet der Steuereinrichtung 16, daß die durch den Kühlkreis laufende Kältemittelmenge zu hoch ist (Schritt 322). Es wird nach den gleichen Schritten 323 bis 326 vorgegangen, wie in dem Fall, in welchem der Unterkühlungsgrad SC im Wärmebetriebsmodus größer ist als der vorherbestimmte Wert. Deshalb wird Kältemittel in die nicht betriebenen Einheiten C und D eingeführt. Da der Kühlkreislauf in diesem Fall umgekehrt ist, dienen die Expansionsventile 9c, 9d in dem Schritt 323 als Elektromagnetventile und die Elektromagnetventile 10c, 10d als Expansionsventile.

Wenn der Überhitzungsgrad SH innerhalb eines Bereiches 23c (Fig. 2) liegt (Schritt 316) und die durch den Kühlkreis laufende Kältemittelmenge richtig ist (Schritt 327), wird das Kältemittel innerhalb der nicht betriebenen Inneneinheit gehalten, wie es auch der Fall ist, wenn der Unterkühlungsgrad SC in dem Heizbetriebsmodus innerhalb des Bereiches 22c liegt. Nach dem Verstreichen eines Abtastungszeitabschnitts t6 (Schritt 328) kehrt der Prozeß zu dem Schritt 315 zurück. Bei der oben erwähnten, in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform wird nämlich der Unterkühlungsgrad des Kältemittels (in dem Heizbetriebsmodus) oder sein Überhitzungsgrad (im Kühlbetriebsmodus) durch die Sensoren erfaßt. Wenn der Unterkühlungsgrad SC den vorherbestimmten Bereich in dem Heizbetriebsmodus überschreitet oder der Überhitzungsgrad SH in dem Kühlbetriebsmodus unterhalb des vorherbestimmten Bereiches gehalten wird, entscheidet die Steuereinrichtung, daß das Kältemittel in einer Menge durch den Kühlkreis läuft, die größer ist als bei dem richtigen Betrieb des Kreislaufs, und gibt dann Befehle an die Befehlssignalausgabeeinrichtung, so daß in dem Heizbetriebsmodus die den nicht betriebenen Einheiten zugeordneten Expansionsventile in einer geschlossenen Stellung und die den nicht betriebenen Einheiten zugeordneten Magnetventile umgeschaltet und für einen vorherbestimmten Abschnitt in einer offenen Stellung gehalten werden, und daß in dem Kühlbetriebsmodus diese Expansionsventile umgeschaltet und in einer offenen Stellung gehalten werden und diese Elektromagnetventile in einer geschlossenen Stellung gehalten werden. Deswegen wird das durch den Kühlkreis laufende Kältemittel in die nicht betriebenen Einheiten eingeführt und darin gehalten, um die Menge des umlaufenden Kältemittels zu verringern. Nachdem der vorherbestimmte Zeitabschnitt verstrichen ist, werden die Expansionsventile und die Magnetventile in die offenen Stellungen umgeschaltet. Die Ventile werden den vorherbestimmten Zeitabschnitt lang in geschlossenen Stellungen gehalten, so daß der Kühlkreis der oben beschriebenen Steuerung unterworfen wird. Dann können sich der Unterkühlungsgrad SC des Kältemittels und der Überhitzungsgrad SH ändern. Wenn sich der Unterkühlungsgrad SC und der Überhitzungsgrad SH danach nicht in dem gewünschten Bereich befinden, wird die oben erwähnte Steuerung wiederholt intermittierend durchgeführt, um das überschüssige Kältemittel zu reduzieren.

Wenn der Unterkühlungsgrad SC in dem Heizbetriebsmodus unter dem vorherbestimmten Bereich gehalten wird oder der Überhitzungsgrad SH den vorherbestimmten Bereich in dem Kühlbetriebsmodus überschreitet, entscheidet die Steuereinrichtung auf dieselbe Weise, daß das Kältemittel in einer Menge durch den Kühlkreis läuft, die geringer ist als die für einen richtigen Betrieb des Kreislaufs, und gibt dann Befehle an die Befehlssignalausgabeeinrichtung aus, so daß in dem Heizbetriebsmodus die den nicht betriebenen Inneneinheiten zugeordneten Expansionsventile umgeschaltet und in offener Stellung gehalten werden und die den nicht betriebenen Einheiten zugeordneten Elektromagnetventile für einen vorherbestimmten Zeitabschnitt in einer geschlossenen Stellung gehalten werden, und daß in dem Kühlbetriebsmodus diese Expansionsventile in einer geschlossenen Stellung gehalten werden und diese Elektromagnetventile umgeschaltet werden und in einer offenen Stellung gehalten werden. Deswegen wird das innerhalb der nicht betriebenen Einheiten gehaltene Kältemittel in den Kühlkreis abgeführt, um die Menge des umlaufenden Kältemittels zu erhöhen. In diesem Fall wird die Steuerung intermittierend durchgeführt.

