DE112019007078T5

DE112019007078T5 - Klimagerät

Info

Publication number: DE112019007078T5
Application number: DE112019007078.9T
Authority: DE
Inventors: Shohei ISHIMURA; Soshi Ikeda; Kazuya Watanabe; Hideto Nakao; Masakazu Kondo; Yasuhide Hayamaru; Yusuke Tashiro; Masakazu Sato; Atsushi Kawashima
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2021-12-30
Also published as: AU2019436796B2; JP6661843B1; CN113614463A; CN113614463B; AU2019436796A1; JPWO2020194435A1; US11920841B2; WO2020194435A1; US20220107123A1; SE545954C2; SE2151167A1

Abstract

Ein Klimagerät (100) beinhaltet einen Hauptkreislauf, in dem ein Verdichter (1), ein Strömungsschaltgerät (2), ein Innenraum-Wärmetauscher(5), eine Druckreduziervorrichtung (3) und eine Vielzahl von parallel zueinander geschalteten Parallel-Wärmetauschern (4-1, 4-2) durch Rohre verbunden sind, ein Bypassrohr (39), eine Durchflusssteuerungsvorrichtung (8), die an dem Bypassrohr (39) vorgesehen und so konfiguriert ist, dass sie eine Strömungsrate des durch das Bypassrohr (39) strömenden Kältemittels einstellt, einen Verdampfungsdrucksensor, der so konfiguriert ist, dass er einen Verdampfungsdruck des Kältemittels misst, und eine Steuerung (90). Das Klimagerät (100) ist so konfiguriert, dass es in einer normalen Heizbetriebsart und einer Heiz-/Abtau-Betriebsart arbeitet. Wenn ein Betrieb, der der normalen Heizbetriebsart zugeordnet ist, in einen Betrieb umgeschaltet wird, der der Heiz-Abtau-Betriebsart zugeordnet ist, stellt die Steuerung (90) den Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung (8) unter Verwendung des Verdampfungsdrucks in dem Parallel-Wärmetauscher (4-1, 4-2), der als Verdampfer arbeitet, und einer Antriebsfrequenz des Verdichters (1) ein.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klimagerät, insbesondere die Beseitigung des Frostbelags an einem Außenwärmetauscher.
STAND DER TECHNIK
In letzter Zeit werden in kalten Klimagebieten im Sinne des globalen Umweltschutzes vermehrt anstelle von Kesselheizungen, die durch Verbrennung fossiler Brennstoffe heizen, Wärmepumpen-Klimageräte eingesetzt, die Luft als Wärmequelle nutzen. Ein solches Wärmepumpen-Klimagerät kann eine effiziente Heizung durchführen, da die Wärme zusätzlich zur elektrischen Versorgung eines Verdichters aus der Luft zugeführt wird.
Bei einem Wärmepumpen-Klimagerät ist jedoch der Außenwärmetauscher, der Wärme zwischen Außenluft und Kältemittel austauscht, während er als Verdampfer arbeitet, eher vereist, da die Temperatur der Außenluft außerhalb z.B. eines Gebäudes niedriger ist. Daher ist es notwendig, ein Abtauen durchzuführen, um den Frostbelag auf dem Außenwärmetauscher zu schmelzen. Beispiele für Verfahren zum Abtauen beinhalten ein Verfahren, bei dem die Strömungsrichtung des Kältemittels im Heizbetrieb umgekehrt wird, um das Kältemittel vom Verdichter zum Außenwärmetauscher zu leiten. Bei diesem Verfahren kann die Beheizung eines Raums während des Abtauens gestoppt werden, wodurch der Raum weniger komfortabel wird.
Einige Klimageräte sind für einen Heiz-Abtau-Betrieb ausgelegt, bei dem während des Abtauens geheizt werden kann, und enthalten mehrere parallel geschaltete Parallel-Wärmetauscher als geteilte Außenwärmetauscher. In einigen entwickelten Verfahren arbeiten die anderen Parallel-Wärmetauscher als Verdampfer, während einer der Parallel-Wärmetauscher abgetaut wird, um der Außenluft Wärme zum Heizen zu entziehen (siehe z.B. Patentdokument 1 und Patentdokument 2). Die Parallel-Wärmetauscher werden abwechselnd abgetaut, wodurch eine kontinuierliche Erwärmung erreicht wird, ohne dass der gleiche Kältekreislauf wie beim Kühlbetrieb entsteht.
In einem im Patentdokument 1 beschriebenen Klimagerät werden zum Abtauen eines der Parallel-Wärmetauscher eine Durchflusssteuerungsvorrichtung, die an einem Bypassrohr vorgesehen ist, und eine Druckreduziervorrichtung, die an einem mit dem abzutauenden Parallel-Wärmetauscher verbundenen Parallelrohr vorgesehen ist, eingestellt. Das Einstellen der Durchflusssteuerungsvorrichtung und der Druckreduziervorrichtung steuert die Durchflussmenge und den Druck des Kältemittels, das durch den abzutauenden Parallel-Wärmetauscher fließt, wodurch ein Abtauen unter Verwendung der latenten Kondensationswärme erreicht wird.
In einem in Patentdokument 2 beschriebenen Klimagerät beinhaltet das Abtauen eines der Parallel-Wärmetauscher das Einstellen entweder einer Kombination von Durchflusssteuerungsvorrichtungen, die in einem der Bypassrohre vorgesehen sind, oder einer Druckreduziervorrichtung, die in einem Hauptkreislauf zwischen dem abzutauenden Parallel-Wärmetauscher und einem Innenraum-Wärmetauscher vorgesehen ist. Durch Verstellen einer der beiden Kombinationen aus Durchflusssteuerungsvorrichtungen und Druckreduziervorrichtung kann die Durchflussmenge des zum Abtauen verwendeten Kältemittels eingestellt werden.
STAND DER TECHNIK

Patentdokument 1: Internationale Veröffentlichung Nr. WO 2015/129 080
Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2008-157 558A

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
In Patentdokument 1 und Patentdokument 2 gelangt ein Teil des ausgestoßenen Kältemittels in den Parallel-Wärmetauscher, der im Heiz-Abtau-Betrieb abgetaut wird. Daher ändert sich die Verteilung der Kältemittelmenge, die zwischen dem Innenraum-Wärmetauscher und dem Parallel-Wärmetauscher fließt, im Gegensatz zu einem normalen Heizbetrieb. Wird dem abzutauenden Parallel-Wärmetauscher zu viel Kältemittel zugeführt, führt dies zu einer geringeren Wärmeaustauschleistung des Innenraum-Wärmetauschers. Dies kann zu einer geringeren Heizleistung im Heiz-Abtau-Betrieb führen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Klimagerät bereitzustellen, das in der Lage ist, Parallel-Wärmetauscher abzutauen und dabei die Heizleistung auch im Heiz-Abtau-Betrieb beizubehalten.
Mittel zum Lösen der Probleme
Ein Klimagerät gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Hauptkreislauf, in dem ein Verdichter, ein Strömungsschaltgerät, ein Innenraum-Wärmetauscher, eine Druckreduziervorrichtung und mehrere parallel zueinander geschaltete Parallel-Wärmetauscher durch Rohre verbunden sind, wobei der Hauptkreislauf als Kältemittelkreislauf dient, durch den Kältemittel zirkuliert wird, ein Bypassrohr, das eines der Rohre, das mit einer Auslassseite des Verdichters verbunden ist, und einige der Rohre, die mit der Vielzahl von Parallel-Wärmetauschern verbunden sind, verbindet, eine Durchflusssteuerungsvorrichtung, die an dem Bypassrohr vorgesehen und konfiguriert ist, um eine Durchflussrate des Kältemittels, das durch das Bypassrohr fließt, einzustellen, einen Verdampfungsdrucksensor, der konfiguriert ist, um einen Verdampfungsdruck des Kältemittels zu messen, und eine Steuerung. Das Klimagerät ist so konfiguriert, dass es in einer normalen Heizbetriebsart arbeitet, in dem der Betrieb so ausgeführt wird, dass die mehreren Parallel-Wärmetauscher als Verdampfer arbeiten, und in einer Heiz-Abtau-Betriebsart, in dem der Betrieb so ausgeführt wird, dass einer der mehreren Parallel-Wärmetauscher abgetaut wird und ein anderer der mehreren Parallel-Wärmetauscher als Verdampfer arbeitet. Wenn der Betrieb, der der normalen Heizbetriebsart zugeordnet ist, in den Betrieb, der der Heiz-Abtau-Betriebsart zugeordnet ist, umgeschaltet wird, stellt die Steuerung den Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung unter Verwendung des Verdampfungsdrucks in dem Parallel-Wärmetauscher, der als Verdampfer arbeitet, und der Antriebsfrequenz bzw. dem Antrieb des Verdichters ein.
