DE60021966T2

DE60021966T2 - Kommunikationsstation mit geregelter Kühlung

Info

Publication number: DE60021966T2
Application number: DE60021966T
Authority: DE
Inventors: Kenji Isazawa; Takashi Nonaka; Yu Seshimo
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 2000-06-16
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2020-06-17
Also published as: EP1357778B1; EP1074796B1; EP1074796A3; KR20010021050A; DE60031799T2; DE60021966D1; EP1074796A2; ES2275067T3; EP1357778A2; CN1283055A; US6539736B1; DE60031799D1; ES2246812T3; CN1134188C; TW476842B; KR100367349B1; EP1357778A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kommunikationsstation, wobei das Innere der Kommunikationsstation, in dem Kommunikationseinrichtungen mit wärmeerzeugenden Elementen, wie etwa Schalttafeln oder dergleichen untergebracht sind, von einer Kühlvorrichtung, wie etwa einer Klimaanlage, gekühlt wird.
Seit einigen Jahren werden Kommunikationsstationen, die eine große Zahl von elektronischen Baugruppen für die Nachrichtenübertragung aufweisen, im Zuge der zunehmenden Verbreitung tragbarer Fernmeldeeinrichtungen an den verschiedensten Orten aufgestellt, um Nachrichten weiterzuleiten. Die Dimensionen solcher Kommunikationsvermittlungsstationen sind z. B. eine Breite von ungefähr 6 m, eine Tiefe von ungefähr 1,7 m und eine Höhe von ungefähr 1,7 m. Die Kommunikationsvermittlungsstationen sind zwar relativ klein, aber der Bruttoheizwert von in den Kommunikationsstationen vorhandenen elektronischen Baugruppen beträgt einige kW bis einige Dutzend kW.
Deshalb werden Klimaanlagen verwendet, um diese elektronischen Baugruppen durch Kühlen von Baugruppengehäusen der Kommunikationsstationen zu kühlen. 30 zeigt eine Ausbildung eines herkömmlichen Verfahrens zum Steuern der Kühlung einer Kommunikationsstation. In 30 bezeichnet 1 einen Einschubschrank, in dem Kommunikationseinrichtungen mit einer großen Zahl von elektronischen Schalttafeln, Baugruppen usw. aufgenommen sind; 3 bezeichnet ein Gebläse; 4 bezeichnet eine Inneneinheit mit einem Innen-Wärmetauscher 4a und einem Innen-Gebläse 4b; 5 bezeichnet eine Außeneinheit mit einem Kompressor 5a und einem Außen-Wärmetauscher 5b.
Das Bezugszeichen 6 bezeichnet Ansaugluft, die in den Innen-Wärmetauscher 4a strömt; 7 bezeichnet Abluft aus dem Innen-Wärmetauscher 4a; 8 bezeichnet Ansaugluft zum Kühlen der Kommunikationseinrichtungen; 9 bezeichnet eine Ansauglufttemperatur-Erfassungseinrichtung, die eine Temperatur der Ansaug luft 6 erfaßt; 10 bezeichnet ein Gehäuse zur Unterbringung des Einschubschranks und der Inneneinheit 4; und 11 bezeichnet eine Kühl-Steuerungseinrichtung zum Steuern der Kühlleistung des Kompressors 5a.
Als nächstes wird der Ablauf des herkömmlichen Verfahrens zur Kühlsteuerung der Kommunikationsstation beschrieben. Die Anzahl von Betriebseinheiten der Kommunikationseinrichtungen 2 ändert sich in Abhängigkeit von der Häufigkeit der Kommunikationen, und der Heizwert nimmt in Abhängigkeit von der Zahl der Betriebseinheiten der Kommunikationseinrichtungen 2 zu oder ab. Die Ansaugluft 8 zu den Kommunikationseinrichtungen 2 wird von dem Gebläse 3 zu den Kommunikationseinrichtungen 2 geschickt, um sie zu kühlen, wird dadurch erwärmt und in der Inneneinheit 4 als die Ansaugluft 6 in den Innen-Wärmetauscher 4a genutzt.
Die in die Inneneinheit 4 geleitete Ansaugluft 6 wird von dem Innen-Wärmetauscher 4a gekühlt, aus dem Innen-Wärmetauscher 4 als Abluft 7 in das Gehäuse 10 geblasen und dient als Ansaugluft 8 in die Kommunikationseinrichtungen 2. Andererseits steuert die Kühl-Steuerungseinrichtung 11 die Kühlleistung des Kompressors 5a auf der Basis eines Ausgangstemperaturwerts von der Ansauglufttemperatur-Erfassungseinrichtung 9 so, daß die Ansaugluft 8 in die Kommunikationseinrichtungen 2 eine vorbestimmte Temperatur, wie beispielsweise 35 °C oder weniger hat.
Ferner befinden sich eine große Zahl von Kommunikationsstationen für Mobiltelefone usw. in Städten, auf Dächern von Wohnanlagen und Bürogebäuden, auf Anhöhen bzw. Berghöhen in Vorstädten und in der Wildnis. Kommunikationseinrichtungen sind im allgemeinen in einem hermetischen Gehäuse in den Kommunikationsstationen untergebracht. Der Raum in einigen der Gehäuse ist jedoch zu eng, um eine Person aufzunehmen. Daher werden die Gehäuse ausreichend gekühlt, weil in den Kommunikationseinrichtungen wärmeerzeugende Komponenten enthalten sind.
Ein System zum Kühlen eines solchen Gehäuses ist in der ungeprüften JP-Patentveröffentlichung JP-A-11-135 972 angegeben. 31 zeigt dieses System. Das Gehäuse-Kühlsystem 151 für eine Kommunikationsstation 152 besteht aus einem Kühler 121 vom Verdampfungstyp in einem frei zirkulierenden Kältekreislauf 120 und einem Verdampfer 113 in einem Zwangsumlauf-Kältekreislauf 109, um das Innere des Gehäuses 103, den hermetischen Raum, zu kühlen. Der Zwangsumlauf-Kältekreislauf 109 ist so ausgebildet, daß ein Kältemittel von einem Kompressor 110 in Zwangsumlauf gebracht wird, wobei ein solcher Mechanismus allgemein in einer Klimaanlage usw. verwendet wird.
Die Kommunikationseinrichtungen 104, die wärmeerzeugende Komponenten 105 aufweisen, sind in dem Gehäuse 103 untergebracht. In allgemein verwendeten Kommunikationseinrichtungen 104 ist im Inneren eines Gerätegehäuses 106, das eingebaute wärmeerzeugende Komponenten 105 hat, ein Gebläse (nicht gezeigt) angeordnet, um Luft durch eine Ansaugöffnung 107 anzusaugen, die an einer seitlichen Oberfläche oder einer unteren Oberfläche des Gerätegehäuses liegt, und Wärme aus einer Austrittsöffnung 108 zu blasen, die an einer Rückseite des Gerätegehäuses positioniert ist.
Im Fall eines Verdampfers sind eine Ansaugöffnung 155 zum Ansaugen von Luft in das Gehäuse 103 und eine Austrittsöffnung 156 zum Blasen gekühlter Luft in das Gehäuse 103 ausgebildet. Im Fall eines Verdampfers 153 sind der Verdampfer 113 und ein Gebläse 154 eingebaut. Andererseits ist an einer hinteren Oberfläche des Gerätegehäuses 106 ein Warmluftleitweg 157 ausgebildet, der mit der Austrittsöffnung 108 verbunden ist. Der Warmluftleitweg 157 ist mit einem Luftweg 167 verbunden, der eine Warmluftansaugöffnung und eine Warmluftaustrittsöffnung hat. Ein Kondensator 122 und ein Gebläse 163 sind in den Luftweg 167 eingebaut.
Ein Kondensator 111 in dem Zwangsumlauf-Kältekreislauf 109 ist in einem Kondensatorgehäuse als Außeneinheit einer Klimaanlage angeordnet. Das Gehäuse 117 des Kondensators ist als Kasten ausgebildet und hat eine Außenluft-Ansaug öffnung 118 und eine Austrittsöffnung 119. Der Kondensator 111, der Kompressor 110, ein Drosselventil 112 für Kältemittel und ein Gebläse 116 sind in dem Kondensatorgehäuse 117 untergebracht.
Der Zwangsumlauf-Kältekreislauf 109 wird aufgebaut durch sequentielles Verbinden des Kompressors 110, des Kondensators 111, des Kältemittel-Drosselventils 112 in dem Kondensatorgehäuse 117 mit dem Gehäuse 103 durch Rohre 114, 115 für das Kältemittel, so daß eine Ringform gebildet ist. Ferner ist der Kondensator 122 in dem Kältekreislauf 120 mit freier Zirkulation in dem Kondensatorgehäuse 159 als Außeneinheit angeordnet. Das Kondensatorgehäuse 159 ist kastenförmig und hat eine Außenluft-Ansaugöffnung 160, eine Austrittsöffnung 161, den Kondensator 122 und das Gebläse 162.
Der Kältekreislauf 120 mit freier Zirkulation wird aufgebaut durch Verbinden des Kondensators 122 in dem Kondensatorgehäuse 159 mit dem Kühler 121 vom Verdampfungstyp in dem Luftstromweg 167 über ein Kältemittel-Verdampfungsrohr 123 und ein Rücklaufrohr 124 für flüssiges Kältemittel, so daß eine Ringanordnung erhalten wird.
Bei dem herkömmlichen Kühlsystem wird eine Kühlleistung in Übereinstimmung mit einer maximalen Kühllast der wärmeerzeugenden Komponenten 105 bestimmt. Da das Gehäuse 103 im allgemeinen so ausgebildet ist, daß eine extrem geringe Wärmeübertragung durch massive Leiter stattfindet, treten sehr geringe Änderungen der Kühllast im Inneren des Gehäuses 103 in Abhängigkeit von Änderungen der Außenluft-Temperatur auf.
Nachstehend wird ein Betriebsablauf des herkömmlichen Systems beschrieben. Im Gehäuse 103 befindliche Luft wird durch die Luftansaugöffnung 107 in das Gerätegehäuse 106 angesaugt, wenn ein (nicht gezeigtes) Gebläse in der Kommunikationseinrichtung 104 angetrieben wird. Angesaugte Kühlluft kühlt die wärmeerzeugenden Komponenten 105 und wird in Warmluft umgewandelt.
Dann wird die Warmluft aus der Austrittsöffnung 108 in der hinteren Oberfläche des Gehäuses in den Warmluftleitweg 157 geblasen. Die so ausgeblasene Luft wird mit dem Gebläse 163 durch die Warmluftansaugöffnung 158 in den Luftstromweg 167 angesaugt. Die Warmluft strömt durch den Kühler 121 vom Verdampfungstyp in dem Luftstromweg 167 und wird durch Wärmeaustausch mit einem Kältemittel in dem frei zirkulierenden Kältekreislauf 120 primärgekühlt. Die Luft, die eine Primärkühlung erfahren hat, wird mit dem Gebläse 163 angesaugt und durch die Austrittsöffnung 164 in das Gehäuse 103 geblasen.
Zumindest ein Teil der primärgekühlten Luft wird mit dem Gebläse 154 durch die Ansaugöffnung 155 in das Verdampfergehäuse 153 angesaugt und strömt durch den Verdampfer 113, so daß die Luft durch den Wärmeaustausch mit einem Kältemittel in dem Zwangsumlauf-Kältekreislauf 109 gekühlt wird. Die so gekühlte Luft wird aus der Kühlluftaustrittsöffnung 156 in das Gehäuse geblasen.
In dem frei zirkulierenden Kältekreislauf 120 gelangt ein Kältemittel in dem Kühler 121 vom Verdampfungstyp durch Wärmeaustausch mit der erwärmten Luft zum Sieden und wird zu einem gasförmigen Kältemittel. Das gasförmige Kältemittel strömt durch das Kältemittelverdampfungsrohr 123 und erreicht den Kondensator 122. Das gasförmige Kältemittel in dem Kondensator 122 wird durch Wärmeaustausch mit Außenluft, die von der Außenluft-Ansaugöffnung 160 zu der Austrittsöffnung 161 in einem Kondensatorgehäuse 159 strömt, in flüssiges Kältemittel umgewandelt, wobei das gasförmige Kältemittel gekühlt wird.
Das flüssige Kältemittel strömt infolge einer Dichtedifferenz zwischen dem flüssigen und dem gasförmigen Kältemittel mittels Schwerkraft durch das Rücklaufrohr 124 für flüssiges Kältemittel zu dem Kühler 121 vom Verdampfungstyp zurück. Andererseits strömt in dem Zwangsumlauf-Kältekreislauf 109 ein gasförmiges Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel, das aus dem Kompressor 110 unter Druck austritt, in den Kondensator 111 und wird zu einem flüssigen Kältemittel durch Wärmeaustausch mit Außenluft, die mit dem Gebläse 116 von der Außenluft-Ansaugöffnung 118 zu der Austrittsöffnung 119 in dem Kondensatorgehäuse 117 strömt, wobei das gasförmige Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittel gekühlt wird.
Das flüssige Kältemittel wird mit dem Kältemittel-Drosselventil 12 druckentspannt und nimmt einen Gas-Flüssigkeit-Zweiphasenzustand an. Danach erreicht das flüssige Kältemittel den Verdampfer 113 durch das Kältemittelrohr 114. Das Kältemittel tritt in Wärmeaustausch mit Luft, die durch das Verdampfergehäuse 153 in dem Verdampfer 113 strömt, und wird zu einem gasförmigen Niederdruck-Kältemittel. Das Kältemittel kehrt durch das Kältemittelrohr 115 zu einer Ansaugseite des Kompressors 110 zurück.
Da bei dem herkömmlichen Kühl-Steuerungsverfahren für Kommunikationsstationen eine gewöhnlich an einer Wand aufgehängte Klimaanlage oder ein herabhängendes Klimaanlagengehäuse verwendet wird, wie es in der ungeprüften JP-Patentveröffentlichung JP-A-4-98038 angegeben ist, wird die Ansaugtemperatur der Ansaugluft 6 des Innen-Wärmetauschers 4a von der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 9 erfaßt.