Eine solche Steuerung ändert die Menge des umlaufenden Kältemittels und hat Auswirkungen auf die gesteuerten Variablen, ausgenommen diese Menge, beispielsweise auf den Überhitzungsgrad des von dem Kompressor kommenden Kältemittels. Wenn jedoch die Schritte 329 bis 332 (Fig. 4) dem Steuervorgang von Fig. 3 zugefügt werden, ist es möglich, solche Auswirkungen zu beseitigen. Bezugnehmend auf die Steuerung zur Verteilung des Kältemittels, die für die Klimaanlage für mehrere Räume wichtig ist, werden demgemäß die Expansionsventile und die Elektromagnetventile, die den nicht betriebenen Einheiten zugeordnet sind, betätigt, wenn die erfaßten Werte, z.B. der Überhitzungsgrad des von dem Kompressor kommenden Kältemittels, den Bedingungen genügen, die eine Verteilungssteuerung ungünstig beeinflussen, um den Kältemittelstrom von den nicht betriebenen Einheiten in den Kühlkreis ohne Berücksichtigung der Werte der erfaßten gesteuerten Variablen bei der Steuerung des überschüssigen Kältemittels, z.B. des Unterkühlungsgrades SC und des Überhitzungsgrades SH, zu unterbrechen.

Die oben erwähnte Verteilungssteuerung wird nachstehend anhand der Figuren 1, 2 und 4 und Figur 5 erläutert, die den Prozeß in den Schritten 330 und 332 von Fig. 4 zeigt.

Da das Kältemittel bei der Steuerung des überschüssigen Kältemittels von den nicht betriebenen Einheiten in den Betriebskreis abgeführt wird, wird der Überhitzungsgrad des von dem Kompressor kommenden Kältemittels verringert, so daß die Verteilungssteuerung ungünstig beeinflußt wird und die Stabilität des Kreislaufs schlechter wird. Um zu verhindern, daß die Stabilität schlechter wird, berechnet die Steuereinrichtung 16 deswegen bei dieser Ausführungsform einen Temperaturunterschied zwischen der Temperatur des von dem Kompressor kommenden gasförmigen Kältemittels, die durch den Sensor 14 erfaßt wird, und der Kondensationstemperatur des Kältemittels, die von dem Sensor 13 erfaßt wird, oder den Überhitzungsgrad TdSH des von dem Kompressor kommenden Kältemittels. Die Steuereinrichtung 16 unterbricht die Steuerung des überschüssigen Kältemittels, wenn folgenden Bedingungen oder dem Prozeß K (Schritte 330 und 332 von Fig. 4) Genüge geleistet wird. Die Steuerung des überschüssigen Kältemittels wird nämlich zeitweise unterbrochen, wenn der Überhitzungsgrad TdSH des von dem Kompressor kommenden Kältemittels geringer wird als der voreingestellte Wert SHset, wodurch die Kältemittelverteilungssteuerung angepaßt wird, d.h. TdSH-SHset < 0 (Fig. 5 und 6). Sie wird im Gegenteil sogar dann unterbrochen, wenn der Überhitzungsgrad TdSH höher ist als der voreingestellte Wert SHset in einem J-Bereich zwischen dem voreingestellten Wert SHset und einem voreingestellten Wert JºC, der sich in der Nähe des voreingestellten Werts SHset befindet, falls der Überhitzungsgrad TdSH die Neigung hat zu fallen, d.h., wenn der Überhitzungsgrad TdSH an dem Abtastpunkt 2 geringer wird als der Überhitzungsgrad TdSH' an dem vorgesehenen Abtastpunkt 1 und dem voreingestellten Wert SHset näherkommt, um das Kältemittel unabhängig von dem Unterkühlungsgrad oder dem Überhitzungsgrad mittels der Schritte 329, 330 oder 331, 332 aus den nicht betriebenen Inneneinheiten in den Betriebskreis zu fördern. Falls der Überhitzungsgrad TdSH jedoch dazu neigt anzusteigen, wie es durch die gestrichelte Linie in Fig. 6 gezeigt ist, wird das Kältemittel weiter von den nicht betriebenen Inneneinheiten in den Betriebskreis abgeführt, auch wenn sich der Überhitzungsgrad TdSH innerhalb des J- Bereiches befindet. Deswegen ist es mit dieser Ausführungsform möglich, die Interferenz zwischen der Steuerung des überschüssigen Kältemittels und der Steuerung der Kältemittelverteilung zu beseitigen, die beide wichtig sind für eine Klimaanlage für mehrere Räume.

