DE3720889C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus den US-A-42 15 555, 42 79 129 und 42 86 435 ist eine nach dem Wärmepumpenprinzip arbeitende Klimaanlage bekannt, die zwischen einem Heizbetrieb und einem Kühlbetrieb umschaltbar ist. Dabei sind der Druckseite eines Kompressors ein umschaltbares Vierwegeventil, ein Innenraumwärmetauscher, ein Expansionsventil und ein Außenraumwärmeaustauscher nachgeordnet. Für das Abtauen des Außenraumwärmeaustauschers zweigt von der von der Druckseite des Kompressors zum Innenraumwärmeaustauscher führenden Leitung für heißen Kältemitteldampf über ein Absperrventil eine Zweigleitung ab, die in die Leitung zum Außenraumwärmeaustauscher führt. Auf der Ansaugseite des Kompressors ist ein Flüssigkeitsabscheider vorgesehen, um den Rückfluß von flüssigem Kältemittel in den Kompressor auf ein Minimum zu reduzieren. Das Schließen des Absperrventils wird abhängig von der Temperatur in der Ansaugleitung des Kompressors gesteuert. Bei dieser Anordnung kann es vorkommen, daß der ansaugseitig angeordnete Sensor nicht arbeiten kann, da bei Erreichen der Sättigungstemperatur keine Temperaturunterschiede gemessen werden können, oder daß die Abtauzeit erhöht wird, da die Menge des im Nebenstrom geführten heißen Kältemitteldampfs verringert werden muß, wenn sein Überhitzungsgrad hoch genug angestiegen ist, um den Sensor arbeiten zu lassen.

Bei der gattungsgemäßen, aus der DE 35 08 353 A1 bekannten Klimaanlage, die die bekannten, zwischen einem Kühlbetrieb und einem Heizbetrieb umschaltbaren Bauelemente aufweist, ist die Drehzahl des Elektromotors des Kompressors sowie der Wärmeaustauschergebläse variabel. Dabei sind Einrichtungen zum Einstellen der Temperatur der Luft, die in den nutzungsseitigen Wärmeaustauscher eingeführt wird, Einrichtungen zum Messen der Temperatur der eingeführten Luft, Einrichtungen zum Einstellen der Temperatur der vom nutzungsseitigen Wärme­ austauscher weggeblasenen Luft und Einrichtungen zur Messung der Temperatur dieser weggeblasenen Luft vorgesehen, wodurch der Heizbetrieb gleichförmig gestaltet werden kann, auch wenn die Betriebslast hoch ist, beispielsweise zu Beginn des Heizmodus. Das Steuersystem weist zusätzlich zu dem allgemeinen Heizmodus für die Aufrechterhaltung der Raumtemperatur, also der nutzungsseitigen Lufttemperatur, einen weiteren Heizmodus auf, bei welchem der Kompressor und das Gebläse für den nutzungsseitigen Wärmeaustauscher gleichzeitig bei hoher Belastung so gesteuert werden, daß die Temperatur der weggeblasenen Luft ausreichend hoch ist. Das Abtauen erfolgt bei dieser bekannten Klimaanlage nach dem Umschalten vom Heizbetrieb auf den Kühlbetrieb, wodurch zwangsweise abgekühlte Luft in den zu klimatisierenden Raum geblasen wird, was die Raumklimatisierung beeinträchtigen kann. Der Strom der Kühlluft kann zwar reduziert werden, wenn dem einen Wärmetauscher eine Heizeinrichtung für die Luft zugeordnet wird, was jedoch sehr aufwendig ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, die gattungsgemäße Klimaanlage derart zu verbessern, daß das Abtauen während des Heizmodus unter Beibehaltung eines geeigneten Behaglichkeitspegels bewirkt wird, wobei der Rückstrom an flüssigem Kältemittel zum Kompressor zur Erhöhung der Betriebssicherheit des Kreisprozesses auf ein Minimum reduziert wird.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der gattungsgemäßen Klimaanlage mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst, die in den Unteransprüchen 2 bis 8 vorteilhaft weitergebildet sind.