Wenn jedoch die Luftverteilung im Gehäuse nicht günstig ist, treten die Phänomene auf, daß Abluft aus den Kommunikationseinrichtungen zurückbleibt und aus der Inneneinheit ausgeblasene Luft einen kurzen Zyklus bewirkt. Daher entspricht der Heizwert der Kommunikationseinrichtungen, d. h. eine reale Kühllast, nicht der Ansauglufttemperatur. Somit wirkt die Klimaanlage nicht auf die reale Kühllast ein, so daß die Temperatur im Gehäuse erhöht oder verringert wird; die Umgebungsbedingungen für die Arbeitstemperatur der Kommunikationseinrichtungen sind somit unbefriedigend, und Dampf schlägt sich in der Klimaanlage nieder.
Da in dem herkömmlichen Kühlsystem der Kühler 121 vom Verdampfungstyp und der Verdampfer 113 in verschiedenen Luftstromwegen angeordnet sind, müssen für die Luftstromwege jeweils Gebläse 163 und 154 vorgesehen sein.
Da ferner die Einbaudichte der in dem Gehäuse 103 installierten Komponenten hoch ist, um eine kompakte Bauweise zu erreichen, ist es unmöglich, Raum für zusätzliche Gebläse zu schaffen. Es besteht daher das Problem, daß kein großes Gebläse verwendet werden kann und beispielsweise eine hohe Luftstromrate nicht zugeführt werden kann, wenn der Raum im Gehäuse 103 unverändert bleibt.
Da im übrigen die Luft, die in dem Kühler 121 vom Verdampfertyp primärgekühlt wurde, sich in dem Gehäuse 103 nach dem Durchströmen der Austrittsöffnung 164 verteilt, gibt es einen direkten Luftstrom (Pfeil C) in Richtung zu dem Verdampfergehäuse 153 und einen Umgehungsluftstrom (Pfeil B), der in die Luftansaugöffnung 107 der Kommunikationseinrichtung 104 angesaugt wird. Wenn die Luftdurchflußrate des Gebläses 154 übermäßig hoch ist, kann die aus der Kühlluft-Austrittsöffnung 156 ausgeblasene gekühlte Luft in einem kurzen Zyklus zu der Ansaugöffnung 155 zurückkehren, so daß der Kühlwirkungsgrad verschlechtert wird.
Um ferner die erwärmte Luft in dem Kühler 121 vom Verdampfertyp zu entnehmen, ist es notwendig, den Warmluftleitweg 157 und die Warmluft-Ansaugöffnung 158 vorzusehen, so daß die Ausbildung des Luftstromwegs kompliziert wird. Wenn der Warmluftleitweg 157 nicht vorgesehen ist, wird Hochtemperatur-Warmluft, die aus der Austrittsöffnung 108 der Kommunikationseinrichtung 104 geblasen wird, direkt in die Ansaugöffnung 155 des Verdampfers 113 unter Umgehung des Kühlers 121 vom Verdampfungstyp angesaugt, so daß die Gefahr besteht, daß der Zwangsumlauf-Kältekreislauf 109 beschädigt wird und ausfällt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben angesprochenen Probleme zu lösen, mit denen die herkömmliche Technik behaftet ist, und eine Kommunikationsstation anzugeben, in der Kommunikationseinrichtungen in Abhängigkeit von einem Heizwert gekühlt werden können, der durch die Anzahl von Operationen der Kommunikationseinrichtungen bewirkt wird.
Ferner ist es möglich, mit einer guten Folgeleistung zu steuern; ein Kühler kann durch Energieeinsparung hochwirksam betrieben werden; ein Niederschlag von Feuchtigkeit kann vermieden werden; häufiges Ein- und Ausschalten einer Klimaanlage kann vermieden werden; es ist möglich, Änderungen der Umwelt zu berücksichtigen; und die Leistungszahl des Kühlers kann ebenfalls erhöht werden; außerdem können weitere Verbesserungen erzielt werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Angabe einer Kommunikationsstation, in der Feuchtigkeitsniederschlag infolge eines übermäßigen Temperaturabfalls einer Ausblasluft aus einer Inneneinheit verhindert werden kann.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Angabe von Kommunikationsstationen, in denen die Leistung des Gesamtvolumens des Kühlsystems optimiert ist, Energie eingespart wird und die Zuverlässigkeit des Systems verbessert werden kann durch geeignete Kombination eines Kühlers vom Verdampfungstyp in einem frei zirkulierenden Kältekreislauf, eines Verdampfers in einem Zwangsumlauf-Kältekreislauf und von Gebläsen.
Die GB-A-2 311 168 (entspricht der DE-A-196 09 651) zeigt eine Klimaanlage für einen Schaltanlagenschrank. Eine erste Klimaanlage ist auf dem Schrank angebracht, und eine zusätzliche Klimaanlage ist an der Rückseite angeordnet. Das Innere des Schranks enthält eine Vielzahl von eingebauten elektrischen oder elektronischen Einheiten der Schaltanlage sowie Gebläse. Sensoren sind in dem Schrank angeordnet und umfassen Temperatursensoren, einen Feuchtigkeitssensor und einen Eingangsstrom-Meßsensor. Komponenten der Klimaanlagen werden mit einer zentralen Steuerungsanordnung auf der Basis von Signalen gesteuert, die von den Sensoren empfangen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kommunikationsstation gemäß dem Patentanspruch 1 angegeben.
Gemäß der Erfindung weist eine Kommunikationsstation, die eine Klimaanlage und ein Gehäuse zur Unterbringung von Kommunikationseinrichtungen hat, folgendes auf: eine elektrische Leistungs-Erfassungseinrichtung zum Erfassen des Leistungsverbrauchs der in dem Gehäuse untergebrachten Kommunikationseinrichtungen; eine Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung zum Erfassen der Temperatur der zu der Kommunikationseinrichtung geschickten Luft; und eine Kühl-Steuerungseinrichtung zum Steuern der Kühlleistung der Klimaanlage, wobei die Kühl-Steuerungseinrichtung die Kühlleistung der Klimaanlage sowohl auf der Basis des Ausgangssignals der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung als auch des Ausgangssignals der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung steuert.
Bevorzugt wird die Leistung des Kompressors der Klimaanlage mit der Kühl-Steuerungseinrichtung auf ein Minimum gebracht, wenn das Ausgangssignal der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung kleiner als ein festgelegter Wert der elektrischen Leistung ist.
Bei einer Ausführungsform weist die Kommunikationsstation folgendes auf: eine Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Ansaugtemperatur eines Innen-Wärmetauschers, wobei mit der Kühl-Steuerungseinrichtung die Kühlleistung der Klimaanlage sowohl auf der Basis des Ausgangssignals der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung für den Innen-Wärmetauscher als auch der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung für die Kommunikationseinrichtungen gesteuert wird.
Bei einer anderen Ausführungsform wird die Leistung des Kompressors der Klimaanlage auf ein Minimum gebracht, wenn das Ausgangssignal der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung für den Innen-Wärmetauscher niedriger als eine vorgegebene Temperatur ist.
Bei einer anderen Ausführungsform wird die Kühlleistung der Klimaanlage mit der Kühl-Steuerungseinrichtung auf der Basis des Ausgangssignals der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung, des Ausgangssignals der Ansaugtemperatur-Erfas sungseinrichtung des Innen-Wärmetauschers und des Ausgangssignals der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung für die Kommunikationseinrichtungen gesteuert.
Bei einer anderen Ausführungsform wird die Leistung des Kompressors der Klimaanlage auf ein Minimum gebracht, wenn das Ausgangssignal der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung kleiner als eine festgelegte elektrische Leistung ist oder das Ausgangssignal der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung des Innen-Wärmetauschers kleiner als ein vorgegebener Temperaturwert ist.
Mit der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung kann der elektrische Leistungsverbrauch basierend auf dem durch die in dem Gehäuse untergebrachten Kommunikationseinrichtungen fließenden elektrischen Gesamtstrom erfaßt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform steuert die Kühl-Steuerungseinrichtung die Kühlleistung der Klimaanlage auf der Basis von einem Ausgangssignal der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung für die Kommunikationseinrichtungen und eines Steuer-Sollwerts der Temperatur der zu der Kommunikationseinrichtung geschickten Luft und ändert den Steuer-Sollwert auf der Basis eines Ausgangssignals der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung des Innen-Wärmetauschers.
Bei einer anderen Ausführungsform ändert die Kühl-Steuerungseinrichtung den Steuer-Sollwert auf der Basis eines Sollwerts der Ansauglufttemperatur in den Innen-Wärmetauscher und auf der Basis des Ausgangssignals der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung für den Innen-Wärmetauscher, und die Kühl-Steuerungseinrichtung senkt den Sollwert der Ansauglufttemperatur in den Innen-Wärmetauscher um einen vorgegebenen Temperaturwert ab, wenn die mit der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung für die Kommunikationseinrichtungen erfaßte Ansaugtemperatur in die Kommunikationseinrichtungen einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet und/oder wenn die Klimaanlage eine vorgegebene Anzahl von Malen oder häufiger eingeschaltet wird.
Mit der Kühl-Steuerungseinrichtung können ein oberer Grenzwert und ein unterer Grenzwert der Ansauglufttemperatur gesteuert werden, und zwar auf der Basis des Sollwerts der Ansauglufttemperatur für den Innen-Wärmetauscher und auf der Basis des Steuer-Sollwerts der Temperatur der zu den Kommunikationseinrichtungen geschickten Luft.
Ein Anfangswert des Steuer-Sollwerts kann mit der Kühl-Steuerungseinrichtung bei jeder vorgegebenen Periode eingestellt werden.
Die Kommunikationsstation kann ferner folgendes aufweisen: eine Hilfs-Kühlvorrichtung zusätzlich zu der Klimaanlage, die als Haupt-Kühlvorrichtung dient, wobei der Betrieb der Hilfs-Kühlvorrichtung unabhängig von der Haupt-Kühlvorrichtung gesteuert wird.
Zusätzlich zu der Klimaanlage, die als Haupt-Kühlvorrichtung dient, kann eine Kühlvorrichtung vom Verdampfungstyp als Hilfs-Kühlvorrichtung vorgesehen sein. Für die Kühlvorrichtung vom Verdampfungstyp ist an einer stromaufwärts liegenden Seite ein Verdampfer in einem Luftstromweg angeordnet, in welchem der Innen-Wärmetauscher der Haupt-Kühlvorrichtung vorgesehen ist. Die Haupt-Kühlvorrichtung wird derart gesteuert, daß die mit der Kühlvorrichtung vom Verdampfungstyp gekühlte Luft gekühlt wird.
Ein Lüfter einer Außeneinheit der Kühlvorrichtung vom Verdampfungstyp wird ausgeschaltet, wenn die mit der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung für den Innen-Wärmetauscher erfaßte Temperatur kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung und viele ihrer Vorteile ergeben sich vollständiger und im einzelnen unter Bezugnahme auf die nachstehende genaue Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen; diese zeigen in:
1 zeigt die Struktur eines Kühl-Steuerungsverfahrens für eine Kommunikationsstation gemäß den Ausführungsformen 1 und 6 der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Blockschaltbild und zeigt eine Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß den Ausführungsformen 1 und 6 der vorliegenden Erfindung;
3 ist ein Flußdiagramm und zeigt eine Steuerung mit der Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß den Ausführungsformen 1 und 6 der vorliegenden Erfindung;
4 ist ein Flußdiagramm und zeigt eine Steuerung mit einer anderen Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß den Ausführungsformen 1 und 6 der vorliegenden Erfindung;
5 ist ein Flußdiagramm und zeigt eine Steuerung mit einer anderen Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt die Struktur eines Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß den Ausführungsformen 2 und 7 der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein Blockschaltbild und zeigt eine Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
8 ist ein Flußdiagramm und zeigt eine Steuerung mit der Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
9 ist ein Flußdiagramm und zeigt eine Steuerung mit einer anderen Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
10 ist ein Blockschaltbild und zeigt eine andere Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
11 ist ein Flußdiagramm und zeigt eine Steuerung mit einer anderen Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
12 ist ein Flußdiagramm und zeigt eine Steuerung mit einer anderen Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
13 zeigt eine Ausbildung eines Kühl-Steuerungsverfahrens für eine Kommunikationsstation gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
14 ist ein Blockschaltbild und zeigt eine Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
15 ist ein Flußdiagramm und zeigt eine Steuerung mit der Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
16 zeigt einen Zusammenhang zwischen einer Ansaugtemperatur und einer Kühlleistung einer Klimaanlage;
17 zeigt eine Relation von verschiedenen Temperaturen der Klimaanlage gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
18 ist ein Flußdiagramm und zeigt eine Steuerung mit einer anderen Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
19 zeigt einen Wärme-Ausschaltzustand gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
20 ist ein Blockschaltbild und zeigt eine andere Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
21 ist ein Flußdiagramm und zeigt eine Steuerung mit einer anderen Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
22 zeigt eine Ausbildung eines Kühl-Steuerungsverfahrens für eine Kommunikationsstation gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
23 zeigt eine Ausbildung eines anderen Kühl-Steuerungsverfahrens für eine Kommunikationsstation gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
24 zeigt eine Ausbildung eines Kühl-Steuerungsverfahrens für eine Kommunikationsstation gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung;
25 ist ein Blockschaltbild und zeigt eine Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung;
26 ist ein Flußdiagramm und zeigt den Betrieb der Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung;
27 ist ein Flußdiagramm und zeigt den Ablauf eines Kühl-Steuerungsverfahrens gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung;
28 zeigt eine Ausbildung eines Kühl-Steuerungsverfahrens für eine Kommunikationsstation gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung;
29 ist ein Blockschaltbild und zeigt eine Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 8 der vorliegenden Erfindung;
30 zeigt eine Ausbildung eines herkömmlichen Kühl-Steuerungsverfahrens in einer Kommunikationsstation; und
31 zeigt schematisch einen Aufbau eines herkömmlichen Kühlsystems für ein Gehäuse einer Kommunikationsstation.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 29 im einzelnen beschrieben, wobei für gleiche oder ähnliche Bereiche oder Teile gleiche Bezugszeichen verwendet sind und solche Bereiche nicht erneut beschrieben werden.
