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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Außen(raum)einheit einer Klimaanlage, die mit mehreren Außenventilatoren ausgestattet ist.
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Technologischer Hintergrund
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Es ist eine Außeneinheit bekannt, die mit einem großen Außenwärmetauscher und mehreren Außenventilatoren ausgestattet ist und eine verbesserte Wärmeaustauschfähigkeit besitzt. In einem Fall, in dem die Außenluft eine niedrige Temperatur aufweist, eine Last niedrig ist und ein Kühlbetrieb durchgeführt wird, reduziert eine solche Außeneinheit eine Drehzahl eines Motors, der einen jeweiligen der mehreren Außenventilatoren antreibt, und verringert somit dessen Wärmeaustauschfähigkeit. Die Außeneinheit erhöht so einen Druck auf einer Hochdruckseite eines Kompressors und stellt eine Differenz zwischen einem hohen Druck und einem niedrigen Druck sicher. Darüber hinaus stoppt die Außeneinheit in einem Fall, in dem der Motor seine minimal mögliche Drehzahl erreicht, wenn der Druck auf der Hochdruckseite des Kompressors weiter erhöht wird, den Betrieb einiger der Außenventilatoren, um die Wärmeaustauschfähigkeit des gesamten Außenwärmetauschers zu verringern und den Druck auf der Hochdruckseite des Kompressors zu erhöhen.
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Patentliteratur 1 offenbart eine Außeneinheit, die ausgebildet ist, dass sie eine Steuerung ausführt, bei der eine gesamte Luftmenge, die durch jeden der Außenventilatoren strömt, auf eine der Luftmengen eingestellt wird, die voreingestellt abgestuft als wählbare Optionen vorgegeben sind. Wenn der Betrieb einiger Außenventilatoren gestoppt wird, wird in der in der Patentliteratur 1 offenbarten Außeneinheit eine Luftmenge, die durch einen der in Betrieb gehaltenen Außenventilatoren strömt, höher eingestellt als die eine der voreingestellten Luftmengen. Patentliteratur 1 beschriebt, dass eine solche Konfiguration dazu dient; selbst in einem Fall, in dem Luft zu einem der Außenventilatoren, deren Betrieb gestoppt ist, zurückströmt, eine Luftmenge sicherzustellen, die durch den Außenwärmetauscher strömt, und eine übermäßige Verringerung der Wärmeaustauschfähigkeit des Außenwärmetauschers zu verhindern.
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Zitierliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung Offenlegungsnummer
2013-76544 -
Kurzbeschreibung der Erfindung
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Technisches Problem
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Bei der in Patentliteratur 1 offenbarten Außeneinheit wird eine Luftmenge, die durch einen der in Betrieb gehaltenen Außenventilatoren strömt, jedoch lediglich um eine rückwärts strömende Luftmenge höher eingestellt, als die eine der voreingestellten Luftmengen. In der Regel strömt nicht viel Luft durch den Teil des Außenwärmetauschers, der einem gestoppten Außenventilator gegenüberliegt, so dass kaum Wärme ausgetauscht wird. Das heißt, wenn ein Teil der Außenventilatoren gestoppt ist, wird die Wärmeaustauschfähigkeit des Außenwärmetauschers nicht nur durch die Verringerung der Luftmenge, die durch den Außenwärmetauscher strömt, sondern auch durch die Verringerung der Wärmeübertragungsfläche reduziert.
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Bei der in der Patentliteratur 1 beschriebenen Außeneinheit wird eine Luftmenge, die durch einen der in Betrieb gehaltenen Außenventilatoren strömt, um eine rückwärts strömende Luftmenge höher eingestellt, als eine der voreingestellten Luftmengen. Wenn bei der in der Patentliteratur 1 beschriebenen Außeneinheit einige der Außenventilatoren gestoppt sind, kann die Wärmeaustauschfähigkeit des Außenwärmetauschers daher sprunghaft reduziert werden. Die in der Patentliteratur 1 beschriebene Außeneinheit ist daher nicht in der Lage, einen stabilen Kältekreislauf aufrechtzuerhalten.
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Die vorliegende Offenbarung dient der Lösung eines solchen Problems und der Bereitstellung einer Außeneinheit einer Klimaanlage, die einen stabilen Kältekreislauf aufrechterhält.