Mit der erfindungsgemäßen Klimaanlage kann Warmluft auch während des Abtauvorgangs ausgeblasen werden, da das Ab­ tauen erfolgt, während der Heizbetrieb bzw. der Heizmodus aufrechterhalten wird, wodurch ein geeigneter Behaglich­ keitspegel gewährleistet bleibt. Die Menge des heißen Gases, d.h. des erhitzten gasförmigen Kältemittels, das im Nebenstrom vom Auslaß des Kompressors zum Außenraum­ wärmeaustauscher geführt wird, ist so eingestellt, daß sie verglichen mit dem herkömmlichen Heizgas-Bypassabtau­ system klein ist. Als Folge kondensiert weniger heißes Gas in dem Außenraumwärmeaustauscher, wodurch der Flüssig­ keitsrückfluß oder die Menge an verflüssigtem Kältemittel, das zum Einlaß des Kompressors zurückfließt, verringert wird. Zu diesem Zeitpunkt kann der Druck im Wärmeaustau­ scher niedrig sein und angesammeltes Eis braucht nicht vollständig entfernt zu werden. Da jedoch mit dem Auslaß eine Verbindung hergestellt werden kann, und zwar durch Öffnen des Kanals über die zweite Zweigleitung zum Ein­ laß des Kompressors bei der erfindungsgemäßen Klimaanla­ ge, kann der Druck im Außenraumwärmeaustauscher gesteigert werden, um das restliche Eis abzuschmelzen, während der Anteil der rückströmenden Flüssigkeit durch Leiten von heißem Gas zum Einlaß des Kompressors reduziert werden kann, wodurch die Betriebssicherheit des Kompressors er­ höht werden kann.

Die erfindungsgemäße Klimaanlage hat somit ein Heißgas- Bypassabtausystem, bei dessen Abtauvorgang Warmluft in den Raum geblasen werden kann.

Anhand von Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Klima­ anlage,

Fig. 2 den Vergleich der von den Temperatursensoren gemessenen Signale mit Sollwerten durch einen Mikrocomputer, der dann Signale zum Steuern von Regelventilen abgibt,

Fig. 3 ein Blockdiagramm eines Abtauzyklus,

Fig. 4 in einem Diagramm die Beziehung zwischen der angesammelten Eismenge und der Differenz zwischen der Außenlufttemperatur Ta und der Kältemittel­ temperatur Tr am Einlaß des Außenraumwärmeaus­ tauschers und

Fig. 5 in einem Diagramm die Beziehung zwischen der Zeit t, während der ein zweites elektromagnetisches Ventil während eines Abtauzyklus offen ist, und dem Überhitzungsgrad Δ SHd des geförderten Gases.

Der in Fig. 1 gezeigte Kältemittelkreislauf einer Klima­ anlage weist einen Kompressor 1, ein Vierwegeventil 2, einen Innenraumwärmeaustauscher 3, ein elektrisch betätigtes Expansionsventil 4 und einen Außenraumwärmeaustauscher 5 auf, die durch Rohre verbunden sind. An dem Innenraum­ wärmeaustauscher 3 ist ein Gebläse 12 angeordnet, mit dem ein Motor 11 gekoppelt ist. An dem Außenraumwärme­ austauscher 5 ist ein Gebläse 14 vorgesehen, mit dem ein Motor 13 gekoppelt ist. Als Abzweigungen von der Förder­ leitung 1 a des Kompressors 1 sind zwei Zweigleitungen 6 und 7 vorgesehen. Die erste Zweigleitung 6 ist über ein erstes elektromagnetisches Ventil 8, welches es er­ möglicht, daß gefördertes Gas zum Außenraumwärmeaustau­ scher 5 strömt, mit einer Leitung 4 b verbunden, die sich vom elektrisch betätigten Expansionsventil 4 aus zum Außen­ raumwärmeaustauscher 5 erstreckt. Die zweite Zweigleitung 7 ist über ein zweites elektromagnetisches Ventil 9, das es ermöglicht, daß gefördertes Gas zu einem Einlaßrohr 1 b strömt, mit dem Einlaßrohr 1 b des Kompressors 1 ver­ bunden. Der Widerstand des ersten Zweigrohres 6 gegen­ über dem durchströmenden Fluid kann so gewählt werden, daß er niedriger ist als der des zweiten Zweigrohres 7.

Eine Vielzahl von Abzweigleitungen 5 a und 5 b, die mit dem Außenraumwärmeaustauscher 5 auf der Auslaß- und Ein­ laßseite verbunden sind, wirken als Verteilerrohre, die jeweils mit nicht gezeigten Wärmeaustauschrohren im Wär­ meaustauscher 5 verbunden sind.

In Fig. 1 sind die Strömungsrichtung des Kältemittels während des Heizbetriebs durch Pfeile mit gestrichelten Schäften und die Strömungsrichtung des Kältemittels wäh­ rend des Kühlbetriebs durch Pfeile mit ausgezogenen Schäften dargestellt.

