DE69109532T2

DE69109532T2 - Klimaanlage.

Info

Publication number: DE69109532T2
Application number: DE69109532T
Authority: DE
Inventors: Katsuyuki Aoki; Yasuo Imaki; Hidenori Ishioka; Kazuaki Isono; Seiji Kubo; Hideaki Nagatomo; Toshihiro Tanaka; Yoshiaki Tanimura; Tomofumi Tezuka
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1991-03-28
Publication date: 1996-01-18
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: DE69109532D1; EP0449641A3; EP0449641B1; US5165250A; EP0449641A2; HK1006328A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage, die gespeicherte Wärme verwenden kann, um das Heizvermögen zu verbessern.
In Figur 11 ist der Kühlkreis bei einer herkömmlichen Klimaanlage dargestellt, wie er in JP-A-63-273770 offenbart wurde. In Figur 11 bezeichnet die Bezugszahl 1 einen Kompressor. Die Bezugszahl 2 bezeichnetein Vierwege-Umsteuerventil. Die Bezugszahl 3 bezeichneteinen Innenraum-Wärmeaustauscher. Die Bezugszahl 4 bezeichnet eine erste Druckminderungseinrichtung. Die Bezugszahls bezeichnet einen Außen- Wärmeaustauscher. Die Bezugszahl6 bezeichnet einen Wärmespeicher-Wärmeaustauscher. Die Bezugszahl 7 bezeichnet ein Niederdruck-Zweiwegeventil. Die Bezugszahl 8 bezeichnet einen Speicherwärmeabgabe-Umgehungskreis. Diebezugszahl 9 bezeichnet eine niederdruckseitige Druckminderungseinrichtung. Die Bezugszahl 10 bezeichnet einen Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher. Die Bezugszahl 11 bezeichnet einen Wärmespeicher-Umgehungskreis. Die Bezugszahl 12 bezeichnet ein Mitteldruck-Zweiwegeventil. Die Bezugszahl 13 bezeichnet eine Wärmespeichereinrichtung. Die Bezugszahl 14 bezeichnet ein Wärmespeichermaterial. Der Wärmespeicher-Wärmeaustauscher 6 und der Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher 10 sind in das Wärmespeichermaterial 14 eingetaucht und in der Wärmespeichereinrichtung 13 untergebracht.
Es wird nun der Betrieb des Kühlkreises erläutert. In einem Heiz- und Wärmespeicherungsbetrieb ist das Mitteldruck-Zweiwegeventil 12 geschlossen und das Niederdruck-Zweiwegeventil 7 ist offen. Ein gasförmiges Kühlmittel hoher Temperatur und hohen Drucks, das vom Kompressor 1 ausgegeben wurde, läuft durch das Vierwege-Umsteuerventil 2 und führt im Innenraum--
Wärmeaustauscher 3 einen Wärmeaustausch mit Innenluft aus, um einen Heizvorgang auszuführen. Aufgrund dieses Wärmeaustauschs wird das Kühlmittel ein flüssiges Kühlmittel normaler Temperatur unter hohem Druck. Das flüssige Kühlmittel wird durch die erste Druckminderungseinrichtung 4 im Druck herabgesetzt, und es speichert im Wärmespeicher-Wärmeaustauscher 6 Wärme in das Wärmespeichermaterial 14 ein. Danach wird das Kühlmittel im Außen-Wärmeaustauscher 5 verdampft und wird ein Gas. Das gasförmige Kühlmittel läuft erneut durch das Vierwege-Umsteuerventil 2 und kehrt zum Kompressor 1 zurück. Dabei wird das Wärmespeichermaterial 14 durch die Wärmeeinspeicherung geschmolzen.
In einem Enteisungsbetrieb wird das Mitteldruck-Zweiwegeventil 12 geöffnet, und das Niederdruck-Zweiwegeventil 7 wird geschlossen. Das gasförmige Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck, das vom Kompressor 1 ausgegeben wird, läuft durch das Vierwege-Umsteuerventil 2 und führt im Innenraum- Wärmeaustauscher 3 einen Wärmeaustausch mit der Innenluft aus, um teilweise einen Heizvorgang auszuführen. Aufgrund dieses Wärmeaustauschs wird das Kühlmittel ein zweiphasiges Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck. Das zweiphasige Kühlmittel wird durch die erste Druckminderungseinrichtung 4 im Druck herabgesetzt, es läuft durch den Wärmespeicher-Umgehungskreis 11 und es erreicht den Außen-Wärmeaustauscher 5. Im Außen-Wärmeaustauscher 5 schmilzt das Kühlmittel Frost, der sich an der Oberf läche des Außen- Wärmeaustauschers 5 niedergeschlagen hat. Durch diesen Enteisungsvorgang wird das Kühlmittel ein flüssiges Kühlmittel mit niedriger Temperatur bei mittlerem Druck. Das flüssige Kühlmittel läuft durch den Wärmespeicherabgabe-Umgehungs kreis 8, wird durch die niederdruckseitige Druckänderungseinrichtung 9 im Druck heruntergesetzt und entzieht im Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher 10 dein Wärmespeichermaterial 14 Wärme, um verdampft und in den gasförmigen Zustand überführt zu werden. Das so gasförmig gemachte Kühlmittel kehrt zum Kompressor 1 zurück. Dabei wird das Wärmespeichermaterial 14 durch Überführen der abgespeicherten Wärme an das Kühlmittel verfestigt. Diese Anordnung zielt darauf ab, ein Heizen selbst während des Enteisens zu ermöglichen, und es verhindert, daß die Innentemperatur während eines Enteisungsvorgangs absinkt.
In einem Schnellheizbetrieb wird das Mitteldruck-Zweiwegeventil 12 geöffnet und das Niederdruck-Zweiwegeventil 7 wird geschlossen, wie im Heiz- und Enteisungsbetrieb. Das Kühlmittel mit hoher Temperatur und hohem Druck, das vom Kompressor 1 ausgegeben wurde, läuft durch das Vierwege-Umsteuerventil 2 und führt im Innenraum-Wärmeaustauscher 3 einen Wärmeaustausch mit der Innenluft aus, um einen Heizvorgang auszuführen. Aufgrund dieses Wärmeaustauschs wird das Kühlmittel ein flüssiges Kühlmittel mit normaler Temperatur unter hohem Druck. Das flüssige Kühlmittel wird durch die erste Druckminderungseinrichtung 4 im Druck herabgesetzt, und es läuft durch den Wärmespeicher-Umgehungskreis 11.