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Lösung des Problems
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Eine Außen(raum)einheit einer Klimaanlage gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist einen Außen(raum)wärmetauscher, der so ausgebildet ist, dass er bewirkt, dass Kältemittel, das in dem Außenwärmetauscher strömt, und Luft miteinander Wärme austauschen, mehrere Außenventilatoren, die jeweils so ausgebildet sind, dass sie durch den Antrieb eines Motors rotieren und Luft zu dem Außenwärmetauscher schicken, und eine Steuerung auf, die so ausgebildet ist, dass sie den Antrieb des Motors steuert. Die Steuerung ist ausgebildet, dass sie, wenn der Betrieb eines der mehreren Außenventilatoren gestoppt wird, den Motor so steuert, dass eine Drehzahl eines jeden der mehreren Außenventilatoren, der in Betrieb ist, nachdem der Betrieb des einen der mehreren Außenventilatoren gestoppt wurde, höher ist als eine Drehzahl eines jeden der mehreren Außenventilatoren, der in Betrieb ist, bevor der Betrieb des einen der mehreren Außenventilatoren gestoppt wird.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist die Steuerung ausgebildet, dass sie, wenn der Betrieb eines der Außenventilatoren gestoppt wird, den Motor so steuert, dass eine Drehzahl eines jeden Außenventilators, der nach dem Stoppen des Betriebs des einen Außenventilators in Betrieb ist, höher ist als eine Drehzahl eines jeden Außenventilators, der vor dem Stoppen des Betriebs des einen Außenventilators in Betrieb war. Wenn der Betrieb eines der Außenventilatoren gestoppt wird, wird die Wärmeaustauschfähigkeit des Außenwärmetauschers daher allmählich reduziert. Die Außeneinheit ist daher in der Lage, einen stabilen Kältekreislauf aufrechtzuerhalten.
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Figurenliste
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- 1 ist ein Schaltplan, der eine Klimaanlage 1 gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
- 2 ist eine perspektivische Darstellung, die eine Außeneinheit 2 gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
- 3 ist ein Funktionsblockdiagramm, das eine Steuerung 5 gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
- 4 ist eine Tabelle, welche die Betriebsstufen und Drehzahlen der Außenventilatoren 25 gemäß Ausführungsform 1 zeigt.
- 5 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Steuerung 5 gemäß Ausführungsform 1 veranschaulicht.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Ausführungsform 1
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Ausführungsformen einer Außen(raum)einheit 2 gemäß Ausführungsform 1 werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist ein Schaltplan, der eine Klimaanlage 1 gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Wie in 1 gezeigt, weist die Klimaanlage 1 die Außeneinheit 2, Innen(raum)einheiten 3, eine Kältemittelleitung 4 und eine Steuerung 5 auf. In 1 sind beispielhaft zwei Inneneinheiten 3 dargestellt. Alternativ kann die Anzahl der Inneneinheiten 3 auch eins, drei oder mehr betragen.
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Außeneinheit 2
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2 ist eine perspektivische Darstellung, welche die Außeneinheit 2 gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Wie in 1 und 2 gezeigt, weist die Außeneinheit 2 einen Kompressor 21, eine Strömungsumschaltvorrichtung 22, einen Außen(raum)wärmetauscher 23, Motoren 24, Außen(raum)ventilatoren 25, einen Außenluft-Temperatursensor 26 und einen Drucksensor 27 auf. Die Außeneinheit 2 ist ein Seitenstromgerät, das in vertikaler Richtung länglich ist und an einer Seitenfläche der Außeneinheit 2 einen Luftauslass 28 aufweist. Die Luft wird durch den Luftauslass 28 aus der Seitenfläche ausgeblasen.
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Kompressor 21
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Der Kompressor 21 ist ausgebildet, Kältemittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck anzusaugen, das angesaugte Kältemittel zu Kältemittel mit hoher Temperatur und hohem Druck zu verdichten und das verdichtete Kältemittel auszugeben. Der Kompressor 21 ist beispielsweise ein Inverter-Kompressor, der von einem (nicht gezeigten) Motor angetrieben wird, dessen Frequenz von einem (nicht gezeigten) Inverter gesteuert wird. Außerdem ist der Kompressor 21 über eine Verdrahtung 70 mit einer Außen(raum)-Steuerung 51 verbunden, die später beschrieben wird und von der Steuerung 5 umfasst ist.
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Strömungsumschaltvorrichtung 22
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Die Strömungsumschaltvorrichtung 22 ist ausgebildet, die Strömungsrichtung des Kältemittels umzuschalten, und ist beispielsweise ein Vier-Wege-Ventil. Für den Kühlbetrieb verbindet die Strömungsumschaltvorrichtung 22 einen Ausstoßanschluss des Kompressors 21 und den Außenwärmetauscher 23 miteinander und verbindet einen Ansauganschluss des Kompressors 21 und die Innenwärmetauscher 32 miteinander. Darüber hinaus verbindet die Strömungsumschaltvorrichtung 22 für den Heizbetrieb den Ausstoßanschluss des Kompressors 21 und die Innenwärmetauscher 32 miteinander und verbindet den Ansauganschluss des Kompressors 21 und den Außenwärmetauscher 23 miteinander. Die Strömungsumschaltvorrichtung 22 muss nicht immer ein Vier-Wege-Ventil sein. Alternativ kann die Strömungsumschaltvorrichtung 22 auch durch Kombination mehrerer Ventile, beispielsweise von Zwei-Wege-Ventilen und Drei-Wege-Ventilen, bereitgestellt werden, so dass die erhaltene Strömungsumschaltvorrichtung wie ein Vier-Wege-Ventil arbeitet.