Die Bauelemente der Klimaanlage sind mit Temperatursenso­ ren 21 bis 27 versehen. Der Innenraumwärmeaustauscher 3 hat einen Sensor 21 zum Messen der Ansauglufttempera­ tur und einen Sensor 22 zum Messen der Temperatur der durch den Innenraumwärmeaustauscher 3 geblasenen Luft. Das Förderrohr 1 a des Kompressors 1 ist mit einem Sen­ sor 23 versehen, der die Temperatur des geförderten Käl­ temittels mißt. Der Außenraumwärmeaustauscher 5 ist mit einem Sensor 24 zum Messen der Temperatur des während des Heizmodus zuströmenden Kältemittels, mit einem Sen­ sor 25 zum Messen der Temperatur des während des Heiz­ betriebs davon abströmenden Kältemittels und mit einem Sensor 26 zum Messen der Außenlufttemperatur versehen, die in den Außenraumwärmeaustauscher strömt. Ein sich vom Förderrohr 1 a aus erstreckendes Abzweigrohr 1 c ist mit einem Sensor 27 zum Messen der Sättigungstemperatur des geförderten Gases versehen, d.h. zum Messen der Sät­ tigungstemperatur, die dem Druck des geförderten Gases entspricht. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, werden Signale, welche die von diesen Sensoren 21 bis 27 gemessenen Tem­ peraturen darstellen, zu einem Mikrocomputer 20 geführt, der den Öffnungs- und Schließvorgang der elektromagne­ tischen Ventile 8 und 9 für den Nebenstrom, den Öffnungs­ grad des elektrisch betätigten Expansionsventils 4, die Elektromotoren 11 und 13 für die Innenraum- und Außenraum­ gebläse und die Drehzahl des Kompressors 1 steuert. Diese Steuervorgänge werden später im einzelnen erläutert.

Als nächstes wird die Funktion des Wärmepumpensystems des Kältemittelkreislaufes beim Heiz- und Kühlmodus erläutert.

Während des Kühlvorgangs ist das Vierwegeventil 2 so ge­ schaltet, daß das Kältemittel vom Kompressor 1 über das Vierwegeventil 2, den Außenraumwärmeaustauscher 5, das elektrisch betätigte Expansionsventil 4, den Innenraum­ wärmeaustauscher 3 und das Vierwegeventil 2 wieder zum Kompressor 1 zurückströmt, was durch die Pfeile mit aus­ gezogenen Schäften veranschaulicht ist.

Der Außenraumwärmeaustauscher 5 wirkt als Kondensator, der Innenraumwärmeaustauscher 3 wirkt als Verdampfer zum Kühlen der umgewälzten Luft im Innenraumwärmeaus­ tauscher 3, wodurch der Raum gekühlt wird.

Für den Heizbetrieb wird das Vierwegeventil 2 umgeschal­ tet, wie dies durch die Pfeile mit den gestrichelten Schäften veranschaulicht ist. Das Kältemittel strömt da­ bei im Kompressor 1 über das Vierwegeventil 2, den Innen­ raumwärmeaustauscher 3, das elektrisch betätigte Expan­ sionsventil 4, den Außenraumwärmeaustauscher 5 und das Vierwegeventil 2 wieder zurück zum Kompressor 1. Der In­ nenraumwärmeaustauscher 3 wirkt dabei als Kondensator und überträgt Wärme auf die umgewälzte Luft, die dadurch erwärmt wird, wodurch die Raumtemperatur steigt, während das Kältemittel selbst durch diesen Wärmeaustausch in dem Innenraumwärmeaustauscher 3 gekühlt und zu einem flüssigen Kältemittel mit hohem Druck kondensiert wird, welches in das Expansionsventil 4 strömt. Dadurch wird der Druck des Kältemittels abgesenkt. Das erhaltene flüs­ sige Kältemittel mit niedrigem Druck wird in den Außen­ raumwärmeaustauscher 5 geführt, wodurch dieser als Ver­ dampfer wirkt. Das flüssige Kältemittel wird durch die Wärme der Außenluft verdampft, die durch den Außenraum­ wärmeaustauscher 5 hindurchströmt. Es ergibt sich ein gasförmiges Kältemittel mit niedrigem Druck, das zum Kompressor über das Vierwegeventil 2 zurückkehrt. Wäh­ rend dieses Heizbetriebs sind das erste elektromagnetische Ventil 8 und das zweite elektromagnetische Ventil 9 nicht erregt und somit geschlossen gehalten.