Das Kühlmittel läuft durch den Außen-Wärmeaustauscher 5, der minimiertes Ausmaß an Wärmeaustausch aufweist, sowie durch den Speicherwärmeabgabe-Umgehungskreis 8. Dann wird das Kühlmittel durch die niederdruckseitige Druckminderungseinrichtung 9 im Druck heruntergesetzt, und es entzieht dem Wärmespeichermaterial 14 im Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher 10 Wärme, um verdampft und gasförmig gemacht zu werden. Das so gasförmig gemachte Kühlmittel kehrt zum Kompressor 1 zurück. Dabei wird das Wärmespeichermaterial 14 durch Überführen der abgespeicherten Wärme an das Kühlmittel verfestigt. Diese Anordnung zielt darauf ab, im Schnellheizbetrieb selbst bei niedriger Außentemperatur in schneller und ausreichender Weise Heizwirkung zur Verfügung zu stellen.
Da eine herkömmliche Klimaanlage wie vorstehend ausgeführt aufgebaut ist, besteht im Heiz- und Wärmespeicherungsbetrieb kein Unterschied zwischen dem Kühlmitteldruck im Wärmespeicher-Wärmeaustauscher 6 und demjenigen im Außenwärmeaustauscher 5, was zu einer Verringerung der Kühlmitteltemperatur am Einlaß des Wärmespeicher-Wärmeaustauschers 6 führt. Dies erzeugt Schwierigkeiten dahingehend, daß Wärmespeicherung nicht in ausreichender Weise erzielt werden kann und daß, obwohl das Wärmespeichermaterial 14 zur Verwendung als Enteisungswärmequelle einen Schmelzpunkt von 0ºC oder höher aufweisen muß, Entfrosten bei niedriger Außentemperatur unmöglich ist, da sich die Kühlmitteltemperatur am Einlaß des Wärmespeicher-Wärmeautauschers 6 abhängig von einer Verringerung der Außenlufttemperatur verringert. Darüber hinaus bewirkt die Anordnung, bei der die niederdruckseitige Druckminderungseinrichtung 9 zwischen dem Wärmeaustauscher 5 und dem Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher 10 angeordnet ist, daß das Kühlmittel im Außen-Wärmeaustauscher 5 im Heiz- und Enteisungsbetrieb sowie im Schnellheizbetrieb mitteleren Druck und mittlere Temperatur aufweist, was zu einer Schwierigkeit dahingehend führt, daß im Heiz- und Enteisungsbetrieb sowie im Schnellheizbetrieb der Verlust aufgrund fehlender Wärmeabgabe vom Außen-Wärmeaustauscher 5 an die Außenluft ansteigt, was den Betriebswirkungsgrad verringert.
Es wird nun auf Figur 12 Bezug genommen, in der ein herkömmliches Wärmepumpesystem dargestellt ist, das in der Veröffentlichung Nr. 135753/1988 zu einem ungeprüften japanischen Patent offenbart ist. Das System ist so aufgebaut, daß es eine Wärmespeichereinrichtung in einem Kühlkreis aufweist, was es ermöglicht, im Schnellheizbetrieb hohes Heizvermögen unter Verwendung von Wärme zu erzielen, die während der Nacht in der Wärmespeichereinrichtung abgespeichert wurde.
In Figur 12 bezeichnet die Bezugszahl 101 einen Kompressor. Die Bezugszahl 102 bezeichnet ein Vierwege-Umsteuerventil. An das Vierwege-Umsteuerventil 2 sind ein Außenluft-Wärmeaustauscher 103, ein Ausdehnungsventil 104 als Ausdehnungseinrichtung, eine Wärmespeichereinrichtung 105 und ein Innenraum-Wärmeaustauscher 106 der Reihe nach angeschlossen. Diese Teile bilden einen Wärmepumpe-Grundkühlmittelkreis. Zwischen der Wärmespeichereinrichtung 105 und dem Innenraum- Wärmeaustauscher 106 sind ein erstes Magnetventil 107 und ein Ausdehnungsventil 108 für Schnellheizbetrieb in Parallelkombination angeordnet. Es sind ein erster Umgehungskreis 109 und ein zweiter Umgehungskreis 110 zum Umgehen des Ausdehnungsventils 104 vorhanden, wobei der erste Umgehungskreis 109 ein zweites Magnetventil 111 und ein Rückschlagventil 112 enthält, und der zweite Umgehungskreis ein drittes Magnetventil 113 und ein Rückschlagventil 114 enthält.
Im Wärmepumpesystem mit dieser Struktur wird, wenn die in der Wärmespeichereinrichtung 105 abgespeicherte Wärme zum Ausführen eines Schnellheizvorgangs verwendet wird, der in Figur 13 gezeigte Betrieb ausgeführt. Genauer gesagt, wird das erste Magnetventil 107 geschlossen, das zweite Magnetventil 111 wird geöffnet, und nur ein (nicht dargestelltes) Gebläse für den Innenraum-Wärmeaustauscher 106 wird angetrieben. Der Innenraum-Wärmeaustauscher 106 arbeitet als Kondensator und die Wärmespeichereinrichtung 105 arbeitet als Verdampfer, um die in der Wärmespeichereinrichtung 105 abgespeicherte Wärme zu entziehen. Obwohl die Fortsetzung dieses Betriebs die Temperatur in der Wärmespeichereinrichtung 105 verringert, kann hohes Heizvermögen dadurch erhalten wird, daß Wärme aus der Außenluft absorbiert wird, solange die Verdampfungstemperatur höher als die Temperatur der Außenluft ist.
Wenn die Temperatur in der Wärmespeichereinrichtung 105 absinkt, was das Erzielen hohen Heizvermögens verhindert, startet ein Heiz- und Wärmespeichervorgang auf die in Figur 14 gezeigte Weise. Dieser Vorgang ist ein Zyklus zum Abspeichern von Wärme zur Verwendung beim Enteisen. In diesem Zyklus werden der Lüfter für den Innenraum-Wärmeaustauscher 106 und ein (nicht dargestellter) Lüfter für den Außen- Wärmeaustauscher 106 angetrieben, und der Innenraum-Wärmeaustauscher 106 und die Wärmespeichereinrichtung 105 arbeiten als Kondensatoren, die gleichzeitig einen Heiz- und einen Wärmespeichervorgang ausführen.