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Außenwärmetauscher 23
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Der Außenwärmetauscher 23 ist ausgebildet, das im Außenwärmetauscher 23 strömende Kältemittel und die Außenluft dazu zu veranlassen, untereinander Wärme auszutauschen. Der Außenwärmetauscher 23 ist beispielsweise ein Lamellen-Röhren-Wärmetauscher. Der Außenwärmetauscher 23 dient im Kühlbetrieb als Kondensator und im Heizbetrieb als Verdampfer. Der Außenwärmetauscher 23 besitzt beispielsweise eine Breite von 800 mm bis 1.200 mm und eine Höhe von 1.100 mm bis 1.800 mm. Eine Wärmeaustauschmenge Q [kW] in einem Fall, in dem der Außenwärmetauscher 23 als Kondensator dient, wird durch Q = Ga × Cp × εΔT ausgedrückt, wobei ein Luftmassenstrom, eine spezifische Wärme bei konstantem Luftdruck, ein Temperaturwirkungsgrad und eine Differenz zwischen einer Kondensationstemperatur und der Ansaugtemperatur jeweils als Ga [kg/s], Cp [kJ/kg.K], ε [-] und ΔT [K] definiert sind.
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Motoren 24
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Die Außeneinheit 2 weist mehrere Motoren 24 auf. Eine (nicht gezeigte) Welle eines jeden der Motoren 24 ist ausgebildet, sich zu drehen und eine Drehkraft der Welle auf den zugehörigen Außenventilator 25 zu übertragen. Die Motoren 24 sind über die Verdrahtung 70 mit der Außen-Steuerung 51 verbunden, und Informationen über die jeweiligen Drehzahlen ihrer Wellen werden von der Außen-Steuerung 51 übertragen. Das heißt, der Antrieb der Motoren 24 wird von der Außen-Steuerung 51 gesteuert.
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Außenventilatoren 25
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Die Außeneinheit 2 weist mehrere Außenventilatoren 25 auf. Die Außenventilatoren 25 sind jeweils mit dem zugehörigen Motor der Motoren 24 verbunden. Bei den Außenventilatoren 25 handelt es sich jeweils um eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, sich infolge des Antriebs durch den zugehörigen Motor der Motoren 24 zu drehen und somit Außenluft zum Außenwärmetauscher 23 zu blasen. Der Außendurchmesser eines jeden der Außenventilatoren 25 beträgt beispielsweise Ø 480 mm bis Ø 600 mm. Wenn alle Außenventilatoren 25 in Betrieb sind, wird daher Luft auf die Gesamtheit des Außenwärmetauschers 23 geblasen. Das heißt, dass in einem Fall, in dem der Betrieb eines oder mehrerer der Außenventilatoren 25 gestoppt ist, kaum Luft durch den Teil des Außenwärmetauschers 23 strömt, der dem einen oder den mehreren Außenventilatoren 25 gegenüberliegt, dessen/deren Betrieb gestoppt ist. Gleichzeitig ist die Wärmeübertragungsfläche des Außenwärmetauschers 23 erheblich reduziert. In Ausführungsform 1 wird beispielhaft ein Fall beschrieben, in dem zwei Außenwärmetauscher 23 vorgesehen sind. Alternativ kann die Anzahl der Außenwärmetauscher 23 auch drei oder mehr sein.
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Außenluft-Temperatursensor 26 und Drucksensor 27
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Der Außenluft-Temperatursensor 26 ist eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, eine Temperatur eines Außenraums zu erfassen, in dem sich die Außeneinheit 2 befindet. Der Außenluft-Temperatursensor 26 ist über die Verdrahtung 70 mit der Außen-Steuerung 51 verbunden. Der Drucksensor 27 ist eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, einen Druck des vom Kompressor 21 ausgestoßenen Kältemittels zu erfassen. Der Drucksensor 27 ist über die Verdrahtung 70 mit der Außen-Steuerung 51 verbunden.
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Inneneinheiten 3
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Die beiden Inneneinheiten 3 weisen jeweils eine Entspannungsvorrichtung 31, den zugehörigen Innenwärmetauscher 32 und einen Innen(raum)ventilator 33 auf.
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Entspannungsvorrichtungen 31
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Die Entspannungsvorrichtungen 31 sind jeweils ausgebildet, Kältemittel zu entspannen und zu dekomprimieren. Die Entspannungsvorrichtungen 31 sind über die Verdrahtung 70 jeweils mit der zugehörigen der Innen(raum)-Steuerungen 52 verbunden, die später beschrieben wird und von der Steuerung 5 umfasst ist. Die Entspannungsvorrichtungen 31 sind beispielsweise jeweils ein elektronisches Entspannungsventil, dessen Öffnungsgrad durch die zugehörige der Innen-Steuerungen 52 gesteuert wird.