AUSFÜHRUNGSFORM 1
Es wird ein Beispiel einer Kommunikationsübertragungsstation (nachstehend als Kommunikationsstation bezeichnet) gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 zeigt eine Ausbildung einer Kommunikationsstation gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. In 1 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in 30 die gleichen oder ähnliche Bereiche oder Abschnitte, und eine Beschreibung dieser Abschnitte entfällt. 11a bezeichnet eine Kühl-Steuerungseinrichtung zum Steuern der Kühlleistung eines Kompressors 5a in Abhängigkeit von Kühlbedingungen der Kommunikationseinrichtungen 2.
Das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine elektrische Leistungs-Erfassungseinrichtung, wie etwa einen elektrischen Leistungsmesser, zum Erfassen der durch aktive Kommunikationseinrichtungen 2 verbrauchten elektrischen Leistung. 13 bezeichnet eine Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung für die Kommunikationseinrichtungen, welche die Temperatur der Ansaugluft 8 in die Kommunikationseinrichtungen erfaßt. 2 ist ein Blockschaltbild und zeigt die Kühl-Steuerungseinrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung.
In 2 bezeichnet 20 eine Einrichtung zum Einstellen eines Sollwerts der Ansaugtemperatur in die Kommunikationseinrichtungen. 21a bezeichnet eine Einrichtung zum Steuern des Klimas, wobei diese Einrichtung die Kühlleistung der Klimaanlage steuert, die eine Inneneinheit 4, eine Außeneinheit 5 usw. hat. 22 bezeichnet eine Einrichtung zum Steuern einer Frequenz, wobei diese Einrichtung die Frequenz einer Energiequelle eines Kompressormotors steuert. Die Kühl-Steuerungseinrichtung 11a ist gebildet durch die Ansaugtemperatur-Sollwert-Einstelleinrichtung 20 für die Kommunikationseinrichtungen, die Klima-Steuerungseinrichtung 21a und die Frequenz-Steuerungseinrichtung 22.
Als nächstes wird ein Betriebsablauf des Kühl-Steuerungsverfahrens für die Kommunikationsstation gemäß Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben. Mit dem Kühl-Steuerungsverfahren für die Kommunikationsstation wird die Ansauglufttemperatur in den Kommunikationseinrichtungen 2 auf einen vorgegebenen Temperaturwert gesteuert durch Zuführen einer für die Kommunikationseinrichtungen erforderlichen Ansaugluftmenge mit einem Gebläse 4b zu den Kommunikationseinrichtungen 2.
Im allgemeinen wird die Temperatur der Ansaugluft 8 für die Kommunikationseinrichtungen so gesteuert, daß sie 35 °C oder niedriger ist. Die Ansaugluft 8 wird nach Kühlung der Kommunikationseinrichtungen 2 erwärmt, in die Inneneinheit 4 angesaugt, so daß sie von einem Innen-Wärmetauscher 4a gekühlt wird, als Ausblasluft 7 zu einem Gehäuse 10 zurückgeleitet und kühlt die Kommunikationseinrichtungen 2 erneut als Ansaugluft 8 für die Kommunikationseinrichtungen.
Die Kühl-Steuerungseinrichtung 11a steuert die Temperatur der Ansaugluft 8 für die Kommunikationseinrichtungen auf einen Temperaturwert, der von der Ansaugtemperatur-Sollwert-Einstelleinrichtung 20 für die Kommunikationseinrichtungen eingestellt ist, beispielsweise auf 20 °C oder niedriger, auf der Basis von Ausgangssignalen von der Ansaugtemperatur-Sollwert-Erfassungseinrichtung 13 für Kommunikationseinrichtungen und von der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung 22.
Wenn die Durchflußrate des Gebläses 3 einen Wert von 40 m³/min hat und die von der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung 12 erfaßte elektrische Leistung 12 kW ist und weil der elektrische Leistungsverbrauch der elektronischen Schalttafeln den größten Teil des elektrischen Leistungsverbrauchs der Kommunikationseinrichtungen 2 ausmacht, sind somit der elektrische Leistungsverbrauch der Kommunikationseinrichtungen 2 und ein Heizwert der Kommunikationseinrichtungen 2 im wesentlichen gleich, und die Temperaturdifferenz zwischen der Ansaugluft 6 für den Innen-Wärmetauscher und der Ansaugluft 8 für die Kommunikationseinrichtungen wird mittels der folgenden Gleichung ausgedrückt: ΔT = (elektrischer Leistungsverbrauch)/(Luftdurchflußrate × Luftdichte × spezifische Wärme der Luft bei konstantem Druck).
Wenn der elektrische Leistungsverbrauch 12 kW ist, die Luftdichte 1,2 kg/m³ ist und die spezifische Wärme bei konstantem Luftdruck 1,01 kJ/kg·K ist, dann gilt ΔT = 15°. Wenn die Temperatur der Ansaugluft 8 für die Kommunikationseinrichtungen 20 °C ist, dann ist die Temperatur der Ansaugluft 6 für den Innen-Wärmetauscher 20 °C + ΔT = 20 °C + 15° = 35 °C. Wenn die Luftdurchflußrate des Gebläses 4b einen Wert von 40 m³/min hat, dann ist eine elektrische Leistung von 12 kW erforderlich, um die Ansaugluft 6 für den Innen-Wärmetauscher als Ansaugluft 8 für die Kommunikationseinrichtungen nach dem Kühlen auf 20 °C zu bringen.
Durch Steuern der Leistung der Klimaanlage bei Erfassung des elektrischen Leistungsverbrauchs durch die Kommunikationseinrichtungen ist zu erwarten, daß die Leistung der tatsächlichen Wärmelast folgt. Die erwartete Temperatur wird jedoch nicht erreicht, weil die Ausblasluft 7 mit der Atmosphäre um die Ausblasluft 7 aus der Inneneinheit in dem Gehäuse vermischt wird und das Gemisch zu der Ansaugluft 8 für die Kommunikationseinrichtungen wird. Wenn ferner der Heizwert der Kommunikationseinrichtungen 2 plötzlich geändert wird, tritt eine sehr kurze zeitliche Differenz auf, bis der Einfluß der Änderung sich auf das Ausgangssignal von der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 13 für die Kommunikationseinrichtungen auswirkt.
Zur Korrektur der zeitlichen Differenz wird eine erforderliche Leistung des Kompressors hauptsächlich berechnet durch Vergleichen eines Temperaturwerts, der von der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 13 für die Kommunikationseinrichtungen ausgegeben wird, mit dem vorgegebenen Sollwert, so daß die Ansauglufttemperatur 8 für die Kommunikationseinrichtungen zu dem vorgegebenen Sollwert wird, der erhalten wird durch die Ansaugtemperatur-Sollwert-Einstelleinrichtung 20 für die Kommunikationseinrichtungen.
Danach wird eine Obergrenze der maximalen Frequenz des Kompressors berechnet auf der Basis der erfaßten elektrischen Leistung von der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung, und der Kompressor 5a wird durch die Frequenz-Steuerungseinrichtung 22 aufgrund eines Befehls von der Klima-Steuerungseinrichtung 21a gesteuert, welche den Befehl in bezug auf die Frequenz nach Korrektur der oben erwähnten erforderlichen Leistung ausgibt.
3 ist ein Flußdiagramm, das eine Steuerungsoperation mit der Kühl-Steuerungseinrichtung 11a veranschaulicht. Die Klimaanlage-Steuerungseinrichtung 21a prüft eine aktuelle Frequenz f, die aktuell an den Kompressor 5a ausgegeben wird, in Schritt S1 (nachstehend kurz S1). In S2 werden eine von der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 13 für die Kommunikationseinrichtungen erfaßte Temperatur Tm der Ansaugluft 8 der Kommunikationseinrichtungen und eine von der Ansaugtemperatur-Sollwert-Einstelleinrichtung 20 für die Kommunikationseinrichtungen eingestellte Temperatur Ts der Ansaugluft 8 für die Kommunikationseinrichtungen geprüft.
Wenn die Temperatur Tm und die eingestellte Temperatur Ts nicht gleich sind, wird in S3 geprüft, ob die Temperatur Tm höher als die vorgegebene Temperatur Ts ist. Wenn die Temperatur Tm höher als die eingestellte Temperatur Ts ist, wird in S5 die Frequenz der Leistungsquelle für den Kompressor 5a um einen vorbestimmten Wert durch die Frequenz-Steuerungseinrichtung 22 erhöht. Wenn die Temperatur Tm die eingestellte Temperatur Ts nicht überschreitet, wird in S6 die Frequenz der Leistungsquelle für den Kompressor 5a um einen vorgegebenen Wert durch die Frequenz-Steuerungseinrichtung 22 verringert.
Wenn die Temperatur Tm gleich der eingestellten Temperatur Ts in S2 ist, wird in S4 die Frequenz ohne Änderung beibehalten. Die Klimaanlage-Steuerungseinrichtung 21a empfängt ein Ausgangssignal von der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung 12 und führt eine Operation an der Obergrenze fmax der Frequenz des Kompressors in S7 aus. Die Obergrenze fmax wird erhalten durch eine Funktion f(w), die eine Variable des Ausgangssignals w von der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung 12 hat. Die Funktion ist beispielsweise wie folgt: f(w) = 13,7(w – 6) + 30.
Diese Funktion ist für einen Fall, daß die Eigenschaften des Kompressors 51 Werte von 12 kW bei 112 Hz und 6 kW bei 30 Hz sind, und die Leistung des Kompressors sich linear um zwischen 112 Hz und 30 Hz ändert. Anders ausgedrückt, ein Frequenzbereich genügt, damit der Kompressor eine Kühlleistung zum Kühlen der verbrauchten elektrischen Leistung, d. h. des Heizwerts, der Kommunikationseinrichtungen 2 erbringt. In S8 werden fmax, an der eine Operation auf der Basis der Funktion f(w) ausgeführt wird, und f1, das wie oben berechnet wird, miteinander verglichen.
In den Schritten S9, S10 und S11 wird, wenn f1 größer als fmax ist, die Frequenz des Kompressors mit fmax vorgegeben; und wenn f1 gleich fmax oder kleiner ist, wird die Frequenz des Kompressors mit f1 vorgegeben. Wie beschrieben, wird die Frequenz des Kompressors gesteuert.
Es erübrigt sich zu erwähnen, daß in S2 und S3 in 3 bestimmt werden kann, ob die Temperatur Tm der Ansaugluft 8 für die Kommunikationseinrichtungen gleich einem oder größer als ein Wert ist, der durch Addition oder Subtraktion eines fest gelegten Werts von der vorgegebenen Temperatur Ts der Ansaugluft 8 für die Kommunikationseinrichtungen erhalten wird.
Anders ausgedrückt: Indem die vorgegebene Temperatur Ts einen festgelegten Bereich erhält und bestimmt wird, ob die Temperatur Tm innerhalb dieses Bereichs, höher als eine Obergrenze des Bereichs, niedriger als eine Untergrenze des Bereichs oder anderswo liegt, kann die Temperatur Tm in den Bereich der vorgegebenen Temperatur Ts gebracht werden.
In der Ausführungsform 1 ist es möglich, das Kühl-Steuerungsverfahren vorzusehen, mit dem die Temperatur der Ansaugluft für die Kommunikationseinrichtungen stabil gemacht wird und mit dem eine Last und eine Änderung des Heizwerts in Abhängigkeit von der Anzahl von Operationen der Kommunikationseinrichtungen 2 berücksichtigt werden. Diese Steuerung wird realisiert, indem die Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 13 die Temperatur der Ansaugluft 8 zum Betrieb der Kommunikationseinrichtungen 2 erfaßt und die Kühl-Steuerungseinrichtung die Klimaanlage so steuert, daß die Temperatur der Ansaugluft 8 in den Bereich der vorgegebenen Temperatur Ts gebracht wird.
Ferner gibt es einen Fall, in dem sich der Heizwert der Kommunikationseinrichtungen 2 plötzlich ändert. In diesem Fall ist die Steuerung in Abhängigkeit nur von dem Ausgangssignal der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 13, das als Ergebnis der Änderung erhalten wird, unzureichend. Es ist daher möglich, eine stabile Steuerung mit guter Folgeleistung zu erreichen, indem vorher das Ausgangssignal von der elektrischen Leistungsverbrauch-Erfassungseinrichtung 12, das ein Faktor für die Änderung der Temperatur Tm der Ansaugluft 8 ist, erhalten und die Frequenz des Kompressors gesteuert wird.
In 3 wird zwar in S7 die Obergrenze fmax der Frequenz des Kompressors vorgegeben, es können jedoch auch die folgenden Schritte ausgeführt werden. Es wird zuerst beurteilt, ob der elektrische Leistungsverbrauch höher oder niedriger wird, indem erfaßte Werte der elektrischen Leistung vor und nach einem Empfang von der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung 12 in S4, S5, S6 und S7 verglichen werden. Wenn der elektrische Leistungsverbrauch niedriger wird, dann wird ein Prozeß in Gang gesetzt, der ähnlich dem in 3 beschriebenen ist.
Wenn der elektrische Leistungsverbrauch höher wird, dann wird in S7 die Obergrenze fmax zu der Untergrenze fmin = f(w) der Frequenz des Kompressors geändert, und die Untergrenze fmin der Frequenz des Kompressors wird zu f(w) geändert, wie in 3 gezeigt ist. In S8 wird beurteilt, ob f1 < fmin. Wenn in Schritt S9 f1 < fmin, wird f1 = fmin etabliert. Wenn in S10 f1 ≥ fmin, dann wird f1 = f1 etabliert. Danach wird S11 gewählt.
In einem solchen Fall ist es möglich, wenn der Heizwert der Kommunikationseinrichtungen 2 plötzlich höher oder niedriger wird, sehr rasch auf die Erhöhung oder Verringerung einzugehen, und es wird eine stabile Steuerung mit guter Folgeleistung erzielt.
Im übrigen kann das in 3 gezeigte Steuerungsverfahren modifiziert und vereinfacht werden, indem nur S4, S5 und S6 bis S11 angewandt und S7, S8, S9 und S10 weggelassen werden.
4 ist ein Flußdiagramm, das ein anderes Beispiel des Kühl-Steuerungsverfahrens gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Ablauf bis zu S9 und S10 ist der gleiche wie vorstehend angegeben.