Da das herkömmliche Wärmepumpesystem solche Struktur aufweist, sinkt die Temperatur in der Wärmespeichereinrichtung ab, wenn während einer langen Zeitspanne ohne Heizvorgang kein Wärmespeicherungsvorgang erfolgte, was bewirkt, daß sich das Wärmespeichermaterial verfestigt. Dies erzeugt eine Schwierigkeit dahingehend, daß dann, wenn der Heiz- und Wärmespeicherungsbetrieb ausgehend von diesem Zustand beginnt, viel Zeit erforderlich ist, um die Temperatur der ausgegebenen Luft bei Schnellheizbetrieb zu erhöhen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, diese Schwierigkeiten zu beseitigen und eine Klimaanlage zu schaffen, die gespeicherte Wärme verwenden kann, um einen Heiz- und Enteisungsbetrieb und einen Schnellheizbetrieb auf hochwirkungsvolle Weise so auszuführen, daß verhindert ist, daß die Außenlufttemperatur nachteilige Auswirkung auf die Enteisungs-Wirksamkeit hat.
Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, eine Klimaanlage zu schaffen, die in einer Wärmespeichereinrichtung abgespeicherte Wärme verwenden kann, um klimatisierte Warmluft bei Schnellheizbetrieb sofort auszublasen.
Gemäß der Erfindung weist eine Klimaanlage zum Lösen der vorstehend genannten Aufgaben die in Anspruch 1 oder in Anspruch 2 oder in Anspruch 3 dargelegten Merkmale auf.
JP-A-58-92740 offenbart eine Klimaanlage mit Merkmalen ähnlich denen in den Oberbegriffen der Ansprüche, insbesondere die Verwendung zweier Druckminderungseinrichtungen, die stromaufwärts und stromabwärts bezüglich des Wärmespeicher- Wärmeaustauschers angeschlossen sind, sowie eines Wärmespeicher-Umgehungskreises, der diese Druckminderungseinrichtungen und den Wärmespeicher-Wärmeaustauscher umgeht. Jedoch wird gemäß diesem Dokument kein Dreiwegeventil verwendet, um einen das Umsteuerventil umgehenden Kreis zu bilden, und es ist nicht möglich, einen Betrieb auf eine Weise, wie sie durch die Erfindung vorgeschlagen wird, auszuführen.
Es ist bevorzugt, daß die im Wärmespeicherteil erfaßte Temperatur die Rohrtemperatur auf der Wärmespeicherseite des Wärmespeicherung- und Radiator-Wärmeaustauschers ist.
Der voreingestellte Wert kann abhängig von einer Betriebsbedingung geändert werden. Die genannte Betriebsbedingung kann die Außenlufttemperatur oder eine Antriebsbedingung für den Kompressor sein.
In den Zeichnungen ist folgendes dargestellt:
Figur 1 ist ein schematisches Diagramm, das ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlmittelkreises zeigt;
Figur 2 ist eine Tabelle, die die Schaltpositionen des Mitteldruck-Zweiwegeventils und des Dreiwegeventils beim ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
Figur 3 ist ein schematisches Diagramm, das ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlmittelkreises zeigt;
Figur 4 ist ein schematisches Diagramm, das ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kühlmittelkreises zeigt;
Figur 5 ist ein schematisches Diagramm, das ein viertes Ausführungsbeispiel des Kühlmittelkreises einer erfindungsgemäßen Klimaanlage zeigt;
Figur 6 ist ein schematisches Diagramm, das den Kühlmittelkreis bei Wärmespeicherungsbetrieb in der Wärmepumpeeinrichtung zeigt;
Figur 7 ist ein Flußdiagramm, das Steuerabläufe zeigt, die bei Wärmespeicherungsbetrieb erfolgen;
Figur 8 ist ein Flußdiagramm, das die Steuerabläufe zeigt, die erfolgen, um eine voreingestellte Zeitspanne für den Wärmespeicherungsetrieb auf Grundlage der Außenlufttemperatur zu verändern;
Figur 9 ist ein Flußdiagramm, das die Steuerabläufe zeigt, die erfolgen, um die Zeitspanne für Wärmespeicherungsbetrieb auf Grundlage des Kompressor-Antriebsstroms oder des Kompressor-Auslaßdrucks zu verändern;
Figur 10 ist ein schematisches Diagramm, das den Kühlmittelkreis bei Schnellheizbetrieb gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel zeigt;
Figur 11 ist ein schematisches Diagramm, das den Kühlmittelkreis einer herkömmlichen Klimaanlage zeigt;
Figur 12 ist ein schematisches Diagramm, das den Kühlmittelkreis eines herkömmlichen Wärmepumpesystems zeigt;
Figur 13 ist ein schematisches Diagramm, das den Betrieb des herkömmlichen Wärmepumpesystems in einem Schnellheizbetrieb zeigt; und
Figur 14 ist ein schematisches Diagramm, das den Betrieb des herkömmlichen Wärmepumpesystems in einem Heiz- und Wärmespeicherungsbetrieb zeigt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 wird ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, wobei Figur 1 ein schematisches Diagramm des Kühlmittelkreises gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist und Figur 2 eine Tabelle ist, die die Ventilschaltpositionen desselben zeigt. In Figur 1 bezeichnen die Bezugszahlen 1 bis 14 Teile, die solchen der herkömmlichen Klimaanlage von Figur 11 ähnlich sind. Eine Erläuterung dieser Teile wird der Einfachheit halber weggelassen. Die Bezugszahl 21 bezeichnet eine zweite Druckminderungseinrichtung, die im Kühlmittelkreis zwischen dem Wärmespeicher-Wärmeaustauscher 6 und dem Außen-Wärmeaustauscher 5 angeordnet ist. Die Bezugszahl 22 bezeichnet eine dritte Druckminderungseinrichtung, die im Wärmespeicher-Umgehungskreis 11 zwischen dem Mitteldruck-Zweiwegeventil 12 und dem Außen-Wärmeaustauscher 5 angeordnet ist. Die Bezugszahl 23 bezeichnet ein Dreiwegeventil, das im Kühlmittelkreis zwischen dem Außen-Wärmeaustauscher 5 und dem Vieiwege-Umsteuerventil 2 angeordnet ist und das auswählen kann, daß das Kühlmittel entweder über den Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher 10 oder nicht zum Kompressor 1 geleitet wird.