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Innenwärmetauscher 32
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Die Innenwärmetauscher 32 sind jeweils ausgebildet, (Innen-)Raumluft und Kältemittel dazu zu veranlassen, untereinander Wärme auszutauschen. Die Innenwärmetauscher 32 dienen im Kühlbetrieb als Verdampfer und im Heizbetrieb als Kondensatoren.
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Innenventilatoren 33
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Die Innenventilatoren 33 sind jeweils eine Vorrichtung, die so ausgebildet ist, dass sie Raumluft zu dem zugehörigen Innenwärmetauscher 32 leitet. Bei den Innenventilatoren 33 handelt es sich beispielsweise um Querstromventilatoren. Die Innenventilatoren 33 sind jeweils über die Verdrahtung 70 mit der zugehörigen Innen-Steuerung der Innen-Steuerungen 52 verbunden. Die Drehzahl eines jeden der Innenventilatoren 33 wird von der zugehörigen Innen-Steuerung der Innen-Steuerungen 52 gesteuert.
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Kältemittelleitung 4
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Die Kältemittelleitung 4 verbindet den Kompressor 21, die Strömungsumschaltvorrichtung 22, den Außenwärmetauscher 23, die Entspannungsvorrichtungen 31 und die Innenwärmetauscher 32 miteinander, lässt Kältemittel in der Kältemittelleitung 4 strömen und bildet so einen Kältemittelkreislauf 6. Die Kältemittelleitung 4 umfasst eine Flüssigkeitsleitungs-Verlängerung 41 und ein Gasleitungs-Verlängerung 42. Die Flüssigkeitsleitungs-Verlängerung 41 ist eine (Rohr-)Leitung, welche die Außeneinheit 2 und jede der Inneneinheiten 3 miteinander verbindet und bewirkt, dass flüssiges Kältemittel in der Leitung strömt. Zwischen der Außeneinheit 2 und den Inneneinheiten 3 befindet sich in der Flüssigkeitsleitungs-Verlängerung 41 ein Flüssigkeitsleitungs-Ventil 43. Das Flüssigkeitsleitungs-Ventil 43 ist ein Ventil, das sich in der Außeneinheit 2 befindet und ausgebildet ist, eine Durchflussmenge des Kältemittels zu regulieren. Die Gasleitungs-Verlängerung 42 ist eine (Rohr-)Leitung, welche die Außeneinheit 2 und jede der Inneneinheiten 3 miteinander verbindet und bewirkt, dass gasförmiges Kältemittel in der Leitung strömt. Zwischen der Außeneinheit 2 und den Inneneinheiten 3 befindet sich in der Gasleitungs-Verlängerung 42 ein Gasleitungs-Ventil 44. Das Gasleitungs-Ventil 44 ist ein Ventil, das sich in der Außeneinheit 2 befindet und ausgebildet ist, die Durchflussmenge des Kältemittels zu regulieren.
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Nachfolgend wird der Betrieb der Klimaanlage 1 beschrieben. Zunächst wird der Kühlbetrieb beschrieben. Kältemittel wird in den Kompressor 21 angesaugt, durch den Kompressor 21 verdichtet und als Kältemittel von hoher Temperatur und hohem Druck ausgestoßen. Das ausgestoßene Kältemittel durchläuft die Strömungsumschaltvorrichtung 22 und strömt in den Außenwärmetauscher 23. Das in den Außenwärmetauscher 23 geströmte Kältemittel tauscht mit Außenluft, die als Wärmeträger dient, Wärme aus und wird kondensiert. Das kondensierte Kältemittel strömt in die Entspannungsvorrichtung 31 in jeder der Inneneinheiten 3 und wird durch die Entspannungsvorrichtung 31 entspannt und dekomprimiert. Das dekomprimierte Kältemittel strömt in die Innenwärmetauscher 32. Das in die Innenwärmetauscher 32 geströmte Kältemittel tauscht mit der (Innen-)Raumluft Wärme aus und wird verdampft. Dabei wird die Raumluft abgekühlt und wird der Innenraum somit gekühlt. Anschließend durchläuft das verdampfte Kältemittel die Strömungsumschaltvorrichtung 22 und wird in den Kompressor 21 angesaugt.