Effekt der Erfindung
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt die Steuerung den Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung anhand des Verdampfungsdrucks in dem als Verdampfer arbeitenden Parallel-Wärmetauscher und der Ansteuerfrequenz des Verdichters beim Umschalten vom normalen Heizbetrieb auf den Heiz-Abtau-Betrieb ein. Durch Einstellen des Öffnungsgrades der Durchflusssteuerungsvorrichtung in Abhängigkeit vom Verdampfungsdruck im Hauptkreislauf und der Antriebsfrequenz des Verdichters wird die Durchflussmenge des dem Innenraum-Wärmetauscher zugeführten Kältemittels aufrechterhalten und die Zufuhr des Kältemittels zum abgetauten Parallel-Wärmetauscher bei gleichzeitiger Vermeidung einer Heizleistungsreduzierung ermöglicht.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Klimagerätes gemäß der Ausführungsform 1;
2 ist ein Flussdiagramm eines Vorgangs einer Steuerung im Klimagerät gemäß Ausführungsform 1;
3 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung des Flusses von Kältemittel beim Kühlbetrieb im Klimagerät gemäß Ausführungsform 1;
4 ist ein Druck-Enthalpie (p-h)-Diagramm im Kühlbetrieb im Klimagerät gemäß Ausführungsform 1;
5 ist ein Diagramm, das die Strömung des Kältemittels in einem Heizbetrieb im Klimagerät gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
6 ist ein p-h-Diagramm im Heizbetrieb im Klimagerät nach Ausführungsform 1;
7 ist ein Diagramm, das die Strömung des Kältemittels in einem Heiz-Abtau-Betrieb im Klimagerät gemäß Ausführungsform 1 darstellt;
8 ist ein p-h-Diagramm im Heiz-Abtau-Betrieb im Klimagerät nach Ausführungsform 1;
9 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Heizleistung im Heiz-Abtau-Betrieb im Klimagerät nach Ausführungsform 1;
10 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Klimagerätes gemäß Ausführungsform 2 veranschaulicht, und
11 ist ein p-h-Diagramm im Heiz-Abtau-Betrieb im Klimagerät gemäß Ausführungsform 2.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Klimageräte gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden im Folgenden z.B. unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass Bauteile, die in den folgenden Abbildungen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind, dieselben oder gleichwertige Bauteile sind. Dieser Hinweis gilt für die gesamte Beschreibung der nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen. Zu beachten ist außerdem, dass das Verhältnis zwischen den Größen der Bauteile in den Abbildungen von den tatsächlichen Größen der Bauteile abweichen kann. Darüber hinaus ist zu beachten, dass die hier beschriebenen Formen der Komponenten nur zur Veranschaulichung dienen und die Formen der Komponenten nicht auf die hier beschriebenen beschränkt sind. Insbesondere sollen die Kombinationen der Komponenten nicht nur auf die in den Ausführungsformen beschränkt sein. Eine Komponente in einer Ausführungsform kann in einer der anderen Ausführungsformen verwendet werden. Hohe und niedrige Werte von z.B. Druck und Temperatur werden nicht in Bezug auf bestimmte absolute Werte bestimmt, sondern relativ, z.B. in Abhängigkeit von einem Zustand oder einem Betrieb von z.B. einem Gerät. Bei einer Vielzahl von Geräten desselben Typs, die z.B. durch Buchstaben voneinander unterschieden werden, können die Buchstaben weggelassen werden, wenn die Geräte nicht voneinander unterschieden oder spezifiziert werden müssen.
Ausführungsform 1
1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Klimageräts gemäß der Ausführungsform 1. Wie in 1 dargestellt, handelt es sich bei einem Klimagerät 100 um eine Vorrichtung zur Klimatisierung von Luft in einem Innenraum, der als Zielobjekt für die Klimatisierung dient. Das Klimagerät 100 gemäß Ausführungsform 1 beinhaltet eine Außeneinheit A, eine Inneneinheit B und eine Steuerung 90. Die Außeneinheit A beinhaltet einen Verdichter 1, ein Strömungsschaltgerät 2, Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2, einen Außenlüfter 38, eine Druckreduziervorrichtung 3, einen Bypass 20, erste Öffnungs- und Schließvorrichtungen 6-1 und 6-2, Außendrucksensoren 92-1 und 92-2, und einen Außentemperatursensor 93. Die Inneneinheit B enthält einen Innenraum-Wärmetauscher 5, einen Innenlüfter 40, einen Innendrucksensor 91 und einen Innentemperatursensor 94. Die Außeneinheit A und die Inneneinheit B sind durch ein erstes Verlängerungsrohr 31 und ein zweites Verlängerungsrohr 32 verbunden. Obwohl das Klimagerät 100 mit der einzelnen Außeneinheit A und der einzelnen Inneneinheit B in der Ausführungsform 1 dargestellt ist, kann das Klimagerät 100 zwei oder mehr Außeneinheiten A und zwei oder mehr Inneneinheiten B aufweisen.
In dem Klimagerät 100 sind der Verdichter 1, das Strömungsschaltgerät 2, die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2, die Druckreduziervorrichtung 3 und die Innenraum-Wärmetauscher 5 durch Rohre verbunden und bilden so einen Hauptkreislauf 15, der als Kältemittelkreislauf dient, durch den Kältemittel zirkuliert. Der Hauptkreislauf 15 ist ein Hauptbestandteil des Kältemittelkreislaufs im Klimagerät 100. Der Verdichter 1 saugt Kältemittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck an, verdichtet das angesaugte Kältemittel zu Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck und gibt das Kältemittel ab. Das Strömungsschaltgerät 2 schaltet zwischen den Richtungen um, in die das Kältemittel durch den Kältemittelkreislauf fließt, und enthält ein Vierwegeventil. Die Druckseite des Verdichters 1 ist über ein Ausströmrohr 35 mit dem Strömungsschaltgerät 2 verbunden. Die Saugseite des Verdichters 1 ist über ein Saugrohr 36 mit dem Strömungsschaltgerät 2 verbunden.
Die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 sind an entsprechenden Parallelrohren 7 vorgesehen, die parallel zwischen dem Strömungsschaltgerät 2 und der Druckreduziervorrichtung 3 angeschlossen sind. Die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 sind z.B. Außenwärmetauscher, die Wärme zwischen dem Kältemittel und der Außenluft, d.h. der Luft außerhalb eines Gebäudes, austauschen. Jeder der Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 arbeitet im Kühlbetrieb als Verflüssiger und im Heizbetrieb als Verdampfer. Die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 sind parallel zueinander geschaltet. Obwohl das Klimagerät 100 mit den Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 in der Ausführungsform 1 mit zwei parallel geschalteten Wärmetauschern dargestellt ist, kann das Klimagerät 100 drei oder mehr parallel geschaltete Wärmetauscher enthalten. Es wird hier davon ausgegangen, dass die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 die gleiche Wärmetauscherfläche und den gleichen Wirkungsgrad des Wärmetauschers, also die gleiche Leistung haben.
Die an die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 angeschlossenen Parallelrohre 7 beinhalten erste Anschlussrohre 37-1 und 37-2 neben dem Strömungsschaltgerät 2 und zweite Anschlussrohre 41-1 und 41-2 neben der Druckreduziervorrichtung 3. Der Außenlüfter 38 leitet die Außenluft zu den Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2. Obwohl in der Ausführungsform 1 ein einzelner Außenlüfter 38 dargestellt ist, der die Außenluft zu den beiden Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 leitet, kann jede andere Konfiguration verwendet werden. Zwei Außenlüfter 38 können so angeordnet sein, dass sie die Außenluft zu den jeweiligen Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 leiten.
Die Druckreduziervorrichtung 3 reduziert den Druck des Kältemittels, um das Kältemittel zu expandieren. Die Druckreduziervorrichtung 3 in der Ausführungsform 1 ist z.B. ein elektronisches Expansionsventil, dessen Öffnungsgrad einstellbar ist. Obwohl in der Ausführungsform 1 die Druckreduziervorrichtung 3 in der Außeneinheit A des Klimagerätes 100 angeordnet ist, kann die Druckreduziervorrichtung 3 auch in der Inneneinheit B angeordnet sein. Der Innenraum-Wärmetauscher 5 dient dem Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und z.B. der Raumluft in einem klimatisierten Raum. Der Innenraum-Wärmetauscher 5 arbeitet im Kühlbetrieb als Verdampfer und im Heizbetrieb als Verflüssiger. Der Innenlüfter 40 leitet die Raumluft zum Innenraum-Wärmetauscher 5. Die ersten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 6-1 und 6-2 sind für die ersten Anschlussrohre 37-1 bzw. 37-2 vorgesehen. Während die ersten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 6-1 und 6-2 geöffnet sind, fließt das Kältemittel durch die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2. Während die ersten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 6-1 und 6-2 geschlossen sind, strömt das Kältemittel nicht durch die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2. Es ist nur erforderlich, dass die ersten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 6-1 und 6-2 Einrichtungen sind, die einen Durchgang öffnen und schließen können. Die ersten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 6-1 und 6-2 beinhalten jeweils ein Magnetventil, ein Vierwegeventil, ein Dreiwegeventil oder ein Zweiwegeventil.
Im Bypass 20 sind ein Bypassrohr 39, eine Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 und zweite Öffnungs- und Schließvorrichtungen 9-1 und 9-2 vorgesehen. Das Bypassrohr 39 verbindet die Druckseite des Verdichters 1 und die ersten Anschlussrohre 37-1 und 37-2 zum Bypass des Strömungsschaltgerätes 2. Ein Teil des aus dem Verdichter 1 austretenden Kältemittels wird zum Bypassrohr 39 umgeleitet und fließt durch dieses. Das Bypassrohr 39 kann die ersten Anschlussrohre 37-1 und 37-2 mit einer Leitung verbinden, die das Strömungsschaltgerät 2 und das erste Verlängerungsrohr 31 verbindet. Die zweiten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 9-1 und 9-2 sind an Teilen des Bypassrohrs 39 vorgesehen, die mit den Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 verbunden sind. Während die zweiten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 9-1 und 9-2 geöffnet sind, fließt das Kältemittel durch die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2. Während die zweiten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 9-1 und 9-2 geschlossen sind, fließt das Kältemittel nicht durch die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2. Es ist nur erforderlich, dass die zweiten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 9-1 und 9-2 Einrichtungen sind, die einen Durchgang öffnen und schließen können. Die zweiten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 9-1 und 9-2 beinhalten jeweils ein Magnetventil, ein Vierwegeventil, ein Dreiwegeventil oder ein Zweiwegeventil.
