DE112019007174T5

DE112019007174T5 - Klimaanlage

Info

Publication number: DE112019007174T5
Application number: DE112019007174.2T
Authority: DE
Inventors: Kazuya Watanabe; Shohei ISHIMURA; Koji Fukui; Kojiro Katayama; Kosuke Tanaka; Kazuki Okada; Kazushige BABA
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2021-12-23
Also published as: WO2020208776A1; JPWO2020208776A1; CN113710971B; CN113710971A; JP6594599B1; US20220154966A1; US11796212B2

Abstract

Eine Klimaanlage (100) beinhaltet einen Hauptkreislauf (12) mit einem Kompressor (1) und einer Vielzahl von parallelen Wärmetauschern (50, 51), eine Bypassleitung (37), die einen Teil des vom Kompressor (1) abgegebenen Kältemittels umleitet und bewirkt, dass der Teil des Kältemittels in die parallelen Wärmetauscher (50, 51) fließt, eine Durchflussweg-Umschaltvorrichtung (10a, 10b), die einen aus der Vielzahl der parallelen Wärmetauscher (50, 51) als abzutauendes Ziel auswählt, eine Durchflusssteuervorrichtung (11), die die Durchflussmenge des in der Bypassleitung (37) fließenden Kältemittelstroms einstellt, und eine Steuerung (90). Die Steuerung (90) ist so konfiguriert, dass sie in einem Heiz-Normalbetriebsmodus arbeitet, um zu bewirken, dass alle parallelen Wärmetauscher (50, 51) als Verdampfer funktionieren, und in einem Heiz-Auftau-Betriebsmodus, um einen oder mehrere parallele Wärmetauscher (50, 51) aus der Vielzahl der parallelen Wärmetauscher als aufzutauendes Ziel zu behandeln und andere parallele Wärmetauscher (50, 51) aus der Vielzahl paralleler Wärmetauscher (50, 51) zu veranlassen, als Verdampfer zu funktionieren. Beim Umschalten von der Betriebsart Heizen-Normalbetrieb in die Betriebsart Heizen-Abtauen trifft die Steuerung (90) eine Auswahl aus einer Anfangssteuerungsart 1, in der die Steuerung so erfolgt, dass eine Anfangsfrequenz des Kompressors (1) auf eine vorbestimmte Maximalfrequenz und ein Anfangsöffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung (11) auf einen Öffnungsgrad eingestellt wird, der niedriger als ein vorbestimmter maximaler Öffnungsgrad ist, und einen anfänglichen Steuermodus 2, in dem die Steuerung so durchgeführt wird, dass der anfängliche Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung (11) auf den vorbestimmten maximalen Öffnungsgrad eingestellt wird und die anfängliche Frequenz des Kompressors (1) auf eine Frequenz eingestellt wird, die niedriger als die vorbestimmte maximale Frequenz ist, um den Heiz-Auftau-Betriebsmodus auszuführen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Klimaanlage, die den Komfort eines Innenraums verbessern kann.
STAND DER TECHNIK
In letzter Zeit gibt es im Hinblick auf den globalen Umweltschutz immer mehr Fälle, in denen Wärmepumpen-Klimaanlagen, die Luft als Wärmequelle nutzen, in Regionen mit kaltem Klima eingeführt werden, um Kesselheizungen zu ersetzen, die durch Verbrennung fossiler Brennstoffe heizen. Wärmepumpen-Klimaanlagen können um einen Betrag effizienter heizen, der sich aus der Wärmezufuhr aus der Luft zusätzlich zur Stromzufuhr zu einem Kompressor ergibt. In einer Wärmepumpen-Klimaanlage friert jedoch ein Außenwärmetauscher, der als Verdampfer fungiert, bei niedrigen Außentemperaturen zu und muss daher abgetaut werden, um das auf dem Außenwärmetauscher gebildete Eis zu schmelzen. Als Abtaumethode gibt es eine Methode, bei der die Strömungsrichtung des Kältemittels für die Heizung umgekehrt wird. Allerdings wird die Beheizung des Innenraums während des Abtauens unterbrochen, was zu einer Verringerung des Komforts führt.
In der Patentliteratur 1 wird beispielsweise als Vorrichtung, die auch während des Abtauens heizen kann, eine Klimaanlage vorgeschlagen, die einen Außenwärmetauscher unterteilt und heizt, indem sie während des Abtauens eines Teils des Außenwärmetauschers den anderen Teil des Wärmetauschers als Verdampfer arbeiten lässt. Bei der in Patentschrift 1 beschriebenen Klimaanlage ist der Außenwärmetauscher in mehrere parallele Wärmetauscher unterteilt und ein Teil des von einem Kompressor abgegebenen Hochtemperatur-Hochdruckkältemittels wird veranlasst, in einen parallelen Wärmetauscher zu fließen, von dem aus eine Abtauanforderung ausgegeben wurde, und es wird eine Abtauung durchgeführt. Auf diese Weise kann die Abtauung ohne Unterbrechung der Heizung durchgeführt werden. Die Menge des abzutauenden Kältemittels wird durch einen Druckminderer hinter dem abzutauenden parallelen Wärmetauscher eingestellt und in einem Fall, in dem die für den Innenraum erforderliche Heizleistung gering ist, kann eine zu hohe Heizleistung durch Erhöhung der abzutauenden Kältemittelmenge verhindert werden.
STAND DER TECHNIK
Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift JP 2008-157 558 A
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit der Erfindung zu lösende Probleme
Bei der in Patentliteratur 1 beschriebenen Klimaanlage hat das Kältemittel, das in den abzutauenden parallelen Wärmetauscher fließt, einen hohen Druck und eine hohe Sättigungstemperatur und kondensiert wahrscheinlich, so dass die Flüssigkeitsmenge im parallelen Wärmetauscher zunimmt. Dadurch verringert sich die Menge des Kältemittels, das zum Heizen verwendet werden kann, was zu einer Verringerung der Heizleistung führt. In einem Fall, in dem die Heizlast des Innenraums hoch ist, wird die Heizleistung unzureichend, was zu einer Verringerung des Komforts des Innenraums führt.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und ein Ziel davon ist es, eine Klimaanlage aufzuzeigen, die effizient das Abtauen durchführt, ohne das Heizen durch eine Inneneinheit zu stoppen, die die Heizleistung in Übereinstimmung mit der Heizlast des Innenraums einstellt und den Komfort des Innenraums verbessern kann.
Mittel zum Lösen der Probleme
Eine Klimaanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist eine Klimaanlage mit einer Außeneinheit und einer Inneneinheit, die mit der Außeneinheit durch dazwischenliegende Leitungen verbunden ist. Die Klimaanlage weist Folgendes auf: einen Hauptkreislauf, in dem ein Kompressor, ein lastseitiger Wärmetauscher, ein erster Druckminderer und mehrere parallele Wärmetauscher, die parallel zueinander geschaltet sind, durch die Leitungen sequentiell verbunden sind und durch die Kältemittel zirkuliert, wobei eine Bypassleitung einen Teil der vom Kompressor abgegebenen Kältemittel umleitet und bewirkt, dass der Teil des Kältemittels in die parallelen Wärmetauscher fließt, eine Durchflussweg-Schaltvorrichtung, die an der Bypassleitung vorgesehen ist und einen parallelen Wärmetauscher aus der Vielzahl der parallelen Wärmetauscher als ein abzutauendes Ziel auswählt, eine Durchflusssteuervorrichtung, die an der Bypassleitung vorgesehen ist und eine Menge des in die Bypassleitung fließenden Kältemittels einstellt, und eine Steuerung, die so konfiguriert ist, dass sie den Betrieb der Außeneinheit und der Inneneinheit steuert. Die Steuerung ist so konfiguriert, dass sie in einem Heiz-Normalbetriebsmodus arbeitet, um zu bewirken, dass alle parallelen Wärmetauscher als Verdampfer funktionieren, und in einem Heiz-Auftau-Betriebsmodus, um einen oder mehrere parallele Wärmetauscher aus der Vielzahl paralleler Wärmetauscher als ein aufzutauendes Ziel zu behandeln und zu bewirken, dass andere parallele Wärmetauscher aus der Vielzahl paralleler Wärmetauscher als Verdampfer funktionieren, und in einem Fall des Umschaltens von dem Heiz-Normalbetriebsmodus zu dem Heiz-Auftau-Betriebsmodus eine Auswahl aus einem anfänglichen Steuermodus 1 trifft, in dem die Steuerung derart durchgeführt wird, dass eine Anfangsfrequenz (im Sinne von Häufigkeit des Einschaltens) des Kompressors auf eine vorbestimmte maximale Frequenz eingestellt wird und ein Anfangsöffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung auf einen Öffnungsgrad eingestellt wird, der niedriger ist als ein vorbestimmter maximaler Öffnungsgrad, und einen Anfangssteuermodus 2, in dem eine Steuerung derart durchgeführt wird, dass der Anfangsöffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung auf den vorbestimmten maximalen Öffnungsgrad eingestellt wird und die Anfangsfrequenz des Kompressors auf eine Frequenz eingestellt wird, die niedriger ist als die vorbestimmte maximale Frequenz, um den Heiz-Abtau-Betriebsmodus auszuführen.
Effekt der Erfindung
Die Klimaanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat den Heiz-Normalbetriebsmodus, um zu bewirken, dass alle parallelen Wärmetauscher als Verdampfer funktionieren, und den Heiz-Abtau-Betriebsmodus, um einen oder mehrere parallele Wärmetauscher aus der Vielzahl paralleler Wärmetauscher als ein abzutauendes Ziel zu behandeln und zu bewirken, dass andere parallele Wärmetauscher aus der Vielzahl paralleler Wärmetauscher als Verdampfer funktionieren. Somit kann das Abtauen effizient durchgeführt werden, ohne das von der Inneneinheit durchgeführte Heizen zu stoppen. Beim Umschalten vom Heizungs-Normalbetrieb in den Heizungs-Abtau-Betrieb werden die Frequenz des Kompressors und der Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung bestimmt, um den Heizungs-Abtau-Betrieb auszuführen. Somit kann die Heizleistung in Übereinstimmung mit der Heizlast des Innenraums eingestellt werden. Daher ist es weniger wahrscheinlich, dass ein Fall auftritt, in dem die Flüssigkeitsmenge in einem parallelen Wärmetauscher zunimmt, und es kann eine hohe Heizleistung erzielt werden, wodurch der Komfort des Innenraums verbessert werden kann.
Figurenliste

1 ist ein Kältemittelschaltplan einer Klimaanlage gemäß Ausführungsform 1;
2 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel für parallele Wärmetauscher in der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 1 zeigt;
3 ist ein erläuterndes Diagramm zur Veranschaulichung der EIN/AUS-Zustände von Kühl-Heizungs-Schaltgeräten und Auf-Zu-Einrichtungen in den einzelnen Betriebsarten in der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 1;
4 ist ein Kältemittelschaltplan der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 1, der den Kältemittelfluss während eines Kühlvorgangs veranschaulicht;
5 ist ein P-h-Diagramm der Klimaanlage nach Ausführungsform 1 während des Kühlvorgangs;
6 ist ein Kältemittelkreislaufdiagramm der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 1, wobei das Diagramm den Kältemittelfluss während eines Heizungs-Normalbetriebes veranschaulicht;
7 ist ein P-h-Diagramm der Klimaanlage nach Ausführungsform 1 während des Heizungs-Normalbetriebs;
8 ist ein Kältemittelkreislaufdiagramm der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 1, wobei das Diagramm den Kältemittelfluss während einer Heiz-Abtau-Betriebsart veranschaulicht;
9 ist ein P-h-Diagramm der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 1 während der Betriebsart Heizen-Abtauen;
10 ist ein Steuerflussdiagramm während des Umschaltens von der Betriebsart Heizen-Normalbetrieb in die Betriebsart Heizen-Abtauen in der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 1;
11 ist ein Steuerungsablaufplan für eine andere Ausführungsform beim Umschalten von der Betriebsart Heizen Normalbetrieb auf die Betriebsart Heizen Abtauen in der Klimaanlage nach Ausführungsform 1;
12 ist ein Kältemittelschaltplan einer Klimaanlage gemäß Ausführungsform 2;
13 ist ein Steuerungsablaufplan beim Umschalten von der Betriebsart Heizen Normalbetrieb auf die Betriebsart Heizen Abtauen in der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 2;
14 ist ein Kältemittel-Schaltplan, der ein Beispiel für eine Modifikation der Klimaanlage nach Ausführungsform 2 zeigt, und
15 ist ein Kältemittelschaltplan einer Klimaanlage gemäß Ausführungsform 3;
16 ist ein Steuerflussdiagramm beim Umschalten von der Betriebsart Heizen Normalbetrieb auf die Betriebsart Heizen Abtauen in der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 3.

Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden werden die Ausführungsformen 1 bis 3 unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Dabei ist zu beachten, dass in den einzelnen Zeichnungen gleiche oder korrespondierende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, und dass deren Beschreibung gegebenenfalls weggelassen oder vereinfacht wird. Was die in jeder Zeichnung dargestellte Konfiguration betrifft, so können ihre Form, Größe, Anordnung usw. je nach Bedarf geändert werden.