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Im Folgenden wird der Heizbetrieb beschrieben. Kältemittel wird in den Kompressor 21 angesaugt, vom Kompressor 21 komprimiert und als Kältemittel von hoher Temperatur und hohem Druck ausgestoßen. Das ausgestoßene Kältemittel durchläuft die Strömungsumschaltvorrichtung 22 und strömt in den Innenwärmetauscher 32 einer jeder der Inneneinheiten 3. Das in die Innenwärmetauscher 32 geströmte Kältemittel tauscht mit (Innen-)Raumluft Wärme aus und wird kondensiert. Dabei wird die Raumluft erwärmt und wird somit der Innenraum beheizt. Das kondensierte Kältemittel strömt in die Entspannungsvorrichtungen 31 und wird von den Entspannungsvorrichtungen 31 entspannt und dekomprimiert. Das dekomprimierte Kältemittel strömt in den Außenwärmetauscher 23. Das in den Außenwärmetauscher 23 geströmte Kältemittel tauscht Wärme mit Außenluft, die als Wärmeträger dient, aus und wird verdampft. Anschließend durchläuft das verdampfte Kältemittel die Strömungsumschaltvorrichtung 22 und wird in den Kompressor 21 angesaugt.
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Steuerung 5
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Die Steuerung 5 ist ausgebildet, den Betrieb einer jeden in der Klimaanlage 1 enthaltenen Vorrichtung zu steuern. Die Steuerung 5 wird von der Außen-Steuerung 51 und den Innen-Steuerungen 52 gebildet. Die Außen-Steuerung 51 ist in der Außeneinheit 2 untergebracht und ausgebildet, den Betrieb einer jeden an die Außen-Steuerung 51 angeschlossenen Vorrichtung zu steuern. Die Innen-Steuerungen 52 sind jeweils in der zugehörigen Inneneinheit der Inneneinheiten 3 untergebracht und ausgebildet, den Betrieb einer jeden an die Innen-Steuerung 52 angeschlossenen Vorrichtung zu steuern. Die Außen-Steuerung 51 und die Innen-Steuerungen 52 sind über die Verdrahtung 70 miteinander verbunden. Die Steuerung 5 kann auch nur eine Steuerung von der Außen-Steuerung 51 und den Innen-Steuerungen 52 haben, und die einzelne Steuerung kann ausgebildet sein, Vorrichtungen in der Klimaanlage 1 insgesamt zu steuern. Darüber hinaus kann die Steuerung 5 in einer Einheit, wie beispielsweise einem Gehäuse oder einer Verkleidung, untergebracht sein, die keine von der Außeneinheit 2 und den Inneneinheiten 3 ist.
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Bei der Steuerung 5 handelt es sich um eine dedizierte Hardware-Vorrichtung oder um eine Zentraleinheit (auch als CPU, Zentralprozessor, Verarbeitungseinheit, Recheneinheit, Mikroprozessor, Mikrocomputer oder Prozessor bezeichnet), die ein in einem (nicht dargestellten) Speicher gespeichertes Programm ausführt. Handelt es sich bei der Steuerung 5 um eine dedizierte Hardware-Vorrichtung, so entspricht ein einzelner Schaltkreis, ein zusammengesetzter Schaltkreis, ein anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC), ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) oder eine Kombination dieser Schaltkreise der Steuerung 5. Die von der Steuerung 5 implementierten Funktionseinheiten können durch entsprechende Hardware-Vorrichtungen oder durch eine einzige Hardware-Vorrichtung implementiert werden.
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Handelt es sich bei der Steuerung 5 um eine CPU, können die von der Steuerung 5 ausgeführten Funktionen durch Software, Firmware oder eine Kombination aus Software und Firmware implementiert sein. Software oder Firmware wird als Programm beschrieben und im Speicher gespeichert. Die CPU liest das im Speicher gespeicherte Programm aus und führt es aus, um die Funktionen zu implementieren. Bei dem Speicher handelt es sich beispielsweise um einen nichtflüchtigen oder flüchtigen Halbleiterspeicher, wie einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), einen Flash-Speicher, einen löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EPROM) oder einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM). Einige der von der Steuerung 5 ausgeführten Funktionen können durch eine dedizierte Hardware-Vorrichtung implementiert werden, und einige der Funktionen können durch Software oder Firmware implementiert werden.
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3 ist ein Funktionsblockdiagramm, das die Steuerung 5 gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Wie in 3 gezeigt, weist die Steuerung 5 eine Lufttemperatur-Erfassungsschaltung 61, eine Druck-Erfassungsschaltung 62, eine Bestimmungsschaltung 63 und eine Betriebsschaltung 64 auf. Die Lufttemperatur-Erfassungsschaltung 61, die Druck-Erfassungsschaltung 62, die Bestimmungsschaltung 63 und die Betriebsschaltung 64 sind durch Algorithmen gebildet.
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Lufttemperatur-Erfassungsschaltung 61 und Druck-Erfassungsschaltung 62
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Die Lufttemperatur-Erfassungsschaltung 61 ist ausgebildet, mit Hilfe des Außenluft-Temperatursensors 26 eine Lufttemperatur zu erfassen. Die Druck-Erfassungsschaltung 62 ist ausgebildet, mit Hilfe des Drucksensors 27 einen Druck des Kältemittels zu erfassen.
