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Dokumentenidentifikation DE602004001501T2 22.02.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001526341
Titel Mehrzonenklimaanlage und Verfahren zur Steuerung derselben
Anmelder Samsung Electronics Co., Ltd., Suwon, Kyonggi, KR
Erfinder Kim, Woo Hyun, Kangnam-Gu Seoul, KR;
Jung, No. 244-303 Shinan Apt., Gyoo Ha, Suwon-Si Gyeonggi-Do, KR;
Jung, No. 122-501, Hyun Seok, Paldal-Gu Suwon-Si Gyeonggi-Do, KR
Vertreter Weber & Heim Patentanwälte, 81479 München
DE-Aktenzeichen 602004001501
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 17.01.2004
EP-Aktenzeichen 042502310
EP-Offenlegungsdatum 27.04.2005
EP date of grant 12.07.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.02.2007
IPC-Hauptklasse F24F 11/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse F25B 13/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   F24F 3/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Klimaanlagen und Verfahren zum Regeln von Klimaanlagen und insbesondere eine Klimaanlage mit einer Außeneinheit und einer Mehrzahl an mit der Außeneinheit verbundenen Inneneinheiten, so dass gleichzeitig einige Inneneinheiten in einem Kühlbetrieb und einige andere Inneneinheiten in einem Heizbetrieb arbeiten können, und ein Verfahren zum Regeln eines Betriebs der Klimaanlage.

Im Allgemeinen umfassen herkömmliche Klimaanlagen vom Mehreinheitentyp (siehe z.B. Patent US-5009078-A) eine Außeneinheit und eine Mehrzahl an mit der Außeneinheit verbundene Inneneinheiten, um in einem Kühlmodus und/oder in einem Heizmodus zu arbeiten, um die Innenluft zu kühlen und/oder zu erwärmen, wodurch die Atmosphäre von Innenräumen geregelt wird. Bei herkömmlichen Klimaanlagen vom Mehreinheitentyp umfasst die Außeneinheit eine Mehrzahl an Verdichtern, eine Mehrzahl an Außenwärmetauschern und ein Außenexpansionsventil, während jede der Mehrzahl an Inneneinheiten einen Innenwärmetauscher und ein Innenexpansionsventil umfasst. Die Außen- und Innenexpansionsventile sind automatische Expansionsventile.

Anwender, die in Räumen mit Inneneinheiten einer herkömmlichen Klimaanlage vom Mehreinheitentyp anwesend sind, können die Betriebsmodi der Inneneinheiten nach Wunsch zwischen Kühlmodus und Heizmodus unterschiedlich auswählen.

Zum Beispiel kann, da die in Räumen anwesenden Anwender Temperaturen der Innenluft entsprechend einer Variation der Temperaturen der Innenluft während des Jahreszeitenwechsels oder einer Variation in den Umgebungsbedingungen des Innenraums unterschiedlich fühlen, die herkömmliche Klimaanlage vom Mehreinheitentyp in einem kombinierten Modus arbeiten, in welchem nach Wahl der Anwender einige Inneneinheiten zum Kühlen der Innenluft im Kühlmodus und gleichzeitig einige andere Inneneinheiten im Heizmodus zum Erwärmen der Innenluft arbeiten.

Während eines Kombinationsmodusbetriebs kann die herkömmliche Klimaanlage vom Mehreinheitentyp in einem Hauptkühlmodus, in welchem der Hauptteil der Inneneinheiten im Kühlmodus und der geringere Teil im Heizmodus arbeitet oder in einem Hauptheizmodus, in welchem der Hauptteil der Inneneinheiten in einem Heizmodus und der geringere Teil im Kühlmodus arbeitet, arbeiten. In der folgenden Beschreibung wird der Kombinationsmodus mit dem Hauptkühlmodus als Hauptkühlkombinationsmodus bezeichnet, während der Kombinationsmodus mit dem Hauptheizmodus als Hauptheizkombinationsmodus bezeichnet wird.

Während des Kombinationsmodusbetriebs der Klimaanlage vom herkömmlichen Mehreinheitentyp wird ein von den Verdichtern ausgetragener Kühlmittelaustritt in zwei Teile geteilt, die entsprechend einer ersten Gruppe an im Kühlmodus arbeitenden Inneneinheiten und einer zweiten Gruppe an im Heizmodus arbeitenden Inneneinheiten zugeführt werden. Mit anderen Worten, wird einiges des von den Verdichtern der Außeneinheit ausgetragenen Kühlmittelaustritt den als Kondensatoren wirkenden Außenwärmetauschern zugeführt, während der übrige Teil des Kühlmittelaustritts den Innenwärmetauschern von einigen im Heizmodus arbeitenden Inneneinheiten zugeführt wird, ohne durch die Außenwärmetauscher zu laufen.

Arbeitet eine Inneneinheit im Kühlmodus oder im Heizmodus, variiert häufig eine durch die Inneneinheit zu tragende Betriebslast. Deshalb kann, selbst wenn die Anzahl an im Heizmodus arbeitenden Inneneinheiten kleiner ist als diejenige der im Kühlmodus arbeitenden Inneneinheiten, die durch die im Heizmodus arbeitenden Inneneinheiten zu tragende Gesamtbetriebslast viel höher ansteigen, als die durch die im Kühlmodus arbeitenden Inneneinheiten zu tragende Gesamtbetriebslast. Während des Kombinationsmodusbetriebs der herkömmlichen Klimaanlage vom Mehreinheitentyp muss der von den Verdichtern ausgetragene Kühlmittelaustritt geeigneterweise in zwei Teile geteilt werden, um die durch die zwei Gruppen an jeweils im Kühlmodus und im Heizmodus arbeitenden Inneneinheiten zu tragende Gesamtbetriebslast zu bewältigen.

Jedoch steuert die herkömmliche Klimaanlage vom Mehreinheitentyp Mengen von geteilten Teilen des Kühlmittelaustritts nur entsprechend der Anzahl der beiden Gruppen an jeweils im Kühlmodus und im Heizmodus arbeitenden Inneneinheiten. Deshalb kann die herkömmliche Klimaanlage vom Mehreinheitentyp die Mengen der geteilten Teile des Kühlmittelaustritts nicht genau steuern, die die durch die beiden Gruppen an entsprechend im Kühlmodus und im Heizmodus arbeitenden Inneneinheiten zu tragende Gesamtbetriebslast bewältigen.

Folglich kann die herkömmliche Klimaanlage vom Mehreinheitentyp eine übermäßige Menge von Kühlmittelaustritt an die erste Gruppe an im Kühlmodus arbeitenden Inneneinheiten liefern, während die Menge an zugeführtem Kühlmittel der zweiten im Heizmodus arbeitenden Gruppe an Inneneinheiten unzureichend sein kann. Im vorstehenden Zustand können die Heizmodusleistungen der im Heizmodus arbeitenden Inneneinheiten sowie die Kühlmodusleistungen der im Kühlmodus arbeitenden Inneneinheiten reduziert sein.

Zusätzliche Aspekte und/oder Vorteile der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt und sind teilweise aus der Beschreibung ersichtlich oder können durch Ausüben der Erfindung erlernt werden.

Demgemäß ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Klimaanlage und ein Verfahren zum Regeln der Klimaanlage bereitzustellen, in der ein von den Verdichtern während eines Kombinationsmodusbetriebs der Klimaanlage ausgetragener Kühlmittelaustritt unter Betrachtung der durch zwei Gruppen an entsprechend im Kühlmodus und im Heizmodus arbeitenden Inneneinheiten zu tragende Betriebslasten geeignet geregelt wird, wodurch der Kühlmittelaustritt genau in zwei Teile geteilt wird, die jeweils den beiden Gruppen an Inneneinheiten zugeführt werden.

Die vorstehenden und/oder andere Aspekte werden durch Bereitstellen einer Klimaanlage erzielt, aufweisend: eine Außeneinheit mit einem Verdichter, einen Außenwärmetauscher, ein Außenexpansionsventil und ein AN/AUS-Ventil; eine Mehrzahl an Inneneinheiten entsprechend mit einer Mehrzahl an Innenwärmetauschern; eine erste Kühlmittelleitung, durch die ein Kühlmittel, das von dem Verdichter ausgetragen wird, von dem Verdichter zu der Mehrzahl an Inneneinheiten fließt, während es durch das AN/AUS-Ventil hindurchströmt; eine zweite Kühlmittelleitung, durch die das Kühlmittel von dem Verdichter zu der Mehrzahl an Inneneinheiten fließt, während es durch den Außenwärmetauscher und das Außenexpansionsventil hindurchströmt; und eine Regeleinheit, um eine Menge des Kühlmittels, die durch die erste Kühlmittelleitung fließt, und eine Menge des Kühlmittels, die durch die zweite Kühlmittelleitung fließt, entsprechend der durch die Mehrzahl an Inneneinheiten zu tragenden Betriebslasten zu regeln.