Ausführungsform 1
1 ist ein Kältemittelschaltplan einer Klimaanlage nach Ausführungsform 1. In einer Klimaanlage 100, wie sie in 1 dargestellt ist, ist eine Außeneinheit A mit zwei Inneneinheiten B und C verbunden, die parallel zueinander geschaltet sind, mit Leitungen dazwischen, um einen Kältemittelkreislauf für zirkulierendes Kältemittel zu bilden. Die Außeneinheit A fungiert als wärmequellenseitige Einheit, die Wärme erzeugt, die den Inneneinheiten B und C zugeführt wird. Die Inneneinheiten B und C fungieren als lastseitige Einheiten, die die von der Außeneinheit A zugeführte Wärme nutzen. Die Außeneinheit A und die Inneneinheiten B und C sind durch erste Verlängerungsleitungen (32a, 32b, 32c) und zweite Verlängerungsleitungen (33a, 33b, verbunden. Es ist zu beachten, dass in der Klimaanlage gemäß der Ausführungsform 1 das Beispiel beschrieben wird, in dem die beiden Inneneinheiten B und C mit der einen Außeneinheit A verbunden sind; es kann jedoch auch eine Konfiguration verwendet werden, in der eine Inneneinheit oder drei oder mehr Inneneinheiten mit der einen Außeneinheit A verbunden sind. Außerdem kann eine Konfiguration verwendet werden, bei der zwei oder mehr Außeneinheiten parallel geschaltet sind. Darüber hinaus kann die Klimaanlage eine Kältemittelschaltung aufweisen, die es jeder Inneneinheit ermöglicht, durch Parallelschaltung von drei Verlängerungsleitungen oder durch Bereitstellung einer Schaltvorrichtung auf der Seite der Inneneinheit einen gleichzeitigen Kühl- und Heizbetrieb durchzuführen.
In der Klimaanlage 100 wird der Betrieb der Außeneinheit A und der Inneneinheiten B und C durch eine Steuerung 90 gesteuert. Die Steuerung 90 wird durch eine Recheneinheit, die beispielsweise ein Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit (CPU) ist, und ein von der Recheneinheit auszuführendes Softwareprogramm gebildet. Es ist zu beachten, dass die Steuerung 90 auch durch eine Hardware-Einrichtung, wie z.B. eine Schaltungseinrichtung, gebildet werden kann, die die Funktion der Steuerung 90 verwirklicht.
Als Kältemittel, das durch den Kältemittelkreislauf fließt, wird ein Fluorkohlenstoff-Kältemittel oder ein HFO-Kältemittel verwendet. Bei dem Fluorkohlenstoff-Kältemittel handelt es sich beispielsweise um ein HFKW-basiertes Kältemittel R32, R125 oder R134a oder um ein gemischtes Kältemittel R410A, R407c oder R404A unter Verwendung dieser Kältemittel. Das HFO-Kältemittel ist z.B. HFO-1234yf, HFO-1234ze (E) oder HFO-1234ze (Z). Darüber hinaus gibt es als weitere Kältemittel solche, die in Dampfkompressionswärmepumpen verwendet werden, wie z.B. ein CO₂-Kältemittel, ein HC-Kältemittel, ein Ammoniak-Kältemittel und ein gemischtes Kältemittel mit den oben beschriebenen Kältemitteln, wie z.B. ein gemischtes Kältemittel mit R32 und HFO-1234yf. Zu beachten ist, dass das HC-Kältemittel beispielsweise ein Propan-Kältemittel oder ein Isobutan-Kältemittel sein kann.
Nachfolgend wird der Aufbau des Kältemittelkreislaufs der Klimaanlage 100 gemäß der Ausführungsform 1 beschrieben. Der Kältemittelkreislauf der Klimaanlage 100 hat einen Hauptkreislauf 12, in dem ein Kompressor 1, ein Kühl-Heizungs-Schaltgerät 2, lastseitige Wärmetauscher 3b und 3c, ein erster Druckminderer 4 und parallele Wärmetauscher 50 und 51 durch Leitungen hintereinander geschaltet sind, durch die Kältemittel zirkuliert. Die lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c sind parallel zueinander geschaltet, und die parallelen Wärmetauscher 50 und 51 sind parallel zueinander geschaltet. Der Hauptkreislauf 12 weist außerdem einen Tank 6 und einen dritten Druckminderer 7 auf, wobei der Tank 6 zwischen dem ersten Druckminderer 4 und den parallelen Wärmetauschern 50 und 51 vorgesehen ist und der dritte Druckminderer 7 zwischen dem Tank 6 und den parallelen Wärmetauschern 50 und 51 vorgesehen ist. Der Kompressor 1, das Kühl-Heizungs-Schaltgerät 2, der erste Druckminderer 4, die parallelen Wärmetauscher 50 und 51, der Tank 6, und der dritte Druckminderer 7 sind in der Außeneinheit A angeordnet. Der lastseitige Wärmetauscher 3b ist in der Inneneinheit B angeordnet. Der lastseitige Wärmetauscher 3c ist in der Inneneinheit C angeordnet.
Der Kompressor 1 komprimiert darin aufgenommenes Kältemittel, bringt das Kältemittel in seinen Hochtemperatur-Hochdruckzustand, und entlädt das Hochtemperatur-Hochdruck-Kältemittel. Der Kompressor 1 ist beispielsweise so ausgelegt, dass er seine Arbeitsleistung (Frequenz) ändern kann, und ist ein Verdrängungskompressor, der von einem Motor angetrieben wird, der von einem Umrichter gesteuert wird.
Das Kühl-Heizungs-Schaltgerät 2 enthält z.B. ein Vier-Wege-Ventil, das die Durchflussrichtung des Kältemittels umschaltet. Das Kühl-Heizungs-Schaltgerät 2 ist zwischen einer Auslassleitung 31 des Kompressors 1 und einer Saugleitung 36 des Kompressors 1 angeschlossen. Bei einem Heizbetrieb wird eine Verbindung entlang der durchgezogenen Linie im Kühl-Heizungs-Schaltgerät 2 in 1 hergestellt. Im Kühlbetrieb wird eine Verbindung entlang der gestrichelten Linie im Kühl-Heizungs-Schaltgerät 2 in 1 hergestellt. Es ist zu beachten, dass das Kühl-Heizungs-Schaltgerät 2 eine Kombination von Zweiwege- oder Dreiwegeventilen enthalten kann.
Die lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c fungieren während des Kühlvorgangs als Verdampfer und tauschen Wärme zwischen dem aus dem ersten Druckminderer 4 ausgeströmten Kältemittel und Luft aus. Die lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c fungieren während des Heizbetriebes als Kondensator und tauschen Wärme zwischen dem aus dem Kompressor 1 ausgetretenen Kältemittel und der Luft aus. Die lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c saugen über die Innenlüfter 3d und 3e Raumluft an und führen dem Innenraum Luft zu, die im Wärmeaustausch mit dem Kältemittel steht.
Der erste Druckminderer 4 und der dritte Druckminderer 7 bauen den Druck des im Kältemittelkreislauf strömenden Kältemittels ab, so dass sich das Kältemittel ausdehnt. Der erste Druckminderer 4 und der dritte Druckminderer 7 enthalten z.B. eine Kapillarleitung oder ein elektronisches Expansionsventil, das seinen Öffnungsgrad steuern und verändern kann. Der erste Druckminderer 4 und der dritte Druckminderer 7 werden von der Steuerung 90 gesteuert.
Der Tank 6 ist ein Kältemittelbehälter zur Speicherung von flüssigem Kältemittel, speichert überschüssiges flüssiges Kältemittel während des Betriebs und hat eine Gas-Flüssigkeits-Trennfunktion. Der Tank 6 wird an einer Kältemittelleitung zwischen dem ersten Druckminderer 4 und dem dritten Druckminderer 7 installiert.
2 ist ein erläuterndes Diagramm, das ein Beispiel für parallele Wärmetauscher in der Klimaanlage gemäß der Ausführungsform 1 zeigt. Die parallelen Wärmetauscher 50 und 51 weisen eine Konfiguration auf, die durch Unterteilung eines wärmequellenseitigen Wärmetauschers 5 in einen oberen und einen unteren Teil erhalten wird, wie in 2 dargestellt. Die parallelen Wärmetauscher 50 und 51 fungieren während des Kühlbetriebs als Kondensator und tauschen Wärme zwischen dem vom Kompressor 10 abgegebenen Kältemittel und der Luft aus. Die parallelen Wärmetauscher 50 und 51 fungieren während des Heizbetriebs als Verdampfer und tauschen Wärme zwischen dem aus dem dritten Druckminderer 7 ausgeströmten Kältemittel und Luft aus. Der parallele Wärmetauscher 50 saugt über einen Außenlüfter 52 Außenluft an und gibt die Luft nach dem Wärmeaustausch mit dem Kältemittel an den Außenraum ab. Der parallele Wärmetauscher 51 saugt über einen Außenlüfter 53 Außenluft an und gibt Luft nach dem Wärmeaustausch mit dem Kältemitteln an den Außenraum ab. Es ist zu beachten, dass jeder der parallelen Wärmetauscher 50 und 51 mit einem Außenlüfter ausgestattet sein kann, oder dass ein Außenlüfter so konfiguriert sein kann, dass er die parallelen Wärmetauscher 50 und 51 mit Außenluft versorgt.
Bei den parallelen Wärmetauschern 50 und 51 handelt es sich beispielsweise um einen Lamellen-Röhrenwärmetauscher mit einer Vielzahl von Wärmeübertragungsleitungen 5a und einer Vielzahl von Lamellen 5b, wie in 2 dargestellt. Die mehreren Wärmeübertragungsleitungen 5a sind in einer Stufenrichtung und einer Säulenrichtung angeordnet, wobei die Stufenrichtung senkrecht zu einer Richtung X verläuft, in der Luft strömt, und die Säulenrichtung die Richtung X ist. Die Lamellen 5b sind mit einem Zwischenraum in der Richtung X angeordnet, in der Luft strömt, so dass Luft durch die Zwischenräume strömt.
Da die parallelen Wärmetauscher 50 und 51 durch Unterteilung des wärmequellenseitigen Wärmetauschers 5 in einen oberen und einen unteren Teil erhalten werden, lassen sich die parallelen Wärmetauscher 50 und 51 leicht durch Leitungen verbinden. Es ist zu beachten, dass das im oberen parallelen Wärmetauscher 50 erzeugte Wasser in den unteren parallelen Wärmetauscher 51 abfließt. Wenn also der untere parallele Wärmetauscher 51 als Verdampfer fungiert, während der obere parallele Wärmetauscher 50 abgetaut wird, kann das durch das Abtauen des oberen parallelen Wärmetauschers 50 erzeugte Wasser im unteren parallelen Wärmetauscher 51 gefrieren, und der Wärmeaustausch kann behindert werden.
Man beachte, dass die parallelen Wärmetauscher 50 und 51 eine Struktur haben können, die durch Unterteilung des Wärmequellenseitigen Wärmetauschers 5 in linke und rechte Bereiche erhalten wird, obwohl dies nicht dargestellt ist. Wenn der Wärmequellenseitige Wärmetauscher 5 in einen linken und einen rechten Teil unterteilt ist, kommt das durch das Abtauen eines parallelen Wärmetauschers erzeugte Wasser nicht mit dem anderen parallelen Wärmetauscher in Kontakt. Die Kältemitteleinlässe der parallelen Wärmetauscher befinden sich jedoch am linken und rechten Ende des Gehäuses der Außeneinheit A, so dass der Anschluss der Leitungen kompliziert werden kann.
Darüber hinaus können die Lamellen 5b in den parallelen Wärmetauschern 50 und 51 beispielsweise mit einer Kerbe oder einem Schlitz versehen sein, um den Wärmeverlust zu verringern. Außerdem kann zwischen dem parallelen Wärmetauscher 50 und dem parallelen Wärmetauscher 51 eine Wärmeübertragungsleitung vorgesehen sein, durch die Hochtemperatur-Kältemittel fließen kann. Durch die Verringerung des Wärmeverlusts oder die Ausstattung mit einer Wärmeübertragungsleitung, die den Durchfluss von Hochtemperaturkältemitteln ermöglicht, können die parallelen Wärmetauscher 50 und 51 den Wärmeverlust von einem abzutauenden parallelen Wärmetauscher zu einem parallelen Wärmetauscher, der als Verdampfer fungiert, unterdrücken, so dass das Abtauen an der Grenze zwischen dem oberen und dem unteren parallelen Wärmetauscher leichter durchgeführt werden kann. Es ist zu beachten, dass die Klimaanlage drei oder mehr parallele Wärmetauscher enthalten kann. Die parallelen Wärmetauscher 50 und 51 werden nicht notwendigerweise durch Unterteilung der Lamellen des wärmequellenseitigen Wärmetauschers 5 in einen oberen und einen unteren Teil erhalten und können als eine einzige Einheit konfiguriert sein.
Der parallele Wärmetauscher 50 ist mit dem dritten Druckminderer 7 mit einer dazwischen angeordneten ersten Verbindungsleitung 34a verbunden. Der parallele Wärmetauscher 51 ist mit dem dritten Druckminderer 7 verbunden, wobei eine erste Verbindungsleitung 34b dazwischen angeordnet ist. Die erste Verbindungsleitung 34a ist mit einem zweiten Druckminderer 8a versehen. Die erste Verbindungsleitung 34b ist mit einem zweiten Druckminderer 8b versehen. Die zweiten Druckminderer 8a und 8b reduzieren den Druck des im Kältemittelkreislauf fließenden Kältemittels, um das Kältemittel zu expandieren, und beinhalten beispielsweise ein Kapillarleitung oder ein elektronisches Expansionsventil, das seinen Öffnungsgrad steuern und ändern kann. Die zweiten Druckminderer 8a und 8b werden von der Steuerung 90 gesteuert.