Wenn der Heizbetrieb unter der Bedingung einer niedrigen Außenraumtemperatur und einer hohen Außenraumfeuchte fortgesetzt wird, sammelt sich Eis auf den Oberflächen des Außenraumwärmeaustauschers 5 an. Wenn die Eisansamm­ lung fortschreitet, nimmt der Mengenstrom der Außenraum­ luft, die durch den Außenraumwärmeaustauscher 5 hindurch­ geht, ab, was zu einer weiteren Anhäufung von Eis und Verringerung der Heizfähigkeit des Systems und somit zu einer Reduzierung der Innenraumtemperatur führt, wodurch der Behaglichkeitspegel absinkt. Es muß also zu einer geeigneten Zeit ein Abtauvorgang ausgeführt werden, um das angesammelte Eis zu schmelzen. Dieser Abtauvorgang wird anhand von Fig. 3 erläutert.

Wenn sich in dem Außenraumwärmeaustauscher 5 Eis ange­ sammelt hat, ist sein Wärmeaustauschwirkungsgrad oder seine Leistung verringert, so daß der Überhitzungsgrad des Kältemittels am Auslaß des Außenraumwärmeaustauschers 5, der als Verdampfer wirkt, abgesenkt wird. Um dem zu begegnen, wird der Öffnungsgrad des Expansionsventils 4 verringert, um den Mengenstrom an Kältemittel zu reduzie­ ren und um einen gewünschten Überhitzungsgrad aufrecht zu erhalten. Wenn der Mengenstrom an Kältemittel verringert wird, nimmt der Druck am Einlaß des Außenraumwärmeaus­ tauschers 5 ab, wodurch die Temperatur Tr des Kältemit­ tels am Einlaß des Außenraumwärmeaustauschers 5, also die vom Sensor 24 gemessene Temperatur, sinkt.

Die Temperatur des Kältemittels am Einlaß des Außenraum­ wärmeaustauschers 5 ändert sich auch abhängig von der Temperatur Ta der Luft, die durch den Außenraumwärmeaus­ tauscher 5 strömt, also abhängig von der Außenlufttempe­ ratur. Wenn sich die Außenraumlufttemperatur ändert, än­ dern sich auch Druck und Temperatur im Außenraumwärme­ austauscher 5, was zu einer Änderung der vom Sensor 24 gemessenen Temperatur führt. Deshalb ändert sich die Men­ ge des sich ansammelnden Eises abhängig von der Differenz Ta-Tr zwischen der Außentemperatur Ta der Luft, die durch den Außenraumwärmeaustauscher 5 strömt, also zwischen der Temperatur, die vom Sensor 26 gemessen wird, und der Temperatur Tr des Kältemittels am Einlaß des Außenraum­ wärmeaustauschers 5, also der vom Sensor 24 gemessenen Temperatur. Dies ist in Fig. 4 dargestellt, wo auf der Abszisse die sich am Außenraumwärmeaustauscher 5 ansam­ melnde Eismenge und auf der Ordinate die Differenz zwi­ schen der Außenraumlufttemperatur Ta, die durch den Außen­ raumwärmeaustauscher 5 strömt, und der Temperatur Tr des Kältemittels am Einlaß des Außenraumwärmeaustauschers 5 aufgetragen sind. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, nimmt die Eismenge zu, wenn die Temperaturdifferenz größer ist. Die Eismenge nimmt ab, wenn die Temperaturdifferenz klei­ ner wird. Wenn die Temperatur Ta der Außenraumluft niedrig und ihre Feuchtigkeit groß ist, wird wahrscheinlich Eis auf der Oberfläche des Außenraumwärmeaustauschers 5 er­ zeugt, was zu einer Reduzierung des Wärmeaustauschwir­ kungsgrads oder der Leistungsfähigkeit des Außenraumwärme­ austauschers 5 führt. Deshalb nimmt der Druck im Außen­ raumwärmeaustauscher 5 ab. Wenn dies der Fall ist, steigt die Differenz zwischen der Außenraumlufttemperatur und der Temperatur des Kältemittels am Einlaß des Außenraum­ wärmeaustauschers 5 entsprechend der Eisansammlung an. Wenn die Temperaturdifferenz einen vorgegebenen Wert er­ reicht, kann mit dem Abtauen begonnen werden.