Die Außendrucksensoren 92-1 und 92-2 sind an den zweiten Anschlussrohren 41-1 bzw. 41-2 vorgesehen und befinden sich zwischen den Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 und der Druckreduziervorrichtung 3. Der Außendrucksensor 92-1 misst den Druck des Kältemittels, das durch das zweite Anschlussrohr 41-1 strömt. Der Außendrucksensor 92-2 misst den Druck des Kältemittels, das durch das zweite Anschlussrohr 41-2 strömt. Wenn die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 als Verflüssiger arbeiten, fungieren die Außendrucksensoren 92-1 und 92-2 als Verflüssigungsdrucksensoren. Wenn die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 als Verdampfer arbeiten, fungieren die Außendrucksensoren 92-1 und 92-2 als Verdampfungsdruckfühler. Die Außendrucksensoren 92-1 und 92-2 können auf der Saugseite des Verdichters 1 angeordnet sein, um einen Saugdruck zu messen. An dem Bereich, an dem sich das Kältemittel in einem zweiphasigen Gas-Flüssigkeits-Zustand befindet, kann stattdessen ein Temperatursensor zur Messung der Temperatur des Kältemittels verwendet werden. In diesem Fall wird die vom Temperatursensor gemessene Temperatur als Sättigungstemperatur in den Druck des Kältemittels umgerechnet. Die Temperatur des Kältemittels kann direkt gemessen werden, indem der Temperatursensor in Kontakt mit dem Kältemittel ist, oder indirekt, indem die Temperatur der Außenfläche eines Rohres oder eines Wärmetauschers gemessen wird. Der Außentemperatursensor 93 ist am Parallel-Wärmetauscher 4-1 vorgesehen und misst die Temperatur der Außenluft.
Der Innendrucksensor 91 ist am Innenraum-Wärmetauscher 5 vorgesehen und misst den Druck des durch den Innenraum-Wärmetauscher 5 strömenden Kältemittels. Wenn der Innenraum-Wärmetauscher 5 als Verflüssiger arbeitet, fungiert der Innendrucksensor 91 als Verflüssigungsdrucksensor. Arbeitet der Innenraum-Wärmetauscher 5 als Verdampfer, arbeitet der Innendrucksensor 91 als Verdampfungsdrucksensor. Der Innendrucksensor 91 kann auf der Austrittsseite des Verdichters 1 angeordnet sein, um den Austrittsdruck zu messen. An einem Bereich, an dem sich das Kältemittel im Zweiphasenzustand Gas-Flüssigkeit befindet, kann stattdessen ein Temperatursensor zur Messung der Temperatur des Kältemittels verwendet werden. In diesem Fall wird die vom Temperatursensor gemessene Temperatur als Sättigungstemperatur in einen Druck des Kältemittels umgerechnet. Der Innentemperatursensor 94 ist am Innenraum-Wärmetauscher 5 vorgesehen und misst die Temperatur der Innenraumluft.
Für das Kältemittel, das durch den Kältemittelkreislauf zirkuliert, kann z.B. ein Fluorchlorkohlenwasserstoff-Kältemittel oder ein HFO-Kältemittel verwendet werden. Beispiele für Fluorchlorkohlenwasserstoff-Kältemittel sind HFKW-basierte Kältemittel wie R32, R125 und R134a sowie Kältemittelgemische aus HFKW-basierten Kältemitteln, wie R410A, R407c und R404A. Beispiele für HFO-Kältemittel sind HFO-1234yf, HFO-1234ze(E) und HFO-1234ze(Z). Als weitere Kältemittel können CO₂-Kältemittel, HC-Kältemittel, Ammoniak-Kältemittel und Kältemittel für Dampfkompressions-Wärmepumpenkreisläufe einschließlich Kältemittelmischungen der oben beschriebenen Kältemittel, wie z.B. eine Kältemittelmischung aus R32 und HFO-1234yf, verwendet werden. Beispiele für HC-Kältemittel sind Propan und Isobutan.
Das Klimagerät 100 ist so konfiguriert, dass es in einer Kühl-Betriebsart, einer normalen Heizbetriebsart, einer Umkehrzyklus-Abtau-Betriebsart und einer Heiz-Abtau-Betriebsart arbeitet. In der Betriebsart Kühlen arbeiten die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 jeweils als Verflüssiger, und die Inneneinheit B kühlt den Raum. In der normalen Heizbetriebsart arbeiten die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 jeweils als Verdampfer, und die Inneneinheit B heizt den Raum. In der Betriebsart Reverse-Cycle-Abtauen durchströmt das Kältemittel den Hauptkreislauf 15 in der gleichen Richtung wie im Kühlbetrieb. Die Betriebsart Reverse-Cycle- Abtauen ist eine Betriebsart, die während eines normalen Heizbetriebs ausgeführt wird, z.B. wenn eine Dauer, während der der normale Heizbetrieb ausgeführt wird, eine voreingestellte maximale Dauerschwelle für den normalen Heizbetrieb überschreitet, oder wenn die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 vereist sind.
Die Betriebsart Heizen-Abtauen ist eine Betriebsart, in der einer der Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 abgetaut wird und der andere der Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 als Verdampfer arbeitet, um den Heizbetrieb aufrechtzuerhalten. In der Betriebsart Heizen-Abtauen werden die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 abwechselnd abgetaut. In der Betriebsart Heizen-Abtauen arbeitet zum Beispiel einer der Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 als Verdampfer, um den Heizbetrieb aufrechtzuerhalten, und der andere der Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 wird abgetaut. In der Betriebsart Heizen-Abtauen wird, nachdem der andere der Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 vollständig abgetaut ist, der andere der Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 als Verdampfer betrieben, um den Heizbetrieb durchzuführen, und der eine der Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 wird abgetaut. Die Betriebsart Heizen-Abtauen wird während des normalen Heizbetriebs ausgeführt, wenn die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 vereist sind. Die Betriebsart Normaler Heizbetrieb kann in die Betriebsart Heizen-Abtauen umgeschaltet werden, wenn eine Ansteuerungsfrequenz des Verdichters 1 unter eine Frequenzschwelle fällt.
Die Steuerung 90 steuert z.B. den Kühlbetrieb und den Heizbetrieb der Inneneinheit B, die Änderung einer eingestellten Raumtemperatur, die ersten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 6-1 und 6-2, die zweiten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 9-1 und 9-2, die Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 und die Druckreduziervorrichtung 3. Die Steuerung 90 in Ausführungsform 1 beinhaltet einen Mikrocomputer mit einem Steuerungsprozessor, z.B. einer Zentraleinheit (CPU). Die Steuerung 90 beinhaltet ferner eine Speichereinrichtung (nicht dargestellt) und verfügt über Daten, z.B. über Programme von Steuerungsverfahren. Der Steuerungsprozessor führt einen Prozess basierend auf den Daten der Programme zur Steuerung aus.
Die Steuerung 90 in Ausführungsform 1 stellt den Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 so ein, dass das Kältemittel entsprechend einer Erhöhung des Durchflusses des durch den Hauptkreislauf 15 strömenden Kältemittels in der Betriebsart Heizen-Abtauen gegenüber der Betriebsart normaler Heizbetrieb durch die abzutauenden Parallel-Wärmetauscher 4-1 oder 4-2 strömt. In diesem Fall ist der Verdampfungsdrucksensor in der normalen Heizbetriebsart und in der Heiz-Abtau-Betriebsart der Außendrucksensor 92-1 oder 92-2, um den Druck des Kältemittels zu messen, das durch den als Verdampfer arbeitenden Parallel-Wärmetauscher 4-1 oder 4-2 strömt.
Weiterhin ermittelt die Steuerung 90, ob der Betrieb in der Betriebsart Heizen-Abtauen innerhalb einer vorgegebenen maximalen Dauer so beendet ist, dass die Temperatur des durch den abgetauten Parallel-Wärmetauscher 4-1 oder 4-2 strömenden Kältemittels eine Temperatur bei oder über der Abtauschwelle erreicht hat, die eine vorgegebene Temperatur ist. Wenn der Betrieb so beendet ist, dass die Temperatur des Kältemittels eine Temperatur bei oder über dem Abtauschwellenwert erreicht hat, verlängert die Steuerung 90 die Heizeinstelldauer, die eine maximale Betriebsdauer in der normalen Heizbetriebsart ist. Konkret verlängert die Steuerung 90 die Heizeinstelldauer, während der die normale Heizbetriebsart fortgesetzt wird, bis die Betriebsart in die Betriebsart Abtauen mit umgekehrtem Zyklus umgeschaltet wird. Überschreitet die Betriebsdauer in der Betriebsart Heizen-Abtauen die voreingestellte Maximaldauer, kann die Steuerung 90 die Betriebsart in die normale Heizbetriebsart umschalten und dann in die Betriebsart Reverse-Cycle-Abtauen umschalten. Des Weiteren kann die Steuerung 90 so konfiguriert sein, dass sie die normale Heizbetriebsart in die Heiz-Abtau-Betriebsart umschaltet, wenn die Temperatur der Innenraumluft nahe der eingestellten Raumtemperatur liegt und die Antriebsfrequenz des Verdichters 1 niedriger als der Frequenzschwellenwert ist.