Der parallele Wärmetauscher 50 ist mit dem Kompressor 1 verbunden, wobei eine zweite Verbindungsleitung 35a zwischengeschaltet ist. Der parallele Wärmetauscher 51 ist mit dem Kompressor 1 verbunden, wobei eine zweite Verbindungsleitung 35b dazwischengeschaltet ist. Die zweite Verbindungsleitung 35a ist mit einer ersten Öffnungs-/Schließvorrichtung 9a versehen. Die zweite Verbindungsleitung 35b ist mit einer ersten Öffnungs-/Schließvorrichtung 9b versehen. Die ersten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 9a und 9b werden von der Steuerung 90 gesteuert. Es ist zu beachten, dass es ausreicht, dass die ersten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 9a und 9b Strömungswege öffnen und schließen können, und dass die ersten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 9a und 9b eine Konfiguration aufweisen können, in der ein Ventil die Funktion des Öffnens und Schließens einer Vielzahl von Strömungswegen hat, indem beispielsweise ein Dreiwegeventil oder ein Vierwegeventil verwendet wird.
Der Kältemittelkreislauf ist mit einer Bypassleitung 37 versehen, deren eines Ende mit der Auslassleitung 31 verbunden ist und deren anderes Ende in zwei Enden geteilt ist, die mit den zweiten Verbindungsleitungen 35a und 35b verbunden sind. Ein Teil des aus dem Kompressor 1 abgeleiteten Hochtemperatur-Hochdruckkältemittels wird über die Bypassleitung 37 dem parallelen Wärmetauscher 50 oder 51 zugeführt. Es ist zu beachten, dass es ausreicht, dass die Bypassleitung 37 das aus dem Kompressor 1 abgeleitete Hochtemperatur-Hochdruckgas-Kältemittel während des Heizbetriebs umleitet, so dass ihr mit der Auslassleitung 31 verbundenes Ende mit der ersten Verlängerungsleitung 32a verbunden werden kann.
In der Bypassleitung 37 ist eine Durchflusssteuervorrichtung 11 zwischen einer Anschlussstelle an die Auslassleitung 31 und einer Trennstelle zum Anschluss an die zweiten Verbindungsleitungen 35a und 35b vorgesehen. In der Bypassleitung 37 ist eine zweite Öffnungs-/Schließvorrichtung 10a als Fließwegumschaltung zwischen dem Trennpunkt und der zweiten Verbindungsleitung 35a vorgesehen. In der Bypassleitung 37 ist eine zweite Öffnungs-/Schließvorrichtung 10b als Strömungspfad-Schaltvorrichtung zwischen der Trennstelle und der zweiten Verbindungsleitung 35b vorgesehen. Die zweiten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 10a und 10b werden von der Steuerung 90 gesteuert. Es ist zu beachten, dass es ausreicht, dass die zweiten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 10a und 10b Strömungswege öffnen und schließen können, und dass die zweiten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 10a und 10b eine Konfiguration aufweisen können, in der ein Ventil die Funktion des Öffnens und Schließens einer Vielzahl von Strömungswegen hat, indem beispielsweise ein Dreiwegeventil oder ein Vierwegeventil verwendet wird. Es kann auch eine Konfiguration verwendet werden, bei der die Durchflusssteuervorrichtung 11 weggelassen wird, indem als zweite Öffnungs-/Schließvorrichtungen 10a und 10b eine Durchflusssteuervorrichtung verwendet wird, die ihren Öffnungsgrad einstellen kann.
Nachfolgend wird die Funktionsweise verschiedener Vorgänge, die von der Klimaanlage 100 gemäß der Ausführungsform 1 ausgeführt werden, beschrieben. Der Betrieb der Klimaanlage 100 hat zwei Arten von Betriebsmodi, die ein Kühlbetrieb und ein Heizbetrieb sind. Der Heizbetrieb weist darüber hinaus einen Heiz-Normalbetrieb und einen Heiz-Abtau-Betrieb auf. In der Betriebsart Heizen Normalbetrieb arbeiten die beiden parallelen Wärmetauscher 50 und 51 als normale Verdampfer. In der Betriebsart Heizen-Abtauen wird einer der parallelen Wärmetauscher 50 oder 51 abgetaut, während der Heizbetrieb fortgesetzt wird. Man beachte, dass die Betriebsart Heizen-Abtauen auch als Dauerheizbetrieb bezeichnet werden kann.
In der Betriebsart Heizen-Abtauen wird, während der Heizbetrieb durchgeführt wird, indem der parallele Wärmetauscher 50, der einer der parallelen Wärmetauscher ist, als Verdampfer betrieben wird, der andere parallele Wärmetauscher 51 abgetaut. Nachdem das Abtauen des anderen parallelen Wärmetauschers 51 abgeschlossen ist, wird der Heizvorgang durchgeführt, indem der andere parallele Wärmetauscher 51 diesmal als Verdampfer betrieben wird, und der eine parallele Wärmetauscher 50 wird abgetaut. Durch wiederholte Durchführung dieses Vorgangs werden die beiden parallelen Wärmetauscher 50 und 51 abgetaut, während der Heizvorgang fortgesetzt wird.
3 ist ein erläuterndes Diagramm, das die EIN/AUS-Zustände des Kühl-Heizungs-Schaltgeräts und der Auf-Zu-Vorrichtungen in jedem Betriebsmodus in der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Für das Kühl-Heizungs-Schaltgerät 2 entspricht der in 3 dargestellte Zustand ON einem Fall, in dem eine Verbindung in Richtung der in 1 dargestellten durchgezogenen Linie des Kühl-Heizungs-Schaltgeräts 2 hergestellt wird. Was das Kühl-Heizungs-Schaltgerät 2 betrifft, so entspricht das in 3 dargestellte OFF einem Fall, in dem eine Verbindung in Richtung der gestrichelten Linie des in 1 dargestellten Kühl-Heizungs-Schaltgeräts 2 hergestellt wird. Bei den ersten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 9a und 9b und den zweiten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 10a und 10b entspricht ON dem Fall, dass die Öffnungs-/Schließvorrichtung geöffnet ist und Kältemittel fließt. Bei den ersten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 9a und 9b und den zweiten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 10a und 10b entspricht AUS einem Fall, in dem die Öffnungs-/Schließvorrichtung geschlossen ist.
Kühlbetrieb
4 ist ein Kältemittelschaltplan der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 1, wobei das Diagramm den Kältemittelfluss während des Kühlbetriebs veranschaulicht. Man beachte, dass in 4 der Bereich, in dem Kältemittel während des Kühlvorgangs fließt, durch eine durchgezogene Linie und der Bereich, in dem Kältemittel während des Kühlvorgangs nicht fließt, durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet ist. 5 ist ein P-h-Diagramm der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 1 zum Zeitpunkt des Kühlvorgangs. Man beachte, dass die Punkte bis (d) von 5 die Zustände des Kältemittels an den in 4 mit denselben Markierungen bezeichneten Bereichen darstellen.
Wenn der Kompressor 1 seinen Betrieb aufnimmt, wird das Niedertemperatur-Niederdruck-Gas Kältemittel durch den Kompressor 1 komprimiert und das Hochtemperatur-Hochdruck-Gas Kältemittel wird ausgestoßen. In diesem Kältemittel-Kompressionsprozess des Kompressors 1 wird im Vergleich zu einem Fall, in dem die adiabatische Kompression entlang einer isentropen Linie durchgeführt wird, die Kompression so durchgeführt, dass die Erwärmung um einen Betrag erfolgt, der dem adiabatischen Wirkungsgrad des Kompressors 1 entspricht, und der Kältemittel -Kompressionsprozess wird durch die Linie von Punkt zu Punkt (b) in 5 dargestellt.
Das aus dem Kompressor 1 austretende Hochtemperatur-Hochdruckgas Kältemittel durchläuft das Kühl-Heizungs-Schaltgerät 2, wird in zwei Teile geteilt, durchläuft die ersten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 9a und 9b und strömt von den zweiten Verbindungsleitungen 35a und 35b in die parallelen Wärmetauscher 50 und 51, wobei die parallelen Wärmetauscher 50 und 51 jeweils mit den zweiten Verbindungsleitungen 35a und 35b verbunden sind. Das in die parallelen Wärmetauscher 50 und 51 eingeströmte Kältemittel wird unter Erwärmung der Außenluft abgekühlt und wird zu flüssigem Kältemittel mittlerer Temperatur und hohen Drucks. Unter Berücksichtigung des Druckverlustes wird die Veränderung des Kältemittels an den parallelen Wärmetauschern 50 und 51 durch die gerade Linie von Punkt (b) zu Punkt (c) in 5 dargestellt, die leicht geneigt und nahe der Horizontalen ist. Es ist zu beachten, dass in einem Fall, in dem z.B. die Betriebskapazität der Inneneinheiten B und C gering ist, eine der ersten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 9a und 9b geschlossen werden kann, um zu verhindern, dass Kältemittel durch einen der parallelen Wärmetauscher 50 und 51 fließt. Dadurch wird in diesem Fall die Wärmeübertragungsfläche des wärmequellenseitigen Wärmetauschers 5 klein, und es kann ein stabiler Zyklusbetrieb durchgeführt werden.
Die aus den parallelen Wärmetauschern 50 und 51 austretenden Ströme von flüssigem Kältemittel bei mittlerer Temperatur und hohem Druck fließen in die ersten Verbindungsleitungen 34a und 34b, passieren die zweiten Druckminderer 8a und 8b und vereinigen sich dann. Das entstandene Kältemittel wird expandiert und durch den dritten Druckminderer 7, den Tank 6 und den ersten Druckminderer 4 druckreduziert und geht in einen zweiphasigen Gas-Flüssigkeits-Zustand mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck über. Die Kältemitteländerungen an den zweiten Druckminderern 8a und 8b, dem dritten Druckminderer 7 und dem ersten Druckminderer 4 werden unter konstanter Enthalpie vorgenommen. Die Änderungen des Kältemittels in diesem Fall werden durch die vertikale Linie von Punkt (c) zu Punkt (d) in 5 dargestellt.
Das Kältemittel, das aus dem ersten Druckminderer 4 ausgeflossen ist und sich im Niedertemperatur-Niederdruck-Zweiphasenzustand gasförmig-flüssig befindet, fließt aus der Außeneinheit A aus, durchläuft die zweite Verlängerungsleitungen (33a, 33b, und fließt in den lastseitigen Wärmetauscher 3b der Inneneinheit B und den lastseitigen Wärmetauscher 3c der Inneneinheit C. Das in die lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c eingeflossene Kältemittel wird bei der Abkühlung der Raumluft erwärmt und wird zu gasförmigem Kältemittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck. Unter Berücksichtigung des Druckverlustes werden die Änderungen des Kältemittels an den lastseitigen Wärmetauschern 3b und 3c durch die gerade Linie von Punkt (d) zu Punkt in 5 dargestellt, die leicht geneigt und nahe der Horizontalen ist.
Das aus den lastseitigen Wärmetauschern 3b und 3c ausgetretene Niedertemperatur-Niederdruckgas Kältemittel kehrt durch die erste Verlängerungsleitungen (32a, 32b, 32c) in die Außeneinheit A zurück, strömt durch das Kühl-Heizungs-Schaltgerät 2 in den Kompressor 1 und wird verdichtet.
Heizungs-Normalbetriebsmodus
6 ist ein Kältemittelkreislaufdiagramm der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 1, wobei das Diagramm den Kältemittelfluss während des Heizungs-Normalbetriebsmodus veranschaulicht. Man beachte, dass in 6 der Bereich, in dem Kältemittel während des Heizungs-Normalbetriebes fließt, durch eine durchgezogene Linie und der Bereich, in dem Kältemittel während des Heizungs-Normalbetriebes nicht fließt, durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet sind. 7 ist ein P-h-Diagramm der Klimaanlage gemäß der Ausführungsform 1 während des normalen Heizbetriebs. Man beachte, dass die Punkte bis (e) in 7 die Zustände des Kältemittels an den in 6 mit denselben Markierungen bezeichneten Bereichen darstellen.
Wenn der Kompressor 1 seinen Betrieb aufnimmt, wird das Niedertemperatur-Niederdruck-Gas Kältemittel durch den Kompressor 1 komprimiert und das Hochtemperatur-Hochdruck-Gas Kältemittel wird ausgestoßen. In diesem Kältemittel-Kompressionsprozess des Kompressors 1 wird im Vergleich zu dem Fall, in dem die adiabatische Kompression entlang einer isentropen Linie durchgeführt wird, die Kompression so durchgeführt, dass die Erwärmung um einen Betrag erfolgt, der dem adiabatischen Wirkungsgrad des Kompressors 1 entspricht, und der Kältemittel-Kompressionsprozess wird durch die Linie von Punkt zu Punkt (b) von 7 dargestellt.