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Bestimmungsschaltung 63
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Die Bestimmungsschaltung 63 ist ausgebildet, zu vorbestimmten Zeitintervallen im Kühlbetrieb zu bestimmen, ob ein von der Druck-Erfassungsschaltung 62 erfasster Kältemitteldruck ein Wert innerhalb eines Zielbereichs Pdm ± α ist. Der Zielbereich Pdm ± α ist ein Wert, der durch Addieren und Subtrahieren eines Stabilitätswertes α zu und von einem Zieldruckwert Pdm erhalten wird, der ein Zielwert ist, der erreicht werden soll, um einen Druck des Kältemittels zu steuern. Der Stabilitätswert α ist ein Wert, der einen Bereich von einer oberen Grenze bis zu einer unteren Grenze darstellt, in dem ein Kältemitteldruck in der Nähe des Zieldruckwerts Pdm als annähernd stabil eingestuft wird.
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Betriebsschaltung 64
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4 ist eine Tabelle, welche die Betriebsstufen und Drehzahlen der Außenventilatoren 25 gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Die Betriebsschaltung 64 ist ausgebildet, die Anzahl der in Betrieb befindlichen Außenventilatoren 25 und die Drehzahl der Außenventilatoren 25 zu steuern, indem sie die in der linken Spalte in 4 dargestellten Betriebsstufen so einstellt, dass die Anzahl und die Drehzahlen in den rechten Spalten der eingestellten Betriebsstufe entsprechen. Die Betriebsstufen in unteren Reihen werden durch Zahlen repräsentiert, die größer sind als die Zahlen, welche die Betriebsstufen in den oberen Reihen repräsentieren. Die Wärmeaustauschfähigkeit des Außenwärmetauschers 23 ist bei den Betriebsstufen in den unteren Reihen höher als bei den Betriebsstufen in den oberen Reihen. Je höher die Wärmeaustauschfähigkeit des Außenwärmetauschers 23 ist, desto höher ist der der Betriebsstufe zugewiesene Betriebsstufenwert, wie im Folgenden beschrieben wird. Das heißt, eine Betriebsstufe N in der untersten Reihe ist eine Betriebsstufe, bei der die Wärmeaustauschfähigkeit des Außenwärmetauschers 23 am höchsten ist.
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Eine Betriebsstufe a stellt eine Betriebsstufe dar, bei der die Drehzahl eines jeden der in Betrieb befindlichen Außenventilatoren 25 die maximal mögliche ist, wenn die Anzahl der in Betrieb befindlichen Außenventilatoren 25 gleich n - 1 ist. Die Zahl n ist eine beliebige Zahl, die kleiner oder gleich der Anzahl aller in der Außeneinheit 2 enthaltenen Außenventilatoren 25 ist. Eine Betriebsstufe b stellt eine Betriebsstufe dar, bei der die Drehzahl eines jeden der in Betrieb befindlichen Außenventilatoren 25 die minimal mögliche ist, wenn die Anzahl der in Betrieb befindlichen Außenventilatoren 25 gleich n beträgt. Eine Drehzahl in der Betriebsstufe b ist die niedrigst mögliche Drehzahl, die für die Außeneinheit 2 gilt. Die Drehzahl in der Betriebsstufe b wird auf der Grundlage der Spezifikationen der Motoren 24, von Messergebnissen hinsichtlich eines Geräusches und anderer Faktoren berechnet. Die Drehzahl eines jeden der Außenventilatoren 25 im Betrieb in der Betriebsstufe a ist höher als die Drehzahl eines jeden der Außenventilatoren 25 im Betrieb in der Betriebsstufe b. Je höher die Drehzahl eines jeden der Außenventilatoren 25 ist, desto größer ist normalerweise die Luftmenge, die durch einen jeweiligen der Außenventilatoren 25 strömt. Die Luftmenge, die durch jeden der Außenventilatoren 25 im Betrieb auf der Betriebsstufe a strömt, ist somit größer als die Luftmenge, die durch jeden der Außenventilatoren 25 im Betrieb auf der Betriebsstufe b strömt.
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Die Wärmeaustauschfähigkeit Qa in der Betriebsstufe a wird durch Qa = E × Xa × Ya ausgedrückt, wobei die Konstante, die Luftmenge und die Wärmeübertragungsfläche jeweils als E, Xa und Ya definiert sind. Darüber hinaus wird die Wärmeaustauschfähigkeit Qb in der Betriebsstufe b durch Qb = E × Xb xYb ausgedrückt, wobei die Konstante, die Luftmenge und die Wärmeübertragungsfläche als E, Xb bzw. Yb definiert sind. In einem Fall, in dem die Wärmeübertragungsfläche Ya in der Betriebsstufe a als 1 definiert ist, wird die Wärmeübertragungsfläche Yb in der Betriebsstufe b als (N - 1)/N ausgedrückt, weil die Anzahl der Außenventilatoren 25, die in der Betriebsstufe a in Betrieb sind, um eins kleiner ist als die Anzahl der Außenventilatoren 25, die in der Betriebsstufe b in Betrieb sind. Das heißt, die Wärmeaustauschfähigkeit Qb in der Betriebsstufe b wird durch Qb = E × Xb × (N - 1)/N ausgedrückt. Außerdem ist, wie vorstehend beschrieben, in der Betriebsstufe a die Luftmenge, die durch jeden der im Betrieb befindlichen Außenventilatoren 25 strömt, größer als die Luftmenge, die durch jeden der Außenventilatoren 25 im Betrieb in der Betriebsstufe b strömt, und die Wärmeaustauschfähigkeit Qa und die Wärmeaustauschfähigkeit Qb nähern sich daher einander an.