Das AN/AUS-Ventil kann an einem Einlass davon mit einer Stelle zwischen dem Verdichter und dem Außenwärmetauscher verbunden sein, und kann an einem Auslass davon mit der Mehrzahl an Inneneinheiten verbunden sein.

Das Außenexpansionsventil kann mit einem Auslass des Außenwärmetauschers verbunden sein.

Die Regeleinheit kann das AN/AUS-Ventil und das Außenexpansionsventil regeln, um die Menge des Kühlmittels, die durch die erste Kühlmittelleitung fließt, und die Menge des Kühlmittels, die durch die zweite Kühlmittelleitung fließt, zu regeln.

Die Regeleinheit kann aufweisen: eine Innenregeleinheit, um die Betriebslasten bereitzustellen, die durch die Mehrzahl an Inneneinheiten, die in einem Kühlmodus oder in einem Heizmodus arbeiten, zu tragen sind; und eine Außenregeleinheit, um das AN/AUS-Ventil und ein Öffnungsverhältnis des Außenexpansionsventils als Antwort auf die durch die Innenregeleinheit bereitgestellten Betriebslasten zu regeln.

Die Rußenregeleinheit kann das Öffnungsverhältnis des Außenexpansionsventils bestimmen, um Betriebsleistungen der Inneneinheiten, die in dem Kühlmodus arbeiten, und Betriebsleistungen sämtlicher Inneneinheiten, welche die Inneneinheiten, die in dem Kühlmodus arbeiten, und die Inneneinheiten, die in dem Heizmodus arbeiten umfassen, während eines Hauptkühlkombinationsmodusbetriebs, bei dem ein Hauptteil der Inneneinheiten in dem Kühlmodus arbeitet und ein geringerer Teil der Inneneinheiten in dem Heizmodus arbeitet, zu optimieren.

Die Mehrzahl an Inneneinheiten kann ferner eine Mehrzahl an entsprechenden Innentemperatursensoren aufweisen, und die Inneneinheit kann die Betriebslasten, die von der Mehrzahl der Inneneinheiten, entsprechend den Unterschieden zwischen Innentemperaturen um die Inneneinheiten herum und voreingestellten Bezugstemperaturen, zu tragen sind, bereitstellen.

Die Außenregeleinheit kann eine Gesamtbetriebslast, die von den Inneneinheiten, die in dem Heizmodus arbeiten, zu tragen ist, mit einer Gesamtbetriebslast, die von den Inneneinheiten, die in dem Kühlmodus arbeiten, zu tragen ist, vor der Bestimmung des Öffnungsverhältnisses des Außenexpansionsventils, entsprechend einem Ergebnis des Gesamtbetriebslastvergleichs, vergleichen.

Die vorstehenden und/oder andere Aspekte werden durch Bereitstellung einer Klimaanlage erzielt, aufweisend: eine Außeneinheit mit einem Verdichter, einem Außenwärmetauscher, einem Außenexpansionsventil, einem AN/AUS-Ventil, einem Außenventilator, einem Außentemperatursensor und einem Drucksensor; eine Mehrzahl an Inneneinheiten, wobei jede einen Innentemperatursensor und einen Innenwärmetauscher aufweist, eine erste Kühlmittelleitung, durch die ein Kühlmittel, das von dem Verdichter ausgetragen wird, von dem Verdichter zu der Mehrzahl an Inneneinheiten fließt, während es durch das AN/AUS-Ventil hindurchströmt; eine zweite Kühlmittelleitung, durch die das Kühlmittel, das von dem Verdichter ausgetragen wird, von dem Verdichter zu der Mehrzahl an Inneneinheiten fließt, während es durch den Außenwärmetauscher und das Außenexpansionsventil hindurchströmt; eine Innenregeleinheit, um Betriebslasten bereitzustellen, die durch die Mehrzahl an Inneneinheiten zu tragen sind, entsprechend den Unterschieden zwischen Innentemperaturen, die von den Innentemperatursensoren der Inneneinheiten erfasst werden, und voreingestellten Bezugstemperaturen; und eine Außenregeleinheit, um das AN/AUS-Ventil und ein Öffnungsverhältnis des Außenexpansionsventils als Antwort auf die von der Innenregeleinheit bereitgestellten Betriebslasten zu regeln, und um eine gewünschte Verdichtungskapazität des Verdichters entsprechend einer von dem Außentemperatursensor erfassten Außentemperatur zu bestimmen, und um eine Rotationsgeschwindigkeit des Außenventilators entsprechend einem Kühlmittelaustrittsdruck des Verdichters zu regeln, der vom Drucksensor erfasst wird, wenn der Verdichter entsprechend der gewünschten Verdichtungskapazität arbeitet.

Die Außenregeleinheit kann die gewünschte Verdichtungskapazität des Verdichters bestimmen, um höher zu liegen als die Außentemperatur, die vom Außentemperatursensor erfasst wird.

Die Außenregeleinheit kann die Rotationsgeschwindigkeit des Außenventilators erhöhen, um den Kühlmittelaustrittsdruck des Verdichters zu reduzieren, und kann die Rotationsgeschwindigkeit des Außenventilators reduzieren, um den Kühlmittelaustrittsdruck des Verdichters zu erhöhen.

Die Außeneinheit kann ferner einen Geschwindigkeitssensor aufweisen, um die Rotationsgeschwindigkeit des Außenventilators zu erfassen, und die Außenregeleinheit kann den Außenventilator entsprechend der vom Geschwindigkeitssensor erfassten Rotationsgeschwindigkeit des Außenventilators regeln.

Die vorstehenden und/oder andere Aspekte werden durch Bereitstellen eines Verfahrens zum Regeln einer Klimaanlage erzielt, wobei die Klimaanlage eine Außeneinheit aufweist, mit einem Verdichter, einem Außenwärmetauscher, einem Außenexpansionsventil und einem AN/AUS-Ventil; einer Mehrzahl an Inneneinheiten mit einer entsprechenden Mehrzahl an Innenwärmetauschern; einer ersten Kühlmittelleitung, durch die ein Kühlmittel, das von dem Verdichter ausgetragen wird, von dem Verdichter zu der Mehrzahl an Inneneinheiten fließt, während es durch das AN/AUS-Ventil hindurchströmt; und einer zweiten Kühlmittelleitung, durch die das Kühlmittel, das von dem Verdichter ausgetragen wird, von dem Verdichter zu der Mehrzahl an Inneneinheiten fließt, während es durch den Außenwärmetauscher und das Außenexpansionsventil hindurchströmt, wobei das Verfahren aufweist: Berechnen der Betriebslasten, die von der Mehrzahl an Inneneinheiten zu tragen sind; und Regeln einer Menge des Kühlmittels, die durch die erste Kühlmittelleitung fließt, und einer Menge des Kühlmittels, die durch die zweite Kühlmittelleitung fließt, entsprechend den Betriebslasten, die von der Mehrzahl an Inneneinheiten zu tragen sind.

In dem Verfahren können die durch die Mehrzahl an Inneneinheiten zu tragenden Betriebslasten entsprechend den Unterschieden zwischen Innentemperaturen um die Inneneinheiten herum und voreingestellten Bezugstemperaturen berechnet werden.

Die Berechnung der Betriebslasten und das Regeln der Kühlmittelmengen kann aufweisen: Berechnen einer Gesamtbetriebslast, die von Inneneinheiten zu tragen ist, die in einem Kühlmodus arbeiten, und einer Gesamtbetriebslast, die von Inneneinheiten zu tragen ist, die während eines Hauptkühlkombinationsmodusbetriebs in einem Heizmodus arbeiten, in dem ein Hauptteil der Mehrzahl an Inneneinheiten in dem Kühlmodus arbeitet, und ein geringerer Teil der Mehrzahl an Inneneinheiten in dem Heizmodus arbeitet; Vergleichen der Gesamtbetriebslast, die von den Inneneinheiten zu tragen ist, die in dem Kühlmodus arbeiten, mit der Gesamtbetriebslast, die von den Inneneinheiten zu tragen ist, die in dem Heizmodus arbeiten; und Regeln des AN/AUS-Ventils und eines Öffnungsverhältnisses des Außenexpansionsventils entsprechend einem Ergebnis des Vergleichens der Gesamtbetriebslasten.