Es wird nun der Betrieb der Steuerung 90 beschrieben, die die Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 in der Betriebsart Heizen-Abtauen steuert. Es wird hier davon ausgegangen, dass der Parallel-Wärmetauscher 4-2 ein abgetauter Wärmetauscher ist. Beim Umschalten von der normalen Heizbetriebsart in die Betriebsart Heizen-Abtauen misst der Innentemperatursensor 94 im normalen Heizbetrieb eine Kondensationstemperatur Tc. Die Steuerung 90 ermittelt, anhand der von den Außendrucksensoren 92-1 und 92-2 gemessenen Drücke umgerechnet, eine Verdampfungstemperatur Te. Der Außentemperatursensor 93 misst eine Außenlufttemperatur Tout der Außenluft. Die Steuerung 90 muss die Dichte des Kältemittels auf der Saugseite des Verdichters 1 abschätzen, bevor sie die Durchflussmenge des Kältemittels berechnen kann. Unter der Annahme, dass es sich bei dem Kältemittel auf der Saugseite des Verdichters 1 um Sattdampf handelt, berechnet die Steuerung 90 beispielsweise anhand eines aus der Verdampfungstemperatur Te umgerechneten Verdampfungsdrucks und der Antriebsfrequenz des Verdichters 1 den Kältemittel-Durchfluss im normalen Heizbetrieb. Die Leistung, Qe, des Parallel-Wärmetauschers 4-1 oder 4-2, der als Verdampfer im normalen Heizbetrieb arbeitet, wird durch Gleichung (1) ausgedrückt, wobei A die Wärmeaustauschfläche des Verdampfers und K der Gesamtwärmeübergangskoeffizient des Verdampfers ist. $Qe = A \cdot K (Tout-Te)$
In der Betriebsart Heizen-Abtauen arbeitet nur der Parallel-Wärmetauscher 4-1 als Verdampfer, so dass die Wärmeaustauschfläche A des Verdampfers in dieser Betriebsart auf die Hälfte derjenigen in der normalen Betriebsart Heizen reduziert ist. In der Betriebsart Heizen-Abtauen erhöht die Steuerung 90 die Antriebsfrequenz des Verdichters 1, um eine ausreichende Heizleistung und eine ausreichende Abtauleistung zu gewährleisten. Dabei sei a das Verhältnis der Antriebsfrequenz des Verdichters 1 in der Betriebsart Heizen-Abtauen zu der in der normalen Betriebsart Heizen. Die Leistung des Parallel-Wärmetauschers 4-1 oder 4-2, der als Verdampfer in der Betriebsart Heizen-Abtauen arbeitet, wird durch Gleichung (2) ausgedrückt. $a \cdot Qe = (A/2) \cdot K (Tout-Te ondef)$
Basierend auf den Gleichungen (1) und (2) wird eine Verdampfungstemperatur Te_ondef in der Betriebsart Heizen-Abtauen, die zur Berechnung des Kältemitteldurchsatzes in der Betriebsart Heizen-Abtauen erforderlich ist, durch Gleichung (3) gegeben. $Te_ondef = (1 - 2 a) Tout + 2 a \cdot Te$
Die durch Gleichung (3) gegebene Verdampfungstemperatur Te_ondef in der Betriebsart Heizen-Abtauen ist niedriger als die Verdampfungstemperatur Te in der normalen Betriebsart Heizen. Dementsprechend ist auch ein aus der niedrigeren Verdampfungstemperatur umgerechneter Verdampfungsdruck als Sättigungsdruck niedriger. Ein niedrigerer Verdampfungsdruck führt zu einer geringeren Dichte des Kältemittels in der Betriebsart Heizen-Abtauen und damit zu einem geringeren Kältemittel-Durchsatz. Dies führt zu einer Leistungsreduzierung des Verdampfers in der Betriebsart Heizen-Abtauen, was eine erneute Berechnung der Verdampfungstemperatur Te_ondef in der Betriebsart Heizen-Abtauen erforderlich macht. Nun sei b die Reduktionsrate des Kältemitteldurchflusses. Eine korrigierte Leistung des Parallel-Wärmetauschers 4-1 oder 4-2, der als Verdampfer in der Betriebsart Heizen-Abtauen arbeitet, wird durch Gleichung (4) ausgedrückt. $a \cdot b \cdot Qe = (A/2) \cdot K (Tout-Te_ondef 2)$
Basierend auf den Gleichungen (1) und (4) ist eine Verdampfungstemperatur Te_ondef2 in der Betriebsart Heizen-Abtauen, die notwendig ist, um den Zustand des Zyklus zu erhalten, durch Gleichung (5) gegeben. $Te_ondef 2 = (1 - 2 a \cdot b) Tout + 2 a \cdot Te$
Die Steuerung 90 wiederholt die oben beschriebenen Berechnungen so, dass die Verdampfungstemperatur und der Kältemittelstrom auf bestimmte Werte konvergieren und so die Verdampfungstemperatur Te_ondef2 in der Betriebsart Heizen-Abtauen erhalten wird. Die Steuerung 90 wandelt die Verdampfungstemperatur Te_ondef2, die durch Gleichung (5) gegeben ist, in einen Verdampfungsdruck als Sättigungsdruck um und berechnet eine Kältemitteldurchflussrate basierend auf der Kältemitteldichte und der Antriebsfrequenz des Verdichters 1.
Die Verdampfungstemperatur Te_ondef2 in der Betriebsart Heizen-Abtauen kann durch Subtraktion einer Korrekturkonstante Te_hosei, die im Voraus z.B. aus einem Test erhalten wurde, von der Verdampfungstemperatur Te_ondef in der normalen Betriebsart Heizen erhalten werden, wie durch Gleichung (6) ausgedrückt. $Te_ondef 2 - Te_ondef - Te_hosei$
Die Steuerung 90 berechnet auf der Basis des aus der Verdampfungstemperatur Te_ondef2 umgerechneten Verdampfungsdrucks als Sättigungstemperatur, der in der oben beschriebenen Weise berechnet wurde, und der Ansteuerfrequenz des Verdichters 1 einen Gesamtkältemittelstrom Gdef des Heiz-Abtaubetriebs. Zur Aufrechterhaltung der Raumtemperatur veranlasst die Steuerung 90, dass das Kältemittel in der Betriebsart Heizen-Abtauen mit einem Kältemitteldurchfluss Gh in die Inneneinheit B strömt, der dem der normalen Betriebsart Heizen entspricht.
Die Steuerung 90 bewirkt, dass das Kältemittel in den abzutauenden Parallel-Wärmetauscher 4-1 oder 4-2 mit einem Durchfluss strömt, der sich aus der Subtraktion des Kältemittel-Durchflusses Gh in der normalen Heizbetriebsart von dem Gesamt-Kältemittel-Durchfluss Gdef im Heiz-Abtau-Betrieb ergibt. Mit anderen Worten, wenn die normale Heizbetriebsart in die Heiz-Abtau-Betriebsart umgeschaltet wird, stellt die Steuerung 90 den Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 so ein, dass das Kältemittel entsprechend einer Erhöhung der Durchflussmenge durch die abzutauenden Parallel-Wärmetauscher 4-1 oder 4-2 strömt. Je höher die Antriebsfrequenz des Verdichters 1 und die Dichte des Kältemittels, desto höher ist der Durchfluss des Kältemittels. Die Dichte des Kältemittels ist direkt proportional zum Verdampfungsdruck. Daher führt beim Umschalten von der normalen Heizbetriebsart auf die Betriebsart Heizen-Abtauen eine große Reduzierung des Verdampfungsdrucks in dem als Verdampfer arbeitenden Parallel-Wärmetauscher 4-1 oder 4-2 oder eine kleine Erhöhung der Antriebsfrequenz des Verdichters 1 dazu, dass die Heizleistung aufrechterhalten werden muss. Aus diesem Grund ist die Durchflussmenge des durch den abzutauenden Parallel-Wärmetauscher 4-1 bzw. 4-2 strömenden Kältemittels zu reduzieren. Die Steuerung 90 reduziert den Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung 8. Der Öffnungsgrad der Druckreduziervorrichtung 3 kann in Abhängigkeit von einer Änderung des Verdampfungsdrucks bei gleichzeitiger Änderung der Wärmeaustauschfläche des als Verdampfer arbeitenden Parallel-Wärmetauschers 4-1 oder 4-2 oder in Abhängigkeit von einer Änderung der Antriebsfrequenz des Verdichters 1 eingestellt werden.
In der Betriebsart Heizen-Abtauen kann beispielsweise eine Verringerung der Antriebsfrequenz des Verdichters 1, die durch einen Schutzbetrieb zum Schutz des Klimageräts 100 verursacht wird, dazu führen, dass ein vom Innendrucksensor 91 gemessener Verflüssigungsdruck niedriger ist als der Verflüssigungsdruck in der normalen Betriebsart Heizen. In diesem Fall kann die Steuerung 90 eine Steuerung durchführen, um eine Verringerung des Verflüssigungsdrucks zu unterdrücken, indem der Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 oder der Druckreduziervorrichtung 3 verringert wird.
Der Durchfluss des durch den abzutauenden Parallel-Wärmetauscher 4-1 oder 4-2 strömenden Kältemittels kann so bestimmt werden, dass die zum vollständigen Abschmelzen des Frostbelages erforderliche Abtauleistung erreicht wird. Die notwendige Abtauleistung kann z.B. anhand der Außenlufttemperatur, einer kumulierten Betriebsdauer im normalen Heizbetrieb oder einer Abtaudauer im Heiz-Abtau-Betrieb berechnet werden. Konkret stellt die Steuerung 90 in Abhängigkeit von der Außenlufttemperatur, der kumulierten Betriebsdauer im normalen Heizbetrieb oder der Abtaudauer im Heiz-Abtau-Betrieb den Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 so ein, dass das Kältemittel durch die abzutauenden Parallel-Wärmetauscher 4-1 oder 4-2 strömt.
Ein großer Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 bzw. eine Verringerung der Durchflussmenge des dem Innenraum-Wärmetauscher 5 zugeführten Kältemittels führt zu einer Verringerung des Verflüssigungsdrucks im Innenraum-Wärmetauscher 5. Um den Verflüssigungsdruck zu erhalten, kann der Öffnungsgrad der Druckreduziervorrichtung 3 auf einen kleineren Wert reduziert werden. Daher reduziert die Steuerung 90 den Öffnungsgrad der Druckreduziervorrichtung 3 auf einen kleineren Wert, wenn der Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 größer ist.
Wenn beispielsweise die Verdampfungstemperatur, die aus einem vom Innendrucksensor 91 gemessenen Druck umgerechnet wird, niedriger ist als ein voreingestellter Schwellenwert, stellt die Steuerung 90 fest, dass sich Frostbelag angesammelt hat, und schaltet die Betriebsart auf die Betriebsart „Abtauen mit umgekehrtem Zyklus“ oder die Betriebsart „Heizen/Abtauen“ um. Wenn die Differenz zwischen der Außenlufttemperatur und der Verdampfungstemperatur größer oder gleich einem voreingestellten Schwellenwert ist und eine vorgegebene Zeitspanne verstrichen ist, stellt die Steuerung 90 fest, dass sich Frostbelag angesammelt hat, und schaltet die Betriebsart in die Betriebsart Umkehr-Abtauen oder die Betriebsart Heizen-Abtauen um.