Die Ausbildung des Kühlverfahrens ist in 1 gezeigt, und ein Blockschaltbild des Kühlverfahrens ist in 2 gezeigt. In 4 wird nach der Berechnung der Frequenz f1 in Schritt S9 oder S10 ein elektrischer Leistungsverbrauch W, d. h. ein Ausgangssignal von der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung 12, zum Zeitpunkt der Berechnung der Frequenz f1 mit dem eingestellten Wert Ws eines vorher eingestellten elektrischen Leistungsverbrauchs in S21 verglichen.
Wenn W > Ws in S22, dann wird die Frequenz des Kompressors 5a mit f1 eingestellt. Wenn W ≤ Ws, dann wird die Leistung des Kompressors auf ein Minimum gebracht. Das bedeutet, daß die Frequenz des Kompressors zu der kleinsten Frequenz gemacht wird, bei welcher der Kompressor angetrieben werden kann. Oder es kann auch möglich sein, einen Kältekreislauf zur Umgehung eines Teils eines Kältemittels zu bilden, das in den Außen-Wärmetauscher 5b an einer Ansaugseite des Kompressors strömt, um die Kühlleistung weiter zu verringern, indem die Frequenz zu einer kleinsten Frequenz gemacht wird, welche den Betrieb des Kompressors erlaubt. Der Umgehungskreislauf ist in 1 nicht gezeigt.
Der eingestellte Wert Ws wird ein wenig größer als die kleinste Leistung der Klimaanlage gemacht. Wenn beispielsweise die kleinste Leistung 6 kW ist, dann ist der eingestellte Wert Ws 7 kW. Wenn in dem ersten Beispiel der Ausführungsform 1 der Heizwert der Kommunikationseinrichtungen verringert wird, gibt es den Fall, daß der Kompressor durch einen Thermo-off-Zustand angehalten wird, weil die Leistung der Klimaanlage entsprechend dem verringerten Heizwert sequentiell verringert wird und letztlich der Heizwert kleiner als das Minimum der Leistung der Klimaanlage wird.
Bei diesem Beispiel wird Schritt S21 hinzugefügt, der bestimmt, daß die Leistung des Kompressors minimiert wird, bevor die Verringerung des Heizwerts geringer als die minimale Leistung der Klimaanlage wird, so daß ein Thermo-off-Zustand nicht leicht auftritt. Wiederholtes Thermo-on und Thermo-off verkürzen nicht nur die Gebrauchsdauer des Kompressors, sondern verursachen auch Feuchtigkeitsniederschlag im Gehäuse.
Ferner kann ein Prozeß der Bestimmung des oberen Grenzwerts der Frequenz in 4 geändert werden. Gemäß dem Flußdiagramm von 5 wird das Ausgangssignal W der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung 12 mit dem eingestellten Wert Ws in S51 verglichen, und die Leistung des Kompressors wird in S53 auf ein Minimum gebracht, wenn W ≤ Ws etabliert wird. Es ist möglich, die Ausbildung des Kühl-Steuerungsverfahrens zu vereinfachen und gleichzeitig eine Funktion zum Verhindern eines Feuchtigkeitsniederschlags, der durch wiederholtes Thermo-on und Thermo-off verursacht ist, aufrechtzuerhalten. Eine Ausbildung und ein Blockschaltbild dieser Modifikation sind in den 1 bzw. 2 veranschaulicht.
AUSFÜHRUNGSFORM 2
Nachstehend wird ein Beispiel eines Kühl-Steuerungsverfahrens für eine Kommunikationsstation gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung beschrieben. 6 zeigt eine Ausbildung des Kühl-Steuerungsverfahrens für die Kommunikationsstation gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. 7 ist ein Blockschaltbild des Kühl-Steuerungsverfahrens. In den 6 und 7 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in den 25, 1 und 2 gleiche oder ähnliche Bereiche bzw. Teile, und eine Beschreibung derselben entfällt. 11b ist eine Kühl-Steuerungseinrichtung zum Steuern der Kühlleistung der Klimaanlage. 9 bezeichnet eine Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung für eine Inneneinheit der Klimaanlage, welche eine Ansauglufttemperatur in die Inneneinheit erfaßt.
8 ist ein Flußdiagramm und zeigt einen Ablauf des Kühl-Steuerungsverfahrens. Der Ablauf bis zu S5 und S6 ist gleich dem in Ausführungsform 1 beschriebenen. In S31 wird die Obergrenze fmax der Frequenz als eine Funktion f(Tin) erhalten, die eine Variable einer von der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 9 erfaßten Ansaugtemperatur Tin hat. Wenn die Temperatur Tm der Ansaugluft 8 für die Kommunikationseinrichtungen konstant ist, besteht eine Beziehung zwischen dem Heizwert der Kommunikationseinrichtungen und der Ansaugtemperatur Tin der Inneneinheit: Tin ∝ (Heizwert der Kommunikationseinrichtungen).
Es ist somit möglich, den elektrischen Leistungsverbrauch, der in Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wird, durch die Ansaugtemperatur zu substituieren. Wenn z. B. Tm = 20 °C (konstant) und die Luftdurchflußrate des Gebläses 4 40 m³/min ist, wird die folgende Gleichung gebildet: Tin = Tm + ΔT = 20 + 1,23 W,wobei der elektrische Leistungsverbrauch mit W bezeichnet ist, die Luftdurchflußrate 0,67 m³/s, die Luftdichte 1,2 kg/m³ ist und die spezifische Wärme bei konstanten Druck der Luft 1,01 kJ/kg·K ist,
wobei die Gleichung ΔT = (elektrischer Leistungsverbrauch)/(Luftdurchflußrate × Luftdichte × spezifische Wärme der Luft bei konstantem Druck) angewandt wird, die in Ausführungsform 1 beschrieben ist.
Wenn man den so erhaltenen Wert W anstelle von W in der Gleichung
f(W) = 13,7(W – 6) + 30, die in Ausführungsform 1 beschrieben wird, einsetzt, wird die folgende Gleichung erhalten: f(Tin) = 11,2 Tin – 277.
Beispielsweise wird fmax durch eine solche Funktion berechnet.
Wenn die Ansaugtemperatur Tin 35 °C ist, wird die folgende Gleichung erhalten: f(Tin) = 115 Hz,wobei Tin = 35 °C.
Dies repräsentiert einen Fall, in dem sich die Leistung des Kompressors 5a zwischen 12 kW bei 112 Hz und 6 kW bei 30 Hz linear ändert. Der so berechnete Wert fmax von f(Tin) und f1, das oben berechnet wurde, werden in S32 verglichen. In S33, S34 und S35 wird die Frequenz des Kompressors mit fmax eingestellt, wenn f1 größer als fmax ist; und die Frequenz wird mit f1 eingestellt, wenn f1 gleich fmax oder kleiner ist.
So wird die Frequenz des Kompressors gesteuert.
Wenn ferner – obwohl dies in dem Flußdiagramm nicht gezeigt ist – der so berechnete Wert f1 außerhalb eines Frequenzbands liegt, das den Gebrauch des Kompressors zuläßt, ist es möglich, eine Funktion der Begrenzung der Frequenz auf einen oberen und einen unteren Grenzwert hinzuzufügen.
Es gibt den Fall, daß sich der Heizwert der Kommunikationseinrichtungen 2 plötzlich ändert. In diesem Fall genügt es nicht, nur unter Nutzung des Ausgangssignals von der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 13 für die Kommunikationseinrichtungen zu steuern. Durch Prüfen und Steuern der Ansaugtemperatur Tin, die eine Änderung des Heizwerts der Kommunikationseinrichtungen reflektiert und ein Faktor für die Änderung der Temperatur Tm ist, dann ist es möglich, mit einer guten Folgeleistung stabil zu steuern.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Figuren ein Kühl-Steuerungsverfahren für Kommunikationsrelaisstationen gemäß einem anderen Beispiel in der Ausführungsform 2 beschrieben. In den 6 bzw. 7 sind eine Ausbildung bzw. ein Blockschaltbild gezeigt.
9 ist ein Flußdiagramm, das einen Betrieb der Kühl-Steuerungseinrichtung 11b veranschaulicht. In 7 ist der Ablauf gemäß diesem Beispiel von Ausführungsform 2 bis zu den Schritten S33 und S34, die in dem vorhergehenden Beispiel beschrieben sind, der gleiche. Nach Berechnen der Frequenz f1 in Schritt S33 oder S34 wird eine von der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 9 ausgegebene Ansaugtemperatur Tin der Inneneinheit mit einem vorher eingestellten Wert Tins der Saugtemperatur in S41 verglichen.
Wenn Tin > Tins, wird in S42 die Frequenz des Kompressors mit f1 eingestellt. Wenn Tin ≤ Tins, wird die Leistung des Kompressors in S43 auf ein Minimum gebracht. Das bedeutet, daß die Frequenz des Kompressors auf die kleinste Frequenz verringert wird, die den Betrieb des Kompressors noch erlaubt.
Ferner ist ein Kältekreislauf so aufgebaut, daß ein Teil eines Kältemittels, das in den Außen-Wärmetauscher 5b an einer Ansaugseite des Kompressors strömt (in 6 nicht gezeigt), umgangen wird. In diesem Fall kann die Kühlleistung verringert werden, indem die Frequenz des Kompressors auf die kleinste Frequenz gebracht wird, die den Betrieb des Kompressors erlaubt. Eine solche Anwendung kann ebenfalls gewählt werden.
Der eingestellte Wert Tins wird wie folgt bestimmt. Schritt S41 in 9 hat eine Bedeutung ähnlich dem Schritt S21 in Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf 4. Wenn die Temperatur Tm der Ansaugluft 8 in die Kommunikationseinrichtungen konstant ist, gilt die folgende Beziehung zwischen dem Heizwert der Kommunikationseinrichtungen und der Ansaugtemperatur Tin der Inneneinheit: Tin ∝ (Heizwert der Kommunikationseinrichtungen).
Es ist somit möglich, den elektrischen Leistungsverbrauch, der unter Bezugnahme auf 4 beschrieben worden ist, durch die Ansaugtemperatur zu substituieren. Da die eingestellte Temperatur Tins wenig höher als die kleinste Leistung der Klimaanlage ist, wird dann, wenn die kleinste Leistung beispielsweise 6 kW wie in 4 ist, Tin in bezug auf den elektrischen Leistungsverbrauch von 7 kW bestimmt.
Zu diesem Zeitpunkt wird eine Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Ansaugluft 6 und der Ansaugluft 8 für die Kommunikationseinrichtungen in bezug auf den elektrischen Leistungsverbrauch von 7 kW zu ΔT = 8,7° bei Anwendung der oben genannten Konstanten und der Gleichungen. Wenn Tm 20 °C ist, dann ist
Tin = Tm + ΔT = 28,7 °C, wobei Tins = 28,7 °C.
Wie in Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf 5 beschrieben wird, kann in 9 eine Ausbildung des Verfahrens dadurch vereinfacht werden, daß S4, S5 und S6 bis S32 direkt miteinander verbunden und S31, S32, S33 und S34 in 9 weggelassen werden, so daß ein Feuchtigkeitsniederschlag vermieden wird, der durch wiederholte Thermo-on- und Thermo-off-Vorgänge verursacht wird.
Es ist ferner möglich, in 9 S41, S42 und S43 durch S21, S22 und S23 zu substituieren, die in Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wurden. Das heißt, es wird entsprechend einem Flußdiagramm von 11 gesteuert, wobei dann, wenn der Heizwert der Kommunikationseinrichtungen verringert wird, der Kompressor selten angehalten, d. h. thermo-off, wird, indem sequentiell die Leistung des Luftkompressors verringert und dadurch der Heizwert kleiner wird als die kleinste Leistung.
Somit wird eine kürzere Gebrauchsdauer des Kompressors infolge von wiederholten Thermo-on- und Thermo-off-Zuständen vermieden, und ein Niederschlagen von Feuchtigkeit kann verhindert werden. In diesem Fall wird 6 die elektrische Leistungs-Erfassungseinrichtung 12 hinzugefügt, und 10 zeigt ein Blockschaltbild, das diesen Fall veranschaulicht. Ferner ist es möglich, S21, S22, S23, die in Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben sind, mit S41, S42 und S43 gemäß 9 zu substituieren.
Das heißt also, durch Steuern entsprechend einem in 12 gezeigten Ablaufdiagramm kann die gleiche Funktion und Wirkungsweise erhalten werden. In diesem Fall wird die elektrische Leistungs-Erfassungseinrichtung 12 zu 6 hinzugefügt, und ein Blockschaltbild, das diesen Fall zeigt, ist in 10 veranschaulicht.
Obwohl in den Ausführungsformen 1 und 2 die Fälle der Erfassung des elektrischen Leistungsverbrauchs von elektronischen Schalttafeln oder Baugruppen der Kommunikationseinrichtungen mit der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung 12 erfolgen, kann der elektrische Leistungsverbrauch durch einen Strom der Kommunikationseinrichtungen substituiert werden.
Das hat die Wirkung, daß der elektrische Leistungsverbrauch erfaßt wird durch Berechnen des elektrischen Leistungsverbrauchs aus einem erfaßten Gesamtwert des Stroms der Kommunikationseinrichtungen, die in dem Gehäuse untergebracht sind, unter Verwendung eines Strommeßgeräts, dessen Kosten niedriger als die des elektrischen Leistungsmeßgeräts sind, als elektrische Leistungs-Erfassungseinrichtung.
AUSFÜHRUNGSFORM 3
Nachstehend wird ein Beispiel eines Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung beschrieben. 13 zeigt eine Ausbildung des Kühl-Steuerungsverfahrens für die Kommunikationsstation gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. 14 ist ein Blockschaltbild des Kühl-Steuerungsverfahrens. 15 ist ein Flußdiagramm, das eine Steuerung mit dem Kühl-Steuerungsverfahren zeigt.
In den 13 und 14 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in den Ausführungsformen 1 und 2 gleiche oder gleichartige Bereiche und werden nicht erneut erläutert. 11c bezeichnet eine Kühl-Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Kühlleistung. 20a bezeichnet eine Anfangs-Sollansaugtemperaturwert-Einstelleinrichtung für die Kommunikationseinrichtungen. 20b bezeichnet eine Anfangs-Sollansaugtemperaturwert-Einstelleinrichtung für den Innen-Wärmetauscher. 20d bezeichnet eine Sollwert-Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen eines Sollwerts der Ansaugtemperatur für den Innen-Wärmetauscher und eines Sollwerts der Ansaugtemperatur für die Kommunikationseinrichtungen.