Die Temperatur Ta der in den Außenraumwärmeaustauscher 5 strömenden Luft, also die Außenlufttemperatur, und die Temperatur Tr des Kältemittels am Einlaß des Außenraum­ wärmeaustauschers 5 werden von dem Sensor 26 bzw. 24 ge­ messen. Die gemessenen Temperaturwerte werden in den Mi­ krocomputer 20 eingegeben, wo sie die Steuerung des Ab­ tauvorgangs auslösen, wenn die Differenz zwischen den gemessenen Temperaturen gleich einem Sollwert x oder größer als dieser Wert wird, was durch den Schritt 31 im Blockdiagramm von Fig. 3 gezeigt ist.

Wenn mit dem Abtauvorgang begonnen ist, ist es erforder­ lich, die Temperatur des Kompressors 1 über eine Soll­ temperatur y ansteigen zu lassen, um einen Teil der vom Kompressor 1 gespeicherten oder erzeugten Wärme als Wär­ mequelle für das Abtauen zu nutzen. Dann wird die Tempe­ ratur des Kompressors 1 durch die Temperatur Td des vom Kompressor geförderten Gases ersetzt, die von dem Sensor 23 gemessen wird. Wenn die davon gemessene Temperatur Td nicht höher als der Sollwert y ist, wird das zweite elek­ tromagnetische Ventil 9 erregt und dadurch geöffnet, wo­ durch im Nebenstrom ein Teil des geförderten Gases zur Einlaßseite des Kompressors 1 über die Zweigleitung 7 gelangt, was durch die Schritte 32 und 33 in Fig. 3 ge­ zeigt ist. Gleichzeitig wird die Drehzahl CH des Kompres­ sors 1 auf einen Sollwert Z eingestellt, was durch den Schritt 33 veranschaulicht ist. Das heißt, daß der Über­ hitzungsgrad des in den Kompressor 1 angesaugten Kälte­ mittels sowie die Eingangsleistung des Kompressors hö­ her werden, wodurch die Temperatur Td des vom Kompressor 1 geförderten Gases schnell ansteigt, wodurch die Tempe­ ratur Tr des Kältemittels am Einlaß des Außenraumwärme­ austauschers 5 auf die Solltemperatur steigt. Wenn die Kältemitteltemperatur Tr steigt und die Solltemperatur erreicht, wird das zweite elektromagnetische Ventil 9 entregt, wodurch der Durchlaß durch die Leitung 7 ge­ schlossen wird.

Beim Abtauvorgang wird das erste elektromagnetische Ven­ til 8 erregt und gasförmiges Kältemittel mit hoher Tem­ peratur und hohem Druck im Nebenstrom zum Außenraumwärme­ austauscher 5 geführt, wodurch das Abtauen bewirkt wird. Gleichzeitig wird der Mengenstrom des Gebläses 12 für den Innenraumwärmeaustauscher 3 auf einen Sollwert a eingestellt. Das Außenraumgebläse 11 wird abgeschaltet. Der Öffnungsgrad des Expansionsventils 4 wird auf einen Sollwert b eingestellt, was durch den Schritt 34 in Fig. 3 veranschaulicht ist.

In diesem Fall ist der Kältemittelkreislauf auf Heizmodus geschaltet, bei dem die Öffnung des Expansionsventils festgelegt ist, wenn ein Nebenstrom des geförderten Gases mit hoher Temperatur zum Einlaß des Außenraumwärmeaustau­ schers 5 weiter hinzugefügt wird. Als Folge wird der För­ derdruck verringert, so daß die Kondensationstemperatur und somit die Kondensationsleistung sinken. Da jedoch der Mengenstrom der vom Gebläse 12 in den Innenraumwär­ meaustauscher 3 geblasenen Luft ebenfalls auf den vor­ gegebenen Pegel a verringert wird, kann die Differenz Δ Ta zwischen den Temperaturen der Luft am Einlaß und Aus­ laß des Innenraumwärmeaustauschers 3 (die Differenz zwi­ schen den Temperaturen, die von den Sensoren 21 und 22 gemessen werden) auf einen konstanten Wert durch Einstel­ len des Sollmengenstroms des Gebläses 12 und des Öffnungs­ grads des Expansionsventils 4 gehalten werden, wodurch der Behaglichkeitspegel in dem Raum aufrecht erhalten wird.

Das Expansionsventil 4 wird so betätigt, daß sein Öffnungs­ grad zunimmt oder vergrößert wird, wenn der Überhitzungs­ grad Δ SHd, d.h. Temperatur des geförderten Gases minus Sättigungstemperatur entsprechend dem Druck des geförder­ ten Gases, des vom Kompressor geförderten Gases höher ist als ein Sollpegel c, und daß er verringert wird, wenn der Überhitzungsgrad niedriger als der Sollpegel c wird, wodurch der Überhitzungsgrad Δ SHd des vom Kompres­ sor geförderten Gases gesteuert wird, was durch die Schritte 35, 36 und 37 veranschaulicht ist.