Das Regeln des Öffnungsverhältnisses des Außenexpansionsventils kann ausgeführt werden, um Betriebsleistungen der Inneneinheiten, die in dem Kühlmodus arbeiten, und Betriebsleistungen sämtlicher Inneneinheiten, die die Inneneinheiten, welche in dem Kühlmodus arbeiten, und die Inneneinheiten, welche in dem Heizmodus arbeiten, beinhalten, während des Hauptkühlkombinationsmodusbetriebs zu optimieren.

Das Verfahren kann ferner aufweisen: Erfassen einer Außentemperatur durch einen in der Außeneinheit vorgesehenen Außentemperatursensor, nach dem Regeln der Mengen an Kühlmittel; und Bestimmen einer gewünschten Verdichtungskapazität des Verdichters entsprechend der vom Außentemperatursensor erfassten Außentemperatur.

Das Verfahren kann ferner aufweisen: Erfassen eines Kühlmittelaustrittsdruckes des Verdichters, wenn der Verdichter entsprechend der gewünschten Verdichtungskapazität arbeitet; und Regeln einer Rotationsgeschwindigkeit eines Außenventilators, der in der Außeneinheit vorgesehen ist, entsprechend dem Kühlmittelaustrittsdruck des Verdichters.

Das Regeln der Rotationsgeschwindigkeit des Außenventilators kann aufweisen: Vergleichen des Kühlmittelaustrittdrucks des Verdichters mit einem voreingestellten Bezugdruck; und Erhöhen der Rotationsgeschwindigkeit des Außenventilators, wenn der Kühlmittelaustrittsdruck des Ventilators höher ist als der voreingestellte Bezugsdruck, und Reduzieren der Rotationsgeschwindigkeit des Außenventilators, wenn der Kühlmittelaustrittsdruck des Verdichters niedriger ist als der voreingestellte Bezugsdruck.

Diese und andere Aspekte und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich und leichter klar, wobei:

1 ein Diagramm eines Kühlkreislaufs einer Klimaanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;

2 ein Diagramm des Kühlkreislaufs von 1 ist, das eine Fließrichtung eines Kühlmittels im Kühlmittelkreislauf darstellt, wenn die Klimaanlage in einem Kühlhauptkombinationsmodus arbeitet;

3 ein Diagramm ist, das eine Betriebsleistung von Inneneinheiten der Klimaanlage der vorliegenden Erfindung darstellt, als eine Funktion eines Öffnungsverhältnisses eines Außenexpansionsventils, wenn eine Gesamtbetriebslast, die von den Inneneinheiten zu tragen ist, welche in dem Heizmodus arbeiten, größer ist als eine Gesamtbetriebslast, die von den Inneneinheiten zu tragen ist, welche in dem Kühlmodus arbeiten;

4 ein Diagramm ist, das die Betriebsleistung der Inneneinheiten der Klimaanlage der vorliegenden Erfindung als eine Funktion des Öffnungsverhältnisses des Außenexpansionsventils darstellt, wenn die Gesamtbetriebslast, die von den Inneneinheiten zu tragen ist, welche in dem Heizmodus arbeiten, nicht größer ist als die Gesamtbetriebslast, die von den Inneneinheiten zu tragen ist, welche in dem Kühlmodus arbeiten; und die 5A und 5B Fließdiagramme eines Verfahrens zum Regeln der erfindungsgemäßen Klimaanlage sind.

Bezug wird nun detailliert auf die vorliegenden bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, wobei ein Beispiel davon in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht ist, wobei die gleichen Bezugsnummern durchwegs die gleichen Elemente bedeuten. Die Ausführungsform wird nachstehend beschrieben, um die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Figuren zu erklären.

In der Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung an eine Klimaanlage vom Mehreinheitentyp angepasst, die eine Außeneinheit und eine Mehrzahl an mit der Außeneinheit verbundenen Inneneinheiten aufweist.

Wie in 1 dargestellt, weist ein Kühlkreislauf der Klimaanlage vom Mehreinheitentyp gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Außeneinheit 100 und vier Inneneinheiten auf, bei welchen es sich um mit der Außeneinheit 100 verbundene erste, zweite, dritte und vierte Inneneinheiten 200a, 200b, 200c und 200d handelt, mit einer zwischen der Außeneinheit 100 und den vier Inneneinheiten 200a, 200b, 200c und 200d eingefügten Kühlmittelschalteinheit 300, um einen Kühlmittelfluss im Kühlkreislauf zu schalten.

Die Außeneinheit 100 weist eine Mehrzahl an Außenwärmetauschern 101a und 101b, einen Außenventilator 113 und ein mit Auslässen der Außenwärmetauscher 101a und 101b verbundenes Außenexpansionsventil 102 auf. Die Außeneinheit 100 weist ferner ein erstes AN/AUS-Ventil 111 und ein erstes Rückschlagventil 112, verbunden mit dem Auslass der Außenwärmetauscher 101a und 101b parallel zum Außenexpansionsventil 102, eine Vielzahl an variablen Kapazitätsverdichtern 103a und 103b, ein Vierwegeventil 104, einen Empfänger 106 und einen Speicher 107 auf. Die Außeneinheit 100 weist ferner ein zweites AN/AUS-Ventil 109 und ein zweites Rückschlagventil 110 auf, um einen Kühlmittelaustritt zu umgehen, der von den Verdichtern 103a und 103b zu den Inneneinheiten ausgetragen wird, welche in einem Heizmodus arbeiten, ohne es dem Kühlmittelaustritt zu ermöglichen, durch die Außenwärmetauscher 101a und 101b zu strömen.

Die Außeneinheit 100 weist ferner einen Außentemperatursensor 108 zum Erfassen einer Temperatur der Außenluft, einen Geschwindigkeitssensor, der ein UpM-Sensor 114 ist, zum Erfassen einer Rotationsgeschwindigkeit (UpM) des Außenventilators 113 und einen Drucksensor 105 zum Erfassen eines Drucks des von den Verdichtern 103a und 103b ausgetragenen Kühlmittelaustritts auf.

Die Klimaanlage der vorliegenden Erfindung weist ferner eine Außenregeleinheit 120 zum Regeln eines Betriebs der Außeneinheit 100 auf.

Die Außenregeleinheit 120 regelt ein Öffnungsverhältnis des Außenexpansionsventils 102 auf der Basis von Informationsdatensignalen, die von einer Mehrzahl an Innenregeleinheiten 210a, 210b, 210c und 210d ausgegeben werden und stellt Betriebslasten dar, die von den Inneneinheiten 200a, 200b, 200c und 200d zu tragen sind, wodurch die Außenregeleinheit 120 geeigneterweise die Mengen an geteilten Teilen des Kühlmittelaustritts regelt, die entsprechenden Inneneinheiten zugeführt werden, welche in dem Heizmodus bzw. Kühlmodus arbeiten. Die Außenregeleinheit 120 regelt auch die Verdichter 103a und 103b und den Außenventilator 113 auf der Basis von Informationsdatensignalen, die vom Außentemperatursensor 108, UpM-Sensor 114 und dem Drucksensor 105 ausgegeben werden.

Die erste bis vierte Inneneinheit 200a, 200b, 200c und 200d weisen jeweils einen Innenwärmetauscher 201a, 201b, 201c, 201d, ein Innenexpansionsventil 202a, 202b, 202c, 202d und einen Innentemperatursensor 203a, 203b, 203c, 203d auf, um eine Temperatur der Innenluft von jedem der Räume, in welchem die Inneneinheiten 200a, 200b, 200c und 200d jeweils eingebaut sind, zu erfassen. Das Außen- und Innenexpansionsventil 102, 202a, 202b, 202c und 202d sind automatische Expansionsventile.

Die Mehrzahl an Innenregeleinheiten, bei denen es sich um die erste, zweite, dritte und vierte Innenregeleinheit 210a, 210b, 210c und 210d handelt, sind in der Klimaanlage der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, um die erste bis vierte Inneneinheit 200a, 200b, 200c und 200d jeweils unabhängig zu regeln.

