Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehr-Einheiten-Klimaanlage und insbesondere eine Mehr-Einheiten-Klimaanlage mit einem verbesserten Außenleitungssystem und einem verbesserten Kältemittelmischungsverhältnis-Steuerungssystem sowie ein Verfahren zur Steuerung derselben.

Bei der Klimaanlage handelt es sich generell um eine Vorrichtung zum Kühlen oder Beheizen von Räumen, wie beispielsweise Wohnräume, Restaurants und Büros. Derzeit besteht für eine effektive Kühlung oder Heizung eines Raumes, der in viele Räume unterteilt ist, der Trend einer unablässigen Weiterentwicklung von Mehr-Einheiten-Klimaanlagen. Die Mehr-Einheiten-Klimaanlage (siehe zum Beispiel EP-0509619-A) ist im Allgemeinen mit einer Außeneinheit und mehreren Inneneinheiten versehen; die jeweils mit der Außeneinheit verbunden und in einem Raum installiert sind, um den Raum zu kühlen oder zu beheizen, während sie im Kühlmodus oder im Heizmodus arbeiten.

Die Mehr-Einheiten-Klimaanlage arbeitet aber nur entweder im Kühlmodus oder im Heizmodus gleichmäßig. Wenn einige der vielen Räume innerhalb des unterteilten Raumes beheizt werden müssen und die übrigen Räume gekühlt werden müssen, so ist die Mehr-Einheiten-Klimaanlage insofern eingeschränkt, als diese Anforderung nicht richtig erfüllt werden kann.

Beispielsweise gibt es in einem Gebäude Räume mit einem Temperaturunterschied in Abhängigkeit von der Lage der Räume oder von der Tageszeit, dergestalt, dass ein auf der Nordseite gelegener Raum des Gebäudes beheizt werden muss, während ein auf der Südseite gelegener Raum des Gebäudes aufgrund der Sonneneinstrahlung gekühlt werden muss. Eine Mehr-Einheiten-Klimaanlage nach dem Stand der Technik, die in einem Einzelmodus arbeitet, ist dazu nicht in der Lage.

Des Weiteren muss ein Gebäude, das mit einem Computerraum versehen ist, nicht nur im Sommer gekühlt werden, sondern auch im Winter, um das Problem der Wärmeentwicklung im Zusammenhang mit der Computerausrüstung zu lösen. Eine Mehr-Einheiten-Klimaanlage nach dem Stand der Technik kann diese Anforderung nicht richtig erfüllen.

Die Anforderungen erfordern somit die Entwicklung einer Mehr-Einheiten-Klimaanlage, die gleichzeitig kühlen und heizen kann, zum individuellen Klimatisieren von Räumen, d. h. die Inneneinheit, die in einem Raum installiert ist, der beheizt werden muss, kann in einem Heizmodus betrieben werden, und gleichzeitig kann die Inneneinheit, die in einem Raum installiert ist, der gekühlt werden muss, in einem Kühlmodus betrieben werden.

Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung eine Mehr-Einheiten-Klimaanlage und ein Verfahren zur Steuerung derselben, womit eines oder mehrere der Probleme, die sich aus den Beschränkungen und Nachteilen des Standes der Technik ergeben, im Wesentlichen beseitigt werden können.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Mehr-Einheiten-Klimaanlage, die Räume entsprechend den individuellen Raumanforderungen individuell kühlt und beheizt und über ein sehr einfaches Außeneinheit-System verfügt.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Steuerung des Betriebes einer Mehr-Einheiten-Klimaanlage, wobei ein Gas-Flüssigkeits-Mischungsverhältnis eines Kältemittels, das in einen Gas-Flüssigkeit-Scheider eingeleitet wird, während des Kühlers aller Räume und des Kühlens einer größeren Anzahl von Räumen und des Beheizens einer kleineren Anzahl von Räumen optimiert ist, um den Klimatisierungswirkungsgrad zu erhöhen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der folgenden Beschreibung dargelegt und ergeben sich zum Teil für den Durchschnittsfachmann aus dem Studium des Folgenden oder lassen sich aus der praktischen Durchführung der Erfindung erfahren. Die Aufgaben und sonstigen Vorteile der Erfindung werden dank des Aufbaus realisiert und erlangt, der konkret in der schriftlichen Beschreibung und in den Ansprüchen zum vorliegenden Text sowie in den Zeichnungen herausgestellt ist.

Zum Erreichen dieser Aufgaben und sonstigen Vorteile, und gemäß dem Zweck der vorliegenden Erfindung, wie sie im vorliegenden Text verkörpert und allgemein beschrieben ist, enthält die Mehr-Einheiten-Klimaanlage eine Außeneinheit, die Folgendes enthält: ein Strömungswegsteuerventil zum Steuern eines Strömungsweges eines Kältemittels von einem Kompressor, einen Außenwärmetauscher, der auf einer Seite mit dem Strömungswegsteuerventil in strömungsmäßiger Verbindung steht, eine erste Umgehungsleitung, die an einem Ende mit der ersten Leitung verbunden ist, wodurch das Strömungswegsteuerventil und der Außenwärmetauscher in strömungsmäßiger Verbindung miteinander stehen, und die am anderen Ende mit der zweiten Leitung verbunden ist, die mit dem anderen Ende des Außenwärmetauschers verbunden ist, und ein Flussratensteuerventil, das in der ersten Umgehungsleitung angeordnet ist und dem Steuern einer Flussrate des Kältemittels dient, das durch die erste Umgehungsleitung fließt; eine Inneneinheit mit einem Innenwärmetauscher und einem elektronischen Innen-Expansionsventil, die in jedem Raum installiert ist; einen Verteiler zum selektiven Verteilen des Kältemittels, das über eine von zwei Leitungen, die mit der Außeneinheit verbunden sind, heranströmt, zu den Inneneinheiten und Zurückleiten zu der Außeneinheit über die andere Leitung; und ein Steuermittel zum Messen eines Gas-Flüssigkeits-Mischungsverhältnisses des Kältemittels, das in den Verteiler eingeleitet wird, wobei das Kältemittel zusammengeströmt ist, nachdem es die erste Umgehungsleitung bzw. den Außenwärmetauscher passiert hat, zum Steuern einer Öffnung des Flussratensteuerventils zum Steuern des Mischungsverhältnisses.

Die Betriebsart enthält eine erste Betriebsart zum Kühlen aller Räume, eine zweite Betriebsart zum Beheizen aller Räume, eine dritte Betriebsart zum Kühlen einer größeren Anzahl von Räumen und Beheizen einer kleineren Anzahl von Räumen, und eine vierte Betriebsart zum Beheizen einer größeren Anzahl von Räumen und Kühlen einer kleineren Anzahl von Räumen.

Der Verteiler steht mit der Außeneinheit über eine vierte Leitung, die an einem Ende mit dem Strömungswegsteuerventil verbunden ist, und eine zweite Leitung, die an einem Ende mit dem Außenwärmetauscher verbunden ist, in strömungsmäßiger Verbindung.

Das Strömungssteuerventil enthält eine erste Durchlassöffnung, die mit einem Einlass des Kompressors in strömungsmäßiger Verbindung steht, eine zweite Durchlassöffnung, die mit der ersten Leitung verbunden ist, eine dritte Durchlassöffnung, die an einem Ende mit dem anderen Ende der dritten Leitung, die an einen Auslass des Kompressors angeschlossen ist, verbunden ist, und eine vierte Durchlassöffnung, die mit einem Ende der vierten Leitung verbunden ist.