Bei diesem Abtauzyklus wird eine Menge an flüssigem Kälte­ mittel, das teilweise in dem Innenraumwärmeaustauscher 3 kondensiert, und eine Menge an flüssigem Kältemittel, das nach dem Schmelzen des angesammelten Eises am Außen­ raumwärmeaustauscher 5 kondensiert, in den Kompressor gesaugt. Wenn diese Flüssigkeitsmengen groß werden, be­ steht die Gefahr einer Beschädigung des Kompressors, was seine Einsatzfähigkeit verringert. Es ist deshalb erfor­ derlich, den Überhitzungsgrad des vom Kompressor 1 ge­ förderten Gases so zu steuern, daß eine enge Beziehung zu dem Mengenstrom der rückströmenden Flüssigkeit besteht, also der Flüssigkeitsmenge, die zum Kompressor 1 nach einem Zyklus zurückfließt.

Es ist auch möglich, den Mengenstrom der vom Gebläse 12 des lnnenraumwärmeaustauschers 3 geförderten Luft so ein­ zustellen, daß die Differenz Δ Ta, also die vom Sensor 22 gemessene Temperatur minus der vom Sensor 21 gemesse­ nen Temperatur, zwischen den Temperaturen der Luft am Luftauslaß und Einlaß des Innenraumwärmeaustauschers 3 auf einen Sollwert d eingestellt wird, was durch die Schritte 38 und 39 in Fig. 3 veranschaulicht ist.

Um die Abtauzeit zu verringern, in welcher das gespeicher­ te Eis unter der der vorstehenden Weise bewirkten Steue­ rung geschmolzen wird, wird das zweite Zweigventil 9 ge­ öffnet, wenn der Überhitzungsgrad Δ SHd des geförderten Gases über eine Solltemperatur h ansteigt, wenn eine Zeit t vom Beginn des Abtauvorgangs länger wird als eine Soll­ zeit e und wenn gleichzeitig Δ SHd zu einer Zunahme neigt, was durch die Schritte 40 und 41 veranschaulicht ist. Wenn das Ventil 9 geöffnet wird, wird ein Teil des vom Kompressor 1 geförderten Gases hinsichtlich einer Erhöhung des Einströmdrucks im Einlaßrohr 1 b und des Kondensations­ drucks im Außenraumwärmeaustauscher 5, wodurch die Tempe­ ratur des Außenraumwärmeaustauschers 5 ansteigt, so daß das Eis beschleunigt geschmolzen und die Abtauzeit verrin­ gert wird. Wenn jedoch das zweite Zweigventil 9 zu einem Zeitpunkt geöffnet wird, wenn der Überhitzungsgrad Δ SHd abgesenkt ist, sinkt Δ SHd weiter ab und es wird eine große Menge an flüssigem Kältemittel beim Schmelzen des angesammelten Eises erzeugt und zum Kompressor 1 zurück­ geführt. Deshalb wird die erhöhte Menge des flüssigen Kältemittels nicht vollständig durch die im Kompressor 1 gespeicherte Wärme verdampft, was zu einer Flüssigkeits­ kompression führt. Dies ergibt eine Verringerung der Be­ triebssicherheit. Wenn das zweite Zweigventil 9 gleich­ zeitig mit dem ersten Zweigventil 8 geöffnet wird, sinkt die Temperatur des geförderten Gases abrupt ab, so daß eine große Menge an flüssigem Kältemittel zum Kompressor 1 wie vorstehend beschrieben zurückströmt, was die Be­ triebssicherheit des Systems verringert. Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Änderung des Überhitzungsgra­ des Δ SHd und der Zeit, während der das zweite Ventil 9 geöffnet ist.

In Fig. 5 ist auf der Ordinate der Überhitzungsgrad Δ SHd des geförderten gasförmigen Kältemittels aufgetra­ gen, auf der Abszisse die Zeit t. Wenn das erste und zwei­ te elektromagnetische Ventil 8 bzw. 9 zum gleichen Zeit­ punkt t = 0 geöffnet werden, sinkt der Überhitzungsgrad Δ SHd abrupt ab, was durch die strichpunktierte Linie 50 veranschaulicht ist, so daß die für das Ansteigen des Überhitzungsgrades Δ SHd erforderliche Zeit lang wird.