Die erste bis vierte Innenregeleinheit 210a, 210b, 210c und 210d berechnen die Betriebslasten, die von den ersten bis vierten Inneneinheiten 200a, 200b, 200c und 200d zu tragen sind, auf der Basis von Unterschieden zwischen den durch die Innentemperatursensoren 203a, 203b, 203c und 203d erfassten Innentemperaturen und beziehen sich auf durch Anwender mit Funktionstasten der Inneneinheiten 200a, 200b, 200c und 200d oder Fernbedienungen für die Inneneinheiten 200a, 200b, 200c und 200d voreingestellte Bezugsinnentemperaturen. Nach der Berechnung der Betriebslasten, die von den Inneneinheiten 200a, 200b, 200c und 200d zu tragen sind, geben die Innenregeleinheiten 210a, 210b, 210c und 210d die Informationsdatensignale, die die Betriebslasten darstellen, zur Außenregeleinheit 120 aus.

Die erste bis vierte Innenregeleinheit 210a, 210b, 210c und 210d regeln auch eine Mehrzahl an Innenventilatoren (nicht dargestellt) und die Innenexpansionsventile 202a, 202b, 202c und 202d in Verbindung mit der Außenregeleinheit 120.

Die Kühlmittelschalteinheit 300 weist eine Mehrzahl an Hochdruckgasventilen 301a, 301b, 301c und 301d, eine Mehrzahl an Niederdruckgasventilen 302a, 302b, 302c und 302d und ein Expansionsventil 303 auf. Die Mehrzahl an Hochdruckgasventilen 301a, 301b, 301c und 301d ist jeweils an einer Mehrzahl an Verzweigungsleitungen einer Hochdruckleitung HPP, die sich zwischen der Außeneinheit 100 und den Inneneinheiten 200a, 200b, 200c und 200d erstreckt, montiert. Die Mehrzahl an Niederdruckgasventilen 302a, 302b, 302c und 302d ist jeweils an einer Mehrzahl an Verzweigungsleitungen einer Niederdruckleitung LPP, die sich zwischen der Außeneinheit 100 und den Inneneinheiten 200a, 200b, 200c und 200d erstreckt, montiert. Das Expansionsventil 303, bei dem es sich um ein automatisches Expansionsventil handelt, ist an einer gemeinsamen Flüssigdruckleitung montiert, die sich von den Inneneinheiten 200a, 200b, 200c und 200d zur Außeneinheit 100 erstreckt. Die Außenregeleinheit 120 regelt alle Ventile der Kühlmittelschalteinheit 300.

Die Mehrzahl an Hochdruckgasventilen 301a, 301b, 301c und 301d der Kühlmittelschalteinheit 300 ist mit einem Ende des Vierwegeventils 104 der Außeneinheit 100 über die Hochdruckleitung HPP verbunden. Die Mehrzahl an Niederdruckgasventilen 302a, 302b, 302c und 302d der Kühlmittelschalteinheit 300 ist mit dem Speicher 107 der Außeneinheit 100 über die Niederdruckleitung LPP verbunden.

Die Kühlmittelschalteinheit 300 ist über eine Rücklaufleitung RP mit den Außenwärmetauschern 101a und 101b der Außeneinheit 100 verbunden, wobei das Außenexpansionsventil 102 an die Rücklaufleitung RP montiert ist. Bei dem ersten AN/AUS-Ventil 111, welches an der Rücklaufleitung RP parallel zum Außenexpansionsventil 102 montiert ist, handelt es sich um ein Ventil zum Regeln einer Fließgeschwindigkeit des Kühlmittels.

Die Rücklaufleitung RP ist mit einer Vielzahl an Leitungen EP1, EP2, EP3 und EP4, die sich von den Inneneinheiten 200a, 200b, 200c und 200d erstrecken, verbunden.

2 ist ein Diagramm des Kühlmittelkreislaufs von 1, das eine Fließrichtung des Kühlmittels im Kühlkreislauf zeigt, wenn die Klimaanlage in einem Kühlhauptkombinationsmodus arbeitet.

In 2 führt die Klimaanlage einen Kühlhauptkombinationsmodus-Betrieb durch, wobei die erste Inneneinheit 200a in dem Heizmodus arbeitet und die zweite bis vierte Inneneinheit 200b, 200c und 200d in dem Kühlmodus arbeiten. Zum Ausführen des Kühlhauptkombinationsmodus-Betriebs starten die Verdichter 103a und 103b Betriebe davon. Im vorstehenden Zustand ist das Außenexpansionsventil 102 mit einem vorbestimmten Öffnungsverhältnis geöffnet, ist das zweite AN/AUS-Ventil 109 geöffnet und ist das Hochdruckgasventil 301a der ersten Inneneinheit 200a, welche im Heizbetrieb arbeitet, geöffnet. Außerdem sind die Hochdruckgasventile 301b, 301c und 301d der zweiten bis vierten Inneneinheiten 200b, 200c und 200d, welche in dem Kühlmodus arbeiten, geschlossen, ist das Niederdruckgasventil 302a der ersten Inneneinheit 200a geschlossen und sind die Niedergasdruckventile 302b, 302c und 302d der zweiten bis vierten Inneneinheit 200b, 200c und 200d geöffnet.

Der von den Verdichtern 103a und 103b ausgetragene Kühlmittelaustritt wird folglich in erste und zweite Teile geteilt, von denen der erste Teil durch die Außenwärmetauscher 101a und 101b strömt, an welchen Wärme zwischen dem Kühlmittelaustritt und der Außenluft übertragen wird. Danach wird der erste Teil des Kühlmittelaustritts der zweiten bis vierten Inneneinheit 200b, 200c und 200d, welche in dem Kühlmodus arbeiten über das Außenexpansionsventil 102 zugeführt. Der zweite Teil des von den Verdichtern 103a und 103b ausgetragenen Kühlmittelaustritts wird der ersten Inneneinheit 200a, welche in dem Heizmodus arbeitet zugeführt, nachdem er der Reihe nach durch das zweite AN/AUS-Ventil 109 und das zweite Rückschlagventil 110 geströmt ist.

Im vorstehenden Zustand bestimmt die Außenregeleinheit 120 das Öffnungsverhältnis des Außenexpansionsventils 102 im Hinblick auf die Gesamtbetriebsbelastung, die von der ersten Inneneinheit 200a, welche in dem Heizmodus arbeitet, zu tragen ist, und die Gesamtbetriebslast, die durch die zweite bis vierte Inneneinheit 200b, 200c und 200d, welche in dem Kühlmodus arbeiten, zu tragen ist. Die Außenregeleinheit 120 steuert folglich geeigneterweise die Mengen an ersten und zweiten Teilen des Kühlmittelaustritts, die den zweiten bis vierten Inneneinheiten 200b, 200c und 200d, welche in dem Kühlmodus arbeiten, und der ersten Inneneinheit 200a, welche in dem Heizmodus arbeitet, jeweils zugeführt werden.

Die Bestimmung des Öffnungsverhältnisses des Außenexpansionsventils 102 zum Regeln der Mengen an ersten und zweiten Teilen des Kühlmittelaustritts wird hier nachstehend mit Bezug auf die 3 und 4 detailliert beschrieben.

Die Außenregeleinheit 120 regelt das Öffnungsverhältnis des Außenexpansionsventils 102 im Hinblick auf die Gesamtbetriebslast, die durch die erste Inneneinheit 100a, welche in dem Heizmodus arbeitet, zu tragen ist, und die Gesamtbetriebslast, die von den zweiten bis vierten Inneneinheiten 100b, 100c und 100d, welche in dem Kühlmodus arbeiten, zu tragen ist.