Die Erfindung ist im übrigen nicht auf die obige Ausführungsformen beschränkt, sondern es sind die folgenden Modifizierungen möglich. Beispielsweise können hinsichtlich der durch die Sensoren zu erfassenden Größen die Sensoren andere Größen erfassen, die solchen Größen entsprechen, wenn die Sensoren an anderen Stellen angeordnet sind. Es ist außerdem sogar möglich, die Sättigungstemperaturen, die durch die Sensoren 18b, 18c und 18d gemessen werden sollen, sogar dann zu berechnen, wenn auf die Sensoren 18b, 18c und 18d verzichtet wird, indem die durch die Sensoren 13, 15b, 15c und 15d erfaßten Werte mit Kompensationskoeffizienten kompensiert werden, wie z.B. der Kapazitäten der Inneneinheiten. Auf diese Weise sind verschiedene Modifizierungen innerhalb des Erfindungsbereiches möglich. Obwohl der Prozeß K bei der obigen Ausführungsform nicht nur in dem Heizbetriebsmodus, sondern auch in dem Kühlbetriebsmodus (Fig. 4) vorgesehen ist, ist es praktisch ausreichend, den Prozeß K nur in dem Heizbetriebsmodus durchzuführen, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Der in Fig. 7 gezeigte Steuervorgang ist mit dem in Fig. 4 gezeigten im wesentlichen identisch. Es wird daher von einer Erläuterung hierzu abgesehen.

Der Steuerkreislauf der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform ist einfacher als der in Fig. 4 gezeigte.

Mit den oben erwähnten Steuerungen wird die Menge des durch den Kreislauf laufenden Kältemittels immer in richtiger Übereinstimmung mit den Zuständen der Klimaanlage gehalten. Deshalb ist es möglich, einen Anstieg des Drukkes und der Temperatur des von dem Kompressor kommenden Kältemittels zu verhindern, der durch den Anstieg der durch den Kreislauf laufenden Kältemittelmenge verursacht wird. Es wird außerdem ein Stillstand des Kompressors verhindert, der durch Betätigung einer hierfür vorgesehenen Schutzeinrichtung aufgrund eines solchen Anstiegs des Drucks und der Temperatur verursacht wird. Außerdem ist es möglich, einen Anstieg der Kompressortemperatur zu verhindern, die durch eine Verringerung des durch den Kreislauf gehenden Kältemittels verursacht wird, und die Erzeugung von verdampftem Gas spontan zu unterbinden. Folglich wird der Kühlkreis stabil und richtig gehalten, d.h., daß die Zuandsbedingungen an allen Stellen des Kreislaufs stabil sind. Deshalb werden angenehme klimatisierte Verhältnisse erhalten.

Obwohl erfindungsgemäß eine oder mehrere Inneneinheiten der Klimaanlage für mehrere Räume Zustände annehmen, in denen sie nicht betrieben werden, ist es möglich, das Kältemittel in Übereinstimmung mit der Anzahl der betriebenen Inneneinheiten durch den Kühlkreis laufen zu lassen, so daß der Vorteil eines angenehmen klimatisierten Zustandes erreicht wird.


Anspruch[de]

1. Klimaanlage in Wärmepumpenbauweise für mehrere Räume mit einer einzelnen Außeneinheit (A), die einen Kompressor (1) und einen Außenraumwärmetauscher (4) aufweist, mit mehreren Inneneinheiten (B, C, D), die einzeln in Betrieb gesetzt werden können und jeweils einen Innenraumwärmetauscher (8b, 8c, 8d) aufweisen, mit mehreren elektrischen Umkehrexpansionsventilen (9b, 9c, 9d), die jeweils für eine Strömung eines Kältemittels in entgegengesetzte Richtungen in den jeweiligen Zweigleitungen (7b, 7c, 7d) vorgesehen sind, in die eine mit der Außeneinheit verbundene flüssigkeitsseitige Hauptleitung (6) abzweigt, und mit mehreren Elektromagnetventilen (10b, 10c, 10d), die jeweils in einer Zweigleitung (11b, 11c, 11d) vorgesehen sind, in die eine mit der Außeneinheit verbundene gasseitige Hauptleitung (12) abzweigt, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage außerdem eine Steuereinrichtung (16) zum periodischen Abtasten eines Unterkühlungsgrads (SC) des Kältemittels in dem Kühlkreislauf beim Betrieb von Inneneinheiten der Inneneinheiten oder ihres Überhitzungsgrades und zum Berechnen und zum Vergleichen der abgetasteten Daten mit vorherbestimmten Werten und eine Steuersignalausgangseinrichtung (17) zum Empfangen von Signalen von der Steuereinrichtung und zur Ausgabe von Befehlssignalen an die Expansionsventile und die Elektromagnetventile aufweist, die den nicht betriebenen Inneneinheiten zugeordnet sind, um die Expansionsventile oder die Expansionsventile und die Elektromagnetventile intermittierend zu schließen oder zu öffnen, so daß die Menge des in den nicht betriebenen Inneneinheiten gespeicherten Kältemittels intermittierend geändert wird, um die Menge des durch den Kreislauf hindurchgehenden Kältemittels zu steuern, und daß der Unterkühlungsgrad oder der Überhitzungsgrad in den betriebenen, zu steuernden Inneneinheiten innerhalb eines vorherbestimmten Bereichs gehalten wird.