Bedienung der Steuerung 90
2 ist ein Flussdiagramm des Betriebs der Steuerung 90 in dem Klimagerät 100 gemäß der Ausführungsform 1. Es wird nun ein Betrieb der Steuerung 90 in der Betriebsart Heizen-Abtauen beschrieben. Es wird hier davon ausgegangen, dass der Parallel-Wärmetauscher 4-2 als abzutauendes Ziel ausgewählt ist. Es wird der Fall beschrieben, in dem der Parallel-Wärmetauscher 4-2 abgetaut wird und der Parallel-Wärmetauscher 4-1 als Verdampfer arbeitet, um weiter zu heizen. Bezugnehmend auf 2 bestimmt die Steuerung 90 als Reaktion auf die Feststellung, dass die Betriebsart die normale Heizbetriebsart ist (Schritt ST1), ob die Verdampfungstemperatur des durch die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 strömenden Kältemittels unter dem Verdampfungstemperatur-Schwellenwert liegt (Schritt ST2). Als Reaktion auf die Feststellung, dass die Verdampfungstemperatur kleiner als der Verdampfungstemperatur-Schwellenwert ist, stellt die Steuerung 90 beispielsweise fest, dass sich Frostbelag auf den Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 angesammelt hat, und schaltet die Betriebsart in die Heiz-Abtau-Betriebsart um (Schritt ST3).
Die Steuerung 90 öffnet die erste Öffnungs- und Schließvorrichtung 6-1 und schließt die erste Öffnungs- und Schließvorrichtung 6-2 (Schritt ST4). Anschließend schließt die Steuerung 90 die zweite Öffnungs- und Schließvorrichtung 9-1 und öffnet die zweite Öffnungs- und Schließvorrichtung 9-2 (Schritt ST5). Außerdem öffnet die Steuerung 90 die Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 (Schritt ST6). Dadurch wird ein Durchgang gebildet, der bewirkt, dass der Parallel-Wärmetauscher 4-2 abgetaut wird und der Parallel-Wärmetauscher 4-1 als Verdampfer arbeitet, um weiter zu heizen.
Die Steuerung 90 ermittelt anhand des vom Innendrucksensor 91 gemessenen Drucks, ob der Verflüssigungsdruck im Innenraum-Wärmetauscher 5 gehalten wird (Schritt ST7). Der Verflüssigungsdruck ändert sich z.B. in Abhängigkeit von einer Reduzierung der Antriebsfrequenz des Verdichters 1 oder der Größe des Öffnungsgrades der Durchflusssteuerungsvorrichtung 8. In Reaktion auf die Feststellung, dass der Verflüssigungsdruck im Innenraum-Wärmetauscher 5 niedriger ist als im normalen Heizbetrieb und nicht aufrechterhalten wird (NO in Schritt ST7), reduziert die Steuerung 90 den Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 oder der Druckreduziervorrichtung 3 (Schritt ST8).
In Reaktion auf die Feststellung, dass der Verflüssigungsdruck im Innenraum-Wärmetauscher 5 aufrechterhalten wird (JA in Schritt ST7), stellt die Steuerung 90 fest, ob die maximale Dauer für die Betriebsart Heizen-Abtauen abgelaufen ist (Schritt ST9). Als Reaktion auf die Feststellung, dass die maximale Dauer für die Betriebsart Heizen-Abtauen abgelaufen ist (JA in Schritt ST9), beendet die Steuerung 90 vorübergehend die Regelung. Anschließend veranlasst die Steuerung 90 ein Abtauen des Parallel-Wärmetauschers 4-1. Zu diesem Zeitpunkt öffnet die Steuerung 90 die erste Öffnungs- und Schließvorrichtung 6-2 und schließt die erste Öffnungs- und Schließvorrichtung 6-1. Weiterhin schließt die Steuerung 90 die zweite Öffnungs- und Schließvorrichtung 9-2 und öffnet die zweite Öffnungs- und Schließvorrichtung 9-1. Dadurch wird der Parallel-Wärmetauscher 4-1 abgetaut, und der Parallel-Wärmetauscher 4-2 arbeitet als Verdampfer, um weiter zu heizen.
Als Reaktion auf die Feststellung, dass die maximale Dauer für die Betriebsart Heizen-Abtauen nicht abgelaufen ist (NO in Schritt ST9), bestimmt die Steuerung 90, ob die Temperatur des durch den Parallel-Wärmetauscher 4-2 strömenden Kältemittels größer oder gleich dem Abtauschwellenwert ist (Schritt ST10). In Reaktion auf die Feststellung, dass die Temperatur des durch den Parallel-Wärmetauscher 4-2 strömenden Kältemittels größer oder gleich dem Abtauschwellenwert ist (JA in Schritt ST10), beendet die Steuerung 90 vorübergehend die Regelung. Anschließend veranlasst die Steuerung 90 das Abtauen des Parallel-Wärmetauschers 4-1. Wenn die Steuerung 90 feststellt, dass die Temperatur des durch den Parallel-Wärmetauscher 4-2 fließenden Kältemittels nicht größer oder gleich dem Abtauschwellenwert (NO in Schritt ST 10) ist, kehrt der Prozess zu Schritt ST7 zurück. Die Steuerung 90 setzt den Vorgang fort.
Betriebsart Kühlen
3 ist ein Diagramm, das den Fluss des Kältemittels im Kühlbetrieb im Klimagerät gemäß Ausführungsform 1 darstellt. 4 ist ein p-h-Diagramm im Kühlbetrieb im Klimagerät 100 gemäß Ausführungsform 1. Die Strömung des Kältemittels im Klimagerät 100 in der Betriebsart Kühlen wird nun beschrieben. In der Betriebsart Kühlen bildet das Strömungsschaltgerät 2 einen Durchgang, der die Druckseite des Verdichters 1 mit den Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 verbindet und die Saugseite des Verdichters 1 mit dem Innenraum-Wärmetauscher 5 verbindet. In dieser Betriebsart ist die Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 geschlossen, und die ersten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 6-1 und 6-2 sind geöffnet. In 3 stellen durchgezogene Linien Bereiche dar, durch die das Kältemittel fließt, und gestrichelte Linien stellen Bereiche dar, durch die das Kältemittel nicht fließt.
Wie in 3 dargestellt, komprimiert der Verdichter 1 im Kühlbetrieb das angesaugte Kältemittel zu gasförmigem Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck und gibt das Kältemittel ab. Bei der Kältemittelverdichtung im Verdichter 1 wird das Kältemittel so verdichtet, dass es sich um einen Betrag erwärmt, der dem adiabatischen Wirkungsgrad des Verdichters 1 im Vergleich zur adiabatischen Verdichtung entlang einer isentropen Linie entspricht. Die Änderung des Kältemittels zu diesem Zeitpunkt entspricht dem Liniensegment, das sich von Punkt (a) zu Punkt (b) in 4 erstreckt.
Das aus dem Verdichter 1 austretende Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittelgas durchläuft das Strömungsschaltgerät 2 und wird anschließend in zwei Ströme aufgeteilt, die die jeweiligen ersten Anschlussrohre 37-1 und 37-2 durchströmen. Die Kältemittelströme durchlaufen die jeweiligen ersten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 6-1 und 6-2 und treten dann in die jeweiligen Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 ein, die jeweils als Verflüssiger arbeiten. Das Kältemittel in den Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 tauscht Wärme mit der vom Außenlüfter 38 zugeführten Außenluft aus und kondensiert und verflüssigt sich dabei zu flüssigem Kältemittel mittlerer Temperatur und hohen Drucks. Unter Berücksichtigung des Druckverlustes wird die Veränderung des Kältemittels in den Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 durch eine leicht zur Horizontalen geneigte Gerade dargestellt, wie das Liniensegment, das sich von Punkt (b) zu Punkt (c) in 4 erstreckt. Die kondensierten, flüssigen Kältemittelströme mittlerer Temperatur und hohen Drucks treffen zusammen. Anschließend tritt das Kältemittel in die Druckreduziervorrichtung 3 ein. Das in die Druckreduziervorrichtung 3 eingetretene flüssige Kältemittel mittlerer Temperatur und hohen Drucks wird in der Druckreduziervorrichtung 3 zu einem zweiphasigen gasförmig-flüssigen Kältemittel niedriger Temperatur und niedrigen Drucks entspannt und druckreduziert. Das Kältemittel in der Druckreduziervorrichtung 3 ändert sich unter konstanter Enthalpie. Die Änderung des Kältemittels zu diesem Zeitpunkt entspricht dem vertikalen Liniensegment, das sich von Punkt (c) zu Punkt (d) in 4 erstreckt.
Das zweiphasige Gas-Flüssigkeits-Kältemittel durchläuft das zweite Verlängerungsrohr 32 und tritt in den Innenraum-Wärmetauscher 5 ein, der als Verdampfer arbeitet. Im Innenraum-Wärmetauscher 5 tauscht das Kältemittel Wärme mit der vom Innenlüfter 40 zugeführten Raumluft aus und verdampft / vergast dabei. Dabei wird die Raumluft abgekühlt und somit der Raum gekühlt. Unter Berücksichtigung des Druckverlustes wird die Veränderung des Kältemittels im Innenraum-Wärmetauscher 5 durch eine leicht zur Horizontalen geneigte Gerade dargestellt, wie das Liniensegment, das sich von Punkt (d) zu Punkt (a) in 4 erstreckt. Das verdampfte gasförmige Kältemittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck durchläuft das erste Verlängerungsrohr 31 und das Strömungsschaltgerät 2 und wird dann in den Verdichter 1 gesaugt.