Das Strömungswegsteuerventil verbindet in der ersten und der dritten Betriebsart den Auslass des Kompressors und die erste Leitung strömungsmäßig miteinander und die dritte Leitung und die vierte Leitung strömungsmäßig miteinander.

Das Strömungswegsteuerventil verbindet in der zweiten und der vierten Betriebsart den Auslass des Kompressors und die vierte Leitung strömungsmäßig miteinander und die erste Leitung und die dritte Leitung strömungsmäßig miteinander.

Die Inneneinheit enthält des Weiteren einen Akkumulator, der in der dritten Leitung montiert ist.

Das Steuermittel enthält einen Temperatursensor, der in der zweiten Leitung angeordnet ist, zum Messen einer Temperatur eines Gas-Flüssigkeit-Kältemittelgemischs, das zusammenströmt, nachdem es den Außenwärmetauscher bzw. die erste Umgehungsleitung passiert hat, und einen Mikrocomputer zum Vergleichen der vom Temperatursensor gemessenen Kältemitteltemperatur mit einer voreingestellten Kältemitteltemperatur, um das Gas-Flüssigkeits-Mischungsverhältnis des Kältemittels festzustellen, und zum Steuern einer Öffnung des Flussratensteuerventils, damit ein festgestelltes Mischungsverhältnis dem voreingestellten Mischungsverhältnis, das für eine bestimmte Betriebsart benötigt wird, entspricht.

Das Flussratensteuerventil ist in der ersten, der zweiten oder der vierten Betriebsart vollständig geschlossen, und die Öffnung des Flussratensteuerventils wird während der dritten Betriebsart durch den Mikrocomputer gesteuert.

Die Außeneinheit enthält des Weiteren ein erstes elektronisches Expansionsventil, das in der zweiten Leitung zwischen dem anderen Ende des Außenwärmetauschers und der ersten Umgehungsleitung montiert ist, und ein erstes Rückschlagventil, das parallel zu dem ersten elektronischen Expansionsventil montiert ist, zum Durchlassen von Kältemittel, das lediglich von dem Außenwärmetauscher in Richtung des Verteilers fließt.

Das erste elektronische Expansionsventil wird so gesteuert, dass das erste elektronische Expansionsventil in der ersten oder der dritten Betriebsart vollständig geschlossen ist und in der zweiten oder der vierten Betriebsart das Kältemittel expandiert, das von einer Verteiler-Seite zu einer Außenwärmetauscher-Seite fließt.

Der Verteiler leitet das gasförmige Kältemittel, das von der Außeneinheit kommend in ihn eingeleitet wird, in Richtung der Wärmetauscher der Inneneinheit, welche die Räume beheizen sollen; leitet das flüssige Kältemittel, das von der Außeneinheit kommend in ihn eingeleitet wird, in Richtung der elektronischen Expansionsventile der Inneneinheiten, welche die Räume kühlen sollen; und leitet das Kältemittel, das durch die Inneneinheiten strömt, wieder zu der Außeneinheit, wobei in einem Fall, wo Heizen oder Kühlen der Räume individuell erfolgen, das Kältemittel, das verflüssigt wird, während das Kältemittel durch die Inneneinheit fließt, die den Raum beheizen soll, in Richtung des elektronischen Expansionsventils der Inneneinheit, die den Raum kühlen soll, geleitet wird, bevor das Kältemittel zur Außeneinheit geleitet wird.

Der Verteiler enthält einen Gas-Flüssigkeit-Scheider, der mit der zweiten Leitung verbunden ist, zum Trennen des Gas-Flüssigkeit-Kältemittelgemischs, das von der zweiten Leitung heranströmt, in ein Gaskältemittel und ein Flüssigkeitskältemittel, ein Verteilungsleitungssystem zum Leiten des Kältemittels von der Außeneinheit zu den Inneneinheiten und von den Inneneinheiten zu der Außeneinheit, und eine Ventileinheit in dem Verteilungsleitungssystem, um den Kältemittelfluss in dem Verteilungsleitungssystem so zu steuern, wie es den jeweiligen Betriebsarten entspricht.

Das Verteilungsleitungssystem enthält eine Gaskältemittelleitung, die an eine Gasdurchlassöffnung des Gas-Flüssigkeit-Scheiders angeschlossen ist, eine Flüssigkeitskältemittelleitung, die an eine Flüssigkeitsdurchlassöffnung des Gas-Flüssigkeit-Scheiders angeschlossen ist, wobei Flüssigkeitskältemittelabzweigleitungen von der Flüssigkeitskältemittelleitung abzweigen und jeweils mit den Innen-Expansionsventilen der Inneneinheiten verbunden sind, Gaskältemittelabzweigleitungen, die von der Gaskältemittelleitung abzweigen und jeweils mit den Innenwärmetauschern verbunden sind, und Verbindungsleitungen, die jeweils von den Gaskältemittelabzweigleitungen abzweigen und mit der vierten Leitung verbunden sind.

Der Verteiler enthält des Weiteren eine zweite Umgehungsleitung, die an einem Ende mit der Flüssigkeitskältemittelleitung neben der Flüssigkeitsdurchlassöffnung verbunden ist und die am anderen Ende mit der Gaskältemittelleitung neben der Gasdurchlassöffnung verbunden ist, ein zweites Rückschlagventil in der Flüssigkeitskältemittelleitung zwischen dem einen Ende der Umgehungsleitung und der Flüssigkeitsdurchlassöffnung, damit das Kältemittel von einer Flüssigkeitsdurchlassöffnungs-Seite in Richtung der Seite der Flüssigkeitskältemittelabzweigleitungen fließt, und ein zweites elektronisches Expansionsventil in der zweiten Umgehungsleitung.

Das zweite elektronische Expansionsventil wird so gesteuert, dass das zweite elektronische Expansionsventil in der ersten oder dritten Betriebsart vollständig geschlossen ist und in der zweiten oder vierten Betriebsart ein Expandieren des Kältemittels bewirkt.

Die Ventileinheit enthält mehrere Ein-Aus-Ventile in den Gaskältemittelabzweigleitungen, den Flüssigkeitskältemittelabzweigleitungen und den Verbindungsleitungen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern einer Mehr-Einheiten-Klimaanlage bereitgestellt, umfassend folgende Schritte:

(a) Kondensieren eines Teils eines Gaskältemittels von einem Kompressor in einem Außenwärmetauscher, Leiten des anderen Teils in einem gasförmigen Zustand durch eine Umgehungsleitung, und Zusammenführen des kondensierten Kältemittels mit dem Gaskältemittel; (b) Messen einer Temperatur des zusammengeführten Gas-Flüssigkeitskältemittelgemischs; (c) Erkennen des Gas-Flüssigkeits-Mischungsverhältnisses anhand der gemessenen Kältemitteltemperatur; und (d) Steuern einer Flussrate des Gaskältemittels dergestalt, dass ein erkanntes Mischungsverhältnis einem voreingestellten Mischungsverhältnis entspricht, das für eine benötigte Betriebsart benötigt wird.

Der Schritt (c) enthält den Schritt des Vergleichens voreingestellter Daten zu Kältemittelmischungsverhältnissen im Verhältnis zu Kältemitteltemperaturen mit der gemessenen Temperatur, um das Mischungsverhältnis des Kältemittels zu erkennen. Der Schritt (d) enthält den Schritt des Steuerns einer Öffnung des Flussratensteuerventils in der Umgehungsleitung zum Steuern einer Flussrate des Gaskältemittels, das durch die Umgehungsleitung fließt.