Das aus dem Kompressor 1 austretende Hochtemperatur-Hochdruckgas Kältemittel durchströmt das Kühl-Heizungs-Schaltgerät 2 und strömt dann aus der Außeneinheit A aus. Das aus der Außeneinheit A ausgeströmte Hochtemperatur-Hochdruckgas Kältemittel fließt über die erste Verlängerungsleitungen (32a, 32b, 32c) in den lastseitigen Wärmetauscher 3b der Inneneinheit B und den lastseitigen Wärmetauscher 3c der Inneneinheit C. Das in die lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c eingeflossene Kältemittel wird bei der Erwärmung der Innenluft abgekühlt und wird zu flüssigem Kältemittel mittlerer Temperatur und hohem Druck. Unter Berücksichtigung des Druckverlustes wird die Veränderung des Kältemittels an den lastseitigen Wärmetauschern 3b und 3c durch die gerade Linie von Punkt (b) zu Punkt (c) in 7 dargestellt, die leicht geneigt und nahe der Horizontalen ist.
Das aus den lastseitigen Wärmetauschern 3b und 3c ausgeströmte flüssige Kältemittel mittlerer Temperatur und hohen Drucks kehrt über die zweite Verlängerungsleitungen (33a, 33b, in die Außeneinheit A zurück. Das Kältemittel, das zur Außeneinheit A zurückgekehrt ist, durchläuft den ersten Druckminderer 4, den Tank 6 und den dritten Druckminderer 7, wird geteilt, durchläuft die ersten Verbindungsleitungen 34a und 34b und fließt dann in den zweiten Druckminderer 8a und 8b. Das Kältemittel wird durch den ersten Druckminderer 4, den dritten Druckminderer 7 und den zweiten Druckminderer 8a und 8b expandiert und einem Druckabbau unterworfen und geht in einen zweiphasigen Gas-Flüssigkeits-Zustand mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck über. Die Änderungen des Kältemittels am ersten Druckminderer 4, am dritten Druckminderer 7 und am zweiten Druckminderer 8a und 8b werden bei konstanter Enthalpie vorgenommen. Die Änderungen des Kältemittels in diesem Fall werden durch die vertikale Linie von Punkt (c) zu Punkt (d) in 7 dargestellt.
Das aus den zweiten Druckminderern 8a und 8b ausgeströmte Kältemittel strömt in die parallelen Wärmetauscher 50 und 51, wird unter Abkühlung der Außenluft erwärmt und wird zum Niedertemperatur-Niederdruckgas Kältemittel. Unter Berücksichtigung des Druckverlustes werden die Änderungen des Kältemittels an den parallelen Wärmetauschern 50 und 51 durch die gerade Linie von Punkt (d) zu Punkt in 7 dargestellt, die leicht geneigt und nahezu horizontal ist. Die Ströme der Niedertemperatur-Niederdruck-Gaskältemittel, die aus den parallelen Wärmetauschern 50 und 51 ausgetreten sind, fließen in die zweiten Verbindungsleitungen 35a und 35b, passieren die ersten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 9a und 9b und vereinigen sich dann. Das so entstandene Kältemittel durchläuft das Kühl-Heizungs-Schaltgerät 2, fließt in den Kompressor 1 und wird verdichtet.
Betriebsart Heizen-Abtauen (Dauerheizbetrieb)
Der Heiz-Abtau-Betriebsmodus wird ausgeführt, wenn der wärmequellenseitige Wärmetauscher 5 während des Heiz-Normalbetriebes vereist ist. Die Steuerung 90 stellt fest, ob sich auf dem Wärmequellenseitigen Wärmetauscher 5 Reif gebildet hat oder nicht, und bestimmt, ob die Betriebsart Heizen-Abtauen ausgeführt werden muss. Das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Reifbildung wird z.B. anhand der aus dem Saugdruck des Kompressors 1 umgerechneten Sättigungstemperatur des Kältemittels ermittelt. Wenn die Sättigungstemperatur des Kältemittels deutlich unter eine vorgegebene Außentemperatur und unter einen Schwellenwert sinkt, stellt die Steuerung 90 fest, dass sich am Außenwärmetauscher 5 abzutauender Frost gebildet hat. Ein weiteres Beispiel: Wenn die Temperaturdifferenz zwischen der Außentemperatur und der Verdampfungstemperatur größer oder gleich einem vorgegebenen Wert wird und mindestens eine vorgegebene Zeit in diesem Zustand verstrichen ist, stellt die Steuerung 90 fest, dass sich auf dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher 5 abzutauender Reif gebildet hat. Es ist zu beachten, dass das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Reifbildung nicht durch die Anwendung dieser Methoden festgestellt werden muss, sondern auch durch andere Methoden festgestellt werden kann. Wenn festgestellt wird, dass sich auf dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher 5 Reif gebildet hat, stellt die Steuerung 90 fest, dass die Bedingungen für den Start der Betriebsart Heizen/Abtauen erfüllt sind.
Bei der Ausgestaltung der Klimaanlage 100 gemäß der Ausführungsform 1 gibt es in der Betriebsart Heizen-Abtauen einen Betrieb, bei dem der eine parallele Wärmetauscher 51 als abzutauendes Ziel ausgewählt und abgetaut wird und bei dem die Beheizung fortgesetzt wird, indem der andere parallele Wärmetauscher 50 als Verdampfer fungiert. Im Gegensatz dazu gibt es einen Vorgang, bei dem der andere parallele Wärmetauscher 50 als aufzutauendes Ziel ausgewählt und aufgetaut wird und bei dem der eine parallele Wärmetauscher 51 als Verdampfer betrieben wird. Bei diesen Vorgängen werden die Öffnungs-/Schließzustände der ersten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 9a und 9b und die Öffnungs-/Schließzustände der zweiten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 10a und 10b zwischen dem Öffnungs-/Schließzustand für die an den abzutauenden parallelen Wärmetauscher angeschlossenen Geräte und dem Öffnungs-/Schließzustand für die an den als Verdampfer arbeitenden parallelen Wärmetauscher angeschlossenen Geräte umgeschaltet. Bei diesen Vorgängen werden nur die Kältemittelströme durch die parallelen Wärmetauscher umgeschaltet, und die übrigen Vorgänge sind gleich. In der folgenden Beschreibung wird daher ein Vorgang beschrieben, bei dem der parallele Wärmetauscher 51 abgetaut und die Heizung fortgesetzt werden soll, indem der parallele Wärmetauscher 50 als Verdampfer fungiert. Gleiches gilt für die nachfolgende Beschreibung der Ausführungsform 2 und der Ausführungsform 3.
8 ist ein Kältemittelschaltplan der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 1, wobei das Diagramm den Kältemittelfluss während der Betriebsart Heizen-Abtauen veranschaulicht. Man beachte, dass in 8 der Bereich, in dem Kältemittel während der Betriebsart Heizen-Abtauen fließt, durch eine durchgezogene Linie gekennzeichnet ist, und der Bereich, in dem Kältemittel während der Betriebsart Heizen-Abtauen nicht fließt, durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet ist. 9 ist ein P-h-Diagramm der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 1 zum Zeitpunkt der Betriebsart Heizen/Abtauen. Man beachte, dass die Punkte bis (g) in 9 die Zustände des Kältemittels an den in 8 durch die gleichen Markierungen gekennzeichneten Bereichen darstellen.
Während des Heiz-Abtau-Betriebsmodus, in dem der parallele Wärmetauscher 51 abgetaut werden soll, schließt die Steuerung 90 die erste Öffnungs-/Schließvorrichtung 9b, die dem abzutauenden parallelen Wärmetauscher 51 entspricht. Außerdem öffnet die Steuerung 90 die zweite Öffnungs-/Schließvorrichtung 10b und öffnet die Durchflusssteuervorrichtung 11. Die Steuerung 90 öffnet auch die erste Öffnungs-/Schließvorrichtung 9a, die dem als Verdampfer fungierenden parallelen Wärmetauscher 50 entspricht, und schließt die zweite Öffnungs-/Schließvorrichtung 10a. Folglich wird die Betriebsart Heizen-Abtauen durch Öffnen eines Abtaukreislaufs ausgeführt, der durch sequentielles Verbinden des Kompressors 1, der Durchflusssteuervorrichtung 11, der zweiten Öffnungs-/Schließvorrichtung 10b, des parallelen Wärmetauschers 51 und des zweiten Druckminderers 8b entsteht.
Bei der Ausführung der Betriebsart Heizen-Abtauen strömt ein Teil des aus dem Kompressor 1 ausgestoßenen Hochtemperatur-Hochdruckgas Kältemittels in die Bypassleitung 37, deren Druck durch die Durchflusssteuervorrichtung 11 auf Mitteldruck reduziert wird. Die Änderung des Kältemittels wird in diesem Fall durch den Wechsel von Punkt (b) zu Punkt (e) in 9 dargestellt. Das Kältemittel, dessen Druck auf den durch Punkt (e) angezeigten Mitteldruck reduziert wird, durchströmt die zweite Öffnungs-/Schließvorrichtung 10b und fließt in den parallelen Wärmetauscher 51. Das Kältemittel, das in den parallelen Wärmetauscher 51 geflossen ist, wird durch Wärmeaustausch mit dem auf dem parallelen Wärmetauscher 51 gebildeten Reif abgekühlt. Auf diese Weise kann der am parallelen Wärmetauscher 51 gebildete Reif geschmolzen werden, indem das vom Kompressor 1 abgegebene Hochtemperatur-Hochdruckgas Kältemittel in den parallelen Wärmetauscher 51 strömen lässt. Die Veränderung des Kältemittels wird in diesem Fall durch den Wechsel von Punkt (e) zu Punkt (f) in 9 dargestellt.
Das Kältemittel, mit dem die Abtauung durchgeführt wurde und das aus dem parallelen Wärmetauscher 51 ausgeflossen ist, durchläuft den zweiten Druckminderer 8b, so dass dessen Druck verringert wird. Die Veränderung des Kältemittels wird in diesem Fall durch den Wechsel von Punkt (f) zu Punkt (g) in 9 dargestellt. Das Kältemittel, das den zweiten Druckminderer 8b passiert hat, verschmilzt mit dem Kältemittel im Hauptkreislauf 12. Das resultierende Kältemittel passiert den zweiten Druckminderer 8a, fließt in den parallelen Wärmetauscher 50, der als Verdampfer fungiert, und verdampft.
Hier werden die Auswirkungen der Druckreduzierung durch die Durchflusssteuervorrichtung 11 und den zweiten Druckminderer 8b beschrieben. Das aus dem Kompressor 1 austretende Kältemittel steht unter hohem Druck und befindet sich daher in einem Zustand, in dem die Sättigungstemperatur hoch ist. Wenn Kältemittel mit einer hohen Sättigungstemperatur in den parallelen Wärmetauscher 51 fließt, um abgetaut zu werden, kondensiert das Kältemittel schnell, da der Temperaturunterschied zur Schmelztemperatur von Frost/Eis (0 Grad Celsius) groß ist. Infolgedessen steigt die Menge des flüssigen Kältemittels im Inneren des parallelen Wärmetauschers 51 an, und die zum Heizen zu verwendende Kältemittelmenge wird unzureichend, so dass die Heizleistung sinkt. Bei einer hohen Heizlast im Innenraum sinkt somit die Behaglichkeit im Innenraum. Unter diesen Umständen reduziert die Durchflusssteuervorrichtung 11 den Druck des vom Kompressor 1 abgegebenen Kältemittels und bewirkt, dass das resultierende Kältemittel in den parallelen Wärmetauscher 51 fließt, um eine Senkung der Sättigungstemperatur und eine Unterdrückung der Menge des flüssigen Kältemittels im parallelen Wärmetauscher 51 wie in der Klimaanlage 100 der Ausführungsform 1 zu ermöglichen, so dass der Komfort des Innenraums verbessert werden kann.
In dem Fall, in dem der zweite Druckminderer 8b fehlt, der den Druck des abzutauenden Kältemittels reduziert, ist der Druck des Kältemittels, das zum Abtauen verwendet wird, der gleiche niedrige Druck wie der des Kältemittels, das in den Kompressor 1 aufgenommen wird. Um die parallelen Wärmetauscher 50 bzw. 51 zum Einfrieren zu bringen, wenn die parallelen Wärmetauscher 51 bzw. 50 als Verdampfer funktionieren, muss die Sättigungstemperatur des Kältemittels im Inneren kleiner oder gleich 0 Grad Celsius sein, und die Sättigungstemperatur des Kältemittels, das in den Kompressor 1 aufgenommen wird, wird ebenfalls kleiner oder gleich 0 Grad Celsius. In einem Fall, in dem der Druck des abzutauenden Kältemittels im parallelen Wärmetauscher 51 niedrig ist und die Sättigungstemperatur kleiner oder gleich 0 Grad Celsius ist, ist die Temperatur des Kältemittels niedriger als die Schmelztemperatur von Frost (0 Grad Celsius), so dass das Kältemittel nicht kondensiert und das Abtauen nur unter Verwendung der fühlbaren Wärme des gasförmigen Kältemittels mit einer geringen Wärmemenge durchgeführt wird. In diesem Fall muss die Menge des in den parallelen Wärmetauscher 51 fließenden Kältemittels erhöht werden, um die Heizleistung zu gewährleisten, die Menge des zum Heizen zu verwendenden Kältemittels nimmt ab, und folglich sinkt die Heizleistung, was zu einer Verringerung des Komforts führt. In der Klimaanlage der Ausführungsform 1 kann, da der zweite Druckminderer 8b vorgesehen ist, der Kältemitteldruck des parallelen Wärmetauschers 51 in einen höheren Druckbereich gebracht werden als der Druck des in den Kompressor 1 einzuspeisenden Kältemittels und kann größer oder gleich 0 Grad Celsius sein, wenn er in Sättigungstemperatur umgerechnet wird, und latente Wärme mit einer großen Wärmemenge kann zum Abtauen genutzt werden. Dadurch kann der Komfort des Innenraums verbessert werden.