Normale Heizbetriebsart
5 ist ein Diagramm, das die Strömung des Kältemittels im Heizbetrieb im Klimagerät gemäß Ausführungsform 1 darstellt. 6 ist ein p-h-Diagramm im Heizbetrieb im Klimagerät 100 gemäß Ausführungsform 1. Es wird nun die Strömung des Kältemittels im Klimagerät 100 in der normalen Heizbetriebsart beschrieben. In der Betriebsart Heizbetrieb bildet das Strömungsschaltgerät 2 einen Durchgang, indem es die Druckseite des Verdichters 1 mit dem Innenraum-Wärmetauscher 5 und die Saugseite des Verdichters 1 mit den Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 verbindet. In dieser Betriebsart ist die Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 geschlossen, und die ersten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 6-1 und 6-2 sind geöffnet. In 5 stellen durchgezogene Linien Bereiche dar, durch die das Kältemittel fließt, und gestrichelte Linien stellen Bereiche dar, durch die das Kältemittel nicht fließt.
Wie in 5 dargestellt, verdichtet der Verdichter 1 im Heizbetrieb das angesaugte Kältemittel zu gasförmigem Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck und gibt das Kältemittel ab. Bei der Kältemittelverdichtung im Verdichter 1 wird das Kältemittel zur Erwärmung um einen Betrag verdichtet, der dem adiabatischen Wirkungsgrad des Verdichters 1 im Vergleich zur adiabatischen Verdichtung entlang der Isentropenlinie entspricht. Die Änderung des Kältemittels zu diesem Zeitpunkt entspricht dem Liniensegment, das sich von Punkt (a) zu Punkt (b) in 6 erstreckt.
Das aus dem Verdichter 1 austretende gasförmige Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck passiert das Strömungsschaltgerät 2 und das erste Verlängerungsrohr 31 und tritt dann in den als Verflüssiger arbeitenden Innenraum-Wärmetauscher 5 ein. Im Innenraum-Wärmetauscher 5 tauscht das Kältemittel Wärme mit der Raumluft aus und kondensiert und verflüssigt sich dabei zu flüssigem Kältemittel mittlerer Temperatur und hohem Druck. Zu diesem Zeitpunkt wird die Raumluft erwärmt und damit der Raum beheizt. Unter Berücksichtigung des Druckverlustes wird die Veränderung des Kältemittels im Innenraum-Wärmetauscher 5 durch eine leicht zur Horizontalen geneigte Gerade dargestellt, wie das Liniensegment, das sich von Punkt (b) zu Punkt (c) in 6 erstreckt. Das kondensierte, flüssige Kältemittel mittlerer Temperatur und hohen Drucks passiert das zweite Verlängerungsrohr 32 und tritt dann in die Druckreduziervorrichtung 3 ein. Das in die Druckreduziervorrichtung 3 eingetretene Mitteltemperatur-Hochdruck-Kältemittel wird entspannt und zu einem Zweiphasen-Gas-Flüssigkeits-Kältemittel mittleren Drucks reduziert. Das Kältemittel in der Druckreduziervorrichtung 3 verändert sich unter konstanter Enthalpie. Die Änderung des Kältemittels zu diesem Zeitpunkt entspricht dem vertikalen Liniensegment, das sich von Punkt (c) zu Punkt (d) in 6 erstreckt. Die Druckreduziervorrichtung 3 wird so geregelt, dass der Grad der Unterkühlung des flüssigen Kältemittels bei mittlerer Temperatur und hohem Druck im Bereich von etwa 5 K bis etwa 20 K liegt.
Das zweiphasige Gas-Flüssig-Kältemittel wird in zwei Ströme aufgeteilt, die in die jeweiligen Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 eintreten, die als Verdampfer arbeiten. In den Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 tauscht das Kältemittel Wärme mit der Außenluft aus und verdampft / vergast dabei. Unter Berücksichtigung des Druckverlustes wird die Veränderung des Kältemittels in den Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 durch eine leicht zur Horizontalen geneigte Gerade dargestellt, wie das Liniensegment, das sich von Punkt (d) zu Punkt (a) in 6 erstreckt. Die verdampften gasförmigen Kältemittelströme mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck treten in die jeweiligen ersten Anschlussrohre 37-1 und 37-2 ein, passieren die jeweiligen ersten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 6-1 und 6-2 und vereinigen sich dann. Das Kältemittel strömt durch das Strömungsschaltgerät 2 und wird dann in den Verdichter 1 gesaugt.
Betriebsart Abtauen im umgekehrten Kreislauf
Im Folgenden wird der Kältemittelstrom in der Betriebsart Reverse-Cycle-Abtauen beschrieben. Die Strömung des Kältemittels ist die gleiche wie in der Betriebsart Kühlbetrieb. Der Umkehrzyklus-Abtau-Betrieb unterscheidet sich vom Betrieb in der Betriebsart Kühlen dadurch, dass das Kältemittel nicht durch die Druckreduziervorrichtung 3 druckreduziert wird und dass der Innenlüfter 40 nicht arbeitet. Das aus dem Verdichter 1 austretende gasförmige Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck durchläuft das Strömungsschaltgerät 2 und wird dann in zwei Ströme aufgeteilt, die durch die jeweiligen ersten Anschlussrohre 37-1 und 37-2 fließen. Die Kältemittelströme passieren die jeweiligen ersten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 6-1 und 6-2, durchströmen die jeweiligen ersten Anschlussrohre 37-1 und 37-2 und gelangen dann in die jeweiligen Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2. Das gasförmige Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck tauscht Wärme mit dem Frostbelag auf den Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 aus, wodurch der Frostbelag schmilzt.
Betriebsart Heizen-Abtauen
7 ist ein Diagramm, das die Strömung des Kältemittels im Heiz-Abtau-Betrieb im Klimagerät gemäß Ausführungsform 1 zeigt. 8 ist ein p-h-Diagramm im Heiz-Abtaua-Betrieb des Klimagerätes 100 gemäß Ausführungsform 1. Im Folgenden wird die Strömung des Kältemittels im Klimagerät 100 in der Betriebsart Heizen-Abtauen beschrieben. In der Betriebsart Heizen-Abtauen bildet das Strömungsschaltgerät 2 einen Durchgang, der die Druckseite des Verdichters 1 mit dem Innenraum-Wärmetauscher 5 und die Saugseite des Verdichters 1 mit den Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 verbindet. In der Betriebsart Heizen/Abtauen wird einer der Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 als abzutauendes Ziel ausgewählt und abgetaut. Der andere der Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 arbeitet als Verdampfer zur Fortsetzung des Heizbetriebs. Die ersten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 6-1 und 6-2 schalten abwechselnd zwischen offenem und geschlossenem Zustand. Die zweiten Öffnungs- und Schließvorrichtungen 9-1 und 9-2 schalten abwechselnd zwischen dem geöffneten und dem geschlossenen Zustand. Die Parallel-Wärmetauscher 4-1 und 4-2 werden abwechselnd als abzutauendes Ziel ausgewählt. Der Durchfluss des Kältemittels wird in Reaktion auf das Umschalten zwischen dem abzutauenden Parallel-Wärmetauscher 4-1 bzw. 4-2 und dem als Verdampfer arbeitenden Parallel-Wärmetauscher 4-1 bzw. 4-2 geändert.
In Ausführungsform 1 wird unter der Annahme, dass der Parallel-Wärmetauscher 4-2 als abzutauendes Ziel ausgewählt ist, der Fall beschrieben, in dem der Parallel-Wärmetauscher 4-2 abgetaut wird und der Parallel-Wärmetauscher 4-1 als Verdampfer arbeitet, um weiter zu heizen. Im Abtau-Heizbetrieb bildet das Strömungsschaltgerät 2 einen Durchgang, der die Druckseite des Verdichters 1 mit dem Innenraum-Wärmetauscher 5 und die Saugseite des Verdichters 1 mit den Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 verbindet. In dieser Betriebsart ist die Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 geöffnet, die erste Öffnungs- und Schließvorrichtung 6-1 ist geöffnet und die erste Öffnungs- und Schließvorrichtung 6-2 ist geschlossen. In 7 stellen durchgezogene Linien Bereiche dar, durch die das Kältemittel fließt, und gestrichelte Linien stellen Bereiche dar, durch die das Kältemittel nicht fließt.
Der Fluss des Kältemittels im Hauptkreislauf 15 wird nun beschrieben. Wie in 7 dargestellt, verdichtet der Verdichter 1 im Abtau-Heizbetrieb das angesaugte Kältemittel zu gasförmigem Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck und gibt das Kältemittel ab. Bei der Kältemittelverdichtung im Verdichter 1 wird das Kältemittel so verdichtet, dass es um einen Betrag erwärmt wird, der dem adiabatischen Wirkungsgrad des Verdichters 1 im Vergleich zur adiabatischen Verdichtung entlang der Isentropenlinie entspricht. Die Änderung des Kältemittels zu diesem Zeitpunkt entspricht dem Liniensegment, das sich von Punkt (a) zu Punkt (b) in 8 erstreckt.