Es wird nun der Betrieb des ersten Ausführungsbeispiels erläutert. In einem Heiz- und Wärmespeicherungsbetrieb wird das Mitteldruck-Zweiwegeventil 12 geschlossen und das Dreiwegeventil 23 wird auf solche Weise umgeschaltet, daß das Kühlmittel zum Vierwege-Umsteuerventil 2 geleitet wird, wie in der Tabelle von Figur 2 gezeigt. Das Kühlmittel, das vom Kompressor 1 als Gas mit hoher Temperatur unter hohem Druck ausgegeben wurde, läuft durch das Vierwege-Umsteuerventil 2 und führt im Innenraum-Wärmeaustauscher 2 einen Wärmeaustausch mit der Innenluft aus, um einen Heizvorgang auszuführen. Aufgrund dieses Wärmeaustauschs wird das Kühlmittel eine Flüssigkeit normaler Temperatur unter hohem Druck. Das flüssige Kühlmittel wird durch die erste Druckminderungseinrichtung 4 im Druck auf einen mittleren Wert herabgesetzt und speichert Wärme in das Wärmespeichermaterial 14 im Wärmespeicher-Wärmeaustauscher 6 ein. Dann wird das Kühlmittel durch die zweite Druckminderungseinrichtung 21 im Druck auf einen niedrigen Wert herabgesetzt und wird im Außen-Wärmeaustauscher 5 verdampft und gasförmig gemacht. Das so gasförmig gemachte Kühlmittel läuft durch das Dreiwegeventil 23, und das Vierwege-Umsteuerventil 2 und kehrt zum Kompressor 1 zurück. Bei diesem Vorgang wird das Wärmespeichermaterial 14 aufgrund dieser Wärmeeinspeicherung geschmolzen.
In einem Enteisungsbetrieb wird das Mitteldruck-Zweiwegeventil 12 geöffnet und das Dreiwegeventil 23 wird so umgeschaltet, daß das Kühlmittel zum Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher 10 geleitet wird, wie in der Tabelle von Figur 2 gezeigt. Das Kühlmittel, das vom Kompressor 1 als Gas mit hoher Temperatur unter hohem Druck ausgegeben wurde, läuft durch das Vierwege-Umsteuerventil 2 und führt im Innenraum- Wärmeaustauscher 3 einen Wärmeaustausch mit der Innenluft aus, um teilweise einen Heizvorgang auszuführen. Aufgrund dieses Wärmeaustauschs wird das Kühlmittel ein zweiphasiges Kühlmittel mit hoher Temperatur unter hohem Druck. Das Kühlmittel tritt in den Wärmespeicher-Umgehungskreis 11 ein und wird durch die dritte Druckminderungseinrichtung 22 im Druck herabgesetzt. Dann erreicht das Kühlmittel den Außen-Wärmeaustauscher 5 und schmilzt Frost, der sich an der Oberfläche des Außen-Wärmeaustauschers 5 niedergeschlagen hat. Aufgrund dieses Enteisens wird das Kühlmittel ein flüssiges Kühlmittel mit niedriger Temperatur unter mittlerem Druck. Das flüssige Kühlmittel durchläuft das Dreiwegeventil 33 und den Speicherwärmeabgabe-Umgehungskreis 8 und entzieht dem Wärmespeichermaterial 14 im Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher 10 Wärme, um verdampft und gasförmig gemacht zu werden. Das so gasförmig gemachte Kühlmittel kehrt zum Kompressor 1 zurück. Bei diesem Vorgang wird das Wärmespeichermaterial 14 dadurch fest, daß die abgespeicherte Wärme an das Kühlmittel überführt wird.
In einem Schnellheizbetrieb wird das Mitteldruck-Zweiwegeventil 12 geöffnet und das Dreiwegeventil 23 wird auf solche Weise umgeschaltet, daß das Kühlmittel wie im Heiz- und Enteisungsbetrieb zum Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher 10 geleitet wird. Das Kühlmittel, das vom Kompressor 1 als Gas mit hoher Temperatur unter hohem Druck ausgegeben wurde, läuft durch das Vierwege-Umsteuerventil 2 und führt im Innenraum-Wärmeaustauscher 3 einen Wärmeaustausch mit der Innenluft aus, um einen Heizvorgang auszuführen. Aufgrund dieses Wärmeaustauschs wird das Kühlmittel ein flüssiges Kühlmittel mit hoher Temperatur unter hohem Druck. Das flüssige Kühlmittel tritt in den Wärmespeicher-Umgehungskreis 11 ein und wird durch die dritte Druckminderungseinrichtung 22 im Druck herabgesetzt. Dann läuft das Kühlmittel durch den Außen-Wärmeaustauscher 5, für den das Ausmaß des Wärmeaustauschs minimal ist. Das Kühlmittel durchläuft das Dreiwegeventil 23 und den Speicherwärmeabgabe-Umgehungskreis 8 und entzieht dem Wärmespeichermaterial 14 im Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher 10 Wärme, um verdampft und gasförmig gemacht zu werden. Das so gasförmig gemachte Kühlmittel kehrt zum Kompressor 1 zurück. Bei diesem Vorgang wird das Wärmespeichermaterial 14 dadurch verfestigt, daß die abgespeicherte Wärme an das Kühlmittel überführt wird.
Wie erläutert, gewährleistet die zweite Druckminderungseinrichtung 21 beim Heiz- und Wärmespeicherungsbetrieb eine geeignete Druckdifferenz zwischen dem Kühlmitteldruck im Wärmespeicher-Wärmeaustauscher 6 und demjenigen im Außen- Wärmeaustauscher 5, und sie führt eine solche Steuerung aus, daß die Kühlmitteltemperatur am Einlaß des Wärmespeicher- Wärmeaustauschers 6 nicht kleiner als der Schmelzpunkt des Wärmespeichermaterials 14 ist. Diese Anordnung kann nicht nur Wärmespeicherung in ausreichender Weise erzielen, unabhängig von der Außenlufttemperatur, sondern sie kann ein Enteisen selbst dann ausführen, wenn die Außenlufttemperatur niedrig ist. Die Auswahl des Wärmespeichermaterials 14 ist erleichtert.