2. Klimaanlage in Wärmepumpenbauweise für mehrere Räume nach Anspruch 1, bei der die Anlage außerdem eine Steuereinrichtung zur Erfassung des Überhitzungsgrades des Kältemittels von dem Kompressor in einem Kühlkreis und zur Betätigung der den nicht betriebenen Inneneinheiten der Inneneinheiten zugeordneten Expansionsventile oder der den nicht betriebenen Inneneinheiten der Inneneinheiten zugeordneten Expansionsventile und Elektroventile aufweist, um einen Kältemittelstrom aus den nicht betriebenen Inneneinheiten in dem Kühlkreis zu unterbrechen.

3. Klimaanlage in Wärmepumpenbauweise für mehrere Räume nach Ansruch 2, bei der die Steuereinrichtung nur in einem Heizbetrieb-Steuerkreis vorgesehen ist.

4. Verfahren zum Betrieb einer Klimaanlage mit einem Kühlkreis, der eine Außeneinheit (A) mit einem Kompressor (1) aufweist, mit einem Außenraumwärmetauscher (4) und einem Vierwegeventil (2), mit mehreren Inneneinheiten (B, C, D), die einzeln in Betrieb gesetzt werden können und jeweils einen Innenraumwärmetauscher (8b, 8c, 8d) aufweisen, mit mehreren elektrischen Umkehrexpansionsventilen (9b, 9c, 9d), von denen jedes für eine Strömung eines flüssigen Kältemittels in entgegengesetzten Richtungen in den jeweiligen Zweigleitungen (7b, 7c, 7d) vorgesehen ist, in die eine mit der Außeneinheit verbundene flüssigkeitsseitige Hauptleitung (6) abzweigt, und mit mehreren Elektromagnetventilen (10b, 10c, 10d), die jeweils in einer Zweigleitung (11b, 11c, 11d) vorgesehen sind, in die eine mit der Außeneinheit verbundene gasseitige Hauptleituzig (12) abzweigt, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

a) Bestimmen des Unterkühlungsgrades in dem Heizmodus und des Überhitzungsgrades im Kühlmodus der betriebenen Inneneinheiten;

b) Bestimmen im Heizbetriebmodus, daß die durch die betriebenen Inneneinheiten der Inneneinheiten umlaufende Kältemittelmenge überschüssig ist, falls der Unterkühlungsgrad (SC) größer ist als ein vorherbestimmter Wert (F), und daß die durch die betriebenen Inneneinheiten der Inneneinheiten umlaufende Kältemittelmenge unzureichend ist, falls der Unterkühlungsgrad (SC) geringer ist als ein vorherbestimmter Wert (E), oder Bestimmen im Kühlbetriebsmodus, daß die durch die betriebenen Inneneinheiten der Inneneinheiten umlaufende Kältemittelmenge unzureichend ist, falls der Überhitzungsgrad (SH) größer ist als der vorherbestimmte Wert (G) und daß die durch die betriebenen Inneneinheiten der Inneneinheiten umlaufende Kältemittelmenge überschüssig ist, falls der Überhitzungsgrad (SH) geringer ist als der vorherbestimmte Wert (H);

c) Öffnen oder Schließen der Expansionsventile, die den nicht betriebenen Inneneinheiten der Inneneinheiten zugeordnet sind, oder nicht nur der Expansionsventile, sondern auch der Elektromagnetventile, die den nicht betriebenen Inneneinheiten der Inneneinheiten zugeordnet sind, während des Betriebes der Anlage für eine Einführung eines Teils des umlaufenden Kältemittels in die nicht betriebenen Inneneinheiten, falls die Kältemittelmenge zu groß ist, oder für eine Abführung des in des in den nicht betriebenen Einheiten gespeicherten Kältemittels in den Betriebskreislauf, falls die Kältemittelmenge unzureichend ist, um die in den nicht betriebenen Inneneinheiten gespeicherte Kältemittelmenge zu verändern und die in dem Kreislauf umlaufende Kältemittelmenge einzustellen, so daß der Unterkühlungsgrad bzw. der Überhitzungsgrad in den betriebenen, zu steuernden Inneneinheiten innerhalb eines vorherbestimmten Bereichs gehalten wird.







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