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Die Betriebsschaltung 64 ist ausgebildet, die Betriebsstufe auf eine primäre Betriebsstufe einzustellen, die auf der Grundlage einer von der Lufttemperatur-Erfassungsschaltung 61 erfassten Lufttemperatur, der Anzahl aller in der Außeneinheit 2 enthaltenen Außenventilatoren 25 und anderer Faktoren vorbestimmt wird. In einem Fall, in dem ein Druck Pd durch die Bestimmungsschaltung 63 als höher als Pdm + α bestimmt wird, schaltet die Betriebsschaltung 64 die Betriebsstufe auf die höhere Betriebsstufe um. Zu diesem Zeitpunkt ist, wenn der Betrieb eines der Außenventilatoren 25 gestoppt wird, eine Drehzahl eines jeden der Außenventilatoren 25 nach dem Stoppen des Betriebs des einen der Außenventilatoren 25 höher als eine Drehzahl eines jeden der Außenventilatoren 25 vor dem Stoppen des Betriebs des einen der Außenventilatoren 25. Das heißt, die Wärmeaustauschfähigkeit des Außenwärmetauschers 23 verbessert sich.
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Außerdem schaltet die Betriebsschaltung 64 in einem Fall, in dem der Druck Pd von der Bestimmungsschaltung 63 als niedriger als Pdm - α bestimmt wird, die Betriebsstufe auf die niedrigere Betriebsstufe um. Zu diesem Zeitpunkt ist, wenn der Betrieb eines der Außenventilatoren 25 gestartet wird, eine Drehzahl eines jeden der Außenventilatoren 25, nachdem der Betrieb des einen der Außenventilatoren 25 gestartet wurde, niedriger als eine Drehzahl eines jeden der Außenventilatoren 25, bevor der Betrieb des einen der Außenventilatoren 25 gestartet wurde. Das heißt, die Wärmeaustauschfähigkeit des Außenwärmetauschers 23 nimmt ab. Wenn der Druck Pd von der Bestimmungsschaltung 63 als ein Wert innerhalb von Pdm ± α bestimmt wird, hält die Betriebsschaltung 64 die aktuelle Betriebsstufe aufrecht.
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5 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Steuerung 5 gemäß Ausführungsform 1 zeigt. Unter Bezugnahme auf 5 wird im Folgenden ein Verfahren beschrieben, bei dem die Steuerung 5 die Außenventilatoren 25 im Kühlbetrieb steuert. Zunächst beginnt die Klimaanlage 1 mit dem Kühlbetrieb, und dann erfasst die Lufttemperatur-Erfassungsschaltung 61 eine Temperatur der Außenluft (Schritt S1). Anschließend stellt die Betriebsschaltung 64 die Betriebsstufe auf die primäre Betriebsstufe ein (Schritt S2). Dabei ermittelt die Steuerung 5, ob die vorbestimmte Zeit verstrichen ist (Schritt S3). In einem Fall, in dem die vorbestimmte Zeit noch nicht abgelaufen ist (NEIN in Schritt S3), bestimmt die Steuerung 5 wiederholt, ob die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist (Schritt S3). In einem Fall, in dem die vorbestimmte Zeit abgelaufen ist (JA in Schritt S3), erfasst die Druck-Erfassungsschaltung 62 einen Druck des Kältemittels (Schritt S4).
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Die Bestimmungsschaltung 63 bestimmt, ob der erfasste Druck Pd kleiner oder gleich Pdm + α ist (Schritt S5). Wenn durch die Bestimmungsschaltung 63 bestimmt wird, dass der Druck Pd höher als Pdm + α ist (NEIN in Schritt S5), schaltet die Betriebsschaltung 64 die Betriebsstufe auf die höhere Betriebsstufe um (Schritt S6). In einem Fall, in dem der Druck Pd von der Bestimmungsschaltung 63 als kleiner oder gleich Pdm + α bestimmt wird (JA in Schritt S5), bestimmt die Bestimmungsschaltung 63, ob der erfasste Druck Pd größer oder gleich Pdm - α ist (Schritt S7). Wenn durch die Bestimmungsschaltung 63 bestimmt wird, dass der Druck Pd kleiner als Pdm - α ist (NEIN in Schritt S7), schaltet die Betriebsschaltung 64 die Betriebsstufe auf die niedrigere Betriebsstufe um (Schritt S8). In einem Fall, in dem durch die Bestimmungsschaltung 63 bestimmt wird, dass der Druck Pd größer oder gleich Pdm - α ist (JA in Schritt S7), behält die Betriebsschaltung 64 die aktuelle Betriebsstufe bei.