Andererseits bewirkt, beim Heiz- und Enteisungsbetrieb und beim Schnellheizbetrieb, eine Verringerung des Druckverlusts zwischen dem Außen-Wärmeaustauscher 5 und dem Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher 10 ein Absinken der Kühlmitteltemperatur im Außen-Wärmeaustauscher 5, um dadurch den Verlust aufgrund des Zurückweisens von Wärme vom Außenaustauscher zur Außenluft zu minimieren. Das Vorsehen der dritten Druckminderungseinrichtung 22 kann den Innenraum-Wärmeaustauscher 3 auf hoher Temperatur bei hohem Druck halten, damit dieser ausreichendes Heizvermögen zeigt.
Es wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figur 3 erläutert, die ein schematisches Diagramm ist, das den Kühlmittelkreis gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, daß der Wärmespeicher-Umgehungskreis 11 nur die erste Druckminderungseinrichtung 4 und den Wärmespeicher- Wärmeaustauscher 6 umgeht und daß der Wärmespeicher-Umgehungskreis nur das Mitteldruck-Zweiwegeventil 12 enthält. Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird Heiz- und Wärmespeicherungsbetrieb wie beim ersten Ausführungsbeispiel ausgeführt.
Beim Enteisungsbetrieb wird das Mitteldruck-Zweiwegeventil 12 geöffnet, und das Dreiwegeventil 23 wird so umgeschaltet, daß das Kühlmittel zum Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher 10 geleitet wird. Das Kühlmittel, das vom Kompressor 1 als Gas mit hoher Temperatur unter hohem Druck ausgegeben wurde, durchläuft das Vierwege-Umsteuerventil 2 und führt im Innenraum-Wärmeaustauscher 3 einen Wärmeaustausch mit der Innenluft aus, um teilweise einen Heizvorgang auszuüben. Aufgrund dieses Wärmeaustauschs wird das Kühlmittel ein zweiphasiges Kühlmittel mit hoher Temperatur unter hohem Druck. Dann durchläuft das Kühlmittel den Wärmespeicher-Umgehungskreis 11 und wird durch die zweite Druckminderungseinrichtung 21 im Druck herabgesetzt. Das so im Druck herabgesetzte Kühlmittel erreicht den Außen-Wärmeaustauscher 5 und schmilzt Frost, der sich an der Oberfläche des Außen-Wärmeaustauschers 5 abgesetzt hat. Aufgrund dieses Enteisens wird das Kühlmittel eine Flüssigkeit mit niedriger Temperatur unter mittlerem Druck. Das flüssige Kühlmittel tritt durch das Dreiwegeventil 23 in den Speicherwärmeabgabe-Umgehungskreis 8 ein und entzieht dem Wärmespeichermaterial 14 im Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher 10 Wärme, um verdampft und gasförmig gemacht zu werden. Das so gasförmig gemachte Kühlmittel kehrt zum Kompressor 1 zurück. Bei diesem Betrieb wird das Wärmespeichermaterial 14 dadurch verfestigt, daß die abgespeicherte Wärme an das Kühlmittel überführt wird.
Im Schnellheizbetrieb wird das Mitteldruck-Zweiwegeventil 12 geöffnet, und das Dreiwegeventil 23 wird so umgeschaltet, daß es, wie beim Heiz- und Enteisungsbetrieb, das Kühlmittel zum Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher 10 führt. Das Kühlmittel, das vom Kompressor 1 als Gas mit hoher Temperatur unter hohem Druck ausgegeben wurde, durchläuft das Vierwege- Umsteuerventil 2 und führt im Innenraum-Wärmeaustauscher 3 einen Wärmeaustausch mit der Innenluft aus, um einen Heizvorgang auszuführen. Aufgrund dieses Wärmeaustauschs wird das Kühlmittel eine Flüssigkeit mit hoher Temperatur unter hohem Druck. Das flüssige Kühlmittel durchläuft den Wärmespeicher-Umgehungskreis 11, wird von der zweiten Druckminderungseinrichtung 21 im Druck herabgesetzt und durchläuft den Außen-Wärmeaustauscher 5, der minimale Menge für den Wärmeaustauscher aufweist. Dann tritt das Kühlmittel durch das Dreiwegeventil 23 in den Speicherwärmeabgabe-Umgehungskreis 8 ein und entzieht dem Wärmespeichermaterial 14 im Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher 10 Wärme, um verdampft und gasförmig gemacht zu werden. Das so gasförmig gemachte Kühlmittel kehrt zum Kompressor 1 zurück. Bei diesem Betrieb wird das Wärmespeichermaterial 14 durch Überführen der abgespeicherten Wärme an das Kühlmittel verfestigt.
Obwohl das zweite Ausführungsbeispiel für einen Fall erläutert wurde, bei dem ein Dreiwegeventil dazu verwendet wird, das Umschalten des Flusses des Kühlmittels zu gewährleisten, kann das Dreiwegeventil 23 durch ein erstes Niederdruck- Zweiwegeventil zwischen dem Außen-Wärmeaustauscher 5 und dem Vierwege-Umsteuerventil 2 und durch ein zweites Niederdruck- Zweiwegeventil zwischen dem Außen-Wärmeaustauscher 5 und dem Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher 10 ersetzt werden.
Gemäß der Klimaanlage des ersten Ausführungsbeispiels wird die zweite Druckminderungseinrichtung aktiviert, um die Kühlmitteltemperatur am Einlaß des Wärmespeicher-Wärmeaustauschers beim Heiz- und Wärmespeicherungsbetrieb auf zweckdienliche Weise zu steuern. Im Heiz- und Enteisungsbetrieb und im Schnellheizbetrieb wird der Druckverlust zwischen dem Außen-Wärmeaustauscher und dem Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher verringert, um den Verlust aufgrund eines Zurückweisens von Wärme vom Außen-Wärmeaustauscher an die Außenluft zu verringern. Darüber hinaus wird die dritte Druckminderungseinrichtung aktiviert, um das Innere des Innenraum- Wärmeaustauschers auf hoher Temperatur unter hohem Druck zu halten, wodurch ausreichende Heizwirkung erzielt wird.