Steuerflussdiagramm
10 ist ein Steuerflussdiagramm zum Zeitpunkt des Umschaltens vom Heizungs-Normalbetrieb in den Heizungs-Abtau-Betrieb in der Klimaanlage gemäß der Ausführungsform 1. Zunächst führt die Steuerung 90 in Schritt S101 die Betriebsart Heizen Normalbetrieb aus. In Schritt S102 bestimmt die Steuerung 90 während der Ausführung des Heizungsnormalbetriebsmodus, ob die Bedingungen für den Start des Heiz-Abtau-Betriebsmodus erfüllt sind. Sind die Bedingungen für den Start des Heiz-Abtau-Betriebsmodus nicht erfüllt, kehrt das Verfahren zu Schritt S101 zurück, und die Steuerung 90 setzt den Heiz-Normalbetriebsmodus fort. Im Gegensatz dazu erlaubt die Steuerung 90 in dem Fall, in dem die Bedingungen für das Starten des Heizen-Abtauen-Betriebsmodus erfüllt sind, den Prozess zum Schritt S103 fortzusetzen.
In Schritt S103 erfasst die Steuerung 90 die Frequenz des Kompressors 1, um ein Bestimmungsverfahren für die Anfangsfrequenz des Kompressors 1 und den Anfangsöffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 zu bestimmen. In Schritt S104 ermittelt die Steuerung 90, ob die erfasste Frequenz über einem Schwellenwert liegt. Falls die Steuerung 90 in Schritt S104 feststellt, dass die Frequenz höher als der Schwellenwert ist, fährt das Verfahren mit Schritt S105 fort. In dem Fall, in dem festgestellt wird, dass die Frequenz kleiner oder gleich dem Schwellenwert ist, fährt das Verfahren mit Schritt S107 fort.
In Schritt S105 stellt die Steuerung 90 die Anfangsfrequenz des Kompressors 1 auf eine vorbestimmte Maximalfrequenz ein. In Schritt S106 stellt die Steuerung 90 den anfänglichen Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 auf einen Öffnungsgrad ein, der niedriger als ein vorbestimmter maximaler Öffnungsgrad ist, und das Verfahren fährt mit Schritt S109 fort. Die in diesen Schritten S105 und S106 durchgeführte Steuerung entspricht einem anfänglichen Steuerungsmodus 1. Zu beachten ist, dass die vorgegebene Maximalfrequenz ein einmaliger Maximalwert ist, um ein Beispiel zu nennen. Der vorbestimmte maximale Öffnungsgrad ist ein eindeutiger Maximalwert als Beispiel.
Demgegenüber setzt die Steuerung 90 in Schritt S107 den anfänglichen Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 auf den vorbestimmten maximalen Öffnungsgrad. In Schritt S108 stellt die Steuerung 90 die Anfangsfrequenz des Kompressors 1 auf eine Frequenz ein, die niedriger ist als die vorbestimmte Maximalfrequenz, und das Verfahren fährt mit Schritt S109 fort. Die in diesen Schritten S107 und S108 durchgeführte Steuerung entspricht einem anfänglichen Steuerungsmodus 2. Zu beachten ist, dass die vorbestimmte maximale Frequenz ein eindeutiger Maximalwert ist. Der vorgegebene maximale Öffnungsgrad ist ein eindeutiger Maximalwert als Beispiel.
In Schritt S109 erhöht die Steuerung 90 den Öffnungsgrad des dritten Druckminderers 7 und bewirkt, dass Kältemittel im Tank 6 abfließt. In Schritt S 110 steuert die Steuerung 90 so, dass die Frequenz des Kompressors 1 auf die Ausgangsfrequenz eingestellt wird. In Schritt S111 steuert die Steuerung 90 so, dass der Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 auf den Anfangsöffnungsgrad eingestellt wird. In Schritt S 112 schaltet die Steuerung 90 den Zustand der ersten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 9a und 9b und der zweiten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 10a und 10b auf denjenigen für die Betriebsart Heizen/Abtauen um. In Schritt S113 startet die Steuerung 90 die Betriebsart Heizen-Abtauen.
Nachfolgend werden die Auswirkungen der Steuerschritte S103 bis S108 zur Berechnung der Anfangsfrequenz des Kompressors 1 und des Anfangsöffnungsgrades der Durchflusssteuervorrichtung 11 beschrieben. Die Heizlast des Innenraums kann anhand der Frequenz des Kompressors 1, der sich im Heizungsnormalbetrieb befindet, abgeschätzt werden. Ist die Frequenz hoch, wird die Heizlast als hoch eingeschätzt, ist die Frequenz niedrig, wird die Heizlast als gering eingeschätzt. Die Heizleistung zur Bewältigung der Heizlast wird durch die Menge an Kältemittel bestimmt, die durch die lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c strömt. In der Betriebsart Heizen-Abtauen wird ein Teil der aus dem Kompressor 1 ausgestoßenen Kältemittelmenge dazu veranlasst, durch die Durchflusssteuervorrichtung 11 zu fließen, um den auf den abzutauenden parallelen Wärmetauschern 50 und 51 gebildeten Reif zu schmelzen, und der Rest der Kältemittelmenge wird dazu veranlasst, durch die lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c zu fließen, um zum Heizen des Innenraums verwendet zu werden.
Daher muss in einem Fall, in dem die Frequenz des Kompressors 1 während des normalen Heizbetriebsmodus hoch ist, die Durchflussmenge durch die Durchflusssteuervorrichtung 11 verringert und die Durchflussmengen durch die lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c erhöht werden. Im Gegensatz dazu muss in dem Fall, in dem die Frequenz des Kompressors 1 während des normalen Heizbetriebs niedrig ist, die Durchflussmenge durch die Durchflusssteuervorrichtung 11 erhöht und die Durchflussmenge durch die lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c verringert werden. Die Durchflussmenge durch die Durchflusssteuervorrichtung 11 kann durch Steuerung des Öffnungsgrads der Durchflusssteuervorrichtung 11 eingestellt werden. Folglich können die Durchflussmengen durch die lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c eingestellt werden, und die Heizleistung kann entsprechend der Heizlast des Innenraums angepasst werden.
Somit kann in einem Fall, in dem der Heiz-Abtau-Betriebsmodus in einem Zustand gestartet wird, in dem die in Schritt S103 während des Heiz-Normalbetriebsmodus ermittelte Frequenz des Kompressors 1 hoch ist und die Heizlast des Innenraums hoch ist, der Komfort des Innenraums aufrechterhalten werden, indem die Frequenz des Kompressors 1 auf die vorbestimmte Maximalfrequenz eingestellt wird, um die Menge des vom Kompressor 1 abzugebenden Kältemittels zu maximieren, und indem die Durchflusssteuervorrichtung 11 die Heizleistung an die Heizlast des Innenraums anpasst, wie in den Schritten S105 und S106.
Allerdings fließt Kältemittel, das sich in einem gasförmigen Zustand befindet, durch die Durchflusssteuervorrichtung 11, und daher muss der Durchflussweg groß sein, damit eine große Menge an Kältemittel fließen kann. Selbst in einem Fall, in dem die in Schritt S103 ermittelte Frequenz des Kompressors 1 während des Heizungsnormalbetriebs niedrig ist und die Heizlast des Innenraums nahezu Null beträgt, muss die Durchflusssteuervorrichtung 11 vergrößert werden, um die Heizleistung auf eine angemessene Heizleistung allein mit der Durchflusssteuervorrichtung 11 einzustellen. Es gibt auch eine Methode, den Durchfluss von Kältemitteln durch die lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c zu erschweren, indem beispielsweise der Öffnungsgrad des ersten Druckminderers 4 verringert wird. Wenn jedoch die Durchflusssteuervorrichtung 11 klein ist und der Öffnungsgrad des ersten Druckminderers 4 vollständig geschlossen ist, steigt der Auslassdruck des Kompressors 1 an, und der Betrieb kann zum Schutz der Klimaanlage 100 unterbrochen werden oder die Klimaanlage 100 kann ausfallen. Somit kann in einem Fall, in dem die Durchflusssteuervorrichtung 11 klein ist, die Heizleistung des Innenraums nicht nur durch die Durchflusssteuervorrichtung 11 reduziert werden, so dass die Temperatur des Innenraums steigt und der Komfort des Innenraums sinkt.
Daher wird in dem Fall, in dem die in Schritt S103 während des Heizungs-Normalbetriebsmodus erfasste Frequenz des Kompressors 1 niedrig ist, nicht nur der anfängliche Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 in Schritt S107 auf das Maximum eingestellt, sondern auch die anfängliche Frequenz des Kompressors 1 in Schritt S108 auf eine Frequenz eingestellt, die niedriger als die vorbestimmte maximale Frequenz ist. Folglich werden selbst in dem Fall, in dem die Durchflusssteuervorrichtung 11 klein ist, die Durchflussmengen durch die lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c reduziert, ohne den Auslassdruck des Kompressors 1 zu erhöhen, indem die aus dem Kompressor 1 ausgelassene Durchflussmenge reduziert wird, so dass die Heizleistung reduziert werden kann und der Komfort des Innenraums verbessert werden kann.
Es ist zu beachten, dass, obwohl der anfängliche Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 in Schritt S106 oder die anfängliche Frequenz des Kompressors 1 in Schritt S108 einen festen Wert haben kann, die Heizleistung auf die Leistung eingestellt werden kann, die der Heizlast des Innenraums entspricht, indem der Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 oder die Frequenz des Kompressors 1 in Übereinstimmung mit der in Schritt S103 während des normalen Heizbetriebsmodus erfassten Frequenz des Kompressors 1 geändert wird, und der Komfort des Innenraums verbessert werden kann. Je höher die Frequenz des Kompressors 1 ist, desto größer ist die Heizlast des Innenraums, und je höher also die in Schritt S103 während des normalen Heizbetriebsmodus erfasste Frequenz des Kompressors 1 ist, desto niedriger ist der in Schritt S106 eingestellte anfängliche Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 und desto höher ist die in Schritt S108 eingestellte anfängliche Frequenz des Kompressors 1.
Nachfolgend werden die Auswirkungen des Steuerschritts S109, in dem der dritte Druckminderer 7 geöffnet wird, beschrieben. Um die Abtauung am parallelen Wärmetauscher 51 mit Hilfe von Latentwärme durchzuführen, wird eine größere Menge an Kältemittel benötigt als in dem Fall, in dem der parallele Wärmetauscher 51 als Verdampfer arbeitet. Im Heizungs-Normalbetrieb wird ein Teil des Kältemittels, der nicht zur Erwärmung des Innenraums beiträgt, in Form von Flüssigkeit im Tank 6 gespeichert, die Menge des gespeicherten Kältemittels nimmt in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad des dritten Druckminderers 7 zu oder ab, und die Menge des gespeicherten Kältemittels nimmt ab, wenn das gespeicherte flüssige Kältemittel durch Erhöhen des Öffnungsgrades freigegeben wird. Durch Öffnen des dritten Druckminderers 7 vor dem Umschalten von der Betriebsart Heizen-Normalbetrieb in die Betriebsart Heizen-Abtauen kann also die Kältemittelmenge im parallelen Wärmetauscher 51 durch Freisetzen des im Tank 6 gespeicherten Kältemittels erhöht und das Abtauen unter Nutzung der Latentwärme schnell eingeleitet werden.
Es ist zu beachten, dass, obwohl eine Änderung des Öffnungsgrads des dritten Druckminderers 7 vor dem Umschalten des Modus vom Heiz-Normalbetriebsmodus in den Heiz-Abtau-Betriebsmodus ein fester Wert sein kann, die Änderung in Übereinstimmung mit der in Schritt S103 während des Heiz-Normalbetriebsmodus erfassten Frequenz des Kompressors 1 geändert werden kann. In dem Fall, in dem die Frequenz des Kompressors 1 niedrig ist, ist die Menge des in den Kältemittelkreislauf fließenden Kältemittels gering, und die Menge des aus dem Tank 6 ausströmenden Kältemittels ist ebenfalls gering. Je niedriger also die Frequenz des Kompressors 1 ist, desto stärker wird der Öffnungsgrad des dritten Druckminderers 7 verändert. Dadurch wird die Menge des aus dem Tank 6 ausströmenden Kältemittels erhöht, und das Kältemittel kann schnell in Bewegung gebracht werden.
Zu beachten ist, dass in dem in 10 dargestellten Flussdiagramm nach dem Einstellen der Anfangsfrequenz des Kompressors 1 und des anfänglichen Öffnungsgrads der Durchflusssteuervorrichtung 11 (Schritte S103 bis S108) der Betrieb in der Reihenfolge des dritten Druckminderers 7 (Schritt S 109), des Kompressors 1 (Schritt S 110) und der Durchflusssteuervorrichtung 11 (Schritt S111) durchgeführt wird; der Betrieb wird jedoch nicht unbedingt in dieser Reihenfolge durchgeführt. Zum Beispiel können die Anfangsfrequenz des Kompressors 1 und der anfängliche Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 nach der Erhöhung des Öffnungsgrades des dritten Druckminderers 7 eingestellt werden, und der Vorgang kann in der Reihenfolge der Durchflusssteuervorrichtung 11 und des Kompressors 1 durchgeführt werden.