Wenn z.B. die Gesamtbetriebslast, die durch die erste Inneneinheit 100a, welche in dem Heizmodus arbeitet, zu tragen ist, größer ist als die Gesamtbetriebsbelastungen, die durch die zweite bis vierte Inneneinheiten 100b, 100c und 100d, welche in dem Kühlmodus arbeiten, zu tragen ist, wird das Öffnungsverhältnis des Außenexpansionsventils 102 auf einen ersten Grad eingestellt. In der Klimaanlage der vorliegenden Erfindung wird der erste Grad des Öffnungsverhältnisses des Außenexpansionsventils 102 als von Tests erhaltene Daten in einem Speicher der Außenregeleinheit 120 gespeichert. Die Tests zum Bestimmen des ersten Grads des Öffnungsverhältnisses des Außenexpansionsventils 102 wurden bei einer Innenlufttemperatur von 20°C (Trockentemperatur)/15°C (Feuchttemperatur) und einer Außenlufttemperatur von -5°C ausgeführt. Wird in den Tests der erste Grad an Öffnungsverhältnis des Außenexpansionsventils 102 auf 50% eingestellt, werden die Betriebsleistungen der zweiten bis vierten Inneneinheiten 100b, 100c und 100d, welche in dem Kühlmodus arbeiten, und die Betriebsleistung von allen Inneneinheiten 100a, 100b, 100c und 100d, die die Inneneinheiten, welche in dem Heizmodus arbeiten, und die Inneneinheiten, welche in dem Kühlmodus arbeiten, aufweisen, optimiert, wie durch die Punkte A von 3 dargestellt.

Für ein anderes Beispiel, wenn die Gesamtbetriebslast die von der ersten Inneneinheit 100a, welche in dem Heizmodus arbeitet, zu tragen ist, nicht größer ist als die Gesamtbetriebslast, die von der zweiten bis vierten Inneneinheit 100b, 100c und 100d, welche in dem Kühlmodus arbeiten, zu tragen ist, wird das Öffnungsverhältnis des Außenexpansionsventils 102 auf einen zweiten Grad eingestellt. In der Klimaanlage der vorliegenden Erfindung wird der zweite Grad des Öffnungsverhältnisses des Außenexpansionsventils 102 als von Tests erhaltene Daten im Speicher der Außenregeleinheit 120 gespeichert. Die Tests zum Bestimmen des zweiten Grads des Öffnungsverhältnisses des Außenexpansionsventils 102 wurden bei einer Innenlufttemperatur von 27°C (Trockentemperatur)/19,5°C (Feuchttemperatur) und einer Außenlufttemperatur von 15°C (Trockentemperatur)/10°C (Feuchttemperatur) durchgeführt. Wird der zweite Grad an Öffnungsverhältnis des Außenexpansionsventils 102 in den Tests auf 35% eingestellt, werden die Betriebsleistungen der zweiten bis vierten Inneneinheit 100b, 100c und 100d, welche in dem Kühlmodus arbeiten, und die Betriebsleistungen von allen Inneneinheiten 100a, 100b, 100c und 100d, die die Inneneinheit, welche in dem Heizmodus arbeitet, und die Inneneinheit, welche in dem Kühlmodus arbeitet, einschließt, wie durch die Punkte B von 4 dargestellt, optimiert.

Nach dem Regeln der Mengen der ersten und zweiten Teile des Kühlmittelaustritts, um der zweiten bis vierten Inneneinheit 200b, 200c und 200d, welche in dem Kühlmodus arbeiten, und der ersten Inneneinheit 200a, welche in dem Heizmodus arbeitet, jeweils zugeführt zu werden, vergleicht die Außenregeleinheit 120 die erfasste Außenlufttemperatur mit einer voreingestellten Bezugsaußentemperatur. Danach bestimmt die Außenregeleinheit 120 eine gewünschte Verdichtungskapazität der Verdichter 103a und 103b entsprechend einem Temperaturvergleichsergebnis und treibt die Verdichter 103a und 103b auf der Basis der gewünschten Verdichtungskapazität an. Ist z.B. die erfasste Außenlufttemperatur höher als die Bezugsaußentemperatur, treibt die Außenregeleinheit 120 die Verdichter 103a und 103b an, um eine erste Verdichtungskapazität bereitzustellen. Ist jedoch die erfasste Außenlufttemperatur nicht höher als die Bezugsaußentemperatur, treibt die Außenregeleinheit 120 die Verdichter 103a und 103b an, um eine zweite Verdichtungskapazität, die kleiner als die erste Verdichtungskapazität ist, bereitzustellen. Die Außenregeleinheit 120 regelt folglich die gewünschte Verdichtungskapazität der Verdichter 103a und 103b entsprechend einer Variation in der Außenlufttemperatur.

Nachdem die gewünschte Verdichtungskapazität der Verdichter 103a und 103b bestimmt ist, vergleicht die Außenregeleinheit 120 den Druck des von den Verdichtern 103a und 103b ausgetragenen Kühlmittelaustritts mit einem voreingestellten Bezugsdruck, während sie die Verdichter 103a und 103b antreibt, um die gewünschte Verdichtungskapazität bereitzustellen und regelt die UpM des Außenventilators 113 auf der Basis des Druckvergleichsergebnisses. Ist z.B. der Kühlmittelaustrittsdruck zwischen der oberen und unteren Grenze des Bezugsdrucks eingeschlossen, setzt die Außenregeleinheit 120 den Betrieb der Verdichter 103a und 103b ohne Änderung fort. Ist jedoch der Kühlmittelaustrittsdruck höher als die obere Grenze des Bezugsdrucks, erhöht die Außenregeleinheit 120 die UpM des Außenventilators 113 und folglich die Wärmetauscheffizienz der Außenwärmetauscher 101a und 101b und reduziert dadurch den Kühlmittelaustrittsdruck. Ist der Kühlmittelaustrittsdruck geringer als die untere Grenze des Bezugsdrucks, reduziert die Außenregeleinheit 120 die UpM des Außenventilators 113 und folglich die Wärmetauscheffizienz der Außenwärmetauscher 101a und 101b und erhöht dadurch den Kühlmittelaustrittsdruck. Die Außenregeleinheit 120 regelt folglich den Druck des von den Verdichtern 103a und 103b ausgetragenen Kühlmittelaustritts, um den Bezugsdruck zu erreichen.

Ein Verfahren zum Regeln der Klimaanlage mit der vorstehend erwähnten Konstruktion wird hier nachstehend mit Bezug auf die 5A und 5B beschrieben.

Die 5A und 5B sind Fließdiagramme des Verfahrens zum Regeln der Klimaanlage, wenn die Klimaanlage im Kühlhauptkombinationsmodus arbeitet, wobei die erste Inneneinheit 200a in dem Heizmodus und die zweite bis vierte Inneneinheit 200b, 200c und 200d in dem Kühlmodus arbeiten. In der folgenden Beschreibung wird(werden) zum Vereinfachen der Beschreibung die in dem Heizmodus arbeitende(n) Inneneinheit (en) einfach als die Heizmodusinneneinheit (en) bezeichnet und wird (werden) die in dem Kühlmodus arbeitende(n) Inneneinheit (en) als die Kühlmodusinneneinheit(en) bezeichnet.

Wird die Klimaanlage angeschaltet, initialisiert die Außenregeleinheit 120 die Klimaanlage in Betrieb 10, um die Verdichter 103a und 103b anzutreiben und regelt eine Vielfalt an Ventilen entsprechend einem voreingestellten Regelprogramm.

Nach der Initialisierung in Betrieb 10 geben die erste bis vierte Annenregeleinheit 210a, 210b, 210c und 210d entsprechende Ausgangsmodussignale an die Außenregeleinheit 120 in Betrieb 12 aus. Im vorstehenden Zustand stellen die entsprechenden Modussignale vorbestimmte Betriebsmodi der ersten bis vierten Inneneinheit 200a, 200b, 200c und 200d dar, wodurch die Außenregeleinheit 120 die bestimmten Betriebsmodi der ersten bis vierten Inneneinheit 200a, 200b, 200c und 200d auf der Basis des Modussignals erkennt.

Danach bestimmt die Außenregeleinheit 120 in Betrieb 14, ob eine Anzahl Nc der Kühlmodusinneneinheiten größer ist als eine Anzahl Nh der Heizmodusinneneinheiten.

Ist die Anzahl Nc der Kühlmodusinneneinheiten nicht größer als die Anzahl Nh der Heizmodusinneneinheiten, arbeitet die Klimaanlage in einem bestimmten Arbeitsmodus, der ein Heizhauptkombinationsmodus ist, in Betrieb 15. Der Betrieb der Klimaanlage im Heizhauptkombinationsmodus ist im Folgenden nicht beschrieben.