Wenn das zweite elektromagnetische Ventil 9 geöffnet wird, nachdem eine Zeit t ₁ vom Augenblick t = 0 an, in welchem das erste elektromagnetische Ventil 8 geöffnet worden ist, vergangen ist, ändert sich der Überhitzungsgrad Δ SHd des geförderten flüssigen Kältemittels im Lauf der Zeit, was durch die gestrichelte Linie 51 dargestellt ist. Wenn das zweite elektromagnetische Ventil 9 geöffnet wird, wenn Δ SHd zur Zeit t ₂ wieder auf h zurückgekehrt ist, nachdem das erste elektromagnetische Ventil 8 geöffnet worden ist, ändert sich der Überhitzungsgrad Δ SHd des geförderten flüssigen Kältemittels, wie dies durch die ausgezogene Linie 52 dargestellt ist. Wenn also das zwei­ te elektromagnetische Ventil 9 zur Zeit t ₂ geöffnet wird, nachdem das erste elektromagnetische Ventil 8 geöffnet worden ist, ist die Verringerung des Überhitzungsgrades Δ SHd des geförderten flüssigen Kältemittels nicht bedeutend.

Wenn das Eis geschmolzen ist, beginnt die Temperatur Tro des flüssigen Kältemittels am Auslaß des Außenraumwärme­ austauschers 5, also die vom Sensor 25 gemessene Tempe­ ratur, zu steigen. Wenn Tro gleich einem Sollwert f wird, werden die Zweigventile 8 und 9 geschlossen, das Innen­ raumgebläse 12 kehrt in den normalen Betriebszustand q zurück, das Außenraumgebläse 14 beginnt wieder zu arbei­ ten. Dadurch nimmt das System den normalen Heizmodusbe­ trieb wieder auf, was durch die Schritte 42 und 43 veran­ schaulicht ist.

Der Mengenstrom des heißen gasförmigen Kältemittels, das durch das Abtauzweigventil strömt, wird so eingestellt, daß er niedriger ist als der im Falle des herkömmlichen Heißgas-Abtausystems, während eine einlaßseitige Zweig­ leitung vorgesehen wird, um den niedrigen Mengenstrom zu kompensieren, wodurch heißes Gas im Nebenstrom zur Einlaßseite geführt wird, wodurch der Druck auf der Ein­ laßseite nach dem Abtauen in der Art und Weise der Heiß­ gasabtau ansteigt. Durch die Wirkung des Anstiegs des einlaßseitigen Drucks in der vorstehend beschriebenen Weise steigen der Druck im Außenraumwärmeaustauscher 5 und die Temperatur des in dem Wärmeaustauscher 3 strömen­ den Kältemittels, wodurch das Eis auf zweistufige Weise vollständig geschmolzen wird, während der Überhitzungs­ grad des geförderten Gases durch das Expansionsventil gesteuert wird.

Dann wird der Heizbetrieb fortgesetzt und erhitzte oder erwärmte Luft vom Innenraumwärmeaustauscher eingeblasen, während der Abtauvorgang ausgeführt wird, so daß ein ge­ eigneter Behaglichkeitspegel aufrecht erhalten werden kann.

Zusätzlich wird bei dem System der Überhitzungsgrad des geförderten gasförmigen Kältemittels während des Abtau­ vorgangs gesteuert, so daß die Menge der zum Kompressor zurückströmenden Flüssigkeit verglichen mit dem herkömm­ lichen Heißgas-Bypassabtausystem gering ist, so daß die Betriebssicherheit der Anlage gewährleistet ist.

Claims (8)

1. Klimaanlage mit einer Wärmepumpe, deren Kältemittelkreislauf einen Kompressor (1), ein Vierwegeventil (2), einen Innenraumwärmeaustauscher (3), ein Expansionsventil (4) und einen Außenraumwärmeaustauscher (5) aufweist, die durch Leitungen verbunden sind, wobei das Vierwegeventil (2) für die Wahl des Heizmodus oder Kühlmodus der Klimaanlage umschaltbar ist, und mit Einrichtungen (20) zur Steuerung des Kältemittelkreislaufs, gekennzeichnet durch