Gemäß der Klimaanlage des zweiten Ausführungsbeispiels wird die zweite Druckminderungseinrichtung aktiviert, um die Kühlmitteltemperatur im Heiz- und Wärmespeicherungsbetrieb am Einlaß des Wärmespeicher-Wärmeaustauschers auf zweckdienliche Weise zu steuern. Im Heiz- und Enteisungsbetrieb und im Schnellheizbetrieb wird der Druckverlust zwischen dem Außen-Wärmeaustauscher und dem Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher verringert, um den Verlust aufgrund eines Zurückweisens von Wärme vom Außen-Wärmeaustauscher zu verringern. Zusätzlich wird die zweite Druckminderungseinrichtungaktiviert, um das Innere des Innenraum-Wärmeaustauschersauf hoher Temperatur unter hohem Druck zu halten, wodurch ausreichende Heizwirkung erzielt wird.
Die Anordnung der Klimaanlage gemaß dem ersten Ausführungsbeispiel kann im Heiz- und Wärmespeicherungsbetrieb durch die zweite Druckminderungseinrichtung eine geeignete Differenz zwischen dem Druck im Wärmespeicher-Wärmeaustauscher und demjenigen im Außen-Wärmeaustauscher erzielen, und sie führt eine solche Steuerung aus, daß die Kühlmitteltemperatur am Einlaß des Wärmespeicher-Wärmeaustauschers nicht kleiner als der Schmelzpunkt des Wärmespeichermaterials ist. Im Ergebnis kann ein ausreichendes Ausmaß an thermischer Speicherung erzielt werden, unabhängig von der Außenlufttemperatur, und Enteisen ist selbst dann möglich, wenn die
Außenlufttemperatur niedrig ist. Darüber hinaus vergrößert sich im Heiz- und Enteisungsbetrieb und im Schnellheizbetrieb der Druckverlust zwischen dem Außen-Wärmeaustauscher und dem Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher, um den Verlust aufgrund einer Zurückweisung von Wärme vom Außen-Wärmeaustauscher an die Außenluft zu verringern. Die dritte Druckminderungseinrichtung wird aktiviert, um den Innenraum-Wärmeaustauscher auf hoher Temperatur unter hohem Druck zu halten, wodurch ausreichende Heizwirkung erzielt wird.
Die Anordnung der Klimaanlage gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel führt zu Vorteilen ähnlich wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Darüber hinaus erübrigt das zweite Ausführungsbeispiel die Verwendung der dritten Druckminderungseinrichtung, was die Struktur des Systems vereinfacht.
Obwohl beim zweiten Ausführungsbeispiel der Wärmespeicher- Umgehungskreis 11 so ausgebildet ist, daß die erste Druckminderungseinrichtung 4 und der Wärmespeicher-Wärmeaustauscher 6 umgangen werden, kann der Wärmespeicher-Umgehungskreis 11 so ausgebildet werden, daß er nur die erste Druckminderungseinrichtung 4 umgeht, wie als drittes Ausführungsbeispiel in Figur 4 dargestellt, was zu ähnlichen Vorteilen führt. Die Anordnung des dritten Ausführungsbeispiels, bei der nur die erste Druckminderungseinrichtung umgangen wird, erlaubt das Ausführen eines Enteisungsvorgangs, während teilweise Wärmespeicherung erfolgt, um dadurch die Zeit zu verlängern, während der abgespeicherte Wärme ausgegeben werden kann.
Nun wird eine weitere Entwicklung der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren 5 bis 11 erläutert.
In Figur 5 bezeichnet die Bezugszahl 201 einen Kompressor. Die Bezugszahl 202 bezeichnet einen Innenraum-Wärmeaustauscher. Die Bezugszahl 203 bezeichnet einen Außen-Wärmeaustauscher. Die Bezugszahl 204 bezeichnet eine Wärmespeichereinrichtung. Die Wärmespeichereinrichtung 204 weist eine solche Struktur auf, daß ein Wärmespeicherung- und Radiator- Wärmeaustauscher 207 mit einem ersten Kühlmittelpfad 205 und einem zweiten Kühlmittelpfad 206 darin vorhanden ist und ein Wärmespeichermaterial vom Typ mit latenter Wärme eingefüllt ist.
Die Bezugzahl 208 bezeichnet eine erste Verbindungsleitung, die eine Verbindung zwischen dem Kompressor 201 und dem Innenraum-Wärmeaustauscher 202 herstellt. Die Bezugszahl 209 bezeichnet ein Vierwege-Umsteuerventil, das in der ersten Verbindungsleitung 201 angeordnet ist. Die Bezugszahl 210 bezeichnet eine zweite Verbindungsleitung, die eine Verbindung zwischen dem Innenraum-Wärmeaustauscher 202 und dem Außen-Wärmeaustauscher 203 herstellt, wobei ein erstes Ein/Aus-Ventil 211, eine erste Strömungssteueerung (z. B. ein Kapillarrohr) 212, der erste Kühlmittelpfad 205 und eine zweite Strömungssteuerung (z. B. ein thermostatisches Kühl mittelexpansionsventil) 213 in dieser Reihenfolge von der Seite des Innenraum-Wärmeaustauschers 202 her angeschlossen sind.
Die Bezugszahl 214 bezeichnet eine erste Umgehungsleitung, die auf solche Weise mit der zweiten Verbindungsleitung verbunden ist, daß das erste Ein/Aus-Ventil 211, die erste Strömungssteuerung 212, der erste Kühlmittelpfad 205 und die zweite Strömungssteuerung 213 umgangen werden, und in der ein zweites Ein/Aus-Ventil 215 und ein Rückschlagventil 216 in dieser Reihenfolge ausgehend von der Seite des Innenraum- Wärmeaustauschers 202 angeordnet sind.