11 ist ein Steuerflussdiagramm für eine andere Ausführungsform zum Zeitpunkt des Umschaltens von der Betriebsart Heizen-Normalbetrieb in die Betriebsart Heizen-Abtauen in der Klimaanlage gemäß der Ausführungsform 1. Im Folgenden werden bezüglich des in 11 dargestellten Steuerungsablaufplans hauptsächlich verschiedene Bereiche aus dem in 10 dargestellten Steuerungsablaufplan beschrieben.
Die in 11 dargestellten Schritte S201 bis S202 sind die gleichen wie die Schritte S101 bis S102 der 10. In Schritt S203 erfasst die Steuerung 90 die Frequenz des Kompressors 1 im Heizungsnormalbetrieb. In Schritt S204 berechnet die Steuerung 90 in einem Fall, in dem davon ausgegangen wird, dass die Frequenz des Kompressors 1 auf die vorgegebene Maximalfrequenz erhöht ist, auf der Grundlage der erfassten Frequenz einen erforderlichen anfänglichen Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11, der erforderlich ist, um die Heizleistung zu erreichen, die der Heizlast des Innenraums entspricht. In Schritt S205 vergleicht die Steuerung 90 den berechneten notwendigen Anfangsöffnungsgrad mit dem vorgegebenen maximalen Öffnungsgrad. Es ist zu beachten, dass in Schritt S205 der Fall, in dem der erforderliche anfängliche Öffnungsgrad niedriger als der vorbestimmte maximale Öffnungsgrad ist, dem Schritt S104 von 10 entspricht, in dem die Frequenz höher als der Schwellenwert ist. In Schritt S205 entspricht der Fall, in dem der erforderliche anfängliche Öffnungsgrad größer als der vorbestimmte maximale Öffnungsgrad ist, dem Schritt S104 von 10, in dem die Frequenz niedriger als der Schwellenwert ist. Die Schritte S206 bis S214 sind die gleichen wie die in 10 dargestellten Schritte S105 bis S113.
Wie oben beschrieben, wird dann, wenn die in Schritt S203 im Heizungsnormalbetrieb ermittelte Frequenz des Kompressors 1 niedrig ist, in Schritt S204 geschätzt, dass die Heizlast des Innenraums gering ist, und die Berechnung wird so durchgeführt, dass der erforderliche anfängliche Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 erhöht wird, um die Menge des in der Durchflusssteuervorrichtung 11 fließenden Kältemittels zu erhöhen. Wenn also die in Schritt S203 ermittelte Frequenz des Kompressors 1 im Heizungsnormalbetrieb unter einem bestimmten Wert liegt, hat der in Schritt S204 berechnete notwendige Anfangsöffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 immer einen größeren Wert als der maximale Öffnungsgrad. Der anfängliche Steuermodus 2 für die Ausführung der Schritte S208 und S209 wird durch den in Schritt S205 durchgeführten Vergleich ausgewählt, und es kann eine Steuerung durchgeführt werden, die im Wesentlichen dem in 10 dargestellten, in Schritt S104 durchgeführten Vergleich entspricht.
Man beachte, dass in dem in 11 dargestellten Steuerflussdiagramm nach dem Einstellen der Anfangsfrequenz des Kompressors 1 und des anfänglichen Öffnungsgrads der Durchflusssteuervorrichtung 11 (Schritte S203 bis S209) der Betrieb in der Reihenfolge des dritten Druckminderers 7 (Schritt S210), des Kompressors 1 (Schritt S211) und der Durchflusssteuervorrichtung 11 (Schritt S212) durchgeführt wird; der Betrieb wird jedoch nicht unbedingt in dieser Reihenfolge durchgeführt. Zum Beispiel können die Anfangsfrequenz des Kompressors 1 und der anfängliche Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 nach der Erhöhung des Öffnungsgrades des dritten Druckminderers 7 eingestellt werden und der Vorgang kann in der Reihenfolge der Durchflusssteuervorrichtung 11 und des Kompressors 1 durchgeführt werden.
Ausführungsform 2
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 12 bis 14 eine Klimaanlage 101 gemäß der Ausführungsform 2 beschrieben. 12 ist ein Kältemittelschaltplan einer Klimaanlage gemäß Ausführungsform 2. Im Folgenden werden vor allem die von der Ausführungsform 1 abweichenden Teile der Klimaanlage 101 beschrieben, während auf eine detaillierte Beschreibung der im Wesentlichen mit der Ausführungsform 1 übereinstimmenden Konfigurationen verzichtet wird.
Wie in 12 dargestellt, ist die Klimaanlage 101 gemäß Ausführungsform 2 zusätzlich zur Konfiguration der Klimaanlage 100 der Ausführungsform 1 mit einem Auslass-Drucksensor 91, der zur Erfassung des Auslassdrucks des Kompressors 1 ausgebildet ist, einem Ansaug-Drucksensor 92, der zur Erfassung des Ansaugdrucks des Kompressors 1 ausgebildet ist, einem Außentemperaturdetektor 93, der zur Erfassung der Temperatur der Luft um die Außeneinheit A ausgebildet ist, und einem Auslass-Temperaturdetektor 94 versehen, der zur Erfassung der Auslasstemperatur des Kompressors 1 ausgebildet ist. Der Auslass-Drucksensor 91 ist ein Auslassdruck-Sensor. Der Ansaug-Drucksensor 92 ist ein Ansaug-Drucksensor. Der Außentemperaturdetektor 93 ist ein Außentemperatursensor. Der Auslass-Temperaturdetektor 94 ist ein Auslass-Temperatursensor.
Zu beachten ist, dass der Auslass-Drucksensor 91 und der Auslass-Temperaturdetektor 94 an der Auslassleitung 31 vorgesehen sind. Der Ansaug-Drucksensor 92 ist an der Saugleitung 36 vorgesehen. Es ist zu beachten, dass die Einbaupositionen der einzelnen Sensoren nicht auf diese Positionen beschränkt sind. Es reicht beispielsweise aus, dass der Auslass-Drucksensor 91 und der Auslass-Temperaturdetektor 94 den Kältemitteldruck erfassen können, der im Wesentlichen dem Austrittsdruck des Kompressors 1 im Heizbetrieb entspricht, und zwischen dem Kühl-Heizungs-Schaltgerät 2 und den lastseitigen Wärmetauschern 3b und 3c eingebaut sein können. Darüber hinaus kann der Auslass-Drucksensor 91 an einem Abschnitt der lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c, an dem Kältemittel in einen zweiphasigen Gas-Flüssigkeits-Zustand übergeht, anstelle des Drucksensors einen Temperatursensor als Auslass-Temperaturdetektor aufweisen, der die Temperatur des Kältemittels erfassen kann, und kann einen vom Auslass-Temperaturdetektor erfassten Wert als Kältemittel-Sättigungstemperatur behandeln und die Kältemittel-Sättigungstemperatur in den Druck des Kältemittels umrechnen. Es reicht aus, dass der Ansaug-Drucksensor 92 den Kältemitteldruck erfassen kann, der im Wesentlichen gleich dem Ansaugdruck des Kompressors 1 im Heizbetrieb ist, und der Ansaug-Drucksensor 92 kann zwischen den ersten Öffnungs-/Schließvorrichtungen 9a und 9b und dem Kühl-Heizungs-Schaltgerät 2 installiert sein. Darüber hinaus kann der Ansaug-Drucksensor 92 auch zwischen dem zweiten Druckminderer 8a und der ersten Öffnungs-/Schließvorrichtung 9a sowie zwischen dem zweiten Druckminderer 8b und der ersten Öffnungs-/Schließvorrichtung 9b installiert werden. Darüber hinaus können der Auslass-Drucksensor 91 und der Ansaug-Drucksensor 92 an einem Leitungsbereich, an dem Kältemittel in einen Zweiphasenzustand eintritt, anstelle des Auslass-Drucksensors und des Ansaug-Drucksensors einen Temperatursensor aufweisen, der die Temperatur des Kältemittels erfassen kann, und der einen von dem Temperatursensor erfassten Wert als Kältemittel-Sättigungstemperatur behandeln und die Kältemittel-Sättigungstemperatur in den Druck des Kältemittels umrechnen kann.
In der Klimaanlage 101 gemäß Ausführungsform 2 wird der dritte Druckminderer 7 während des Heizungsnormalbetriebs so angesteuert, dass er einen Abgleich vornimmt, so dass die vom Auslass-Temperaturdetektor 94 erfasste Auslasstemperatur einen konstanten Wert annimmt. Die Auslasstemperatur kann gesenkt werden, wenn das im Tank 6 gespeicherte Kältemittel durch Öffnen des dritten Druckminderers 7 freigegeben wird und zweiphasiges gasförmig-flüssiges Kältemittel mit geringer Qualität in den Kompressor 1 gelangt. In Abhängigkeit von dem durch den Auslass-Drucksensor 91 erfassten Auslassdruck, dem durch den Ansaug-Drucksensor 92 erfassten Ansaugdruck und der durch den Außentemperaturdetektor 93 erfassten Außentemperatur kann eine Soll-Auslasstemperatur verändert werden. Somit kann ein Abgleich auf eine zum aktuellen Betrieb passende Auslasstemperatur erfolgen.
Steuerflussdiagramm
13 ist ein Steuerflussdiagramm zum Zeitpunkt des Umschaltens von der Betriebsart Heizen Normalbetrieb in die Betriebsart Heizen-Abtauen in der Klimaanlage gemäß der Ausführungsform 2. Es ist zu beachten, dass in der folgenden Beschreibung verschiedene Bereiche aus dem oben beschriebenen Steuerflussdiagramm der Ausführungsform 1 beschrieben werden.
Die Schritte S301 bis S302 sind die gleichen wie die in 10 dargestellten Schritte S101 bis S102. In einem Fall, in dem die Bedingungen für den Start des Heiz-/Abtauvorgangs erfüllt sind, erfasst die Steuerung 90 in Schritt S303 die Frequenz des Kompressors 1, um ein Bestimmungsverfahren für die Anfangsfrequenz des Kompressors 1 und den Anfangsöffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 zu bestimmen. Als nächstes erfasst die Steuerung 90 in Schritt S304 einen Auslassdruck, einen Ansaugdruck und eine Außentemperatur unter Verwendung des Auslass-Drucksensors 91, des Ansaug-Drucksensors 92 und des Außentemperaturdetektors 93. Anschließend berechnet die Steuerung 90 in Schritt S305 aus dem erfassten Auslassdruck, dem Ansaugdruck und der Außentemperatur einen Schwellenwert für die Frequenz.
In Schritt S306 ermittelt die Steuerung 90, ob die erfasste Frequenz größer als der berechnete Schwellenwert ist. Falls die Steuerung 90 in Schritt S306 feststellt, dass die Frequenz größer als der Schwellenwert ist, fährt das Verfahren mit Schritt S307 fort. In dem Fall, in dem festgestellt wird, dass die Frequenz kleiner als oder gleich dem Schwellenwert ist, fährt das Verfahren mit Schritt S309 fort.
In Schritt S307 stellt die Steuerung 90 die Ausgangsfrequenz des Kompressors 1 auf eine vorbestimmte Maximalfrequenz ein. In Schritt S308 stellt die Steuerung 90 den anfänglichen Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 auf einen Öffnungsgrad ein, der niedriger ist als ein vorbestimmter maximaler Öffnungsgrad, und das Verfahren fährt mit Schritt S311 fort. Die in diesen Schritten S307 und S308 durchgeführte Steuerung entspricht dem anfänglichen Steuerungsmodus 1. Man beachte, dass die vorgegebene maximale Frequenz ein einmaliger Maximalwert ist, als Beispiel. Der vorgegebene maximale Öffnungsgrad ist ein eindeutiger Maximalwert als Beispiel.
Demgegenüber setzt die Steuerung 90 in Schritt S309 den anfänglichen Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 auf den vorbestimmten maximalen Öffnungsgrad. In Schritt S310 stellt die Steuerung 90 die Anfangsfrequenz des Kompressors 1 auf eine Frequenz ein, die niedriger ist als die vorgegebene Maximalfrequenz, und das Verfahren fährt mit Schritt S311 fort. Die in diesen Schritten S309 und S310 durchgeführte Steuerung entspricht dem anfänglichen Steuerungsmodus 2. Es ist zu beachten, dass die vorgegebene Maximalfrequenz ein einmaliger Maximalwert ist, um ein Beispiel zu nennen. Der vorgegebene maximale Öffnungsgrad ist ein z.B. eindeutiger Maximalwert.
In Schritt S311 stellt die Steuerung 90 einen Zielwert der Auslasstemperatur, der ein durch den dritter Druckminderer 7 zu steuernder Zielwert ist, so ein, dass er kleiner ist als derjenige zum Zeitpunkt des Heiz-Normalbetriebsmodus vor dem Start des Heiz-Abtau-Betriebsmodus. Folglich wird der dritter Druckminderer 7 geöffnet, um die Auslasstemperatur zu verringern, und somit können ähnliche Effekte wie in den Steuerschritten S109 oder S210 erzielt werden, in denen der Öffnungsgrad des dritter Druckminderers 7 in der Ausführungsform 1 erhöht wird. Zu beachten ist, dass die Schritte S312 bis S315 die gleichen sind wie die in 10 dargestellten Schritte S110 bis S113.