Ist jedoch die Anzahl Nc der Kühlmodusinneneinheiten größer als die Anzahl Nh der Heizmodusinneneinheiten, regelt die Außenregeleinheit 120 das Vierwegeventil 104 und öffnet in Betrieb 16 das zweite AN/AUS-Ventil 109, um den Kühlhauptkombinationsmodus-Betrieb der Klimaanlage durchzuführen. Deshalb wird der von den Verdichtern 103a und 103b ausgetragene Kühlmittelaustritt in erste und zweite Teile geteilt, von denen der erste Teil der Reihe nach die als Kondensatoren wirkenden Außenwärmetauscher 101a und 101b und das Außenexpansionsventil 102 hindurchströmt, bevor er den Kühlmodusinneneinheiten 200b, 200c und 200d zugeführt wird. Der zweite Teil des von den Verdichtern 103a und 103b ausgetragenen Kühlmittelaustritts wird vorbeigeleitet, um die Heizmodusinneneinheit 200a ohne Durchströmen der Außenwärmetauscher 101a und 101b zu erreichen.

Die erste bis vierte Innenregeleinheit 210a, 210b, 210c und 210d berechnen jeweils Betriebslasten, die von der ersten bis vierten Inneneinheit 200a, 200b, 200c und 200d zu tragen sind, auf der Basis von Unterschieden zwischen den durch die Innentemperatursensoren 203a, 203b, 203c und 203d erfassten Innenlufttemperaturen und die Bezugsinnentemperaturen und gibt jeweils Informationsdatensignale, die die Betriebslasten, die von der ersten bis vierten Inneneinheit 200a, 200b, 200c und 200d zu tragen sind, darstellen, in Betrieb 18 an die Außenregeleinheit 120 aus.

Die Außenregeleinheit 120 bestimmt in Betrieb 20, ob die Gesamtbetriebslast LTh, die von der Heizmodusinneneinheit 200a zu tragen ist, größer ist als die Gesamtbetriebslast LTc, die von den Kühlmodusinneneinheiten 200b, 200c und 200d zu tragen ist. Ist die Gesamtbetriebslast LTh, die von der Heizmodusinneneinheit 200a zu tragen ist, größer als die Gesamtbetriebslast LTc, die von den Kühlmodusinneneinheiten 200b, 200c und 200d zu tragen ist, stellt die Außenregeleinheit 120 das Öffnungsverhältnis V0 des Außenexpansionsventils 102 auf den ersten Grad V1, in Betrieb 22, ein. Ist jedoch die Gesamtbetriebslast LTh, die von der Heizmodusinneneinheit 200a zu tragen ist, nicht größer als die Gesamtbetriebslast LTc, die von den Kühlmodusinneneinheiten 200b, 200c und 200d zu tragen ist, stellt die Außenregeleinheit 120 das Öffnungsverhältnis V0 des Außenexpansionsventils 102 auf den zweiten Grad V2, in Betrieb 24, ein. In der Klimaanlage der vorliegenden Erfindung werden die ersten und zweiten Grade V1 und V2 des Öffnungsverhältnisses des Außenexpansionsventils 102 als von Tests erhaltene Daten im Speicher der Außenregeleinheit 120 gespeichert.

Danach treibt in Betrieb 26 die Außenregeleinheit 120 das Außenexpansionsventil 102 entsprechend dem voreingestellten ersten oder zweiten Grad V1 oder V2 an, wodurch das Öffnungsverhältnis V0 des Außenexpansionsventils 102 geregelt wird.

Nach der Regelung für das Öffnungsverhältnis V0 des Außenexpansionsventils 102 erkennt die Außenregeleinheit 120 in Betrieb 28 eine erfasste Außenlufttemperatur, auf der Basis eines von dem Außentemperatursensor 108 ausgegebenen Außentemperatursignals.

In Betrieb 30 bestimmt die Außenregeleinheit 120, ob die erfasste Außenlufttemperatur Mo höher ist als die voreingestellte Bezugsaußentemperatur Mr. In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beträgt die voreingestellte Bezugsaußentemperatur Mr 0°C.

Wurde in Betrieb 30 bestimmt, dass die erfasste Außenlufttemperatur Mo höher ist als die voreingestellte Bezugsaußentemperatur Mr, stellt die Außenregeleinheit 120 in Betrieb 32 die gewünschte Verdichtungskapazität CP der Verdichter 103a und 103b auf die erste Verdichtungskapazität CP1 ein.

Danach treibt die Außenregeleinheit 120 in Betrieb 34 die Verdichter 103a und 103b an, um die erste Verdichtungskapazität CP1 bereitzustellen. Die Außenregeleinheit 120 erkennt ferner in Betrieb 36 einen ermittelten Kühlmittelaustrittsdruck Pd, auf der Basis eines vom Drucksensor 105 ausgegebenen Kühlmittelaustrittsdruckssignals.

Danach bestimmt in Betrieb 38 die Außenregeleinheit 120, ob der ermittelte Kühlmittelaustrittsdruck Pd zwischen den oberen und unteren Grenzen P1 und P2 eines ersten Bezugsdrucks eingeschlossen ist. Ist der erfasste Kühlmittelaustrittsdruck Pd geringer als die untere Grenze P1 oder höher als die obere Grenze P2 des ersten Bezugsdrucks, regelt die Außenregeleinheit 120 in Betrieb 40 die UpM des Außenventilators 113, wodurch der Kühlmittelaustrittsdruck geregelt wird. In einer detaillierten Beschreibung, wenn der ermittelte Kühlmittelaustrittsdruck Pd höher ist als die obere Grenze P2 des ersten Bezugsdrucks, erhöht die Außenregeleinheit 120 die UpM des Außenventilators 113, wodurch die Wärmetauscheffizienz der Außenwärmetauscher 101a und 101b erhöht wird, und reduziert dadurch den Kühlmittelaustrittsdruck. Ist jedoch der erfasste Kühlmittelaustrittsdruck Pd geringer als die untere Grenze P1 des ersten Bezugsdrucks, reduziert die Außenregeleinheit 120 die UpM des Außenventilators 113, wodurch die Wärmetauscheffizienz der Außenwärmetauscher 101a und 101b reduziert und dadurch der Kühlmittelaustrittsdruck erhöht wird. Im vorstehenden Zustand regelt die Außenregeleinheit 120 die UpM des Außenventilators 113 auf der Basis eines vom UpM-Sensor 114 ausgegebenen UpM-Signals. Nach der Regelung für die UpM des Außenventilators 113 von Betrieb 40, kehrt das Verfahren zu Betrieb 36 zurück.

Wurde in Betrieb 30 bestimmt, dass die erfasste Außenlufttemperatur Mo nicht höher als die voreingestellte Bezugsaußentemperatur Mr ist, stellt die Außenregeleinheit 120 die gewünschte Verdichtungskapazität CP der Verdichter 103a und 103b in Betrieb 42 auf die zweite Verdichtungskapazität CP2, die geringer als die erste Verdichtungskapazität CP1 ist, ein. Die Außenregeleinheit 120 bestimmt folglich geeigneterweise die gewünschte Verdichtungskapazität CP der Verdichter 103a und 103b entsprechend einer Variation in den Außenlufttemperaturen, wodurch die Betriebsleistung der Klimaanlage erhöht wird.

Nach dem Einstellen der gewünschten Verdichtungskapazität CP der Verdichter 103a und 103b auf die zweite Verdichtungskapazität CP2, treibt die Außenregeleinheit 120 die Verdichter 103a und 103b an, um in Betrieb 44 die zweite Verdichtungskapazität CP2 bereitzustellen. Die Außenregeleinheit 120 erkennt ferner in Betrieb 46 einen erfassten Kühlmittelaustrittsdruck Pd, auf der Basis eines vom Drucksensor 105 ausgegebenen Kühlmittelaustrittsdrucksignals. Danach bestimmt in Betrieb 48 die Außenregeleinheit 120, ob der erfasste Kühlmittelaustrittsdruck Pd zwischen der unteren und oberen Grenze P11 und P12 eines zweiten Bezugsdrucks eingeschlossen ist.