Das Bezugszeichen 21d bezeichnet eine Klimaanlage-Steuerungseinrichtung zum Steuern der Leistung der Klimaanlage, basierend auf dem mit der Sollwert-Bestimmungseinrichtung 20d bestimmten Sollwert f der Ansaugtemperatur für die Kommunikationseinrichtungen. 20e bezeichnet einen Speicher zum Speichern von mit der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 9 und mit der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 13 erfaßten Ausgangswerten. 20f bezeichnet einen Zeitgeber.
Die Kühl-Steuerungseinrichtung 11c ist gebildet aus der Anfangs-Sollansaugtemperaturwert-Einstelleinrichtung 20a, der Anfangs-Sollansaugtemperaturwert-Einstelleinrichtung 20b, der Sollwert-Bestimmungseinrichtung 20d, dem Speicher 20e, dem Zeitgeber 20f, der Klimaanlage-Steuerungseinrichtung 21d, der Frequenz-Steuerungseinrichtung 22 usw.
Wenn eine Klimaanlage durch Erhöhen der Ansaugtemperatur um weniger als einen Grenzwert, gewöhnlich 40 °C oder niedriger, betrieben wird, dann wird im allgemeinen der Wirkungsgrad verbessert, wie 16 zeigt, wobei eine fühlbare Kühlleistung auf der Ordinate gemeinsam mit einem Anstieg der Ansaugtemperatur in die Klimaanlage auf der Abszisse ansteigt. Wenn in 13 die mit der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 9 erfaßte Ansaugtemperatur so hoch wie möglich gehalten wird, dann wird der Wirkungsgrad verbessert. Zur Erreichung dieses Zustands wird die nachstehende Steuerung durchgeführt.
Ein Steuerungsvorgang mit der Kühl-Steuerungseinrichtung 11c wird unter Bezugnahme auf ein in 15 gezeigtes Flußdiagramm beschrieben. Der Soll-Anfangswert Tinso, der mit der Anfangs-Sollansaugtemperaturwert-Einstelleinrichtung 20b eingestellt wird, und der Anfangs-Sollwert Tso, der mit der Anfangs-Sollansaugtemperaturwert-Einstelleinrichtung 20a für die Kommunikationseinrichtungen eingestellt wird, werden in S101 ausgelesen.
In S102 werden die ausgelesenen Werte jeweils als Ansaugtemperatur-Sollwert Tins und der Ansaugtemperatur-Sollwert Ts für die Kommunikationseinrichtungen genutzt. In S103 wird der Ansaugtemperatur-Sollwert Ts der Kommunikationseinrichtungen, der gleich Tso ist, in die Klimaanlage-Steuerungseinrichtung 21d eingegeben. Die Klimaanlage-Steuerungseinrichtung 21d vergleicht den Ausgangswert Tm der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 13 für die Kommunikationseinrichtungen mit dem Ansaugtemperatur-Sollwert Ts für die Kommunikationseinrichtungen, steuert die Frequenz-Steuerungseinrichtung 22 und steuert die Leistung des Kompressors 5a, so daß die Leistung der Klimaanlage gesteuert wird.
Die Leistung der Klimaanlage wird z. B. entsprechend S1 bis S6 der 3, 4, 5, 8, 9, 11 und 12 gesteuert, die in den Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben sind. Die Ansaugtemperatur Tin der Inneneinheit und die Ansaugtemperatur Tm der Kommunikationseinrichtungen, die als Folge der Steuerung erhalten werden, werden jeweils von den Erfassungseinrichtungen 9 und 13 erfaßt, und die erfaßten Werte werden jede Minute in S105 gespeichert. In S104 und S106 werden zehn Minuten gezählt.
In S107 werden die über die zehn Minuten erfaßten Ansaugtemperaturwerte Tin aus dem Speicher 20e ausgelesen, und ein Mittelwert Tin10 der erfaßten Ansaugtemperaturwerte wird mit der Sollwert-Bestimmungseinrichtung 20d berechnet. Der Mittelwert und der Ansaugtemperatur-Sollwert Tins werden in S108 verglichen. Wenn eine Differenz zwischen dem Mittelwert und dem Ansaugtemperatur-Sollwert Tins kleiner als ein Bereich von +1 °C ist, bleibt in S109 der Ansaugtemperatur-Soliwert Ts für die Kommunikationseinrichtungen unverändert. In S110 wird beurteilt, ob der Mittelwert Tin10 um 1 °C oder mehr höher als der Ansaugtemperatur-Sollwert ist.
Wenn er um 1 °C oder mehr höher ist, wird in S111 der Ansaugtemperatur-Sollwert Ts für die Kommunikationseinrichtungen um 1 °C verringert. Wenn dagegen der Mittelwert in S110 niedriger als der Ansaugtemperatur-Sollwert Tins plus 1 °C ist, wird in S112 der Ansaugtemperatur-Sollwert Ts für die Kommunikationseinrichtungen um 1 °C erhöht. In S103 wird der so bestimmte Ansaugtemperatur-Sollwert Ts für die Kommunikationseinrichtungen erneut in die Klimaanlage-Steuerungseinrichtung 21d eingegeben. Diese Operationen werden wiederholt.
Durch Einstellen des Ansaugtemperatur-Sollwerts Tins auf einen möglichst hohen Wert, aber so, daß der Grenzwert nicht überschritten wird, ist es möglich, die Klimaanlage in einem hohen Temperaturbereich zu verwenden, der so nahe wie möglich an dem Ansaugtemperatur-Sollwert Tins liegt, so daß sich die Klimaanlage in einem hochwirksamen Zustand befindet. Außerdem kann ein Niederschlag von Feuchtigkeit verhindert werden, weil die Ausblastemperatur aus der Klimaanlage erhöht ist.
Als Beispiel dieser Ausführungsform zeigt 17 einen Fall, in dem der Anfangswert des Ansaugtemperatur-Sollwerts Ts für die Kommunikationseinrichtungen 30 °C und der Anfangswert des Ansaugtemperatur-Sollwerts Tins 35 °C ist. In 17 ist die Leistung der Klimaanlage im Gleichgewicht mit der Last, und die Ansaugtemperatur Tin, die Ansaugtemperatur Tm für die Kommunikationseinrichtungen und die Ausblastemperatur für die Klimaanlage wird im Lauf der Zeit gleich.
Der Mittelwert der erfaßten Werte der Ansaugtemperatur für jeweils zehn Minuten wird zur Steuerung des Luftkompressors genutzt, um dadurch eine Störung der Steuerung zu vermeiden, die durch eine vorübergehende Temperaturänderung in der Kommunikationsstation verursacht ist. Im allgemeinen gibt es den Fall, daß die Frequenz jede Minute gesteuert wird, um die Leistung einer Klimaanlage mit einer Klimaanlage-Steuerungseinrichtung zu steuern.
In diesem Fall machen häufige Änderungen eines Ansaugtemperatur-Sollwerts Ts für die Kommunikationseinrichtungen die Steuerung instabil. Wie bei der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wird, ist es durch automatisches Einstellen und Ändern des Ansaugtemperatur-Sollwerts Ts für die Kommunikationseinrichtungen möglich, die Klimaanlage auf besonders günstige Weise in Übereinstimmung mit dem Ist-Zustand der Last zu verwenden.
Es wird nun ein weiteres Beispiel beschrieben. Die 13 und 14 zeigen eine Ausbildung bzw. ein Blockschaltbild dieses Beispiels. 18 ist ein Flußdiagramm zur Steuerung. Wenn, wie unter Bezugnahme auf 17 erläutert wird, der Heizwert der Kommunikationseinrichtungen und die Kühlleistung der Klimaanlage im Gleichgewicht sind, kann die in dem vorhergehenden Beispiel beschriebene Steuerung angewandt werden.
Die Klimaanlage-Steuerungseinrichtung 21d der Klimaanlage ist jedoch in einem Thermo-off-Zustand, wenn die Ansaugtemperatur Tm für die Kälteprozeßvorrichtung um einen vorbestimmten Wert niedriger als der Ansaugtemperatur-Sollwert Ts für die Kommunikationseinrichtungen wird. Dieser Zustand ist in 19 gezeigt. In diesem Fall gibt es die folgenden Möglichkeiten:

(1) Veranlassen, daß die Ansaugtemperatur Tm für die Kommunikationseinrichtungen den Ansaugtemperatur-Sollwert Ts für die Kommunikationseinrichtungen vorübergehend übersteigt; und
(2) Beeinträchtigen der Gebrauchsdauer der Klimaanlage infolge des Auftretens häufiger Thermo-on- und Thermo-off-Zustände.

Insbesondere wird im Fall (2) dann, wenn die Ansaugtemperatur Tin auf einen möglichst hohen Wert gebracht wird, um das Ziel der Steuerung gemäß dieser Ausführungsform zu erreichen, die Ansaugtemperatur Tm in die Kommunikationseinrichtungen entsprechend erhöht. Wenn der Ansaugtemperatur-Sollwert Ts für die Kommunikationseinrichtungen hoch ist, dann ist die Zeit, in der die Ansaugtemperatur Tm für die Kommunikationseinrichtungen durch Verringerung auf den Ansaugtemperatur-Sollwert Ts für die Kommunikationseinrichtungen nach dem Beginn der Kühlung erreicht wird, indem die Klimaanlage in den Thermo-on-Zustand gebracht wird, entsprechend groß.
Ferner ist es im allgemeinen notwendig, die Klimaanlage zum Schutz des Kompressors zu steuern, wobei der Thermo-on-Zustand für drei Minuten verhindert werden muß. Da eine Kühlfunktion für diese drei Minuten unterbrochen wird, steigt die Temperatur der Kommunikationsstation an, wie 19 zeigt.
Die Anstiegstendenz ist zwar von dem Heizwert der Kommunikationseinrichtungen im Inneren der Kommunikationsstation abhängig, aber wenn der Heizwert konstant ist, dann ist die im Inneren der Kommunikationsstation erhaltene Temperatur hoch, weil der Ansaugtemperatur-Sollwert Ts für die Kommunikationseinrichtungen infolge der Periode zwischen thermo-off und thermo-on hoch ist.
Im allgemeinen ist, wenn ein tatsächlich gemessener Wert ein Sollwert, wie etwa der Ansaugtemperatur-Sollwert Ts, für die Kommunikationseinrichtungen plus 1 °C ist, eine Klimaanlage im Thermo-on-Zustand, und wenn der tatsächlich gemessene Wert der Sollwert minus 1 °C ist, dann ist die Klimaanlage in einem Thermo-off-Zustand, wobei auch dann, wenn die Kriterien für den Thermo-on- und den Thermo-off-Zustand geändert werden, die erwähnte Tendenz in gleicher Weise auftritt.
Zur Lösung der vorstehend angesprochenen Probleme (1) und (2) wird der obigen Steuerung der nachfolgende Ablauf hinzugefügt. Wenn mindestens eine der Bedingungen, daß die Ansaugtemperatur Tm einmal einen bestimmten Grenzwert von beispielsweise 35 °C innerhalb der zehn Minuten überschreitet und daß ein Thermo-on-Zustand zweimal oder häufiger innerhalb der zehn Minutenauftritt, erfüllt ist, wird der Ansaugtemperatur-Sollwert Tins um 1 °C verringert.
Eine solche Operation wird unter Bezugnahme auf 18 beschrieben. Eine Erläuterung der bereits in dem Beispiel von 15 beschriebenen Schritte entfällt. Die Klimaanlage-Steuerungseinrichtung 21d beurteilt Thermo-on und Thermo-off in der Klimaanlage. Im Fall von Thermo-on wird dieser Zustand an die Sollwert-Bestimmungseinrichtung 20d gemeldet, wobei in S105b die Sollwert-Bestimmungseinrichtung 20d die Anzahl von Thermo-on-Zuständen zählt und der Speicher 20e die Information und einen erfaßten Wert der Ansaugtemperatur Tm für die Kommunikationseinrichtungen speichert.
Nach Ablauf von zehn Minuten prüft in S201 die Sollwert-Bestimmungseinrichtung 20d, ob Tm während der zehn Minuten wenigstens einmal 35 °C überschritten hat, indem der erfaßte Wert aus dem Speicher abgerufen wird. In S202 und S203 wird ein Flag1 auf 1 gesetzt, wenn Tm überschritten wurde. In S204 prüft die Sollwert-Bestimmungseinrichtung 20d, ob während der zehn Minuten zwei Thermo-on-Zustände aufgetreten sind.
Im Fall von zwei oder mehr Thermo-on-Zuständen wird in S205 und S206 das Flag2 auf 2 gesetzt. In S207 wird beurteilt, ob mindestens eines von Flag1 und Flag2 gleich 1 ist. Wenn das der Fall ist, wird in S209 der Sollwert Tins der Ansaugtemperatur um 1 °C verringert. Tins wird auf dem gleichen Wert gehalten, wenn in S208 beide Flags 0 sind. Nach dem Bestimmen des Ansaugtemperatur-Sollwerts Tins mit der Sollwert-Bestimmungseinrichtung 20d wird in S107 bis S112 ähnlich wie bei der vorherigen Ausführungsform der Ansaugtemperatur-Sollwert Ts für die Kommunikationseinrichtungen für die Steuerung der folgenden zehn Minuten bestimmt, und zwar auf der Basis des Mittelwerts Tin10 der Ansaugtemperaturen in den zehn Minuten nach dem Bestimmen des Ansaugtemperatur-Sollwerts Tins mit der Sollwert-Bestimmungseinrichtung 20d. Dieser Vorgang wird auf gleiche Weise wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform durchgeführt.
Bei dem vorliegenden Beispiel könnte das Mißverständnis auftreten, daß der Betriebswirkungsgrad eine Tendenz zur Verschlechterung hat, wenn der Ansaugtemperatur-Sollwert Tins verringert wird. Dadurch läuft jedoch die Klimaanlage mit dem besten Wirkungsgrad und ohne die Gefahr der Erzeugung von Kondensat, wenn die Annahme, daß bei der vorliegenden Erfindung so gesteuert wird, daß die Ansaugtemperatur für die Kommunikationseinrichtungen auf einem vorgegebenen Wert oder darunter gehalten wird, erfüllt ist, wobei die Steuerung auf der Froschperspektive basiert.