Es versteht sich, dass sowohl die obige Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung beispielhaft und veranschaulichend sind und der weiterführenden Erläuterung der Erfindung in der beanspruchten Form dienen.

Die begleitenden Zeichnungen, die in den vorliegenden Text aufgenommen sind, um das Verständnis der Erfindung zu vertiefen, und die in diese Anmeldung integriert sind und einen Bestandteil von ihr bilden, veranschaulichen eine oder mehrere Ausführungsformen der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen:

1 veranschaulicht ein Schaubild einer Mehr-Einheiten-Klimaanlage gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

2A veranschaulicht ein Schaubild, das einen Betriebszustand der Mehr-Einheiten-Klimaanlage von 1 zeigt, wenn alle Räume gekühlt werden.

2B veranschaulicht ein Schaubild, das einen Betriebszustand der Mehr-Einheiten-Klimaanlage von 1 zeigt, wenn alle Räume beheizt werden.

3A veranschaulicht ein Schaubild, das einen Betriebszustand der Mehr-Einheiten-Klimaanlage von 1 zeigt, wenn eine größere Anzahl an Räumen gekühlt werden und eine kleinere Anzahl an Räumen beheizt werden.

3B veranschaulicht ein Schaubild, das einen Betriebszustand der Mehr-Einheiten-Klimaanlage von 1 zeigt, wenn eine größere Anzahl an Räumen beheizt werden und eine kleinere Anzahl an Räumen gekühlt werden.

Es wird nun näher auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingegangen, von denen Beispiele in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind. Bei der Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erhalten gleiche Teile die gleichen Bezeichnungen und Bezugssymbole, und auf ihre wiederholte Beschreibung wird verzichtet.

Wenden wir uns 1 zu. Die Klimaanlage gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält eine Außeneinheit A, einen Verteiler B und mehrere Inneneinheiten C, nämlich C1, C2 und C3. Die Außeneinheit A hat einen Kompressor 1 und einen Außenwärmetauscher 2, und der Verteiler B hat einen Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 und ein Verteilungsleitungssystem 20. Jede der Inneneinheiten C–C1, C2 und C3 hat einen Innenwärmetauscher 62 und ein elektronisches Innen-Expansionsventil 61.

Die Klimaanlage hat ein System, bei dem Räume, in denen jeweils die Inneneinheiten C–C1, C2 und C3 installiert sind, individuell entsprechend unterschiedlichen Betriebsarten gekühlt oder beheizt werden, und zwar entsprechend einer ersten Betriebsart zum Kühlen aller Räume, einer zweiten Betriebsart zum Beheizen aller Räume, einer dritten Betriebsart zum Kühlen einer größeren Anzahl von Räumen und Beheizen einer kleineren Anzahl von Räumen, und einer vierten Betriebsart zum Beheizen einer größeren Anzahl von Räumen und Kühlen einer kleineren Anzahl von Räumen, wobei ein Detail einer bevorzugten Ausführungsform dessen anhand von 1 beschrieben wird.

Zur Vereinfachung der Beschreibung stellen die folgenden Zeichnungsbezugssymbole dar: 22 = 22a, 22b und 22C; 24 = 24a, 24b und 24c; 25 = 25a, 25b und 25c; 30 = 30a, 30b und 30c; 61 = 61a, 61b und 61c; 62 = 62a, 62b und 62c; und C = C1, C2 und C3. Natürlich variieren die Anzahl der Inneneinheiten C und die Anzahl der damit zusammenhängenden Elemente mit der Anzahl der Räume, und zur Vereinfachung der Beschreibung wird in der Spezifikation ein Fall mit drei Räumen angenommen, d. h. die Anzahl der Inneneinheiten ist drei.

Es wird nun ein System der Inneneinheit A eingehender beschrieben. Bevor wir mit der Beschreibung des Systems beginnen, sollen einige Dinge, die bei der Konstruktion der Außeneinheit A zu berücksichtigen sind, angesprochen werden.

In der ersten oder dritten Betriebsart wird Kältemittel durch den Außenwärmetauscher 2 in den Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 eingeleitet. In diesem Fall ist es im Interesse einer Verbesserung des Klimatisierungswirkungsgrades bevorzugt, dass ein Mischungsverhältnis des Kältemittels, d. h. ein Mischungsverhältnis des Gaskältemittels und des Flüssigkeitskältemittels, optimiert wird, und zwar aus folgenden Gründen.

In der ersten Betriebsart kühlen alle Inneneinheiten C jeweilige Räume, wobei der Betriebswirkungsgrad der gesamten Inneneinheiten C am höchsten ist, wenn sich das Kältemittel, das in den Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 eingeleitet wird, im flüssigen Zustand befindet. Im Gegensatz dazu kühlen in der dritten Betriebsart einige der Inneneinheiten C die Räume, und die übrigen Inneneinheiten C beheizen die Räume, wobei der Betriebswirkungsgrad der gesamten Inneneinheiten C am höchsten ist, wenn ein Gas-Flüssigkeits-Mischungsverhältnis des Kältemittels, das in den Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 eingeleitet wird, einem voreingestellten Mischungsverhältnis entspricht. Um also den Klimatisierungswirkungsgrad zu verbessern, muss das Mischungsverhältnis des Kältemittels optimal auf die jeweilige Betriebsart abgestimmt werden.

Das voreingestellte Mischungsverhältnis ist ein experimenteller Wert, der durch Versuche ermittelt wird und so eingestellt wird, dass er an verschiedene Lastzustände angepasst ist, und der sich je nach der Anzahl der Kühl-Inneneinheiten und der Anzahl der Heiz-Inneneinheiten, der Flussrate des kondensierten Kältemittels, das über die Heiz-Inneneinheiten in die Kühl-Inneneinheiten eingeleitet wird, und der Anzahl der in Betrieb befindlichen Inneneinheiten und der Anzahl der nicht in Betrieb befindlichen Inneneinheiten ändert.

Je einfacher der Aufbau und das System der Außeneinheit A sind, desto besser ist der Wirkungsgrad der Vorrichtung dank weniger Leitungsverlusten, desto einfacher ist der Herstellungsprozess, und desto geringer sind die Kosten des Produkts. Dementsprechend ist es bevorzugt, dass die Außeneinheit A unter Berücksichtigung der oben angesprochenen Punkte konstruiert wird.

Es wird nun die Außeneinheit A der Klimaanlage der vorliegenden Erfindung, die auf der Grundlage der obigen Beschreibung konstruiert wurde, beschrieben.

Wenden wir uns 1 zu. Auf einer Auslassseite des Kompressors 1 befindet sich ein Strömungswegsteuerventil 4 zum Steuern eines Strömungsweges des Gaskältemittels von dem Kompressor entsprechend den Betriebsarten. Das Strömungswegsteuerventil 4 hat vier Durchlassöffnungen, von denen die erste mit einem Auslass des Kompressors 1 in strömungsmäßiger Verbindung steht.