Ein Teil des aus dem Verdichter 1 austretenden gasförmigen Kältemittels mit hoher Temperatur und hohem Druck passiert das Strömungsschaltgerät 2 und das erste Verlängerungsrohr 31 und tritt dann in den Innenraum-Wärmetauscher 5 ein, der als Verflüssiger arbeitet. Im Innenraum-Wärmetauscher 5 tauscht das Kältemittel Wärme mit der Raumluft aus und kondensiert und verflüssigt sich dabei zu flüssigem Kältemittel mittlerer Temperatur und hohem Druck. Zu diesem Zeitpunkt wird die Raumluft erwärmt und damit der Raum beheizt. Unter Berücksichtigung des Druckverlustes wird die Veränderung des Kältemittels im Innenraum-Wärmetauscher 5 durch eine leicht zur Horizontalen geneigte Gerade dargestellt, wie das Liniensegment, das sich von Punkt (b) zu Punkt (c) in 8 erstreckt. Das kondensierte, flüssige Kältemittel mittlerer Temperatur und hohen Drucks passiert das zweite Verlängerungsrohr 32 und tritt dann in die Druckreduziervorrichtung 3 ein. Das in die Druckreduziervorrichtung 3 eingetretene Mitteltemperatur-Hochdruck-Kältemittel wird entspannt und zu einem Zweiphasen-Gas-Flüssigkeits-Kältemittel mittleren Drucks reduziert. Das Kältemittel in der Druckreduziervorrichtung 3 verändert sich unter konstanter Enthalpie. Danach verbindet sich das Kältemittel mit dem aus dem abgetauten Parallel-Wärmetauscher 4-2 austretenden, Kältemittel, was später beschrieben wird und zu einer Erhöhung der Enthalpie führt. Die Veränderung des Kältemittels zu diesem Zeitpunkt entspricht dem vertikalen Liniensegment, das sich von Punkt (c) zu Punkt (d) in 8 erstreckt.
Das zweiphasige Gas-Flüssigkeits-Kältemittel strömt nicht durch den abzutauenden Parallel-Wärmetauscher 4-2, sondern tritt in den als Verdampfer arbeitenden Parallel-Wärmetauscher 4-1 ein. Im Parallel-Wärmetauscher 4-1 tauscht das Kältemittel Wärme mit der Außenluft aus und verdampft / vergast dabei. Unter Berücksichtigung des Druckverlustes wird die Veränderung des Kältemittels im Parallel-Wärmetauscher 4-1 durch eine leicht zur Horizontalen geneigte Gerade dargestellt, wie das Liniensegment, das sich von Punkt (d) zu Punkt (a) in 8 erstreckt. Das verdampfte gasförmige Kältemittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck tritt in das erste Anschlussrohr 37-1 ein, passiert die erste Öffnungs- und Schließvorrichtung 6-1 und anschließend das Strömungsschaltgerät 2 und wird dann in den Verdichter 1 gesaugt.
Nun wird die Strömung des Kältemittels im Bypass 20 beschrieben. Ein Teil des aus dem Verdichter 1 austretenden Hochtemperatur-Hochdruckgaskältemittels strömt durch das Bypassrohr 39. Das durch das Bypassrohr 39 fließende Kältemittel tritt in die Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 ein, wo das Kältemittel druckreduziert wird. Das Kältemittel in der Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 ändert sich unter konstanter Enthalpie. Diese Änderung entspricht dem vertikalen Liniensegment, das sich von Punkt (b) zu Punkt (e) in 8 erstreckt.
Das durch die Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 druckreduzierte Kältemittel durchläuft die zweite Öffnungs- und Schließvorrichtung 9-2, strömt durch das erste Anschlussrohr 37-2 und tritt dann in den Parallel-Wärmetauscher 4-2 ein und wird abgetaut. Das in den Parallel-Wärmetauscher 4-2 eingetretene Kältemittel tauscht Wärme mit dem Frostbelag auf dem Parallel-Wärmetauscher 4-2 aus und wird dadurch gekühlt. Das aus dem Verdichter 1 austretende gasförmige Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck tritt, wie oben beschrieben, in den Parallel-Wärmetauscher 4-2 ein und schmilzt der Frostbelag auf dem Parallel-Wärmetauscher 4-2. Die Veränderung des Kältemittels zu diesem Zeitpunkt entspricht dem Liniensegment, das sich von Punkt (e) zu Punkt (f) in 8 erstreckt. Das Kältemittel, das zum Abtauen des Parallel-Wärmetauschers 4-2 verwendet wird und den Parallel-Wärmetauscher 4-2 verlässt, verbindet sich mit dem Kältemittel, das durch den Hauptkreislauf 15 fließt. Anschließend tritt das Kältemittel in den Parallel-Wärmetauscher 4-1 ein, der als Verdampfer arbeitet, und verdampft dann.
Beim Klimagerät 100 gemäß Ausführungsform 1 wird beim Umschalten von der normalen Heizbetriebsart in die Heiz-Abtau-Betriebsart das Kältemittel entsprechend einer Erhöhung des Durchflusses aufgrund einer Änderung der Antriebsfrequenz des Verdichters 1 zum Durchströmen der abzutauenden Parallel-Wärmetauscher 4-1 oder 4-2 veranlasst. Zu diesem Zweck stellt die Steuerung 90 den Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 ein.
Wie oben beschrieben, bestimmt die Steuerung 90 bei dem Klimagerät 100 gemäß Ausführungsform 1 den Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 im Heiz-Abtau-Betrieb auf der Basis eines Betriebszustandes im normalen Heizbetrieb. Dadurch kann der Frostbelag an den abzutauenden Parallel-Wärmetauschern 4-1 oder 4-2 unter Aufrechterhaltung der Heizleistung im Heiz-Abtau-Betrieb beseitigt werden.
9 ist ein Diagramm zur Darstellung der Heizleistung im Heiz-Abtau-Betrieb im Klimagerät gemäß Ausführungsform 1. In 9 stellt die horizontale Achse die Zeit „[min]“ dar, und die vertikale Achse die Heizleistung „[kW]“. In 9 stellt eine durchgezogene Linie einen Fall mit Regelung im Klimagerät 100 gemäß Ausführungsform 1 dar, und eine gestrichelte Linie stellt als Vergleichsbeispiel einen Fall ohne die Regelung im Klimagerät 100 gemäß Ausführungsform 1 dar. In dem in 9 dargestellten Vergleichsbeispiel führt eine Verringerung des Durchflusses des dem Innenraum-Wärmetauscher 5 zugeführten Kältemittels zu einer Absenkung der Ausblastemperatur im Heiz-Abtau-Betrieb. Beim Klimagerät 100 gemäß Ausführungsform 1 wird der Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung 8 im Heiz-Abtaubetrieb nur anhand des Betriebszustandes im normalen Heizbetrieb ermittelt. Daher kann die Steuerung auch in einem anderen Klimagerät 100 mit einem Verdichter 1 oder anders dimensionierten Wärmetauschern als in der Ausführungsform 1 eingesetzt werden.
Ausführungsform 2
10 ist ein Diagramm, das den Aufbau eines Klimagerätes gemäß Ausführungsform 2 zeigt. 11 ist ein p-h-Diagramm im Heiz-Abtau-Betrieb im Klimagerät gemäß Ausführungsform 2. Ein Klimagerät 101 gemäß Ausführungsform 2 unterscheidet sich von dem Klimagerät 100 gemäß Ausführungsform 1 dadurch, dass parallele Druckreduziervorrichtungen 10-1 und 10-2 angeordnet sind. So sind in der Ausführungsform 2 Einrichtungen, die der Ausführungsform 1 gemeinsam sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der folgenden Beschreibung wird auf den Unterschied zwischen Ausführungsform 1 und Ausführungsform 2 eingegangen.
Wie in 10 dargestellt, sind die parallelen Druckreduziervorrichtungen 10-1 und 10-2 an den zweiten Anschlussrohren 41-1 bzw. 41-2 vorgesehen. Die parallelen Druckreduziervorrichtungen 10-1 und 10-2 sind Druckreduzierventile oder Expansionsventile, die den Druck des Kältemittels reduzieren, um das Kältemittel zu expandieren. Jede der parallelen Druckreduziervorrichtungen 10-1 und 10-2 ist z.B. ein elektronisches Expansionsventil, dessen Öffnungsgrad einstellbar ist. In Ausführungsform 2 wird unter der Annahme, dass der Parallel-Wärmetauscher 4-2 als abzutauendes Ziel ausgewählt ist, der Fall beschrieben, in dem der Parallel-Wärmetauscher 4-2 abgetaut wird und der Parallel-Wärmetauscher 4-1 als Verdampfer arbeitet, um weiter zu heizen.
In der Ausführungsform 2 stellt die Steuerung 90 im Heiz-Abtau-Betrieb den Öffnungsgrad der parallelen Druckreduziervorrichtung 10-2, die mit dem abzutauenden Parallel-Wärmetauscher 4-2 verbunden ist, so ein, dass eine aus dem Druck umgerechnete Sättigungstemperatur in dem abzutauenden Parallel-Wärmetauscher 4-2 im Bereich von etwa 0 C° bis etwa 10 C° liegt.
Wenn beispielsweise eine aus dem Druck des Kältemittels im abzutauenden Parallel-Wärmetauscher 4-1 oder 4-2 umgerechnete Sättigungstemperatur 0 C° oder weniger beträgt, ist diese Temperatur kleiner oder gleich 0 C°, was die Schmelztemperatur von Eis (also des Frostbelags) ist. Dementsprechend kondensiert das Kältemittel nicht. Daher wird das Abtauen nur mit fühlbarer Wärme durchgeführt, deren Menge gering ist. In diesem Fall bedeutet die Aufrechterhaltung der Heizleistung eine Erhöhung des Durchflusses des Kältemittels, das durch den abzutauenden Parallel-Wärmetauscher 4-1 oder 4-2 fließt. Dies führt zu einer relativen Verringerung der Durchflussmenge des Kältemittels, das für den Heizbetrieb verwendet werden kann. Dies führt zu einer geringeren Heizleistung, wodurch der Raum unkomfortabler wird. Bei einem hohen Druck des Kältemittels im abzutauenden Parallel-Wärmetauscher 4-1 oder 4-2 ist die Differenz zwischen der Sättigungstemperatur des Kältemittels und 0 C°, der Schmelztemperatur des Frostbelags, groß. Dementsprechend verflüssigt sich das durch den Parallel-Wärmetauscher 4-1 oder 4-2 strömende Kältemittel sofort, was zu einer Erhöhung der Menge an flüssigem Kältemittel im Parallel-Wärmetauscher 4-1 oder 4-2 führt. Dies führt auch zu einer relativen Verringerung der Durchflussmenge des Kältemittels, das für den Heizbetrieb verwendet werden kann. Dies führt zu einer geringeren Heizleistung, wodurch der Raum weniger komfortabel wird.