Die Bezugszahl 217 bezeichnet eine dritte Verbindungslei-35 tung, die eine Verbindung zwischen dem Außen-Wärmeaustauscher 203 und dem Vierwege-Umsteuerventil 209 herstellt und in der ein Dreiwegeventil (Kanalumschalteinrichtung) 218 angeordnet ist. Die Bezugszahl 219 bezeichnet eine zweite Umgehungsleitung, die eine Verbindung zwischen dem Dreiwegeventil 218 und dem Kompressor 201 auf solche Weise herstellt, daß das Vierwege-Umsteuerventil 209 umgangen wird, und in der der zweite Kühlmittelpfad 206 ausgebildet ist.
Die Bezugszahl 220 bezeichnet einen Temperatursensor, der im ersten Kühlmittelpfad 205 als wärmespeicherseitiger Leitung des Wärmespeicherung- und Radiator-Wärmeaustauschers 207 angeordnet ist und der die Temperatur der wärmespeicherseitigen Leitung mißt und die gemessene Temperatur an eine Steuerung ausgibt, die später erläutert wird.
Die Bezugszahl 221 bezeichnet einen Timer. Der Timer 221 zählt nicht nur die Wärmespeicherungs-Betriebsperiode, die erforderlich ist, daß die Temperatur der wärmespeicherseitigen Leitung einen vorgegebenen Wert erreicht, um ein Signal auszugeben, das das Anhalten des Wärmespeichervorgangs anzeigt, sondern er zählt auch das Verstreichen einer vorgegebenen Wärmespeicherungs-Betriebsunterbrechungsperiode nach dem Anhalten des Wärmespeicherungsbetriebs zum Ausgeben eines Signals, das den Start des Wärmespeicherungsbetriebs anzeigt.
Die Bezugszahl 222 bezeichnet die Steuerung, die die gezählte Wärmespeicherungs-Betriebsperiode mit einem vorgegebenen Wert auf Grundlage von Ausgangssignalen des Temperatursensors 220 und des Timers 221 vergleicht und die die nächste Wärmespeicherungs-Betriebsunterbrechungsperiode (Zeitpunkt zum Neustarten eines Wärmespeicherungsbetriebs) abhängig von der Länge der gezählten Wärmespeicherungs-Betriebsperiode festlegt.
Der Betrieb der Weiterentwicklung wird nun erläutert.
Als erstes wird der Wärmespeicherungsbetrieb unter Bezugnahme auf den Kühlmittelkreis von Figur 6 beschrieben. Das Kühlmittel strömt so, wie es durch Pfeile angezeigt ist. Das erste Ein/Aus-Ventil 211 ist offen und das zweite Ein/Aus- Ventil 215 ist geschlossen. Das Dreiwegeventil 218 ist auf solche Weise umgeschaltet, daß das Kühlmittel vom Außen- Wärmeaustauscher 203 zum Vierwege-Umsteuerventil 209 geleitet wird. Das Kühlmittel, das vom Kompressor 201 als Gas mit hoher Temperatur unter hohem Druck ausgegeben wurde, durchläuft den Innenraum-Wärmeaustauscher 202 mit beinahe keinem Wärmeaustausch in diesem. Die erste Strömungssteuerung 212 verflüssigt und kondensiert das Kühlmittel leicht und setzt den Druck des Kühlmittels von einem hohen Wert auf einen mittleren Wert herab. Dann tritt das Kühlmittel in den ersten Kühlmittelpfad 205 der Wärmespeichereinrichtung 204 ein und führt einen Wärmeaustausch (Verf lüssigung und Kondensierung) aus, um Wärme in das Wärmespeichermaterial einzuspeichern. Bei diesem Betrieb wird der mittlere Druck so eingestellt, daß die Sättigungstemperatur bei diesem Druck höher als die Phasenänderungstemperatur des Wärmespeichermaterials ist.
Das Kühlmittel, das sich unter einem solchen mittleren Druck befindet, wird durch die zweite Strömungssteuerung 213 im Druck auf einen niedrigen Wert verringert, es führt im Außen-Wärmeaustauscher 203 einen Wärmeaustausch mit der Außenluft aus, um gasförmig gemacht zu werden, und es wird in den Kompressor eingesaugt. Das Kühlmittel wird auf solche Weise umgewälzt, daß es Wärme in das Wärmespeichermaterial in der Wärmespeichereinrichtung 204 einspeichert.
Die Steuerung für den Wärmespeicherungsbetrieb wird nun unter Bezugnahme auf Figur 7 erläutert.
Während des Wärmespeicherungsbetriebs mißt der Temperatursensor 220 die Temperatur T der wärmespeicherseitigen Leitung im Wärmespeicherung- und Radiator-Wärmeaustauscher 207 (Schritt 1). Es wird ermittelt, ob die Leitungstemperatur T einen vorgegebenen Wert T&sub0; erreicht hat oder nicht, der nicht kleiner als die Phasenänderungstemperatur des Wärmespeichermaterials ist (z. B. 30ºC für ein Speichermaterial aus Hexadecan mit einer Phasenänderungstemepratur von 17ºC) (Schritt 2). Bei bejahender Antwort wird der Wärmespeicherungsbetrieb angehalten, und gleichzeitig wird der Timer 221 gestartet, um eine Wärmespeicher-Betriebsanhalteperiode (Wärmespeicher-Betriebsunterbrechungsperiode) t zu zählen (Schritt 3). Es wird ermittelt, ob eine vorgegebene Anfangsperiode t&sub0; (z. B. eine Wärmespeicher-Unterbrechungsperiode von 60 Minuten) verstrichen ist oder nicht (Schritt 4). Bei bejahender Antwort wird der Wärmespeicherungsbetrieb neu gestartet, und gleichzeitig wird der Timer 221 gestartet, um eine Wärmespeicher-Betriebsperiode t' zu zählen (Schritt 5). Während des neu startenden Wärmespeicherungsbetriebs mißt der Temperatursensor 220 die Temperatur T des wärmespeicherseitigen Rohrs des Wärmespeicherung- und Radiator-Wärmeaustauschers 207 (Schritt 6). Es wird ermittelt, ob die Leitungstemperatur T die vorgegebene Temperatur T&sub0; erreicht hat oder nicht (Schritt 7). Bei bejahender Antwort wird der Wärmespeicherungsbetrieb angehalten, und gleichzeitig wird auch der Timer, der die Wärmespeicherungs-Betriebsperiode zählt, angehalten (Schritt 8).