Die zweite Durchlassöffnung des Strömungswegsteuerventils 4 ist mit einer ersten Leitung 3a verbunden, die mit dem Außenwärmetauscher 2 verbunden ist. Die dritte Durchlassöffnung des Strömungswegsteuerventils 4 ist mit einer dritten Leitung 3b verbunden, die mit einem Einlass des Kompressors 1 verbunden ist. Dadurch stellt die erste Leitung 3a eine strömungsmäßige Verbindung zwischen der zweiten Durchlassöffnung und dem Außenwärmetauscher 2 her, und die dritte Leitung 3b verbindet die dritte Durchlassöffnung und den Einlass des Kompressors 1 miteinander. In der ersten oder dritten Betriebsart wird das Strömungswegsteuerventil 4 so gesteuert, dass der Auslass des Kompressors 1 und die erste Leitung 3a strömungsmäßig miteinander verbunden sind und die dritte Leitung 3b und die vierte Leitung 3d strömungsmäßig miteinander verbunden sind. In der zweiten oder vierten Betriebsart wird das Strömungswegsteuerventil 4 so gesteuert, dass der Auslass des Kompressors 1 und die vierte Leitung 3d strömungsmäßig miteinander verbunden sind und die erste Leitung 3a und die dritte Leitung 3b strömungsmäßig miteinander verbunden sind. In der dritten Leitung 3b ist ein Akkumulator 8 angeordnet.

Die vierte Durchlassöffnung des Strömungswegsteuerventils 4 ist mit der vierten Leitung 3d verbunden, die mit dem Verteiler B verbunden ist. Die zweite Leitung 3c verbindet den Außenwärmetauscher 2 mit dem Verteiler B, oder genauer gesagt, mit dem Gas-Flüssigkeit-Scheider 10, worauf später noch näher eingegangen wird. Dementsprechend sind die Außeneinheit A und der Verteiler B über die zweite Leitung 3c und die vierte Leitung 3d miteinander verbunden. Da die Außeneinheit A und der Verteiler B nur über zwei Leitungen miteinander verbunden sind, ist die Installation der Klimaanlage der vorliegenden Erfindung sehr einfach und unkompliziert.

Wenden wir uns 1 zu. Die erste Leitung 3a und die zweite Leitung 3c sind mit der ersten Umgehungsleitung 5 verbunden. In der ersten Umgehungsleitung 5 ist ein Flussratensteuerventil 6 montiert, um eine Flussrate des Gaskältemittels zu steuern, das durch die erste Umgehungsleitung 5 strömt. Das Flussratensteuerventil 6 steuert eine Öffnung der ersten Umgehungsleitung 5 unter der Steuerung eines (nicht gezeigten) Mikrocomputers, worauf später eingegangen wird. Das Flussratensteuerventil 6 ist in der ersten, der zweiten und der vierten Betriebsart vollständig geschlossen, und die Öffnung des Flussratensteuerventils 6 wird gesteuert, um die Flussrate des Gaskältemittels zu steuern, das durch die erste Umgehungsleitung 5 strömt.

In der zweiten Leitung 3c sind ein erstes elektronisches Expansionsventil 7b und ein erstes Rückschlagventil 7a montiert. Das erste elektronische Expansionsventil 7b ist an einer Stelle der zweiten Leitung 3c zwischen einer Stelle, an der sich die erste Umgehungsleitung 5 an die zweite Leitung 3c anschließt, und dem Ende der zweiten Leitung 3c, das mit dem Außenwärmetauscher 2 verbunden ist, montiert. Wie in 1 gezeigt, ist das erste Rückschlagventil 7a parallel zu dem ersten elektronischen Expansionsventil 7b montiert. Das erste Rückschlagventil lässt Kältemittel passieren, das von dem Außenwärmetauscher 2 zum Verteiler B fließt, und sperrt Kältemittel, das von dem Verteiler B zum Außenwärmetauscher 2 strömt. In diesem Fall ist das erste elektronische Expansionsventil 7b vollständig geschlossen, wenn das Kältemittel von dem Außenwärmetauscher 2 zum Verteiler B fließt, wodurch das Kältemittel veranlasst wird, durch das erste Rückschlagventil 7a zu strömen. Das erste elektronische Expansionsventil 7b wird so gesteuert, dass sich das Kältemittel ausdehnt, wenn das Kältemittel von der ersten Umgehungsleitung 5 oder dem Verteiler B zum Außenwärmetauscher 2 strömt. Das erste elektronische Expansionsventil 7b und das erste Rückschlagventil 7a können hingegen weggelassen werden, wenn ein zweites elektronisches Expansionsventil 27 und ein zweites Rückschlagventil 28, worauf später eingegangen wird, vorhanden sind. Es ist aber bevorzugt, dass sowohl das erste und das zweite elektronische Expansionsventil 7b bzw. 27 als auch das erste und das zweite Rückschlagventil 7a bzw. 28 vorhanden sind.

Das Öffnen des Flussratensteuerventils 6 wird durch ein Steuermittel gesteuert. Das Steuermittel enthält einen Temperatursensor 9 und einen (nicht gezeigten) Mikrocomputer zum Steuern des Flussratensteuerventils 6, um eine Flussrate des Kältemittels zu regeln, das in der ersten Umgehungsleitung 5 fließt, und dadurch das Mischungsverhältnis des Kältemittels entsprechend den jeweiligen Betriebsarten zu regeln.

Der Temperatursensor 9 ist in der zweiten Leitung 3c montiert, genauer gesagt, in der zweiten Leitung 3c zwischen einer Stelle, an der sich die erste Umgehungsleitung 5 an die zweite Leitung 3c anschließt, und dem Verteiler B. Der Temperatursensor misst eine Temperatur eines Gas-Flüssigkeit-Kältemittelgemischs, das durch die zweite Leitung 3c strömt, nachdem das Gaskältemittel in der ersten Umgehungsleitung 5 und das Gaskältemittel, das den Außenwärmetauscher 2 passiert hat, zusammenströmen.

Die Informationen über die Temperatur des Kältemittelgemischs, die durch den Temperatursensor 9 gemessen wurde, wird an den Mikrocomputer übermittelt, und der Mikrocomputer vergleicht die Kältemitteltemperatur, die durch den Temperatursensor 9 gemessen wurde, mit voreingestellten Referenzdaten, um das Mischungsverhältnis des Kältemittels zu erkennen. Die Referenzdaten sind experimentelle Werte, wobei es ein voreingestelltes Mischungsverhältnis für jede Temperatur gibt, was durch Versuche ermittelt wurde, die unter verschiedenen Bedingungen angestellt wurden.

Als nächstes muss der Verteiler B das Kältemittel, das er von der Außeneinheit A erhalten hat, an ausgewählte Inneneinheiten C exakt entsprechend den Betriebsarten der Inneneinheiten leiten. Es ist des Weiteren bevorzugt, dass mehrere Leitungen, die zwischen dem Verteiler B und den mehreren Inneneinheiten verbunden sind, im Interesse einer einfacheren Leitungsverlegung und eines ansprechenderen Erscheinungsbildes vereinfacht werden.

Wenden wir uns 1 zu. Der Verteiler B der Klimaanlage der vorliegenden Erfindung, der unter Berücksichtigung der oben angesprochenen Punkte konstruiert wurde, enthält den Gas-Flüssigkeit-Scheider 10, das Verteilungsleitungssystem 20 und eine Ventileinheit 30.

Der Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 trennt das Kältemittel von den Inneneinheiten A in Gaskältemittel und Flüssigkeitskältemittel. Der Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 hat eine Flüssigkeitsdurchlassöffnung zum Auslassen von Flüssigkeitskältemittel und eine Gasdurchlassöffnung zum Auslassen von Gaskältemittel. Der Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 ist mit der zweiten Leitung 3c der Außeneinheit A verbunden, und die Gasdurchlassöffnung und die Flüssigkeitsdurchlassöffnung sind mit einer der Leitungen in dem Verteilungsleitungssystem 20 verbunden.