Anschließend wird ein anderes Beispiel dieser Ausführungsform beschrieben.
In den beiden oben beschriebenen Beispielen der Ausführungsform 3 wird die Steuerungseinrichtung zum Bestimmen des Sollwerts verwendet, so daß für einen bestimmten Zustand der Last eine stabile Anwendung erzielbar ist. Bei einer tatsächlichen Anwendung gibt es den Fall, daß der Betrieb gestört wird, weil sich z. B. Feuchtigkeit in der Kommunikationsstation niederschlägt und ein nutzbarer Temperaturbereich der Klimaanlage nicht erreicht wird, indem der Ansaugtemperatur-Sollwert Tins und/oder der Ansaugtemperatur-Sollwert Ts ohne Begrenzung verringert oder erhöht werden.
Die Ausbildung des Systems ist in 13 gezeigt, und 20 zeigt ein Blockschaltbild wie bei den obigen Beispielen. In 20 bezeichnet 20g eine Einstelleinrichtung für den unteren Grenzwert der Soll-Ansaugtemperatur, und 20h bezeichnet eine Einstelleinrichtung für den oberen Grenzwert und den unteren Grenzwert der Soll-Ansaugtemperatur. Die Kühl-Steuerungseinrichtung 11d ist derart ausgebildet, daß der Einrichtung 11c die Einstelleinrichtung 20g für den unteren Grenzwert der Soll-Ansaugtemperatur und die Einstelleinrichtung 20h für den oberen und den unteren Grenzwert der Soll-Ansaugtemperatur hinzugefügt sind.
In einem in 21 gezeigten Flußdiagramm werden die von den obigen Schritten verschiedenen Schritte beschrieben. Eine Erläuterung der bereits beschriebenen Vorgänge entfällt. In S101b werden ein mit 20g eingestellter unterer Grenzwert Tinsmin des Ansaugtemperatur-Sollwerts und ein unterer Grenzwert Tsmin und ein oberer Grenzwert Tsmax des Ansaugtemperatur-Sollwerts, beide mit 20h eingestellt, ausgelesen. Die Erfassung erfolgt wie bei dem obigen Beispiel für 10 Minuten.
Nach dem Bestimmen des Ansaugtemperatur-Sollwerts Tins in Abhängigkeit von einem Wert des Flags wird in S210 verglichen, ob der bestimmte Wert Tins kleiner als der untere Grenzwert Tinsmin ist. Wenn er kleiner ist, dann ist in S212 der Wert Tsin = Tsmin. Wenn er groß ist, wird der bestimmte Wert Tins wie in S212 genutzt. Nach dem Bestimmen des Ansaugtemperatur-Sollwerts Ts durch Vergleich eines Mittelwerts der Ansaugtemperaturen während der zehn Minuten mit dem Ansaugtemperatur-Sollwert wird in S302 und S301 der Ansaugtemperatur-Sollwert Ts mit dem oberen Grenzwert Tsmax und dem unteren Grenzwert verglichen, um zu bestimmen, ob der Ansaugtemperatur-Sollwert Ts den oberen Grenzwert Tsmax überschreitet bzw. kleiner als der untere Grenzwert Tsmin ist.
Wenn der obere Grenzwert in S306 überschritten ist, dann ist Ts gleich Tsmax. Wenn er in S303 kleiner als der untere Grenzwert ist, dann ist Ts gleich Tsmin. Wenn er in S302 und S305 zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert liegt, wird der bestgestellte Wert von Ts genutzt. Dabei entspricht der obere Grenzwert des Ansaugtemperatur-Sollwerts dem Anfangs-Sollwert Tinso, der von der Einstelleinrichtung 20b für den Anfangs-Ansaugtemperatur-Sollwert eingestellt ist.
In den vorstehenden Beispielen bestimmt die Steuerungseinrichtung die Sollwerte, die einen stabilen Betrieb ermöglichen. Es besteht aber die Möglichkeit, daß diese Sollwerte im stabilen Zustand nicht immer einen höchststabilen Betrieb bedingen, was von der Tageszeit und den Jahreszeiten abhängig ist. Denn die Leistung der Klimaanlage wird durch die Außenlufttemperatur beeinflußt, und eine Änderung ergibt sich durch Wärme usw., die durch die Wand des Gehäuses 10 eindringt.
Um diese Probleme zu beseitigen, werden alle Werte, wie in S401 und S402 in dem Flußdiagramm von 21 zu sehen ist, jeweils zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, beispielsweise alle sechs Stunden auf Anfangswerte rückgesetzt, und es wird nach einem bestgeeigneten Sollwert für den jeweiligen Zeitpunkt gesucht.
AUSFÜHRUNGSFORM 4
Obwohl andere Klimaanlagen Hilfs-Kühlvorrichtungen, wie Wärmerohre und Kühlvorrichtungen vom Verdampfungstyp, zusätzlich zu einer Haupt-Kühlvorrichtung der oben beschriebenen Klimaanlage als Kühlvorrichtungen haben, kann der in Ausführungsform 3 beschriebene Prozeß auf ähnliche Weise vorgesehen sein. Eine Systemausbildung in diesem Fall ist in 22 gezeigt. In 22 bezeichnet 30a einen Verdampfer, d. h. eine Luftkühleinrichtung der Hilfs-Kühlvorrichtung.
Das Bezugszeichen 30b bezeichnet einen Kondensator, d. h. einen Luftkühler der Hilfs-Kühlvorrichtung. 30c bezeichnet eine Ansaugluft in den Verdampfer. 30d bezeichnet die Ausblasluft. Die Hilfs-Kühlvorrichtung ist durch den Verdampfer 30a, den Luftkühler 30b usw. gebildet. Die Hilfs-Kühlvorrichtung 30 kann an jeder Stelle im Inneren des Gehäuses 10 positioniert sein. Solange die Hilfs-Kühlvorrichtung 30 konstant und unabhängig gesteuert wird, ist es möglich, einen Ablauf vollständig gleich demjenigen zu erhalten, der in der Ausführungsform 3 beschrieben wird, wobei der Heizwert der Kommunikationseinrichtungen 2 und die mit der Hilfs-Kühlvorrichtung 30 entfernte Wärme als Last im Inneren der Kommunikationsstation behandelt werden und die abgeführte Wärme als zusätzliche Wärme behandelt wird. Anders ausgedrückt, alle in Ausführungsform 3 beschriebenen Beispiele können bei dieser Konstruktion in Ausführungsform 4 angewandt werden.
Es wird ein anderes Beispiel gemäß der Ausführungsform 4 beschrieben. Der Aufbau ist in 23 gezeigt. Gemäß 23 ist es durch Steuern der Abschaltung der Hilfs-Kühlvorrichtung 30 mit einer Kühl-Steuerungseinrichtung 11f der Haupt-Kühlvorrichtung möglich, die Klimaanlage effektiver zu betreiben. Die Kühlleistung einer Haupt-Kühlvorrichtung ist im allgemeinen höher als die einer Hilfs-Kühlvorrichtung.
Wenn aber diese beiden Vorrichtungen jeweils selbständig betrieben werden, gibt es den Fall, daß ein Eingang durch die Kombination dieser Operationen übermäßig erhöht wird, indem beispielsweise die Hilfs-Kühlvorrichtung weiter läuft, obwohl eine interne Last mit der Haupt-Kühlvorrichtung abgedeckt werden kann. Wenn die Last klein ist, gibt es den Fall, daß nur die Hilfs-Kühlvorrichtung die Last abdecken kann. In diesem Fall wird durch geeignete Wahl dieser Vorrichtungen ein wirkungsvoller Betrieb unter Berücksichtigung eines Gesamtsystems erreicht.
AUSFÜHRUNGSFORM 5
24 zeigt einen Aufbau gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung. Die in Ausführungsform 4 beschriebene Hilfs-Kühlvorrichtung wird durch eine Kühlvorrichtung 31 vom Verdampfungstyp ersetzt, die einen Verdampfer 31a und einen Kondensator 31b aufweist, wobei der Verdampfer 31a an einer Aufstromseite in dem Luftstromweg liegt, in dem die Haupt-Kühlvorrichtung angeordnet ist. Die Kühlvorrichtung 31 vom Verdampfungstyp hat die Eigenschaft, daß mit der Zunahme einer Differenz zwischen einer Verdampfungstemperatur in dem Verdampfer 31a und einer Kondensationstemperatur in dem Kondensator 31b, der in einer Außen-Einheit der Kühlvorrichtung vom Verdampfungstyp angeordnet ist, die Leistung ansteigt, und zwar grundsätzlich proportional dazu.
Ferner erhält die Kühlvorrichtung 31 vom Verdampfungstyp einen Eingang nur von einem Gebläse 31c. Es ist daher möglich, die Klimaanlage hochwirksam zu nutzen, wenn der Luftweg der Inneneinheit zum gemeinsamen Gebrauch für denjenigen der Klimaanlage und den Luftweg der Inneneinheit gemacht wird, der gewöhnlich für die Kühlvorrichtung vom Verdampfungstyp und die Klimaanlage genutzt wird.
Daher wird beispielsweise eine Ansaugtemperatur in die Inneneinheit, d. h. den Verdampfer 31a der Kühlvorrichtung 31 vom Verdampfungstyp so hoch wie möglich eingestellt, während gleichzeitig die Bedingungen erfüllt sind, daß (Ansaugtemperatur Tm für die Kommunikationseinrichtungen) ≤ 35 °C und (Ansaugtemperatur Tin für den Innen-Wärmetauscher) ≤ 40 °C.
Durch Steuern auf eine ähnliche Weise, wie sie für Ausführungsform 3 beschrieben wird, kann das obige Beispiel realisiert werden. Es ist aber erforderlich, einen Erfassungsbereich der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 9 vor dem Verdampfer, d. h. dem Innen-Wärmetauscher 4a, der Klimaanlage, welcher die Haupt-Kühlvorrichtung ist, anzuordnen.
Wenn der von der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 9 erfaßte Wert kleiner als ein vorbestimmter Wert, z. B. 20 °C, ist, wird die Ansauglufttemperatur in die Kommunikationseinrichtungen so gesteuert, daß sie 35 °C oder niedriger ist. Wenn sie aber zu weit abgesenkt wird, treten die folgenden Probleme auf:

(1) Es gibt eine Untergrenze im Fall einer Temperatur, bei der untergebrachte Einrichtungen verwendet werden. Im allgemeinen ist sie 0 °C oder höher, aber 20 °C oder höher ist für eine Batterie zu bevorzugen.
(2) Wenn einen Innen-Temperatur niedrig ist, nähert sich die Ansauglufttemperatur dem Taupunkt der Innenluft, und es besteht die Gefahr des Niederschlags von Feuchtigkeit.
(3) Es findet keine richtige Energieeinsparung statt. Außerdem können weitere Probleme auftreten.

In einem solchen Fall wird das Gebläse der Außeneinheit der Hilfs-Kühlvorrichtung 31 angehalten. Die Abschaltung des Gebläses der Außeneinheit hat verschiedene Auswirkungen in den nachstehenden Fällen zusätzlich zu den oben genannten Situationen, wobei eine Erfassungseinrichtung, eine Bestimmungseinrichtung usw. nicht gesondert erwähnt werden.

(1) Die Außenlufttemperatur ist niedriger als eine vorbestimmte Temperatur.
(2) Eine Differenz zwischen erfaßten Werten der Ansaugtemperatur für die Kühlvorrichtung vom Verdampfungstyp und der Außenlufttemperatur ist größer als ein vorbestimmter Wert.
(3) Eine Differenz zwischen der Ansaugtemperatur und der Ausblastemperatur, jeweils von dem Wärmetauscher in der Außeneinheit der Kühlvorrichtung vom Verdampfungstyp, ist größer als ein vorbestimmter Wert.
(4) Eine Differenz zwischen einer Einlaßtemperatur und einer Auslaßtemperatur, jeweils von einem Kälterohr für die Außeneinheit der Kühlvorrichtung vom Verdampfungstyp, ist größer als ein vorbestimmter Wert.
(5) Ein von der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung für die Kommunikationseinrichtungen erfaßter Wert ist niedriger als eine vorgegebene Temperatur.

Außerdem werden in den nachfolgenden Fällen entsprechende Maßnahmen durchgeführt, anstatt das Gebläse in der Außeneinheit anzuhalten.
Zuerst werden die folgenden Maßnahmen durchgeführt, wenn durch Schneefall und Schneeansammlung die Gefahr besteht, daß eine Klimaanlage nicht mehr angefahren werden kann, nachdem ein Gebläse einer Außeneinheit angehalten worden ist.

(1) Verringern der Anzahl der Umdrehungen des Gebläses in der Außeneinheit, aber kein Anhalten des Gebläses;
(2) Ohne das Gebläse in der Außeneinheit anzuhalten, wird das Blasen mit der Inneneinheit der Haupt-Kühlvorrichtung intermittierend durchgeführt; und
(3) Ohne das Gebläse in der Außeneinheit zu stoppen, wird die Umdrehungsgeschwindigkeit des Gebläses der Inneneinheit der Haupt-Kühlvorrichtung verringert.

Wenn ferner eine Differenz zwischen der Außenlufttemperatur und der Ansauglufttemperatur für die Kommunikationseinrichtungen nicht ausreichend aufrechterhalten wird, weil die Gefahr besteht, daß die Leistung der Kühleinrichtung vom Verdampfungstyp dem Eingangswert nicht gewachsen ist, daß also die Leistungszahl kleiner als 1 wird, dann wird das Gebläse in der Außeneinheit der Kühlvorrichtung vom Verdampfungstyp angehalten, so daß Energie eingespart wird. Wenn beispielsweise die Außenlufttemperatur 10 °C oder höher ist und keine Schneeansammlung vorliegt, wird eine Temperaturdifferenz gemessen, und wenn sie 1 °C oder kleiner ist, wird die Außeneinheit angehalten.