Ist der erfasste Kühlmittelaustrittsdruck Pd geringer als die untere Grenze P11 oder höher als die höhere Grenze P12 des zweiten Bezugsdrucks, regelt die Außenregeleinheit 120 in Betrieb 50 die UpM des Außenventilators 113, wodurch der Kühlmittelaustrittsdruck geregelt wird. Mit anderen Worten, ist der erfasste Kühlmittelaustrittsdruck Pd höher als die obere Grenze P12 des zweiten Bezugsdrucks, erhöht die Außenregeleinheit 120 die UpM des Außenventilators 113, wodurch die Wärmetauscheffizienz der Außenwärmetauscher 101a und 101b erhöht und dadurch der Kühlmittelaustrittsdruck reduziert wird. Ist jedoch der erfasste Kühlmittelaustrittsdruck Pd geringer als die geringere Grenze P11 des zweiten Referenzdrucks, reduziert die Außenregeleinheit 120 die UpM des Außenventilators 113, wodurch die Wärmetauscheffizienz der Außenwärmetauscher 101a und 101b reduziert und dadurch der Kühlmittelaustrittsdruck erhöht wird. Nach der Regelung für die UpM des Außenventilators 113 von Betrieb 50, kehrt das Verfahren zu Betrieb 46 zurück.

Bestimmt in Betrieb 38 oder 48 die Außenregeleinheit 120, dass der erfasste Kühlmittelaustrittsdruck Pd zwischen den oberen und unteren Grenzen P1 und P2 des ersten Bezugsdrucks oder zwischen den unteren und oberen Grenzen P11 und P12 des zweiten Bezugsdrucks eingeschlossen ist, bestimmt die Außenregeleinheit 120 in Betrieb 52, ob der Kühlhauptkombinationsmodus-Betrieb der Klimaanlage gestoppt werden muss oder nicht. Bestimmte die Außenregeleinheit 120, dass der Kühlhauptkombinationsmodus-Betrieb der Klimaanlage fortgesetzt werden muss, kehrt das Verfahren zu Betrieb 12 zurück, um den Kühlhauptkombinationsmodus-Betrieb der Klimaanlage fortzusetzen.

Bestimmte jedoch die Außenregeleinheit 120, dass der Kühlhauptkombinationsmodus-Betrieb der Klimaanlage gestoppt werden muss, stoppt die Außenregeleinheit 120 die Betriebe der Verdichter 103a und 103b, des Außenventilators 113 und andere Antriebsteile, wodurch der Kühlhauptkombinationsmodus-Betrieb der Klimaanlage gestoppt wird.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, stellt die vorliegende Erfindung eine Klimaanlage mit einer Außeneinheit und einer Mehrzahl an mit der Außeneinheit verbundenen Inneneinheiten und ein Verfahren zum Regeln eines Betriebs der Klimaanlage bereit. In der Klimaanlage und ihrem Regelverfahren regelt eine Außenregeleinheit von Verdichtern zu den Inneneinheiten zugeführte Kühlmittelmengen, als Antwort auf Betriebsbelastungen, die von den Inneneinheiten zu tragen sind, wodurch sie auf Variationen der Betriebsbelastungen, die von den Inneneinheiten zu tragen sind, geeigneterweise antwortet. Insbesondere, wenn die Klimaanlage in einem Kombinationsmodus arbeitet, in welchem einige Inneneinheiten in einem Kühlmodus und andere Inneneinheiten in einem Heizmodus gleichzeitig arbeiten, werden die Kühlmodusleistung und die Heizmodusleistung der Inneneinheiten optimiert. Folglich arbeitet die Klimaanlage im kombinierten Modus optimal. Außerdem bestimmt die Außenregeleinheit der Klimaanlage eine gewünschte Verdichtungskapazität der Verdichter entsprechend Außenlufttemperaturen und regelt eine UpM eines Außenventilators entsprechend den Drücken des von den Verdichtern ausgetragenen Kühlmittelaustritts, wodurch die Verdichter als Antwort auf die Variationen in den Außenlufttemperaturen optimal arbeiten.

Obwohl eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurde, ist es dem Fachmann klar, dass Änderungen in diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von dem in den Ansprüchen definierten Umfang der Erfindung abzuweichen.


Anspruch[de]
Klimaanlage mit:

einer Außeneinheit (100) mit einem Verdichter (103a/b), einem Außenwärmetauscher (101a/b), einem Außenexpansionsventil (102) und einem AN/AUS-Ventil (109);

einer Mehrzahl an Inneneinheiten (200a–d) entsprechend mit einer Mehrzahl an Innenwärmetauschern (201a–d);

einer ersten Kühlmittelleitung (HPP), durch die ein Kühlmittel, das von dem Verdichter (103a/b) ausgetragen wird, von dem Verdichter (103a/b) zu der Mehrzahl an Inneneinheiten (200a–d) fließt, während es das AN/AUS-Ventil (109) hindurchströmt;

einer zweiten Kühlmittelleitung (RP), durch die das Kühlmittel, das von dem Verdichter (103a/b) ausgetragen wird, von dem Verdichter (103a/b) zu der Mehrzahl an Inneneinheiten (200a–d) fließt, während es den Außenwärmetauscher (101a/b) und das Außenexpansionsventil (102) hindurchströmt;

und einer Regeleinheit (120, 210a–d), um eine Menge des Kühlmittels, die durch die erste Kühlmittelleitung (HPP) fließt, und eine Menge des Kühlmittels, die durch die zweite Kühlmittelleitung (RP) fließt, entsprechend der durch die Mehrzahl an Inneneinheiten (200a–d) zu tragenden Betriebslasten zu regeln.
Klimaanlage nach Anspruch 1, wobei das AN/AUS-Ventil (109) an einem Einlass davon mit einer Stelle zwischen dem Verdichter (103a/b) und dem Außenwärmetauscher (101a/b) verbunden ist, und an einem Auslass davon mit der Mehrzahl an Inneneinheiten (200a–d) verbunden ist. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Außenexpansionsventil (102) mit einem Auslass des Außenwärmetauschers (101a/b) verbunden ist. Klimaanlage nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Regeleinheit (120, 210a–d) das AN/AUS-Ventil (109) und das Außenexpansionsventil (102) regelt, um die Menge des Kühlmittels, die durch die erste Kühlmittelleitung (HPP) fließt, und die Menge des Kühlmittels, die durch die zweite Kühlmittelleitung (RP) fließt, zu regeln. Klimaanlage nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Regeleinheit (120, 210a–d) aufweist:

eine Innenregeleinheit (210a–d), um die Betriebslasten bereitzustellen, die durch die Mehrzahl an Inneneinheiten (200a-d), die in einem Kühlmodus oder in einem Heizmodus arbeiten, zu tragen sind; und

einer Außenregeleinheit (120), um das AN/AUS-Ventil (109) und ein Öffnungsverhältnis des Außenexpansionsventils (102) als Antwort auf die durch die Innenregeleinheit (210a–d) bereitgestellten Betriebslasten zu regeln.
Klimaanlage nach Anspruch 5, wobei die Außenregeleinheit (120) das Öffnungsverhältnis des Außenexpansionsventils (102) bestimmt, um Betriebsleistungen der Inneneinheiten (200a–d), die in dem Kühlmodus arbeiten, und Betriebsleistungen sämtlicher Inneneinheiten (200a-d), welche die Inneneinheiten (200a–d), die in dem Kühlmodus arbeiten, und die Inneneinheiten (200a–d), die in dem Heizmodus arbeiten, beinhalten, während eines Hauptkühlkombinationsmodusbetriebs, bei dem ein Hauptteil der Inneneinheiten (200a–d) in dem Kühlmodus arbeitet und ein geringerer Teil der Inneneinheiten (200a–d) in dem Heizmodus arbeitet, zu optimieren. Klimaanlage nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Mehrzahl an Inneneinheiten (200a–d) ferner eine Mehrzahl an Innentemperatursensoren (203a–d) aufweist und die Innenregeleinheit (210a–d) die Betriebslasten bereitstellt, die von der Mehrzahl der Inneneinheiten (200a–d), entsprechend den Unterschieden zwischen Innentemperaturen um die Inneneinheiten (200a–d) herum und voreingestellten Bezugstemperaturen, zu tragen sind. Klimaanlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Außenregeleinheit (120) eine Gesamtbetriebslast, die von den Inneneinheiten (200a–d), die in dem Heizmodus arbeiten, zu tragen ist, mit einer Gesamtbetriebslast vergleicht, die von den Inneneinheiten (200a–d), die in dem Kühlmodus arbeiten, zu tragen ist, und das Öffnungsverhältnis des Außenexpansionsventils (102) entsprechend einem Ergebnis des Gesamtbetriebslastvergleichs bestimmt. Klimaanlage mit:

einer Außeneinheit (100) mit einem Verdichter (103a/b), einem Außenwärmetauscher (101a/b), einem Außenexpansionsventil (102), einem AN/AUS-Ventil (109), einem Außenventilator (113), einem Außentemperatursensor (108) und einem Druck

sensor (105); einer Mehrzahl an Inneneinheiten (200a–d), wobei jede einen Innentemperatursensor (203a–d) und einen Innenwärmetauscher (201a-d) aufweist;

einer ersten Kühlmittelleitung (HPP), durch die ein Kühlmittel, das von dem Verdichter (103a/b) ausgetragen wird, von dem Verdichter (103a/b) zu der Mehrzahl an Inneneinheiten (200a–d) fließt, während es das AN/AUS-Ventil (109) hindurchströmt;

einer zweiten Kühlmittelleitung (RP), durch die das Kühlmittel, das von dem Verdichter (103a/b) ausgetragen wird, von dem Verdichter (103a/b) zu der Mehrzahl an Inneneinheiten (200a–d) fließt, während es den Außenwärmetauscher (101a/b) und das Außenexpansionsventil (102) hindurchströmt;

einer Innenregeleinheit (210a–d), um Betriebslasten bereitzustellen, die durch die Mehrzahl an Inneneinheiten (200a-d) zu trägen sind, entsprechend den Unterschieden zwischen Innentemperaturen, die von den Innentemperatursensoren (203a–d) der Inneneinheiten (200a–d) erfasst werden, und voreingestellten Bezugstemperaturen; und

einer Außenregeleinheit (120), um das AN/AUS-Ventil (109) und ein Öffnungsverhältnis des Außenexpansionsventils (102) als Antwort auf die von der Annenregeleinheit (210a–d) bereitgestellten Betriebslasten zu regeln, und um eine gewünschte Verdichtungskapazität des Verdichters (103a/b) entsprechend einer von dem Außentemperatursensor (108) erfassten Außentemperatur zu bestimmen, und um eine Rotationsgeschwindigkeit des Außenventilators (113) entsprechend einem Kühlmittelaustrittsdruck des Verdichters (103a/b) zu regeln, der von dem Drucksensor (105) erfasst wird, wenn der Verdichter (103a/b) entsprechend der gewünschten Verdichtungskapazität arbeitet.
Klimaanlage nach Anspruch 9, wobei die Außenregeleinheit (120) die gewünschte Verdichtungskapazität des Verdichters (103a/b) bestimmt, um höher zu liegen als die Außentemperatur, die von dem Außentemperatursensor (108) erfasst wird. Klimaanlage nach Anspruch 10, wobei die Außenregeleinheit (120) die Rotationsgeschwindigkeit des Außenventilators (113) erhöht, um den Kühlmittelaustrittsdruck des Verdichters (103a/b) zu reduzieren, und die Rotationsgeschwindigkeit des Außenventilators (113) reduziert, um den Kühlmittelaustrittsdruck des Verdichters (103a/b) zu erhöhen. Klimaanlage nach Anspruch 11, wobei die Außeneinheit (100) ferner einen Geschwindigkeitssensor (114) aufweist, um die Rotationsgeschwindigkeit des Außenventilators (113) zu erfassen, und die Rußenregeleinheit (120) den Außenventilator (113) entsprechend der Rotationsgeschwindigkeit des Außenventilators (113), die von dem Geschwindigkeitssensor (114) erfasst wird, regelt. Verfahren zum Regeln einer Klimaanlage, wobei die Klimaanlage eine Außeneinheit (100) aufweist, mit einem Verdichter (103a/b), einem Außenwärmetauscher (101a/b), einem Außenexpansionsventil (102) und einem AN/AUS-Ventil (109); einer Mehrzahl an Inneneinheiten (200a–d) mit einer Mehrzahl an Innenwärmetauschern (201a–d); einer ersten Kühlmittelleitung (HPP), durch die ein Kühlmittel, das von dem Verdichter (103a/b) ausgetragen wird, von dem Verdichter (103a/b) zu der Mehrzahl an Inneneinheiten (200a–d) fließt, während es das AN/AUS-Ventil (109) hindurchströmt; und einer zweiten Kühlmittelleitung (RP), durch die das Kühlmittel, das von dem Verdichter (103a/b) ausgetragen wird, von dem Verdichter zu der Mehrzahl an Inneneinheiten (200a–d) fließt, während es den Außenwärmetauscher (101a/b) und das Außenexpansionsventil (102) hindurchströmt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

Berechnen von Betriebslasten, die von der Mehrzahl an Inneneinheiten (200a–d) zu tragen sind; und

Regeln einer Menge des Kühlmittels, die durch die erste Kühlmittelleitung (HPP) fließt und einer Menge des Kühlmittels, die durch die zweite Kühlmittelleitung (RP) fließt, entsprechend den Betriebslasten, die von der Mehrzahl an Inneneinheiten (200a–d) zu tragen sind.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die von der Mehrzahl an Inneneinheiten (200a–d) zu tragenden Betriebslasten, entsprechend den Unterschieden zwischen Innentemperaturen um die Inneneinheiten (200a–d) herum und voreingestellten Bezugstemperaturen, berechnet werden. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei das Berechnen der Betriebslasten und das Regeln der Mengen des Kühlmittels die Schritte aufweist:

Berechnen einer Gesamtbetriebslast, die von Inneneinheiten (200a–d) zu tragen ist, die in einem Kühlmodus arbeiten, und einer Gesamtbetriebslast, die von Inneneinheiten (200a–d) zu tragen ist, die während eines Hauptkühlkombinationsmodusbetriebs in einem Heizmodus arbeiten, in dem ein Hauptteil der Mehrzahl an Inneneinheiten (200a–d) in dem Kühlmodus arbeitet, und ein geringerer Teil der Mehrzahl an Inneneinheiten (200a–d) in dem Heizmodus arbeitet;

Vergleichen der Gesamtbetriebslast, die von den Inneneinheiten (200a–d) zu tragen ist, die in dem Kühlmodus arbeiten, mit der Gesamtbetriebslast, die von den Inneneinheiten (200a–d) zu tragen ist, die in dem Heizmodus arbeiten; und Regeln des AN/AUS-Ventils (109) und eines Öffnungsverhältnisses des Außenexpansionsventils (102) entsprechend einem Ergebnis des Vergleichens der Gesamtbetriebslasten.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Regeln des Öffnungsverhältnisses des Außenexpansionsventils (102) ausgeführt wird, um Betriebsleistungen der Inneneinheiten (200a–d) zu optimieren, die im Kühlmodus arbeiten, und Betriebsleistungen sämtlicher Inneneinheiten (200a–d), die die Inneneinheiten (200a–d), welche in dem Kühlmodus arbeiten, und die Inneneinheiten, welche in dem Heizmodus arbeiten, beinhalten, während des Hauptkühlkombinationsmodusbetriebs zu optimieren. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, ferner mit den Schritten:

Erfassen einer Außentemperatur durch einen Außentemperatursensor (108), der in der Außeneinheit (100) vorgesehen ist, nach dem Regeln der Mengen an Kühlmittel; und

Bestimmen einer gewünschten Verdichtungskapazität des Verdichters (103a/b) entsprechend der von dem Außentemperatursensor (108) erfassten Außentemperatur.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner mit den Schritten:

Erfassen eines Kühlmittelaustrittsdruckes des Verdichters (103a/b) wenn der Verdichter (103a/b) entsprechend der gewünschten Verdichtungskapazität arbeitet; und

Regeln einer Rotationsgeschwindigkeit eines Außenventilators (113), der in der Außeneinheit (100) vorgesehen ist, entsprechend dem Kühlmittelaustrittsdruck des Verdichters (103a/b).
Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Regeln der Rotationsgeschwindigkeit des Außenventilators (113) die Schritte aufweist:

Vergleichen des Kühlmittelaustrittsdrucks des Verdichters (103a/b) mit einem voreingestellten Bezugsdruck; und

Erhöhen der Rotationsgeschwindigkeit des Außenventilators (113), wenn der Kühlmittelaustrittsdruck des Verdichters (103a/b) höher ist als der voreingestellte Bezugsdruck, und Reduzieren der Rotationsgeschwindigkeit des Außenventilators (113), wenn der Kühlmittelaustrittsdruck des Verdichters (103a/b) niedriger ist als der voreingestellte Bezugsdruck.






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