Das Verteilungsleitungssystem 20 leitet das Kältemittel, das von der Außeneinheit A kommend am Verteiler B empfangen wird, zu den Inneneinheiten C und das Kältemittel, das von den Inneneinheiten C kommend am Verteiler B empfangen wird, zur Außeneinheit A. Das Verteilungsleitungssystem 20 enthält eine Gaskältemittelleitung 21, eine Flüssigkeitskältemittelleitung 23, Gaskältemittelabzweigleitungen 22, Flüssigkeitskältemittelabzweigleitungen 24 und Verbindungsleitungen 25, auf die nun näher eingegangen wird.

Die Gaskältemittelleitung 21 ist an einem Ende mit dem Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 verbunden. Wie in 1 gezeigt, zweigen mehrere der Flüssigkeitskältemittelabzweigleitungen 24 von der Flüssigkeitskältemittelleitung 23 ab. Die Flüssigkeitskältemittelabzweigleitungen 24 sind jeweils mit den elektronischen Innen-Expansionsventilen 61 der Inneneinheiten C verbunden.

Wenden wir uns 1 zu. Die Verbindungsleitungen 25 zweigen jeweils von den Gaskältemittelabzweigleitungen 22 ab und sind mit der vierten Leitung 3d der Außeneinheit A verbunden. Wie in 1 gezeigt, können sich die Verbindungsleitungen 25 an eine Leitung in dem Verteiler B anschließen, die mit der vierten Leitung 3d verbunden ist.

Die Ventileinheit 30 steuert den Kältemittelfluss in dem Verteilungsleitungssystem 20 so, dass Gaskältemittel oder Flüssigkeitskältemittel selektiv in die jeweiligen Inneneinheiten C in den Räumen eingeleitet wird und das Gaskältemittel oder Flüssigkeitskältemittel, das durch die Inneneinheiten C strömt, erneut in die Außeneinheit A eingeleitet wird. Wie in 1 gezeigt, enthält die in dieser Weise arbeitende Ventileinheit 30 mehrere Ein-Aus-Ventile 30, nämlich 30a, 30b und 30c, die in den Gaskältemittelabzweigleitungen 22, den Flüssigkeitskältemittelabzweigleitungen 24 und den Verbindungsleitungen 25 montiert sind und gesteuert werden. Wie die Steuerung der Ventileinheit 30 genau erfolgt, wird in Verbindung mit der Beschreibung des Betriebes der Klimaanlage für jede einzelne Betriebsart dargelegt.

Als nächstes enthält jede der Inneneinheiten C in den jeweiligen Räumen den Innenwärmetauscher 62, das elektronische Expansionsventil 61 und das (nicht gezeigte) Innenraumgebläse. Der Innenwärmetauscher 62 ist an eine der Gaskältemittelabzweigleitungen 22 in dem Verteiler B angeschlossen, und das elektronische Expansionsventil 61 ist an eine der Flüssigkeitskältemittelabzweigleitungen 24 in dem Verteiler B angeschlossen. Der Innenwärmetauscher 62 und das elektronische Expansionsventil 61 sind über eine Kältemittelleitung miteinander verbunden. Das Innenraumgebläse hat den Zweck, Luft zu dem Innenwärmetauscher 62 zu blasen.

Die oben beschriebene Mehr-Einheiten-Klimaanlage der vorliegenden Erfindung kühlt oder heizt jeweilige Räume individuell, da das Gaskältemittel vom Kompressor 1 in die Strömungsdurchlass- und Strömungsrichtungsänderungen in der Außeneinheit A unter der Steuerung des Strömungswegsteuerventils 4 einbezogen ist und in die Strömungsdurchlass- und Strömungsrichtungsänderungen in dem Verteiler B und den Inneneinheiten B unter der Steuerung der Ventileinheit 30 einbezogen ist. Im Weiteren wird für jede der Betriebsarten näher beschrieben, wie das Kältemittel unter der Steuerung des Strömungswegsteuerventils 4 und der Ventileinheit 30 fließt und jeweilige Räume kühlt oder heizt. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird angenommen, dass in der zweiten Betriebsart zwei Inneneinheiten C2 und C3 die Räume kühlen und die übrige eine Inneneinheit C1 den Raum heizt. Es wird außerdem angenommen, dass in der vierten Betriebsart zwei Inneneinheiten C1 und C2 die Räume beheizen und die übrige eine Inneneinheit C3 den Raum kühlt.

2A veranschaulicht ein Schaubild, das einen Betriebszustand der Mehr-Einheiten-Klimaanlage von 1 in der ersten Betriebsart zeigt. In der ersten Betriebsart wird, wenn alle Inneneinheiten die Räume kühlen, das gesamte Kältemittel vom Kompressor 1 in den Verteiler B eingeleitet, nachdem es durch den Außenwärmetauscher 2 geströmt ist, und kehrt über die Inneneinheiten C und den Verteiler B wieder zum Kompressor 1 zurück, wobei der Zirkulationsweg folgender ist.

Wenden wir uns 2A zu. In der ersten Betriebsart wird das Strömungswegsteuerventil 4 so gesteuert, dass der Auslass des Kompressors 1 und die erste Leitung 3a in strömungsmäßiger Verbindung miteinander stehen und die dritte Leitung 3b und die vierte Leitung 3d in strömungsmäßiger Verbindung miteinander stehen. Somit fließt das Gaskältemittel vom Kompressor 1 zur ersten Leitung 3a. Weil das Flussratensteuerventil 6 in der ersten Umgehungsleitung 5, die mit der ersten Leitung 3a verbunden ist, vollständig geschlossen ist, strömt das gesamte Kältemittel durch den Außenwärmetauscher 2 und wird in den Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 in dem Verteiler B eingeleitet. In diesem Fall wird das Gaskältemittel im Außenwärmetauscher 2, vorzugsweise vollständig, verflüssigt. Anderseits wird, weil das erste elektronische Ventil 7b vollständig geschlossen ist, das Kältemittel, das durch den Außenwärmetauscher 2 strömt, in den Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 in dem Verteiler B eingeleitet, nachdem es das erste Rückschlagventil 7a passiert hat.

Das unter hohem Druck stehende Flüssigkeitskältemittel, das in den Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 eingeleitet wird, strömt vollständig durch die Flüssigkeitskältemittelleitung 23, weil alle Ventile in den Gaskältemittelabzweigleitungen 22, die mit der Gaskältemittelleitung 21 verbundne sind, geschlossen sind, wie in 2A gezeigt.

Das Flüssigkeitskältemittel wird aus der Flüssigkeitskältemittelleitung 23 in die Flüssigkeitskältemittelabzweigleitungen 24 eingeleitet, in den elektronischen Innen-Expansionsventilen 61 der Inneneinheiten C ausgedehnt und in die Innenwärmetauscher 62 eingeleitet. Das Kältemittel tauscht in den Innenwärmetauschern 62 Wärme mit der Raumluft aus, und die Luft, die durch den Wärmetausch mit dem Kältemittel gekühlt wird, wird mittels des Innenraumgebläses in den Raum geblasen, um den Raum zu kühlen.