Demgegenüber bewirkt das Klimagerät 101 gemäß Ausführungsform 2, dass die aus dem Druck des in den abzutauenden Parallel-Wärmetauscher 4-1 oder 4-2 eintretenden Kältemittels umgerechnete Sättigungstemperatur im Bereich von ca. 0 C° bis ca. 10 C° liegt, so dass eine ausreichende Menge an Kältemittel für den Heizbetrieb zur Verfügung gestellt werden kann, während die latente Wärme, deren Menge groß ist, zum Abtauen genutzt wird. Daher kann während des Abtauens des Wärmetauschers die Heizleistung aufrechterhalten werden, was den Komfort des Raumes verbessert. Die Änderung des Kältemittels zu diesem Zeitpunkt entspricht dem Liniensegment, das sich von Punkt (e) zu Punkt (f) in 11 erstreckt. Auch wenn die Kältemittelmenge in den abzutauenden Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 zunimmt, kann die Sättigungstemperatur des Kältemittels in den abzutauenden Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 höher als 10 C° sein, solange eine ausreichende Kältemittelmenge für den Heizbetrieb vorhanden ist. Wenn es sich bei den parallelen Druckreduziervorrichtungen 10-1 und 10-2 um Kapillarrohre handelt, können die parallelen Druckreduziervorrichtungen 10-1 und 10-2 außerdem vorher so ausgelegt werden, dass die aus dem Druck umgerechnete Sättigungstemperatur in den abzutauenden Parallel-Wärmetauschern 4-1 und 4-2 im Bereich von etwa 0 C° bis etwa 10 C° liegt.
Bezugszeichenliste

1: Verdichter
2: Strömungsschaltgerät
3: Druckreduziervorrichtung
4-1, 4-2: Parallel-Wärmetauscher
5: Innenraum-Wärmetauscher
6-1, 6-2: erste Öffnungs- und Schließvorrichtung
7: Parallelrohr
8: Durchflusssteuerungsvorrichtung
9-1, 9-2: zweite Öffnungs- und Schließvorrichtung
10-1, 10-2: parallele Druckreduziervorrichtung
15: Hauptkreislauf
20: Bypass
31: erstes Verlängerungsrohr
32: zweites Verlängerungsrohr
35: Ausströmrohr
36: Saugrohr
37-1, 31-2: erstes Anschlussrohr
38: Außenlüfter
39: Bypassrohr
40: Innenlüfter
41-1, 41-2: zweites Anschlussrohr
90: Steuerung
91: Innendrucksensor
92-1,42-2: Außendrucksensor
93: Außentemperatursensor
94: Innentemperatursensor
100, 1001: Klimagerät
A: Außeneinheit
B: Inneneinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2015/129080 [0006]
JP 2008157558 A [0006]

Claims

Klimagerät, das Folgendes aufweist: einen Hauptkreislauf, in dem ein Verdichter, ein Strömungsschaltgerät, ein Innenraum-Wärmetauscher, eine Druckreduziervorrichtung und mehrere parallel zueinander geschaltete Parallel-Wärmetauscher durch Rohre verbunden sind, wobei der Hauptkreislauf als Kältemittelkreislauf dient, durch den Kältemittel zirkuliert wird, ein Bypassrohr, das eine der Leitungen, die mit einer Auslassseite des Verdichters verbunden ist, und einige der Leitungen, die mit der Vielzahl von Parallel-Wärmetauschern verbunden sind, verbindet; eine Durchflusssteuerungsvorrichtung, die an dem Bypassrohr vorgesehen ist, wobei die Durchflusssteuerungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie die Strömungsrate des durch das Bypassrohr strömenden Kältemittels einstellt; einen Verdampfungsdrucksensor, der zum Messen des Verdampfungsdrucks des Kältemittels konfiguriert ist; und eine Steuerung, wobei das Klimagerät so konfiguriert ist, dass es in einer normalen Heizbetriebsart arbeitet, in dem der Betrieb so ausgeführt wird, dass die mehreren Parallel-Wärmetauscher als Verdampfer arbeiten, und in einer Heiz-Abtau-Betriebsart, in dem der Betrieb so ausgeführt wird, dass einer der mehreren Parallel-Wärmetauscher abgetaut wird und ein anderer der mehreren Parallel-Wärmetauscher als Verdampfer arbeitet, und wobei die Steuerung den Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung unter Verwendung des Verdampfungsdrucks in dem als Verdampfer arbeitenden Parallel-Wärmetauscher und der Antriebsfrequenz des Verdichters einstellt, wenn der mit der normalen Heizbetriebsart verbundene Betrieb in den mit der Heiz-Abtau-Betriebsart verbundenen Betrieb umgeschaltet wird.
Klimagerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerung den Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung so einstellt, dass das Kältemittel, das einer Erhöhung der Kältemittel-Durchflussrate aufgrund einer Änderung der Antriebsfrequenz des Verdichters beim Umschalten von der normalen Heizbetriebsart in die Heiz-Abtau-Betriebsart entspricht, veranlasst wird, durch den abgetauten Parallel-Wärmetauscher zu fließen.
Klimagerät nach Anspruch 1 oder 2, das ferner Folgendes aufweist: einen Außentemperatursensor, der so konfiguriert ist, dass er die Temperatur der Außenluft misst, die mit dem Kältemittel in der Vielzahl von Parallel-Wärmetauschern Wärme austauscht, wobei die Steuerung den Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung so einstellt, dass das Kältemittel, dessen Menge auf der Grundlage der Temperatur der Außenluft, einer kumulativen Betriebsdauer des Betriebs, der der normalen Heizbetriebsart zugeordnet ist, oder einer Abtaudauer in dem Betrieb, der der Heiz-Abtau-Betriebsart zugeordnet ist, erhalten wird, veranlasst wird, durch den Parallel-Wärmetauscher zu fließen, der abgetaut wird.
Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei beim Umschalten von der normalen Heizbetriebsart in die Heiz-Abtau-Betriebsart die Steuerung den Öffnungsgrad der Druckreduziervorrichtung (3) einstellt, und zwar unter Verwendung mindestens einer Größe, der Änderung der Antriebsfrequenz des Verdichters und/oder der Änderung des Verdampfungsdrucks, die mit einer Änderung der Wärmeaustauschfläche des Parallel-Wärmetauschers, der als Verdampfer arbeitet, relativ zu der Wärmeaustauschfläche der Vielzahl von Parallel-Wärmetauschern verbunden ist.
Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das ferner Folgendes aufweist: einen Verflüssigungsdrucksensor, der zum Messen des Verflüssigungsdrucks des Kältemittels konfiguriert ist, wobei die Steuerung den Öffnungsgrad der Druckreduziervorrichtung (3) in dem der Heiz-Abtau-Betriebsart zugeordneten Betrieb einstellt, um einen Verflüssigungsdruck aufrechtzuerhalten, der in dem der normalen Heiz-Betriebsart zugeordneten Betrieb von dem Verflüssigungsdrucksensor gemessen wird.
Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerung den Öffnungsgrad der Durchflusssteuerungsvorrichtung in Reaktion auf eine Reduzierung der Antriebsfrequenz des Verdichters in dem der Heiz-Abtau-Betriebsart zugeordneten Betrieb reduziert.
Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuerung basierend auf der Größe des Öffnungsgrades der Durchflusssteuerungsvorrichtung den Öffnungsgrad der Druckreduziervorrichtung in dem der Heiz-Abtau-Betriebsart zugeordneten Betrieb reduziert.
Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Steuerung in Reaktion auf die Feststellung, dass die Ansteuerungsfrequenz des Verdichters in dem der normalen Heizbetriebsart zugeordneten Betrieb niedriger ist als ein vorbestimmter Frequenzschwellwert, die normale Heizbetriebsart in die Heiz-Abtau-Betriebsart umschaltet.
Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Betriebsarten ferner eine Umkehrzyklus-Abtau-Betriebsart aufweisen, in dem die Vielzahl von Parallel-Wärmetauschern abgetaut wird, und wobei die Steuerung dann, wenn sie feststellt, dass die Betriebsdauer in der Heiz-Abtau-Betriebsart eine vorgegebene Maximaldauer überschreitet, die Heiz-Abtau-Betriebsart auf die normale Heiz-Betriebsart umschaltet und dann die normale Heiz-Betriebsart auf die Umkehrzyklus-Abtau-Betriebsart umschaltet.
Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Betriebsarten ferner eine Umkehrzyklus-Abtau-Betriebsart aufweisen, in dem die Vielzahl von Parallel-Wärmetauschern abgetaut wird, und wobei die Steuerung dann, wenn sie feststellt, dass der der Heiz-Abtau-Betriebsart zugeordnete Betrieb innerhalb einer voreingestellten Maximaldauer beendet ist, die Heiz-Einstelldauer verlängert, in der der der normalen Heiz-Betriebsart zugeordnete Betrieb durchgeführt wird, bis die normale Heiz-Betriebsart in die Umkehrzyklus-Abtau-Betriebsart umgeschaltet wird.
Klimagerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, das ferner Folgendes aufweist: eine Vielzahl von parallelen Druckreduziervorrichtungen, die so konfiguriert sind, dass sie den Druck des Kältemittels reduzieren, wobei die Vielzahl von parallelen Druckreduziervorrichtungen jeweils für die Vielzahl von Parallel-Wärmetauschern angeordnet ist.
Klimagerät nach Anspruch 11, wobei die Steuerung den Öffnungsgrad der parallelen Druckreduziervorrichtung entsprechend dem abgetauten Parallel-Wärmetauscher so einstellt, dass die aus dem Druck des Kältemittels in dem abgetauten Parallel-Wärmetauscher umgerechnete Sättigungstemperatur im Bereich von 0 C° bis 10 C° liegt.