Obwohl bei den Ausführungsformen 3, 4 und 5 eine Vielzahl von Klimaanlagen, d. h. Haupt-Kühlvorrichtungen, in dem Gehäuse 10 der Kommunikationsstation vorhanden sind oder die Gesamtzahl von Klimaanlagen, d. h. Haupt-Kühlvorrichtungen und Hilfs-Kühlvorrichtungen als Vielzahl vorliegt, ist es möglich, einen zweckmäßigsten Betrieb in bezug auf einen Wärmezustand der in der Kommunikationsstation untergebrachten Kommunikationseinrichtungen zu bestim men, indem ein Prozeß auf der Basis von Anfangswerten der jeweiligen Haupt-Kühlvorrichtungen gestartet wird.
Im Fall der Vielzahl von Kühlvorrichtungen besteht die Möglichkeit, daß Kühlfunktionen sich gegenseitig beeinträchtigen. Der bestgeeignete Zustand kann aber unter Berücksichtigung einer Beziehung zwischen der Vielzahl von Kühlvorrichtungen automatisch bestimmt werden.
Der Ansaugtemperatur-Sollwert Tins der Haupt-Kühlvorrichtung kann jedoch für den Betrieb nur verringert werden. Der Grund dafür ist, daß es eine Eigenschaft der Steuerung darin besteht, den Ansaugtemperatur-Sollwert Tins ausgehend vom Anfangswert von beispielsweise 35 °C des Ansaugtemperatur-Sollwerts Tins zu verringern, während nach einem Maximalwert gesucht wird, was keine Probleme verursacht. Es gibt den Fall, daß sich ein Heizwert in der Kommunikationsstation in Abhängigkeit von einem Kommunikationszustand plötzlich ändert. Im allgemeinen ändert er sich zwar nicht stark, obwohl einige stationäre Änderungen stattfinden.
Ferner ändert sich die Leistung einer Kühlvorrichtung vom Verdampfungstyp, die als Hilfs-Kühlvorrichtung dient, in Abhängigkeit von einer Außenlufttemperatur. Daher bedingt ein Zustand von verschiedenen Sollwerten, die zu einem bestimmten Zeitpunkt nach dem Start des oben erwähnten Prozesses erreicht werden, nicht immer die bestgeeigneten Werte zu anderen Zeitpunkten.
Da keine Operation zur Erhöhung des Ansaugtemperatur-Sollwerts Tins stattfindet, werden zu einem bestimmten Zeitpunkt, z. B. sechs Stunden nach dem Anfahren eines vorhergehenden Prozesses und sechs Stunden nach einer Änderung des Ansaugtemperatur-Sollwerts Tins alle Sollwerte auf Anfangswerte zurückgesetzt, und ein Prozeß zur Erfassung des bestgeeigneten Zustands Läuft ab, mit dem der bestgeeignete Betrieb realisiert wird.
Bei den obigen Ausführungsformen 1, 2, 3, 4 und 5 sind alle Werte, welche die Temperaturen, die Zeiten usw. betreffen, als Beispiele angegeben und können in Abhängigkeit von den Bedingungen geändert werden.
AUSFÜHRUNGSFORM 6
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 wird ein Ablauf des Kühl-Steuerungsverfahrens für die Kommunikationsstation gemäß Ausführungsform 6 beschrieben. Bei dem Kühl-Steuerungsverfahren für die Kommunikationsstation wird die Ansauglufttemperatur in den Kommunikationseinrichtungen 2 so gesteuert, daß sie innerhalb einer Normaltemperatur ist, indem eine vorbestimmte Menge der Ansaugluft 8 mit dem Gebläse 4b zu den Kommunikationseinrichtungen gefördert wird. Im allgemeinen wird die Temperatur der Ansaugluft 8 auf 20 °C oder niedriger gesteuert.
Die Ansaugluft 8 wird nach Kühlung der Kommunikationseinrichtungen 2 erwärmt, als Ansaugluft 6 in die Inneneinheit 4 angesaugt, von dem Innen-Wärmetauscher 4a gekühlt, als Ausblasluft 7 zu dem Gehäuse 10 zurückgeleitet und erneut zur Kühlung der Kommunikationseinrichtungen 2 als die Ansaugluft 8 für die Kommunikationseinrichtungen genutzt. Die Kühl-Steuerungseinrichtung 11a steuert die Temperatur der Ansaugluft 8 auf die eingestellte Temperatur, z. B. 20 °C oder niedriger, auf der Basis von Ausgangssignalen von der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 13 für die Kommunikationseinrichtungen und von der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung 12.
Wenn die Luftdurchflußrate des Gebläses 3 einen Wert von 40 m³/min hat und die mit der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung 12 erfaßte elektrische Leistung 12 kW ist, sind der elektrische Leistungsverbrauch und der Heizwert im wesentlichen gleich in den Kommunikationseinrichtungen 2, in denen elektrische Leistung hauptsächlich durch elektronische Schalttafeln verbraucht wird, so daß eine Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Ansaugluft 6 und der Ansaugluft 8 zu ΔT = (elektrischer Leistungsverbrauch)/(Luftdurchflußrate × Luftdichte × spezifische Wärme der Luft bei konstantem Druck) wird.
Wenn der elektrische Leistungsverbrauch 12 kW ist, die Luftdurchfluß rate 40 m³/min ist, die Luftdichte 1,2 kg/m³ ist und die spezifische Wärme der Luft bei konstantem Druck 1,01 kJ/(kg·K) ist, dann gilt ΔT = 15°. Wenn die Temperatur der Ansaugluft 8 einen Wert von 20 °C hat, wird die Temperatur der Ansaugluft 6 zu 20 °C + ΔT = 20 °C + 15 °C = 35 °C. Wenn die Luftdurchflußrate des Gebläses 4b in der Inneneinheit 40 m³/min ist, wird eine Kühlleistung von bis zu 12 kW erforderlich, um die Ansaugluft 6 als die Ansaugluft 8 nach Kühlung mit 20 °C zuzuführen.
Es wird davon ausgegangen, daß die Kühlleistung der Klimaanlage durch Erfassen des elektrischen Leistungsverbrauchs durch die Kommunikationseinrichtungen und Steuern der Kühlleistung einer tatsächlichen Heizlast folgt. Die Ausblasluft 7 in der Inneneinheit wird jedoch mit einer Umgebungsluft im Gehäuse vermischt und dient als die Ansaugluft 8 für die Kommunikationseinrichtungen, weshalb die Temperatur der Ansaugluft 8 nicht zu der oben erwähnten Temperatur wird.
Um das zu korrigieren, wird eine erforderliche Leistung des Kompressors so berechnet, daß die Ansaugluft 8 grundsätzlich auf den eingestellten Sollwert von der Einstelleinrichtung 20 für den Soll-Ansauglufttemperaturwert gebracht wird, indem die von der Ansauglufttemperatur-Erfassungseinrichtung 13 für die Kommunikationseinrichtungen ausgegebene Temperatur und der eingestellte Sollwert verglichen werden.
Ferner wird eine Obergrenze einer maximalen Frequenz des Kompressors aus einer mit der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung 12 erfaßten elektrischen Leistung berechnet. Dann wird die erforderliche Leistung korrigiert, und der Kompressor 5a wird durch die Frequenz-Steuerungseinrichtung 22 aufgrund eines von der Klimaanlage-Steuerungseinrichtung 21a ausgegebenen Frequenz-Befehls gesteuert.
3 ist ein Flußdiagramm und zeigt eine Steuerungsoperation mit der Kühl-Steuerungseinrichtung. Die Klimaanlage-Steuerungseinrichtung 21a bestätigt eine Frequenz f, die aktuell an den Kompressor 5a ausgegeben wird.
Dann prüft die Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 13 für die Kommunikationseinrichtungen die Temperatur Tm der Ansaugluft 8 und die eingestellte Temperatur Ts der Ansaugluft 8 in Schritt S2, Wenn diese nicht gleich sind, wird in Schritt S3 abgefragt, ob die Temperatur Tm die eingestellte Temperatur Ts überschreitet oder nicht. Wenn die Temperatur Tm die eingestellte Temperatur Ts überschreitet, wird in Schritt S5 die Frequenz der Energiequelle für den Kompressor 5a mit der Frequenz-Steuerungseinrichtung 22 erhöht.
Wenn die Temperatur Tm die eingestellte Temperatur Ts nicht überschreitet, wird in Schritt S6 die Frequenz der Energiequelle für den Kompressor 5a mit der Frequenz-Steuerungseinrichtung 22 verringert. Wenn die Temperatur Tm in Schritt S2 gleich der eingestellten Temperatur Ts ist, bleibt in Schritt S4 die Frequenz unverändert, und in Schritt S7 führt die Klimaanlage-Steuerungseinrichtung 21a eine Operation an einer oberen Grenze fmax der Frequenz des Kompressors aus.
Die obere Grenze fmax wird erhalten aus einer Funktion f(w), die eine Variable des Ausgangssignals W von der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung 12 hat. Diese Beziehung ist beispielsweise wie folgt eingestellt: f(w) = 13,7 (W – 6) + 30.
Dies ist ein Fall, in dem eine Eigenschaft des Kompressors 5a die Werte 12 kW bei 112 Hz und 6 kW bei 30 Hz hat, und die Leistung des Kompressors ändert sich linear bei Frequenzen zwischen 112 Hz und 30 Hz. In Schritt S8 werden fmax, das aus f(w) gebildet ist, und der berechnete Wert f₁ verglichen. Wenn f₁ größer als fmax ist, dann ist die Frequenz des Kompressors fmax, und wenn f₁ fmax oder niedriger ist, dann ist die Frequenz des Kompressors f₁ in den Schritten S9, S10 und S11. Die Frequenz des Kompressors wird wie beschrieben gesteuert.
Es gibt den Fall, daß sich der Heizwert der Kommunikationseinrichtungen 2 plötzlich ändert. In einem solchen Fall genügt es nicht, nur unter Nutzung des Ausgangssignals von der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 13 für die Kommunikationseinrichtungen zu steuern, wobei dieses Ausgangssignal als ein Resultat der Änderung erhalten wird. Daher wird das Ausgangssignal von der elektrischen Leistungsverbrauch-Erfassungseinrichtung 12, das eine Änderung der Temperatur Tm bewirkt, vorher erhalten, um die Klimaanlage zu steuern, so daß eine stabile Steuerung mit guter Folgeleistung erzielt wird.
Das Flußdiagramm in 4 zeigt das Kühl-Steuerungsverfahren gemäß einem anderen Beispiel der Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung. Der Ablauf bis zu den Schritten S9 und S10 gleicht dem, was vorstehend beschrieben wurde. Die Kühl-Steuerungseinrichtung bei diesem Kühl-Steuerungsverfahren ist in 2 gezeigt.
Nach Berechnung der Frequenz f₁ in dem Schritt S9 oder S10 wird in Schritt S21 der elektrische Leistungsverbrauch W, d. h. das Ausgangssignal von der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung 12, zu dem Zeitpunkt mit dem eingestellten Wert f₁ des vorher eingestellten elektrischen Leistungsverbrauchs verglichen. Bei W > Ws wird in Schritt S22 die Frequenz des Kompressors 5a mit f₁₂ eingestellt. Bei W ≤ Ws wird die Leistung des Kompressors auf ein Minimum gebracht.
Das bedeutet, daß die Frequenz des Kompressors minimiert wird, ohne daß der Betrieb des Kompressors angehalten wird oder ein Kältekreislauf gebildet wird, um einen Teil des in den Außen-Wärmetauscher 5b strömenden Kältemittels zu umgehen, wobei 1 keinen Umgehungskreislauf zeigt. Der eingestellte Wert Ws wird ein wenig größer als die kleinste Leistung der Klimaanlage gemacht. Wenn beispielsweise die Minimumleistung der Klimaanlage 6 kW ist, dann ist der eingestellte Wert Ws 7 kW.
Wenn der Heizwert der Kommunikationseinrichtungen in dem ersten Beispiel der Ausführungsform 6 verringert wird, gibt es den Fall, daß der Kompressor angehal ten wird, d. h. thermo-off ist, wenn die Leistung der Klimaanlage immer weiter reduziert wird und der Heizwert niedriger als die kleinste Leistung wird.
In dem Beispiel ist jedoch ein Bestimmungsschritt S21 zusätzlich vorgesehen, und die Leistung des Kompressors wird minimiert, bevor der Heizwert auf weniger als die kleinste Leistung der Klimaanlage reduziert wird, so daß selbst in einem solchen Fall ein Thermo-off-Zustand selten eintritt. Wiederholte Thermo-on- und Thermo-off-Zustände verkürzen nicht nur die Gebrauchsdauer eines Kompressors, sondern bewirken auch einen Feuchtigkeitsniederschlag in einem Gehäuse; diese Probleme können bei diesem Beispiel vermieden werden.
AUSFÜHRUNGSFORM 7
Nachstehend wird ein Beispiel gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung beschrieben.
6 zeigt eine Ausbildung des Kühl-Steuerungsverfahrens für die Kommunikationsstation gemäß Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung. 25 ist ein Blockschaltbild, welches das Kühl-Steuerungsverfahren nach Ausführungsform 7 zeigt. In den 6 und 25 bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in den 1 und 2 gleiche oder ähnliche Bereiche, und diese werden nicht erneut beschrieben. 11b bezeichnet die Kühl-Steuerungseinrichtung zum Steuern der Kühlleistung der Klimaanlage.
Unter Bezugnahme auf die Figuren wird ein Ablauf des Kühl-Steuerungsverfahrens für die Kommunikationsstation gemäß Ausführungsform 7 beschrieben. 26 ist ein Flußdiagramm und zeigt einen Ablauf des Kühl-Steuerungsverfahrens 11b. Der Ablauf bis zu den Schritten S9 und S10 gleicht dem in den Beispielen der Ausführungsform 6. Nach dem Berechnen der Frequenz f₁ in Schritt S9 oder S10 wird in Schritt S31 eine Ansaugtemperatur Tin, d. h. ein Ausgangssignal von der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung 9 der Inneneinheit, zu diesem Zeitpunkt mit einem eingestellten Wert Tins der Ansaugtemperatur, der vorher eingestellt wurde, verglichen.