Das Kältemittel, das einen Wärmetausch mit der Raumluft vollzogen hat, wird zu gasförmigem Kältemittel, das über die Gaskältemittelabzweigleitungen 22 in den Verteiler B eingeleitet wird. Dann wird das Kältemittel in die vierte Leitung 3d eingeleitet und strömt von dort über die dritte Leitung 3b und den Akkumulator 8 in den Einlass des Kompressors 1.

2B veranschaulicht ein Schaubild, das einen Betriebszustand der Mehr-Einheiten-Klimaanlage von 1 in der zweiten Betriebsart zeigt. Die zweite Betriebsart hat, wenn alle Inneneinheiten die Räume beheizen, einen Zirkulationspfad, in dem das Kältemittel vom Kompressor 1 zum Kompressor 1 in der Außeneinheit A durch den Verteiler B zurückkehrt, nachdem das Kältemittel über die vierte Leitung 3d und den Verteiler B in die Inneneinheiten C eingeleitet wurde, worauf nun näher eingegangen wird.

Wenden wir uns 2B zu. Das Gaskältemittel wird vom Kompressor 1 kommend unter der Steuerung des Strömungswegsteuerventils 4 in die vierte Leitung 3deingeleitet. In der zweiten Betriebsart wird das Strömungswegsteuerventil 4 so gesteuert, dass der Auslass des Kompressors 1 und die vierte Leitung 3d miteinander verbunden sind und gleichzeitig die erste Leitung 3a und die dritte Leitung 3b miteinander verbunden sind.

Wenden wir uns 2B zu. Das Gaskältemittel, das über die vierte Leitung 3d in den Verteiler B eingeleitet wurde, wird über die Verbindungsleitungen 25 und die Gaskältemittelabzweigleitungen 22 in die Innenwärmetauscher 62 eingeleitet. In der zweiten Betriebsart wird die Ventileinheit 30 so gesteuert, dass alle Ventile lediglich in den Gaskältemittelabzweigleitungen 22 geschlossen sind.

Das in den Innenwärmetauscher 62 eingeleitete Gaskältemittel wird kondensiert, wenn das Gaskältemittel mit der Raumluft in Wärmeaustausch tritt. Die Raumluft erwärmt sich in dem Maße, wie das Kältemittel während des Kondensierens Kondensationswärme abgibt. Die warme Raumluft wird dann durch das Innenraumgebläse in den Raum abgegeben. Das flüssige Kältemittel, das durch den Wärmeaustausch mit der Raumluft kondensiert ist, strömt durch die geöffneten elektronischen Innen-Expansionsventile 61 und wird über die Flüssigkeitskältemittelabzweigleitungen 24 in die Flüssigkeitskältemittelleitung 23 eingeleitet.

Das Kältemittel strömt von den Flüssigkeitskältemittelabzweigleitungen 24 in Richtung des Gas-Flüssigkeit-Scheiders 10, bis es vom zweiten Rückschlagventil 28 blockiert wird, wenn das Kältemittel in die zweite Umgehungsleitung 26 eingeleitet wird. Das in die zweite Umgehungsleitung 26 eingeleitete Kältemittel dehnt sich im zweiten elektronischen Expansionsventil 27 aus und wird in den Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 eingeleitet. Das flüssige Kältemittel wird aus dem Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 nicht in die Flüssigkeitskältemittelleitung 23, sondern aufgrund eines Druckunterschieds in die zweite Leitung 3c eingeleitet.

Das Kältemittel, das über die zweite Leitung 3c in die Außeneinheit A eingeleitet wird, strömt in Richtung des ersten elektronischen Expansionsventils 7b, weil das Flussratensteuerventil 6 in der zweiten Umgehungsleitung 26 vollständig geschlossen ist. Das Kältemittel dehnt sich im ersten elektronischen Expansionsventil 7b wieder aus, verdampft im Außenwärmetauscher 2 und wird in die erste Leitung 3a eingeleitet. Das in die erste Leitung 3a eingeleitete gasförmige Kältemittel wird in den Einlass des Kompressors 1 gesaugt, nachdem es der Reihe nach durch das Strömungswegsteuerventil 4, die dritte Leitung 3b und den Akkumulator 8 geströmt ist.

3A veranschaulicht ein Schaubild, das einen Betriebszustand der Mehr-Einheiten-Klimaanlage von 1 in der dritten Betriebsart zeigt. In der dritten Betriebsart wird, wenn eine größere Anzahl von Räumen gekühlt werden und eine kleinere Anzahl von Räumen beheizt werden, das aus dem Kompressor 1 kommende Kältemittel in den Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 eingeleitet, nachdem ein Teil des Kältemittels durch den Außenwärmetauscher 2 geströmt ist und der übrige Teil des Kältemittels durch die erste Umgehungsleitung 5 geströmt ist. Dann werden das gasförmige Kältemittel und das flüssige Kältemittel auf verschiedenen Wegen in die Inneneinheiten C eingeleitet und kühlen bzw. beheizen die jeweiligen Räume individuell, worauf nun näher eingegangen wird.

Wenden wir uns 3A zu. Das gasförmige Kältemittel wird vom Kompressor 1 kommend unter der Steuerung des Strömungswegsteuerventils 4 in die erste Leitung 3a eingeleitet. In der dritten Betriebsart wird das Strömungswegsteuerventil 4 in gleicher Weise gesteuert wie in der ersten Betriebsart.

Ein Teil des Kältemittels wird von der ersten Leitung 3a kommend in den Außenwärmetauscher 2 eingeleitet, und der übrige Teil des Kältemittels wird in die erste Umgehungsleitung 5 eingeleitet, weil in der dritten Betriebsart – anders als in der ersten Betriebsart – das Flussratensteuerventil 6 in der ersten Umgehungsleitung 5 durch das Steuermittel auf eine erforderliche Öffnung geöffnet wird, damit das Kältemittel mit einer benötigten Rate strömen kann.

Der Anteil des Kältemittels, der in den Außenwärmetauscher 2 eingeleitet wird, wird verflüssigt und in die zweite Leitung 3c eingeleitet, und der übrige Teil des Kältemittels wird in gasförmigem Zustand in die zweite Leitung 3c eingeleitet. Das erste elektronische Expansionsventil 7b ist in der dritten Betriebsart vollständig geschlossen. Bei dem Kältemittel, das in die zweite Leitung 3c hinzuströmt, handelt es sich um ein zweiphasiges Kältemittel. Mit dem Temperatursensor in der zweiten Leitung 3c wird eine Temperatur des Zweiphasen-Kältemittels gemessen.

Der Temperatursensor 9 misst die Temperatur des Zweiphasen-Kältemittels in der zweiten Leitung 3c und übermittelt den Wert an den Mikrocomputer. Der Mikrocomputer empfängt die gemessene Temperatur, vergleicht sie mit den Referenzdaten und erkennt das Mischungsverhältnis des Kältemittels. Dann wird die Öffnung des Flussratensteuerventils 6 so gesteuert, dass das erkannte Mischungsverhältnis einem Mischungsverhältnis entspricht, das in der dritten Betriebsart benötigt wird, oder genauer gesagt, einem Mischungsverhältnis, das dem Raum angemessen ist. Die Steuerung der Öffnung des Flussratensteuerventils 6 steuert eine Flussrate des gasförmigen Kältemittels, das durch die erste Umgehungsleitung 5 eingeleitet wird, wodurch auf einfache Weise das Mischungsverhältnis des Kältemittels gesteuert wird.