• - ein erstes Zweigrohr (6), das sich von einer Auslaßleitung (1 a) des Kompressors (1) aus unter Bildung einer ersten Bypassleitung erstreckt und mit einer Leitung (4 b) verbunden ist, durch welche das Expansionsventil (4) und der Außenraumwärmeaustauscher (5) miteinander verbunden sind,
• - ein erstes Ventil (8), das in der ersten Zweigleitung (6) zum Öffnen/Schließen eines Durchlasses darin angeordnet ist,
• - eine zweite Zweigleitung (7), die sich von der Auslaßleitung (1 a) des Kompressors (1) unter Bildung einer zweiten Bypassleitung aus erstreckt und mit einer Einlaßleitung (1 b) des Kompressors (1) verbunden ist,
• - ein zweites Ventil (9), das in der zweiten Zweigleitung (7) zum Öffnen/Schließen eines Durchlasses darin angeordnet ist, und
• - wobei die Einrichtungen (20) zur Steuerung des Kältemittelkreislaufs auch das selektive Öffnen und Schließen des zweiten Ventils (9) bewirken und auf einen Überhitzungsgrad des geförderten gasförmigen Kältemittels ansprechen, das vom Kompressor (1) nach dem Öffnen des ersten Ventils (8) gefördert wird, so daß das geförderte gasförmige Kältemittel dem Außenraumwärmeaustauscher (5) zugeführt wird, um einen Abtauvorgang zu bewirken, während der Heizmodus weiterläuft.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das zweite Ventil (9) der zweiten Zweigleitung (7) für eine geeignete Zeit geschlossen wird, nachdem das erste Ventil (8) der ersten Zweigleitung (6) für das Abtauen geöffnet worden ist, und
• - daß das zweite Ventil (9) geöffnet wird, nachdem der Überhitzungsgrad des geförderten gasförmigen Kältemittels angestiegen ist.

3. Klimaanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das zweite Ventil (9) zwangsweise geöffnet wird, nachdem eine Sollzeit von einem Augenblick an vergangen ist, an dem das erste Ventil (8) geöffnet worden ist.

4. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zwei­ te Ventil (9) geöffnet wird, wenn der Temperaturan­ stieg des Außenraumwärmeaustauschers (5) pro Einheits­ zeit größer wird als ein Sollwert.

5. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wider­ stand der ersten Zweigleitung (6) gegenüber dem durch­ strömenden Kältemittel niedriger ist als der in der zweiten Zweigleitung (7).

6. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtungen (20) zum selektiven Öffnen und Schließen des zweiten Ventils (9) zum Zuführen des geförderten gasförmigen Kältemittels zur Einlaßleitung (1 b) das zweite Ventil (9) öffnen, wenn entschieden wird, daß der Zeitraum für den Abtauvorgang einen Soll-Abtauzeit­ raum überschreitet und der Überhitzungsgrad des von dem Kompressor (1) geförderten gasförmigen Kältemit­ tels höher als ein Sollwert ist, und daß die Einrichtungen (20) zum Öffnen und Schließen einen Sensor (25) zum Messen der Temperatur des aus dem Außenraumwärmeaustauscher (5) abströmenden Kälte­ mittels aufweisen, die von dem Sensor (25) gemessene Kältemitteltemperatur mit einem Sollwert vergleichen und ein Signal zum Schließen des zweiten Ventils (9) abgeben, wenn die gemessene Temperatur höher als der Sollwert ist.

7. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ richtungen (20) zum selektiven Öffnen und Schließen des zweiten Ventils (9) eine Zuführung von gefördertem gasförmigen Kältemittel zur Einlaßleitung (1 b), weiter­ hin einen Sensor (23) zum Messen einer Temperatur des vom Kompressor (1) geförderten gasförmigen Kältemit­ tels und einen Sensor (27) zum Messen einer Sättigungs­ temperatur des geförderten gasförmigen Kältemittels aufweisen, daß die Einrichtungen (20) den durch Verwendung der Sensoren (23, 27) bestimmten Überhitzungsgrad des Kältemittels mit einem Sollwert vor dem Abtauvorgang vergleichen, ein Signal zum Öffnen des zweiten Ventils (9) abgeben, wenn der Überhitzungsgrad niedriger als der Sollwert ist, und ein Signal zum Schließen des zweiten Ventils (9) abge­ ben, wenn der Überhitzungsgrad den Sollwert erreicht.

8. Klimaanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ex­ pansionsventil (4) mit Einrichtungen zum Aufrechter­ halten eines Soll-Ventilöffnungsgrades während des Ab­ tauvorganges und mit Einrichtungen zum Vergleichen des Überhitzungsgrades des vom Kompressor geförderten Kältemittels mit einem Sollwert und zum Steuern ver­ sehen ist, um den Öffnungsgrad des Expansionsventils (4) zu verringern, wenn der Überhitzungsgrad niedriger als der Sollwert ist, und um den Öffnungsgrad des Ex­ pansionsventils (4) zu vergrößern, wenn der Überhit­ zungsgrad höher als der Sollwert ist.