Als nächstes werden die Auswirkungen der Steuerschritte S304 bis S305 beschrieben, in denen der Schwellenwert für die Frequenz aus dem Förderdruck, dem Saugdruck und der Außentemperatur berechnet wird. In den Schritten S307 und S308, die einem Steuerungsverfahren zur Anpassung der Heizleistung in Abhängigkeit vom Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 entsprechen, werden die durch die lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c fließenden Kältemittelmengen verändert, um die Heizleistung anzupassen, indem eingestellt wird, welcher Prozentsatz der vom Kompressor 1 abgegebenen Kältemittelmenge durch die Durchflusssteuervorrichtung 11 fließt. In dem Fall, in dem die Durchflusssteuervorrichtung 11 vollständig geöffnet ist, erreicht die Durchflussmenge durch die Durchflusssteuervorrichtung 11 ein Maximum und die Durchflussmengen durch die lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c erreichen ein Minimum, und somit erreicht die Heizleistung ein Minimum. Wenn also die maximale Durchflussmenge durch die Durchflusssteuervorrichtung 11 abnimmt oder die Durchflussmenge des vom Kompressor 1 abgegebenen Kältemittels zunimmt, nehmen die minimalen Durchflussmengen durch die lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c zu, und damit steigt die minimale Heizleistung. In dem Fall, in dem die Heizlast des Innenraums gering ist, ist die Heizleistung daher zu hoch. Daher müssen in dem Fall, in dem die maximale Durchflussmenge durch die Durchflusssteuervorrichtung 11 abnimmt oder die Durchflussmenge des vom Kompressor 1 abgegebenen Kältemittels zunimmt, die Schritte S309 und S310 angewandt werden, die dem Steuerungsverfahren zur Anpassung der Heizleistung in Abhängigkeit von der Frequenz des Kompressors 1 entsprechen.
Die maximale Durchflussmenge, die in dem Fall erreicht werden kann, in dem die Durchflusssteuervorrichtung 11 so eingestellt ist, dass sie den vorgegebenen maximalen Öffnungsgrad aufweist, wird durch die Druckdifferenz über die Durchflusssteuervorrichtung 11 bestimmt. Je kleiner die Druckdifferenz über der Durchflusssteuervorrichtung 11 ist, desto kleiner wird der maximale Durchfluss. Je niedriger also der stromaufwärts gelegene Druck der Durchflusssteuervorrichtung 11, d.h. der Auslassdruck, ist, desto kleiner ist der in Schritt S305 berechnete Frequenzschwellenwert und desto größer ist der den Schritten S309 und S310 entsprechende Bereich, so dass eine an den tatsächlichen Betrieb angepasste Steuerung durchgeführt werden kann.
Je höher der Ansaugdruck bei gleicher Frequenz ist, desto größer ist die Menge des aus dem Kompressor 1 austretenden Kältemittels. Je höher also der Saugdruck ist, desto kleiner ist die in Schritt S305 berechnete Frequenzschwelle und desto größer ist der Bereich, der den Schritten S309 und S310 entspricht, so dass eine an den tatsächlichen Betrieb angepasste Steuerung durchgeführt werden kann.
Der Saugdruck während des Heizbetriebs ändert sich mit der Außentemperatur und je höher die Außentemperatur ist, desto höher ist der Saugdruck. Daher wird in dem Fall, in dem die Außentemperatur hoch ist, angenommen, dass der Ansaugdruck hoch ist, und der in Schritt S305 berechnete Frequenzschwellenwert wird reduziert.
Wie oben beschrieben, kann die Klimaanlage 101 gemäß Ausführungsform 2 durch die Steuerung mit dem Auslass-Drucksensor 91, dem Ansaug-Drucksensor 92 und dem Außentemperaturdetektor 93 die Heizleistung zum Zeitpunkt des Heiz-Abtau-Betriebsmodus entsprechend dem aktuellen Betriebszustand regeln, und es kann eine Komfortverbesserung erreicht werden.
Darüber hinaus werden der anfängliche Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 in Schritt S308 und die anfängliche Frequenz in Schritt S310 auf der Grundlage der in Schritt S303 erfassten Frequenz des Kompressors 1 oder eines oder mehrerer Werte aus dem in Schritt S304 erfassten Auslassdruck, dem Saugdruck oder der Außentemperatur bestimmt. Folglich kann eine Anpassung der Heizleistung entsprechend der Heizlast des Innenraums im tatsächlichen Betrieb vorgenommen werden und der Komfort des Innenraums kann verbessert werden.
Es ist zu beachten, dass in dem in 13 dargestellten Steuerflussdiagramm das Steuerverfahren auf der Grundlage der Frequenz des Kompressors 1 wie in dem Steuerflussdiagramm von 10 in der Ausführungsform 1 geändert wird; jedoch kann der erforderliche anfängliche Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 wie in dem Steuerflussdiagramm von 11 in der Ausführungsform 1 berechnet werden und das Steuerverfahren kann auf der Grundlage des erforderlichen anfänglichen Öffnungsgrads geändert werden. Konkret wird nach der Erfassung der Frequenz des Kompressors 1 und des Förderdrucks, des Saugdrucks und der Außentemperatur in den Schritten S303 und S304 der notwendige Anfangsöffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung 11 in Schritt S305 berechnet. Der notwendige Anfangsöffnungsgrad ist ein Öffnungsgrad, der erforderlich ist, um die der Heizlast entsprechende Heizleistung in einem Fall zu erreichen, indem davon ausgegangen wird, dass die Frequenz des Kompressors 1 auf der Grundlage der erfassten Frequenz auf die vorbestimmte maximale Frequenz erhöht wird. Als nächstes wird in Schritt S306 das Steuerungsverfahren bestimmt, indem der berechnete notwendige Anfangsöffnungsgrad mit dem vorbestimmten maximalen Öffnungsgrad verglichen wird. Auch bei diesem Verfahren kann durch Ändern des erforderlichen anfänglichen Öffnungsgrads nicht nur in Abhängigkeit von der in Schritt S303 erfassten Frequenz des Kompressors 1, sondern auch von dem in Schritt S304 erfassten Auslassdruck, dem Ansaugdruck und der Außentemperatur eine Steuerung durchgeführt werden, die derjenigen entspricht, bei der das Regel-/Steuerverfahren auf der Grundlage der Frequenz des Kompressors 1 geändert wird. In diesem Fall ist der erforderliche anfängliche Öffnungsgrad umso größer, je niedriger die Frequenz, je niedriger der Auslassdruck, je höher der Ansaugdruck oder je höher die Außentemperatur ist, die eingestellt werden.
Es ist zu beachten, dass nicht notwendigerweise alle Auslass-Drucksensoren 91, der Ansaug-Drucksensor 92 und der Außentemperaturdetektor 93 vorhanden sein müssen, sondern auch ein oder zwei der Detektoren installiert sein können und ein Schwellenwert aus den Detektionswerten der installierten Sensoren bestimmt werden kann.
Es ist zu beachten, dass in der Ausführungsform 2 der Fall beschrieben wurde, in dem die vom Auslass-Temperaturdetektor 94 erfasste Auslasstemperatur durch Ansteuerung des dritter Druckminderers 7 eingestellt wird; die Einstellung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Der Auslass-Temperaturdetektor 94 und der Auslass-Drucksensor 91 können als erster Überhitzungsgraddetektor verwendet werden, der so konfiguriert ist, dass er den Überhitzungsgrad des aus dem Kompressor 1 ausgestoßenen Kältemittels erfasst, und der aus der vom Auslass-Temperaturdetektor 94 erfassten Auslasstemperatur und dem vom Auslass-Drucksensor 91 erfassten Auslassdruck berechnete Überhitzungsgrad kann durch Steuerung des dritter Druckminderers 7 eingestellt werden. 14 ist ein Kältemittel-Schaltplan, der ein Beispiel für eine Modifikation der Klimaanlage 101 gemäß der Ausführungsform 2 zeigt. Wie in 14 dargestellt, kann ein Saug-Temperaturdetektor 95, der so konfiguriert ist, dass er die Temperatur des in den Kompressor 1 einzusaugenden Kältemittels erfasst, im Wesentlichen an der gleichen Position wie der Ansaug-Drucksensor 92 vorgesehen werden, und die Ansaugtemperatur kann durch Steuerung des dritter Druckminderers 7 eingestellt werden. Darüber hinaus können der Saug-Temperaturdetektor 95 und der Ansaug-Drucksensor 92 als zweiter Überhitzungsgraddetektor verwendet werden, der so konfiguriert ist, dass er den Überhitzungsgrad des in den Kompressor 1 einzusaugenden Kältemittels erfasst, und der aus der vom Saug-Temperaturdetektor 95 erfassten Saugtemperatur und dem vom Ansaug-Drucksensor 92 erfassten Saugdruck berechnete Überhitzungsgrad kann durch Steuerung des dritter Druckminderers 7 eingestellt werden. In jedem der Steuerverfahren können ähnliche Effekte wie im Steuerschritt S109 oder im Schritt S210 der Ausführungsform 1, in dem der Öffnungsgrad des dritter Druckminderers 7 erhöht wird, dadurch erzielt werden, dass der Sollwert in einem dem Schritt S311 entsprechenden Steuerschritt kleiner eingestellt wird als zum Zeitpunkt des Heizungsnormalbetriebs.
Ausführungsform 3
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 15 bis 16 eine Klimaanlage 102 gemäß der Ausführungsform 3 beschrieben. 15 ist ein Kältemittelschaltplan einer Klimaanlage gemäß Ausführungsform 3. Im Folgenden werden vor allem die von der Ausführungsform 1 abweichenden Teile der Klimaanlage 101 beschrieben, während auf eine detaillierte Beschreibung der im Wesentlichen mit der Ausführungsform 1 übereinstimmenden Konfigurationen verzichtet wird.
Wie in 15 dargestellt, ist die Klimaanlage 102 gemäß der Ausführungsform 3 mit dem Auslass-Drucksensor 91, der so konfiguriert ist, dass er den Auslassdruck des Kompressors 1 erfasst, dem Außentemperaturdetektor 93, der so konfiguriert ist, dass er die Temperatur der Luft um die Außeneinheit A erfasst, und einen Innenraumflüssigkeitstemperaturfühler 96b, der so konfiguriert ist, dass er die Temperatur des Kältemittels an einem Auslass des lastseitigen Wärmetauschers 3b im Heizbetrieb erfasst, und einen Innenraumflüssigkeitstemperaturfühler 96c, der so konfiguriert ist, dass er die Temperatur des Kältemittels an einem Auslass des lastseitigen Wärmetauschers 3c im Heizbetrieb zusätzlich zur Konfiguration der Klimaanlage 100 der Ausführungsform 1 erfasst. Ein Unterkühlungsgraddetektor beinhaltet den Auslass-Drucksensor 91 und die Innenraumflüssigkeitstemperaturfühler 96b und 96c. Es ist zu beachten, dass die Einbaulagen der Innenraumflüssigkeitstemperaturfühler 96b und 96c nicht auf die in der Zeichnung dargestellten Positionen beschränkt sind. Es reicht aus, dass die Innenraumflüssigkeitstemperaturfühler 96b und 96c im Heizbetrieb im Wesentlichen die gleichen Temperaturen von Kältemitteln erfassen können wie die Temperaturen an den Auslässen der lastseitigen Wärmetauscher 3b und 3c, und die Innenraumflüssigkeitstemperaturfühler 96b und 96c können auch an der zweiten Verlängerungsleitung 33a der Außeneinheit A installiert sein.
Steuerflussdiagramm
16 ist ein Steuerflussdiagramm zum Zeitpunkt des Umschaltens von der Betriebsart Heizen Normalbetrieb auf die Betriebsart Heizen Abtauen in der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 3. Es ist zu beachten, dass in der folgenden Beschreibung verschiedene Bereiche aus dem oben beschriebenen Steuerflussdiagramm der Ausführungsform 2 beschrieben werden.
Die Schritte S401 bis S410 sind die gleichen wie die in 13 dargestellten Schritte S301 bis S310. In Schritt S411 erfasst die Steuerung 90 die Innenraumflüssigkeitstemperaturen unter Verwendung der Innenraumflüssigkeitstemperaturfühler 96b und 96c. In Schritt S412 berechnet die Steuerung 90 den Grad der Unterkühlung der Innenraumflüssigkeit aus den Innenraumflüssigkeitstemperaturen und dem mit dem Auslass-Drucksensor 91 erfassten Auslassdruck. Der Grad der Unterkühlung der Innenraumflüssigkeit wird aus der Differenz zwischen der aus dem Auslassdruck umgerechneten Sättigungstemperatur des Kältemittels und den Innenraumflüssigkeitstemperaturen berechnet. In Schritt S413 berechnet die Steuerung 90 den Öffnungsgrad des dritten Druckminderers 7 anhand des berechneten Grades der Unterkühlung der Innenraumflüssigkeit. In Schritt S414 öffnet die Steuerung 90 den dritten Druckminderer 7 so, dass sein Öffnungsgrad den berechneten Öffnungsgrad erreicht. Zu beachten ist, dass die Schritte S415 bis S418 die gleichen sind wie die in 13 dargestellten Schritte S312 bis S315.