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Schließlich bestimmt die Steuerung 5, ob der Betrieb der Klimaanlage 1 gestoppt werden soll (Schritt S9). Wenn der Betrieb der Klimaanlage 1 nicht gestoppt werden soll (NEIN in Schritt S9), bestimmt die Steuerung 5, ob die vorgegebene Zeit abgelaufen ist (Schritt S3). Wenn der Betrieb der Klimaanlage 1 gestoppt werden soll (JA in Schritt S9), stoppt die Betriebsschaltung 64 den Antrieb der Außenventilatoren 25 und anderer Vorrichtungen.
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Gemäß Ausführungsform 1 steuert die Steuerung 5, wenn der Betrieb eines der Außenventilatoren gestoppt wird, die Motoren 24 so, dass eine Drehzahl eines jeden der Außenventilatoren 25, die in Betrieb sind, nachdem der Betrieb eines der Außenventilatoren 25 gestoppt wurde, höher ist als die Drehzahl eines jeden der Außenventilatoren 25 ist, die vor dem Stoppen des Betriebs eines der Außenventilatoren 25 in Betrieb waren. Wenn der Betrieb eines der Außenventilatoren 25 gestoppt wird, wird die Wärmeaustauschfähigkeit des Außenwärmetauschers 23 daher allmählich reduziert. Die Außeneinheit 2 ist daher in der Lage, einen stabilen Kältekreislauf aufrechtzuerhalten.
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Darüber hinaus braucht die Außeneinheit 2 im Kühlbetrieb bei niedrigen Außentemperaturen und geringer Last keinen Außenwärmetauscher 23 zu verwenden, der verkleinert ist, um die Wärmeaustauschfähigkeit zu verringern. Außerdem braucht die Außeneinheit 2 nicht so ausgelegt zu werden, dass die Anzahl der Außenventilatoren 25 reduziert wird. Wie vorstehend beschrieben, ist die Außeneinheit 2 mit dem Außenwärmetauscher 23 und den Außenventilatoren 25 für den Normalbetrieb ausgestattet, der sich vom Kühlbetrieb bei niedrigen Außen(luft)temperaturen und geringer Last unterscheidet. Die Außeneinheit 2 muss daher ihre maximal mögliche Kühl- und Heizleistung nicht reduzieren, um an eine Zeitspanne mit niedriger Außentemperatur und geringer Last angepasst zu sein.
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Darüber hinaus steuert die Steuerung 5 gemäß Ausführungsform 1 die Motoren 24 wenn der Betrieb eines der Außenventilatoren gestartet wird so, dass eine Drehzahl eines jeden der nach dem Start des Betriebs des einen Außenventilators 25 in Betrieb befindlichen Außenventilatoren 25 niedriger als die Drehzahl eines jeden der vor dem Start des Betriebs des einen Außenventilators 25 in Betrieb befindlichen Außenventilatoren 25 ist. Wenn der Betrieb eines der Außenventilatoren 25 gestartet wird, wird die Wärmeaustauschfähigkeit des Außenwärmetauschers 23 somit allmählich erhöht. Die Außeneinheit 2 ist daher in der Lage, einen stabilen Kältekreislauf aufrechtzuerhalten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Klimaanlage,
- 2
- Außeneinheit,
- 3
- Inneneinheit,
- 4
- Kältemittelleitung,
- 5
- Steuerung,
- 6
- Kältemittelkreislauf,
- 21
- Kompressor,
- 22
- Strömungsumschaltvorrichtung,
- 23
- Außenwärmetauscher,
- 24
- Motor,
- 25
- Außenventilator,
- 26
- Außenluft-Temperatursensor,
- 27
- Drucksensor,
- 31
- Entspannungsvorrichtung,
- 32
- Innenwärmetauscher,
- 33
- Innenventilator,
- 41
- Flüssigkeitsleitungs-Verlängerung,
- 42
- Gasleitungs-Verlängerung,
- 43
- Flüssigkeitsleitungs-Ventil,
- 44
- Gasleitungs-Ventil,
- 51
- Außen-Steuerung,
- 52
- Innen-Steuerung,
- 61
- Lufttemperatur-Erfassungsschaltung,
- 62
- Druck-Erfassungsschaltung,
- 63
- Bestimmungsschaltung,
- 64
- Betriebsschaltung,
- 70
- Verdrahtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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