Wenn Tin > Tins, wird in Schritt S32 die Frequenz des Kompressors mit f₁ eingestellt. Wenn Tin ≤ Tins, wird die Leistung des Kompressors auf ein Minimum gebracht. Das bedeutet, daß die Frequenz des Kompressors innerhalb des Kompressorbetriebsbereichs minimiert wird oder daß ein Kältekreislauf so gebildet wird, daß ein Teil eines in den Außen-Wärmetauscher 5b strömenden Kältemittels umgangen wird, wobei in 6 kein Umgehungskreislauf gezeigt ist.
Der eingestellte Wert Tins wird wie folgt eingestellt. Schritt S31 in 26 hat die gleiche Bedeutung wie Schritt S21 in 4. Anders ausgedrückt, solange die Temperatur Tin der Ansaugluft 8 für die Kommunikationseinrichtungen konstant ist, besteht eine Beziehung zwischen dem Heizwert der Kommunikationseinrichtungen und der Ansaugluft Tin für die Inneneinheit: Tin ∝ (Heizwert der Kommunikationseinrichtungen).
Es ist somit möglich, den elektrischen Leistungsverbrauch durch die Ansaugtemperatur zu substituieren, wie in dem Beispiel der Ausführungsform 6 unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wird. Beispielsweise ist der eingestellte Wert Tins gleich Tin entsprechend einem elektrischen Leistungsverbrauch von 7 kW. Eine Temperaturdifferenz ΔT zwischen der Ansaugluft 6 und der Ansaugluft 8 in bezug auf den elektrischen Leistungsverbrauch von 7 kW wird zu ΔT = 8,7 °C, basierend auf den oben genannten Konstanten und Gleichungen. Wenn Tm = 20 °C, dann ist Tin = Tm + ΔT = 28,7°C. Somit kann Tins mit 28,7 °C eingestellt werden.
AUSFÜHRUNGSFORM 8
In den oben angegebenen Beispielen der Ausführungsformen gibt es Beziehungen zwischen dem Heizwert der Kommunikationseinrichtungen und der Ansaugtemperatur. Daher können das Ausgangssignal von der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung 12 und das Ausgangssignal von der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung ausgetauscht werden. Dieser Fall ist als Ausführungsform 8 in den 28 und 29 gezeigt.
Es ist auch möglich, den Vorgang des Bezeichnens des oberen Grenzwerts der Frequenz in dem Beispiel von Ausführungsform 6 zu modifizieren, so daß es Schritt S51 ist, wobei der Ausgangswert W von der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung 12 mit dem eingestellten Wert Ws verglichen wird und dann, wenn W ≤ Ws, die Leistung des Kompressors auf ein Minimum gebracht wird.
Dadurch wird die Funktion des Verhinderns eines Feuchtigkeitsniederschlags, der durch wiederholte Thermo-on- und Thermo-off-Zustände verursacht wird, beibehalten und gleichzeitig die Ausbildung des Kühl-Steuerungsverfahrens vereinfacht. Auch bei diesem Beispiel kann die Beurteilung in Schritt S41 auf der Ansaugtemperatur und nicht auf der elektrischen Leistung, wie beschrieben, basieren.
Der erste Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für eine Kommunikationsstation gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß die Temperatur der Ansaugluft zum Kühlen der Kommunikationseinrichtungen zu der eingestellten Temperatur gemacht wird, basierend auf dem mit der Temperatur-Erfassungseinrichtung erfaßten Wert; die Temperatur der Ansaugluft für die Kommunikationseinrichtungen wird stabilisiert; und es ist möglich, dem Heizwert, d. h. der Last, der durch den Betrieb der Kommunikationseinrichtungen verursacht wird, exakt zu folgen.
Der zweite Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für die Kommunikationsstation gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß es möglich ist, der Last mit guter Leistung zu folgen und das Kühlen in Abhängigkeit von der Last der Klimaanlage effizient zu steuern, so daß während des Betriebs Energie eingespart werden kann.
Der dritte Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß häufige Thermo-on- und Thermo-off-Zustände verhindert werden, so daß Feuchtigkeitsniederschlag im Gehäuse vermieden wird.
Der vierte Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß der elektrische Leistungsverbrauch unter Verwendung eines Amperemeters mit geringeren Kosten als mit einem elektrischen Leistungsmesser erfaßt werden kann.
Der fünfte Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß Feuchtigkeitsniederschlag verhindert werden kann, weil eine Ausblaslufttemperatur aus der Klimaanlage erhöht wird.
Der sechste Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß die Gebrauchsdauer der Klimaanlage nicht ungünstig beeinflußt wird.
Der siebte Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß es möglich ist, Störungen wie etwa die Überschreitung eines Gebrauchstemperaturbereichs für die Klimaanlage zu verhindern.
Der achte Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß bevorzugte Steuer-Sollwerte ohne Rücksicht auf Tageszeit und jahreszeitliche Veränderungen eingestellt werden können und ein stabiler Betrieb erreicht werden kann.
Der neunte Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß es möglich ist, sich mit Störungen der Kühlvorrichtungen zu befassen, weil der Betrieb der Hilfs-Kühlvorrichtung und der Haupt-Kühlvorrichtung jeweils unabhängig gesteuert wird.
Der zehnte Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß es möglich ist, die Lufttemperatur in den Verdampfer der Kühlvorrichtung vom Verdampfungstyp hoch einzustellen, die Kühlleistung der Kühlvorrichtung vom Verdampfungstyp zu steigern und die Kühllufttemperatur im Inneren der Haupt-Kühlvorrichtung zu erhöhen, so daß Feuchtigkeitsniederschlag im Gehäuse verhindert werden kann.
Der elfte Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß Energie eingespart und gleichzeitig die Kühlwirkung im Inneren des Gehäuse aufrechterhalten werden kann.
Der zwölfte Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß die Leistungsfähigkeit des frei zirkulierenden Kältekreislaufs extensiv genutzt werden kann, indem als gemeinsames Gebläse eines vorgesehen wird, das einen hohen Luftstromweg bereitstellt.
Der dreizehnte Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß Umgehungen und kurze Zyklen im Gehäuse nicht auftreten, ein hoher Kühlwirkungsgrad realisiert wird und daher Energie eingespart werden kann.
Der vierzehnte Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß Störungen in dem Zwangsumlauf-Kältekreislauf, die während des direkten Ansaugens von heißer Luft verursacht werden, verhindert werden können.
Der fünfzehnte Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß die Inneneinheit der Klimaanlage für den Zwangsumlauf-Kältekreislauf ohne Modifizierung verwendet werden kann, wenn der gemeinsame Luftstromweg gebildet und das gemeinsame Gebläse in dem Luftstromweg an der Verdampferseite positioniert ist.
Der sechzehnte Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß der Kühler des frei zirkulierenden Kältekreislaufs an der Gebrauchsseite ohne Modifizierung verwendet werden kann, wenn das gemeinsame Gebläse in dem Luftstromweg an der Kühlerseite positioniert ist.
Der siebzehnte Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß unnötige Betriebskosten für den Zwangsumlauf-Kältekreislauf eingespart werden können.
Der achtzehnte Vorteil des Kühl-Steuerungsverfahrens für Kommunikationsstationen gemäß der vorliegenden Erfindung ist, daß Störungen in dem Zwangsumlauf-Kältekreislauf rasch beseitigt werden können, ohne daß eine plötzliche Erhöhung der Temperatur im Gehäuse stattfindet.
Es ist ersichtlich, daß angesichts der vorstehenden Erläuterungen zahlreiche Modifikationen und Abwandlungen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Es versteht sich daher, daß innerhalb des Umfangs der beigefügten Patentansprüche die Erfindung auch auf andere als die hier speziell beschriebene Weise praktiziert werden kann.

Claims

Kommunikationsstation, die folgendes aufweist: – ein Gehäuse (10), in welchem Kommunikationseinrichtungen (2) mit eingebauten wärmeerzeugenden Komponenten, wie etwa Schalttafeln, untergebracht sind; – eine Klimaanlage, die dadurch gebildet ist, daß ein Kompressor (5a), ein Außen-Wärmetauscher (5b), ein Druckentspannungsmechanismus, ein Innen-Wärmetauscher (4a) und andere Komponenten angeschlossen sind; – eine Einrichtung (3, 4b) zum Bewirken, daß die mit dem Innen-Wärmetauscher (4a) gekühlte Luft zu den Kommunikationseinrichtungen (2) geschickt wird; – eine elektrische Leistungs-Erfassungseinrichtung (12) zum Erfassen des Leistungsverbrauchs der in dem Gehäuse (10) untergebrachten Kommunikationseinrichtungen (2); – eine Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung (13) zum Erfassen der Temperatur der zu der Kommunikationseinrichtung (2) geschickten Luft (8); und – eine Kühl-Steuereinrichtung (11a; 11b) zum Steuern der Kühlleistung der Klimaanlage; wobei die Kühl-Steuereinrichtung (11a; 11b) die Kühlleistung der Klimaanlage sowohl auf der Basis des Ausgangssignals der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung (12) als auch des Ausgangssignals der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung (13) steuert.
Kommunikationsstation nach Anspruch 1, wobei die Leistung des Kompressors (5a) der Klimaanlage auf ein Minimum gebracht wird, wenn das Ausgangssignal der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung (12) kleiner als ein festgelegter Wert der elektrischen Leistung ist.
Kommunikationsstation nach Anspruch 1, die ferner folgendes aufweist: – eine Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung (9) zum Erfassen einer Ansaugtemperatur in den Innen-Wärmetauscher (4a), wobei mit der Kühl-Steuereinrichtung (11b) die Kühlleistung der Klimaanlage auch auf der Basis des Ausgangssignals der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung (9) für den Innen-Wärmetauscher gesteuert wird.
Kommunikationsstation nach Anspruch 3, wobei die Leistung des Kompressors (5a) der Klimaanlage auf ein Minimum gebracht wird, wenn das Ausgangssignal der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung (12) kleiner als ein vorgegebener Wert der elektrischen Leistung ist, oder wenn das Ausgangssignal der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung (9) für den Innen-Wärmetauscher kleiner als ein vorgegebener Temperaturwert ist.
Kommunikationsstation nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei mit der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung (12) der elektrische Leistungsverbrauch basierend auf dem durch die in dem Gehäuse (10) untergebrachten Kommunikationseinrichtungen (2) fließenden elektrischen Gesamtstrom erfaßt wird.
Kommunikationsstation nach Anspruch 3, wobei die Kühl-Steuereinrichtung (11b) die Kühlleistung der Klimaanlage auch auf der Basis von einem Steuer-Sollwert der Temperatur der zu der Kommunikationseinrichtung (2) geschickten Luft (8) steuert, und den Steuer-Sollwert auf der Basis des Ausgangssignals der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung (9) für den Innen-Wärmetauscher ändert.
Kommunikationsstation nach Anspruch 6, wobei die Kühl-Steuereinrichtung (11b) den Steuer-Sollwert auf der Basis von einem Sollwert der Ansauglufttemperatur in den Innen-Wärmetauscher und auf der Basis des Ausgangssignals der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung (9) für den Innen-Wärmetauscher ändert, und wobei die Kühl-Steuereinrichtung den Sollwert der Ansauglufttemperatur in den Innen-Wärmetauscher um einen vorgegebenen Temperaturwert absenkt, wenn mindestens eines der folgenden Phänomene auftritt: die mit der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung (12) für die Kommunikationseinrichtungen erfaßte Ansaugtemperatur in die Kommunikationseinrichtungen überschreitet einen vorgegebenen Grenzwert, oder die Klimaanlage wird eine vorgegebene Anzahl von Malen oder häufiger eingeschaltet.
Kommunikationsstation nach Anspruch 6, wobei mit der Kühl-Steuereinrichtung (11b) ein oberer Grenzwert und ein unterer Grenzwert der Ansaug-Lufttemperatur gesteuert werden, und zwar auf der Basis von dem Sollwert der Ansauglufttemperatur für den Innen-Wärmetauscher und auf der Basis von dem Steuer-Sollwert der Temperatur der zu der Kommunikationseinrichtung geschickten Luft.
Kommunikationsstation nach Anspruch 6, wobei mit der Kühl-Steuereinrichtung (11b) bei jeder vorgegebenen Periode ein Anfangswert des Steuer-Sollwertes eingestellt wird.
Kommunikationsstation nach Anspruch 6, wobei eine Hilfs-Kühlvorrichtung (30; 31) zusätzlich zu der Klimaanlage vorgesehen ist, die als Haupt-Kühlvorrichtung dient; und wobei der Betrieb der Hilfs-Kühlvorrichtung unabhängig von der Haupt-Kühlvorrichtung gesteuert wird.
Kommunikationsstation nach Anspruch 6, wobei: zusätzlich zu der Klimaanlage, die als Haupt-Kühlvorrichtung dient, eine Kühlvorrichtung vom Verdampfungstyp (31) als Hilfs-Kühlvorrichtung vorgesehen ist; für die Kühlvorrichtung vom Verdampfungstyp an einer stromaufwärts liegenden Seite ein Verdampfer (31a) in einem Luftstromweg angeordnet ist, in welchem der Innen-Wärmetauscher (4a) der Haupt-Kühlvorrichtung vorgesehen ist; und wobei die Haupt-Kühlvorrichtung derart steuert, daß die mit der Kühlvorrichtung vom Verdampfungstyp gekühlte Luft gekühlt wird.
Kommunikationsstation nach Anspruch 11, wobei ein Lüfter (31c) einer Außeneinheit der Kühlvorrichtung vom Verdampfungstyp (31) ausgeschaltet wird, wenn die mit der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung (9) für den Innen-Wärmetauscher (4a) erfaßte Temperatur kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
Kommunikationsstation nach Anspruch 3, wobei die Kühl-Steuereinrichtung (11b) derart steuert, daß die Kühlleistung der Klimaanlage auf ein Minimum gebracht wird, wenn der von der elektrischen Leistungs-Erfassungseinrichtung (12) ausgegebene elektrische Energieverbrauch der Kommunikationseinrichtung gleich einem oder kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
Kommunikationsstation nach Anspruch 3, wobei die Kühl-Steuereinrichtung (11b) derart steuert, daß die Kühlleistung der Klimaanlage auf ein Minimum gebracht wird, wenn die von der Ansaugtemperatur-Erfassungseinrichtung (9) für die Inneneinheit ausgegebene Ansaugtemperatur in der Inneneinheit gleich einem oder kleiner als ein vorgegebener Wert ist.