Somit kann in der dritten Betriebsart durch Steuern der Öffnung des Flussratenstetuerventils 6 ein optimales Gas-Flüssigkeits-Mischungsverhältnisses des Kältemittels erzeugt werden, wie es für den Betrieb benötigt wird. Durch Verteilen des Kältemittelgemischs, das das optimale Mischungsverhältnis hat, zu den Inneneinheiten C kann das Klimasystem die Räume individuell kühlen oder beheizen. Es wird nun kurz ein Verfahren zum Erzeugen des optimalen Kältemittelmischungsverhältnisses beschrieben, das für das individuelle Kühlen oder Beheizen der Räume in der dritten Betriebsart benötigt wird.

Zuerst wird ein Teil des gasförmigen Kältemittels, das im Kompressor 1 verdichtet wurde, im Außenwärmetauscher 2 verdichtet, und den übrigen Teil des gasförmigen Kältemittels lässt man in gasförmigem Zustand durch die erste Umgehungsleitung 5 strömen, und das kondensierte flüssige Kältemittel und das gasförmige Kältemittel lässt man in der zweiten Leitung 3c zusammenströmen.

Durch den Temperatursensor 9 in der zweiten Leitung 3c wird eine Temperatur des zusammengeführten Gas-Flüssigkeits-Kältemittels gemessen.

Als nächstes wird ein Gas-Flüssigkeits-Mischungsverhältnis des Kältemittels anhand der gemessenen Kältemitteltemperatur erkannt. In diesem Fall wird ein Verfahren benutzt, wobei voreingestellte Daten zum Kältemittelmischungsverhältnis im Vergleich zur Kältemitteltemperatur mit der gemessenen Temperatur verglichen werden, um das Kältemittelmischungsverhältnis zu erkennen.

Schließlich wird eine Flussrate des gasförmigen Kältemittels so gesteuert, dass das erkannte Mischungsverhältnis einem voreingestellten Mischungsverhältnis entspricht, das für die Betriebsart benötigt wird. In diesem Fall kann durch Steuern der Öffnung des Flussratensteuerventils 6 in der ersten Umgehungsleitung 5 die Flussrate durch die erste Umgehungsleitung 5 hindurch gesteuert werden.

Die im Mikrocomputer des Steuermittels voreingestellten Kältemittelmischungsverhältnisse sind experimentelle Werte, die experimentell unter verschiedenen Lastverhältnissen ermittelt wurden und entsprechend für die beiden kühlseitigen Inneneinheiten C2 und C3, die flüssiges Kältemittel benötigen, und eine heizungsseitige Inneneinheit C1, die gasförmiges Kältemittel benötigen, eingestellt werden, wie auch eine Flussrate des flüssigen Kältemittels, das über die eine heizungsseitige Inneneinheit C1 in die beiden kühlseitigen Inneneinheiten C2 und C3 eingeleitet wird.

Das Kältemittel, das mit Hilfe des oben beschriebenen Verfahrens auf ein optimales Mischungsverhältnis eingestellt wurde, wird in den Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 eingeleitet. Das gasförmige Kältemittel strömt von dem Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 in Richtung der Gaskältemittelleitung 21, und das flüssige Kältemittel strömt von dem Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 in Richtung der Flüssigkeitskältemittelleitung 23. Wie in 3 gezeigt, wird die Ventileinheit 30 in der dritten Betriebsart so gesteuert, dass die Ventile in der Verbindungsleitung 25a, die von der Gaskältemittelabzweigleitung 22a abzweigt, welche mit der Inneneinheit C1 verbunden ist, und den Gaskältemittelabzweigleitungen 22b und 22c geschlossen (abgeschaltet) sind. In der dritten Betriebsart ist das zweite elektronische Expansionsventil 27 in der zweiten Umgehungsleitung 26 vollständig geschlossen.

Das flüssige Kältemittel wird aus der Flüssigkeitskältemittelleitung 23 in die Flüssigkeitskältemittelabzweigleitungen 24b und 24c eingeleitet, dehnt sich in den elektronischen Innen-Expansionsventilen 61b und 61c aus und wird in die Innenwärmetauscher 62b und 62c eingeleitet, um die Räume zu kühlen. Das Kältemittel, das in den Inneneinheiten C2 und C3 die Räume gekühlt hat, geht in einen gasförmigen Zustand über und wird durch die Flüssigkeitskältemittelabzweigleitungen 24b und 24c in die Verbindungsleitungen 25b und 25c eingeleitet. Dann wird das Kältemittel in den Einlass des Kompressors 1 gesaugt, nachdem es durch die vierte Leitung 3d, die dritte Leitung 3b und den Akkumulator 8 geströmt ist.

Andererseits wird das gasförmige Kältemittel, das in dem Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 abgetrennt und in die Gaskältemittelleitung 21 eingeleitet wurde, in die Gaskältemittelabzweigleitung 22a eingeleitet, weil die Ventile in den Gaskältemittelabzweigleitungen 22b und 22c, die mit der Inneneinheit C2 bzw. der Inneneinheit C3 zum Kühlen der Räume verbunden sind, geschlossen (abgeschaltet) sind.

Das gasförmige Kältemittel, das in die Gaskältemittelabzweigleitung 22a eingeleitet wurde, wird in den Innenwärmetauscher 62a der Inneneinheit C1, die den Raum heizen soll, eingeleitet, erwärmt den Raum und verwandelt sich in ein flüssiges Kältemittel und wird anschließend über das elektronische Innen-Expansionsventil 61a und die Flüssigkeitskältemittelabzweigleitung 24a in die Flüssigkeitskältemittelleitung 23 eingeleitet.

Das in die Flüssigkeitskältemittelleitung 23 eingeleitete Kältemittel strömt mit dem flüssigen Kältemittel aus dem Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 zusammen, das in die Inneneinheiten C2 und C3, die die Räume kühlen sollen, eingeleitet wird, kühlt die Räume und wird über den oben erwähnten Pfad in den Kompressor 1 eingeleitet.

Der Grund, warum das flüssige Kältemittel während des oben beschriebenen Prozesses in der dritten Betriebsart nicht in die Flüssigkeitskältemittelabzweigleitung 24a, die mit der Inneneinheit C1 verbunden ist, die den Raum beheizen soll, eingeleitet wird, ist ein Druck des Kältemittels, das nach dem Beheizen des Raumes in die Flüssigkeitskältemittelleitung 23 eingeleitet wird.

3B veranschaulicht ein Schaubild, das einen Betriebszustand der Mehr-Einheiten-Klimaanlage von 1 in einer vierten Betriebsart zeigt. In der vierten Betriebsart wird, wenn eine größere Anzahl von Räumen beheizt werden und eine kleinere Anzahl von Räumen gekühlt werden, das aus dem Kompressor 1 kommende Kältemittel in die vierte Leitung 3d eingeleitet und kühlt oder beheizt die Räume individuell, wenn das Kältemittel durch den Verteiler B und die Inneneinheiten C strömt, was nun näher beschrieben wird.

Wenden wir uns 3B zu. Das gasförmige Kältemittel wird vom Kompressor 1 kommend unter der Steuerung des Strömungswegsteuerventils 4 in die vierte Leitung 3d eingeleitet und wird in den Verteiler B eingeleitet. In der vierten Betriebsart wird das Strömungswegsteuerventil 4 in der gleichen Weise gesteuert wie in der zweiten Betriebsart.