Als nächstes werden die Auswirkungen der Steuerschritte S412 bis S414 beschrieben, bei denen der Öffnungsgrad des Druckminderers 7 aus dem Grad der Unterkühlung der Flüssigkeit im Innenraum berechnet wird und der Druckminderer 7 geöffnet wird. Der Grad der Flüssigkeitsunterkühlung im Innenraum ist ein Indikator für die Menge des in den lastseitigen Wärmetauschern 3b und 3c vorhandenen flüssigen Kältemittels. Ist der Grad der Unterkühlung der Innenraumflüssigkeit niedrig, ist die Menge an flüssigem Kältemittel in den lastseitigen Wärmetauschern 3b und 3c gering. Das flüssige Kältemittel, das nicht zur Erwärmung des Innenraums beiträgt, wird im Tank 6 gespeichert. Wenn der Grad der Unterkühlung der Flüssigkeit im Innenraum gering ist, wird die Menge des flüssigen Kältemittels im Tank 6 als groß eingeschätzt. In der Klimaanlage 102 gemäß Ausführungsform 3 wird der Öffnungsgrad, bei dem der dritte Druckminderer 7 geöffnet wird, in Abhängigkeit von der Größe des Grades der Flüssigkeitsunterkühlung im Innenraum bestimmt und je geringer der Grad der Flüssigkeitsunterkühlung im Innenraum ist, desto weiter wird der dritte Druckminderer 7 geöffnet. Infolgedessen kann flüssiges Kältemittel entsprechend der im Tank 6 gespeicherten Kältemittelmenge ausströmen, und das Abtauen unter Verwendung von Latentwärme kann schnell gestartet werden.
Im Vorstehenden wurden die Klimaanlagen (100 bis 102) anhand der Ausführungsformen 1 bis 3 beschrieben; die Klimaanlagen (100 bis 102) sind jedoch nicht auf die oben beschriebenen Konfigurationen der Ausführungsformen 1 bis 3 beschränkt. So wurden die Klimaanlagen 100 bis 102 beispielhaft anhand der Klimaanlagen beschrieben, bei denen der Tank 6 während des Heizbetriebs stromaufwärts der parallelen Wärmetauscher 50 und 51 als Behälter zur Speicherung von flüssigem Kältemittel vorgesehen ist; die Klimaanlagen 100 bis 102 können jedoch auch ohne den Tank 6 konfiguriert sein. Darüber hinaus kann als Teil, der den Kompressor 1 und die Durchflusssteuervorrichtung 11 während der Betriebsart Heizen-Abtauen steuert, ein Akkumulator an einem Ansaugteil des Kompressors 1 vorgesehen sein. Die Klimaanlagen 100 bis 102 wurden beispielhaft anhand der Klimaanlagen beschrieben, die eine Umschaltung zwischen dem Kühl- und dem Heizbetrieb vornehmen; die Klimaanlagen 100 bis 102 verwenden jedoch nicht notwendigerweise diese Klimaanlagen. Es kann auch eine Klimaanlage mit einem Schaltkreis verwendet werden, der einen gleichzeitigen Kühl- und Heizbetrieb ermöglicht. Außerdem kann das Kühl-Heizungs-Schaltgerät 2 weggelassen werden und es können nur die Betriebsarten Heizen-Normalbetrieb und Heizen-Abtauen ausgeführt werden. Darüber hinaus sind die Klimaanlagen 100 bis 102 nicht auf den oben beschriebenen Inhalt beschränkt und können auch andere Ausstattungselemente enthalten. Kurz gesagt, die Klimaanlagen (100 bis 102) gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen 1 bis 3 schließen Konstruktionsänderungen und Anwendungsvariationen ein, die von Fachleuten üblicherweise vorgenommen werden, ohne von ihren technischen Vorstellungen abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1: Kompressor
2: Kühl-Heizungs-Schaltgerät
3b, 3c: lastseitiger Wärmetauscher
3d, 3e: Innenlüfter
4: erster Druckminderer
5: wärmequellenseitiger Wärmetauscher
5a: Wärmeübertragungsrohr
5b: Lamelle
6: Empfänger
7: dritter Druckminderer
8a, 8b: zweiter Druckminderer
9a, 9b: erste Öffnungs-/Schließvorrichtung
10b: zweite Öffnungs-/Schließvorrichtung
11: Durchflusssteuervorrichtung
12: Hauptkreislauf
31: Auslassleitung
32a, 32b, 32c: erstes Verlängerungsrohr
33a, 33b, 33c: zweites Verlängerungsrohr
34b: erstes Verbindungsrohr
35a, 35b: zweites Verbindungsrohr
36: Saugleitung
37: Bypassleitung
50, 51: paralleler Wärmetauscher
52,53: Außenlüfter
90: Steuerung
91: Auslass-Drucksensor
92: Ansaug-Drucksensor
93: Außentemperaturdetektor
94: Auslass-Temperaturdetektor
95: Saug-Temperaturdetektor
96b, 96c: Innenraumflüssigkeitstemperaturfühler
102: Klimaanlage
A: Außeneinheit
B, C: Inneninheit

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

JP 2008157558 A [0004]

Claims

Klimaanlage mit einer Außeneinheit und einer Inneneinheit, die mit der Außeneinheit über dazwischen angeordnete Leitungen, verbunden ist, wobei die Klimaanlage Folgendes aufweist: einen Hauptkreislauf, in dem ein Kompressor, ein lastseitiger Wärmetauscher, ein erster Druckminderer und mehrere parallele Wärmetauscher, die zueinander parallel geschaltet sind, durch die Leitungen, sequentiell verbunden sind und durch den ein Kältemittel zirkuliert; eine Bypassleitung, die einen Teil des aus dem Kompressor abgegebenen Kältemittels umleitet und bewirkt, dass der Teil des Kältemittels in die parallelen Wärmetauscher fließt; eine Durchflussweg-Schaltvorrichtung, die an der Bypassleitung vorgesehen ist und einen parallelen Wärmetauscher aus der Vielzahl der parallelen Wärmetauscher als ein aufzutauendes Ziel auswählt, eine Durchflusssteuervorrichtung, die an der Bypassleitung vorgesehen ist und die Durchflussmenge des in der Bypassleitung fließenden Kältemittels einstellt; und eine Steuerung, die zum Steuern des Betriebs der Außeneinheit und der Inneneinheit konfiguriert ist, wobei die Steuerung so konfiguriert ist, dass sie in einem Heiz-Normalbetriebsmodus arbeitet, um zu bewirken, dass alle der mehreren parallelen Wärmetauscher als Verdampfer funktionieren, und in einem Heiz-Auftau-Betriebsmodus, um einen oder mehrere parallele Wärmetauscher aus den mehreren parallelen Wärmetauschern als aufzutauendes Ziel zu behandeln und zu bewirken, dass andere parallele Wärmetauscher aus den mehreren parallelen Wärmetauschern als Verdampfer funktionieren, und in einem Fall des Umschaltens vom Heiz-Normalbetriebsmodus zum Heiz-Abtau-Betriebsmodus eine Auswahl aus einem Anfangssteuermodus 1, in dem die Steuerung so durchgeführt wird, dass eine anfängliche Frequenz des Kompressors auf eine vorbestimmte maximale Frequenz eingestellt wird und ein anfänglicher Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung auf einen Öffnungsgrad eingestellt wird, der niedriger als ein vorbestimmter maximaler Öffnungsgrad ist und einen Anfangssteuermodus 2, in dem die Steuerung so durchgeführt wird, dass der anfängliche Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung auf den vorbestimmten maximalen Öffnungsgrad eingestellt wird und die anfängliche Frequenz des Kompressors auf eine Frequenz eingestellt wird, die niedriger als die vorbestimmte maximale Frequenz ist, um den Heiz-Auftau-Betriebsmodus auszuführen.
Klimaanlage nach Anspruch 1, wobei die Steuerung entweder den Anfangssteuermodus 1 oder den Anfangssteuermodus 2 basierend auf einer Frequenz des Kompressors im Heizungs-Normalbetriebsmodus auswählt.
Klimaanlage nach Anspruch 2, wobei die Steuerung den Anfangssteuermodus 1 in einem Fall auswählt, in dem die Frequenz des Kompressors im Heizungs-Normalbetriebsmodus größer als ein eingestellter Schwellenwert ist, und den Anfangssteuermodus 2 auswählt, wenn die Frequenz des Kompressors im Heizungs-Normalbetriebsmodus kleiner oder gleich dem eingestellten Schwellenwert ist.
Klimaanlage nach Anspruch 3, die ferner Folgendes aufweist: mindestens einen Auslass-Drucksensor, der konfiguriert ist, um den Druck des Kältemittels zu erfassen, das aus dem Kompressor abgegeben wird, einen Ansaug-Drucksensor, der konfiguriert ist, um den Druck des Kältemittels zu erfassen, das in den Kompressor aufgenommen werden soll, und einen Außentemperaturdetektor, der konfiguriert ist, um die Außentemperatur zu erfassen, wobei die Steuerung den Schwellenwert auf der Grundlage eines oder mehrerer Werte aus dem Auslassdruck, dem Saugdruck und der Außentemperatur berechnet.
Klimaanlage nach Anspruch 4, wobei die Steuerung den Schwellenwert so einstellt, dass der Wert, auf den der Schwellenwert eingestellt wird, umso kleiner ist, je niedriger der Auslassdruck, je höher der Ansaugdruck oder je höher die Außentemperatur sind.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei die Steuerung den anfänglichen Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung im Anfangssteuermodus 1 und die anfängliche Frequenz des Kompressors im Anfangssteuermodus 2 auf der Grundlage eines oder mehrerer Werte aus dem Förderdruck, dem Saugdruck oder der Außentemperatur bestimmt.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Steuerung den anfänglichen Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung im Anfangssteuermodus 1 so einstellt, dass der Wert, auf den der anfängliche Öffnungsgrad der Durchflusssteuervorrichtung eingestellt wird, umso kleiner ist, je höher die Frequenz des Kompressors im Heizungsnormalbetrieb ist, und die Anfangsfrequenz des Kompressors im Anfangssteuerungsmodus 2 so einstellt, dass der Wert, auf den die Anfangsfrequenz des Kompressors eingestellt wird, umso größer ist, je höher die Frequenz des Kompressors im Heizungs-Normalbetriebsmodus ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ferner ein zweiter Druckminderer vorgesehen ist, der im Heiz-Abtau-Betriebsmodus dem parallelen Wärmetauscher nachgeschaltet ist und den Druck des aus dem parallelen Wärmetauscher ausströmenden Kältemittels reduziert, der als abzutauendes Ziel ausgewählt ist.
Klimaanlage nach Anspruch 8, wobei die Steuerung die Durchflusssteuervorrichtung und den zweiten Druckminderer so steuert, dass der Druck des Kältemittels, das in den parallelen Wärmetauscher fließt, der als ein abzutauendes Ziel aus der Vielzahl der parallelen Wärmetauscher ausgewählt ist, in einem Druckbereich liegt, der niedriger ist als der Druck des Kältemittels, das aus dem Kompressor abgegeben wird, und höher als der Druck des Kältemittels, das in den Kompressor aufgenommen werden soll.
Klimaanlage nach Anspruch 9, wobei der Hauptkreislauf ferner mit einem Tank und einem dritten Druckminderer versehen ist, wobei der Tank zwischen dem ersten Druckminderer und dem parallelen Wärmetauscher vorgesehen ist, wobei der dritte Druckminderer zwischen dem Tank und dem parallelen Wärmetauscher vorgesehen ist und von der Steuerung gesteuert wird, und die Steuerung bei einer Umschaltung von der Heiz-Normalbetriebsmodus in die Heiz-Abtau-Betriebsmodus nach Erhöhung des Öffnungsgrades des dritten Druckminderers die Heiz-Abtau-Betriebsmodus startet.
Klimaanlage nach Anspruch 10, wobei die Steuerung den Öffnungsgrad des dritten Druckminderers umso höher einstellt, je niedriger die Frequenz des Kompressors in der Heiz-Normalbetriebsmodus ist.
Klimaanlage nach einem der Ansprüche 10 oder 11, die ferner Folgendes aufweist: einen Unterkühlungsgraddetektor, der konfiguriert ist, um den Unterkühlungsgrad des Kältemittels am Auslass des lastseitigen Wärmetauschers in der Betriebsmodus Heiznormalbetrieb zu erfassen, wobei bei einer Umschaltung von der Betriebsmodus Heiznormalbetrieb in die Betriebsmodus Heizen-Abtauen der Öffnungsgrad des dritten Druckminderers, den die Steuerung einstellt, umso größer ist, je geringer der Grad der Unterkühlung in der Betriebsmodus Heiznormalbetrieb ist.
Klimaanlage nach Anspruch 10, die ferner Folgendes aufweist: mindestens einen Auslass-Temperaturdetektor, der so konfiguriert ist, dass er die Temperatur des aus dem Kompressor abgegebenen Kältemittels erfasst, einen ersten Überhitzungsgraddetektor, der so konfiguriert ist, dass er den Überhitzungsgrad des aus dem Kompressor abgegebenen Kältemittels erfasst, einen Saug-Temperaturdetektor, der so konfiguriert ist, dass er die Temperatur des Kältemittels erfasst, das in den Kompressor aufgenommen werden soll, und einen zweiten Überhitzungsgraddetektor, der so konfiguriert ist, dass er den Überhitzungsgrad des Kältemittels erfasst, das in den Kompressor aufgenommen werden soll, wobei die Steuerung im Heiz-Normalbetriebsmodus den dritten Druckminderer so steuert, dass die Erfassungswerte, die durch den Auslass-Temperaturdetektor, den ersten Überhitzungsgraddetektor, den Saug-Temperaturdetektor und den zweiten Überhitzungsgraddetektor erfasst werden, zu einem Sollwert werden, und den Sollwert vor dem Start des Heiz-Abtau-Betriebsmodus reduziert.