Das in den Verteiler eingeleitete gasförmige Kältemittel wird über die Verbindungsleitungen 25a und 25b, die von den Gaskältemittelabzweigleitungen 22a und 22b abzweigen, die mit den Inneneinheiten C1 und C2 verbunden sind, die die Räume beheizen sollen, in die Gaskältemittelabzweigleitungen 22a und 22b eingeleitet. Das liegt daran, dass in der vierten Betriebsart das Ventil in der Verbindungsleitung 25c, das von der Gaskältemittelabzweigleitung 33c abzweigt, die mit der Inneneinheit C3 verbunden ist, die den Raum kühlen soll, geschlossen (abgeschaltet) ist. Die Ventile in den Gaskältemittelabzweigleitungen 22a und 22b, die mit den Inneneinheiten C1 und C2 verbunden sind, die die Räume beheizen sollen, sind ebenfalls geschlossen.

Das in die Gaskältemittelabzweigleitungen 22a und 22b eingeleitete gasförmige Kältemittel erwärmt die Räume, während das gasförmige Kältemittel durch die Innenwärmetauscher 62a und 62b strömt. Das flüssige Kältemittel, das in den Inneneinheiten C1 und C2 verflüssigt wurde, strömt durch die elektronischen Innen-Expansionsventile 61b und 61c und wird über die Flüssigkeitskältemittelabzweigleitungen 24a und 24b in die Flüssigkeitskältemittelleitung 23 eingeleitet.

Ein Teil des flüssigen Kältemittels, das in die Flüssigkeitskältemittelleitung 23 eingeleitet wird, wird – von dem zweiten Rückschlagventil 28 geführt – in die zweite Umgehungsleitung 26 eingeleitet und strömt von dort in den Gas-Flüssigkeit-Scheider 10, nachdem er in dem zweiten elektronischen Expansionsventil 27 ausgedehnt wurde. Das in den Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 eingeleitete gasförmige Kältemittel wird über einen Pfad in den Einlass 1 des Kompressors 1 gesaugt, der der gleiche ist wie der Pfad, der in der zweiten Betriebsart beschrieben wurde, d. h. die zweite Leitung 3c, das erste elektronische Expansionsventil 7b, der Außenwärmetauscher 2, die erste Leitung 3a, die dritte Leitung 3b und der Akkumulator 8.

Wie in 3B gezeigt, wird ein Teil des flüssigen Kältemittels, das nach dem Passieren der Inneneinheiten C1 und C2 in die Flüssigkeitskältemittelleitung eingeleitet wird, in die Flüssigkeitskältemittelabzweigleitung 24c eingeleitet, die mit der Inneneinheit C3 verbunden ist, die den Raum kühlen soll. Das Kältemittel, das den Raum gekühlt hat, während es durch die Inneneinheit C3 strömte, wird in die Gaskältemittelabzweigleitung 22c eingeleitet und strömt von dort über die Gaskältemittelleitung 21 in den Gas-Flüssigkeit-Scheider 10. Das in den Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 eingeleitete Kältemittel erwärmt die Räume, während es durch die Inneneinheiten C1 und C2 strömt, und strömt mit dem Kältemittel zusammen, das direkt in den Gas-Flüssigkeit-Scheider 10 eingeleitet wird, und wird über einen Pfad in den Einlass des Kompressors 1 gesaugt, der der gleiche ist wie der oben beschriebene Pfad.

Wie beschrieben wurde, haben die erfindungsgemäße Mehr-Einheiten-Klimaanlage und das erfindungsgemäße Verfahren für deren Steuerung die folgenden Vorteile.

Als erstes ermöglicht die Mehr-Einheiten-Klimaanlage der vorliegenden Erfindung eine optimale Behandlung mit individuellen Raumumgebungen. Das heißt, es ist nicht nur ein Heizbetrieb für alle Räume, wobei alle Räume beheizt werden, oder ein Kühlbetrieb für alle Räume, wobei alle Räume gekühlt werden, möglich, sondern es ist auch ein Betrieb möglich, wobei eine größere Anzahl von Räumen beheizt werden und eine kleinere Anzahl von Räumen gekühlt werden oder wobei eine größere Anzahl von Räumen gekühlt werden und eine kleinere Anzahl von Räumen beheizt werden, d. h. wobei die Räume selektiv gekühlt oder beheizt werden, so dass auf individuelle Raumbedingungen eingegangen werden kann.

Als zweites können anstelle von teuren Drei- oder Vierwegventilen preisgünstige einfache Ein-Aus-Ventile verwendet werden, was die Herstellungskosten senkt.

Zum dritten ermöglicht die Montage des Gas-Flüssigkeit-Scheiders nicht am Verteiler, sondern an der Außeneinheit – wodurch das Gewicht des Verteilers verringert werden kann –, eine einfache Installation des Verteilers und außerdem mehr Sicherheit nach der Installation. Das liegt daran, dass im Allgemeinen die Installation des Verteilers B schwieriger ist als die Installation der Außeneinheit A, weil die Außeneinheit A an einer Wand oder am Boden im Freien installiert wird, während der Verteiler B an Innenraumdecken installiert wird, insbesondere wenn der Verteiler B ein hohes Gewicht hat und die Installation des Verteilers B nicht nur schhwierig ist, sondern auch eine Verstärkung oder einen Träger erfordert, wobei der Verteiler im schlimmsten Fall von der Decke herunterfallen kann.

Zum vierten verbessert die Optimierung des Gas-Flüssigkeits-Mischungsverhältnisses des zweiphasigen Kältemittels, das in den Gas-Flüssigkeit-Scheider in den Betriebsarten eingeleitet wird, wo alle Räume gekühlt werden und eine größere Anzahl von Räumen gekühlt werden und eine kleinere Anzahl von Räumen beheizt werden, den Wirkungsgrad der Klimaanlage.

Kurz gesagt, stellt die Erfindung eine Mehr-Einheiten-Klimaanlage bereit, die eine Außeneinheit enthält, die Folgendes enthält: ein Strömungswegsteuerventil zum Steuern eines Strömungsweges eines Kältemittels von einem Kompressor, einen Außenwärmetauscher, der auf einer Seite mit dem Strömungswegsteuerventil in strömungsmäßiger Verbindung steht, eine erste Umgehungsleitung, die an einem Ende mit der ersten Leitung verbunden ist, wodurch das Strömungswegsteuerventil und der Außenwärmetauscher in strömungsmäßiger Verbindung miteinander stehen, und die am anderen Ende mit der zweiten Leitung verbunden ist, die mit dem anderen Ende des Außenwärmetauschers verbunden ist, und ein Flussratensteuerventil, das in der ersten Umgehungsleitung angeordnet ist und dem Steuern einer Flussrate des Kältemittels dient, das durch die erste Umgehungsleitung fließt; eine Inneneinheit mit einem Innenwärmetauscher und einem elektronischen Innen-Expansionsventil, die in jedem Raum installiert ist; einen Verteiler zum selektiven Verteilen des Kältemittels, das über eine von zwei Leitungen, die mit der Außeneinheit verbunden sind, heranströmt, zu den Inneneinheiten und Zurückleiten zu der Außeneinheit über die andere Leitung; und ein Steuermittel zum Messen eines Gas-Flüssigkeits-Mischungsverhältnisses des Kältemittels, das in den Verteiler eingeleitet wird, wobei das Kältemittel zusammengeströmt ist, nachdem es die erste Umgehungsleitung bzw. den Außenwärmetauscher passiert hat, zum Steuern einer Öffnung des Flussratensteuerventils zum Steuern des Mischungsverhältnisses.