In der Beschreibung ist die Leitungstemperatur als Absolutwert repräsentiert. Das Wärmespeichermaterial weist einen ihm eigenen Schmelzpunkt auf. Wenn die Leitungstemperatur den Schmelzpunkt des Wärmespeichermaterials oder einen höheren Wert erreicht hat, kann angenommen werden, daß die Wärmespeicherung abgeschlossen ist.
Es wird ermittelt, ob die gezählte Wärmespeicherungs-Betriebsperiode t' mit einem vorgegebenen Wert tM vergleichbar ist (Schritt 9). Wenn die gezählte Wärmespeicherungs-Betriebsperiode t' nicht kürzer als der vorgegebene Wert tM ist, wird die nächste Wärmespeicherungs-Betriebsunterbrechungsperiode t&sub0; verkürzt, da eine niedrige Außenlufttemperatur einen großen Wärmeabführungsverlust hervorruft. Genauer gesagt, wird der Wert von t&sub0; durch einen Wert t&sub0; - α (α ist eine vorgegebene Periode von z. B. 10 Minuten) ersetzt (Schritt 10). Umgekehrt wird, wenn die gezählte Wärmespeicherungs-Betriebsperiode t' kürzer als der vorgegebene Wert tm ist (Schritt 9), die nächste Wärmespeicherungs-Unterbrechungsperiode t&sub0; verlängert, da eine hohe Außenlufttemperatur einen kleineren Wärmeabführungsverlust hervorruft. Genauer gesagt, wird der Wert von t&sub0; durch den Wert t&sub0; + α ersetzt (Schritt 11). Der Wärmespeicherungsbetrieb wird auf solche Weise ausgeführt, daß Vorbereitungen für den nächsten Heizbetrieb erfolgen, während ein Wärmespeicherungszustand aufrechterhalten wird.
Der Vorgabewert tM im Flußdiagramm von Figur 7 kann abhängig von der Außenlufttemperatur verändert werden, z. B. proportional zur gemessenen Außentemperatur. Der Vorgabewert tm kann auch abhängig von einer Betriebsbedingung des Kompressors modifiziert werden. Die Betriebsbedingung kann auf Grundlage des Antriebsstroms für den Kompressor oder des Auslaßdrucks des Kühlmittels aus dem Kompressor gemessen werden
Die Wärmespeicherungs-Betriebssteuerung kann so ausgeführt werden, wie es in den Flußdiagrammen der Figuren 8 und 9 dargestellt ist.
In Figur 8 ist dargestellt, daß eine Wärmespeicherungs-Sollbetriebsperiode tM proportional zur gemessenen Außenlufttemperatur Taußen eingestellt wird. Wenn der Wärmespeicherungsbetrieb beginnt, beginnt der Timer im Schritt 1, die Wärmespeicherungs-Betriebsperiode zu zählen. Die Außenlufttemperatur Taußen wird im Schritt 2 gemessen. Die Wärmespeicherungs-Sollbetriebsperiode tm wird im Schritt 3 proportional zur gemessenen Außenlufttemperatur Taußen eingestellt. Im Schritt 4 wird ermittelt, ob die gezählte Wärmespeicherungs- Betriebsperiode t die Wärmespeicherungs-Sollbetriebsperiode tM erreicht hat oder nicht. Bei bejahender Antwort wird der Wärmespeicherungsbetrieb angehalten, und der Timer hört auf zu zählen.
In Figur 9 ist dargestellt, daß die Wärmespeicherungs-Sollbetriebsperiode tM abhängig von einer Antriebsbedingung des Kompressors eingestellt wird. Die Antriebsbedingung kann auf Grundlage des Treiberstroms A für den Kompressor oder des Auslaßdrucks Pd des Kühlmittels aus dem Kompressor gemessen werden.
Die Steuerung gemäß Figur 9 unterscheidet sich von der gemäß Figur 8 dahingehend, daß im Schritt 2 statt der Außenlufttemperatur der Treiberstrom A oder der Auslaßdruck Pd gemessen wird und daß im Schritt 3 oder 3' die Wärmespeicherungs- Sollbetriebsperiode t&sub1;, t&sub2; oder t&sub3; abhängig von einervorgegebenen Tabelle ausgewählt wird. Im Schritt 4 oder 4'wird ermittelt, ob die gezählte Wärmespeicherungs-Betriebsperiode t die ausgewählte Wärmespeicherungs-Sollbetriebsperiode t&sub1;, t&sub2; oder t&sub3; erreicht hat oder nicht (wobei t&sub1; > t&sub2;> t&sub3; gilt)
Die Steuerungen der Figuren 8 und 9 können vor oder nach der Steuerung von Figur 7 ausgeführt werden.
Nun wird unter Bezugnahme auf Figur 10 ein Schnellheizbetrieb erläutert.
Beim Schnellheizbetrieb strömt das Kühlmittel so, wie es durch Pfeile gezeigt ist. Das zweite Ein/Aus-Ventil 215 ist geöffnet und das erste Ein/Aus-Ventil 211 ist geschlossen. Das Dreiwegeventil 218 ist so umgeschaltet, daß es den Außen-Wärmeaustauscher 203 mit der zweiten Umgehungsleitung 219 verbindet.
Das Kühlmittel, das vom Kompressor 201 als Gas hoher Temperatur unter hohem Druck ausgegeben wurde, wird in den Innenraum-Wärmeaustauscher 202 geleitet und führt dort einen Wärmeaustausch mit der Innenluft aus, um dort einen Heizvorgang auszuführen, wobei es kondensiert und verflüssigt wird. Das so verflüssigte Kühlmittel wird zur ersten Umgehungsleitung 214 geleitet und sein Druck wird herabgesetzt, wenn es durch das zweite Ein/Aus-Ventil 217 und das Rückschlagventil 216 läuft. Das Kühlmittel mit so verringertem Druck durchläuft mit beinahe keinem Wärmeaustausch den Außen-Wärmeaustauscher 203. Dann tritt das Kühlmittel in den zweiten Kühlmittelpfad 206 in der Wärmespeichereinrichtung 204 ein, es führt mit dem Wärmespeichermaterial in dieser Wärmespeichereinrichtung 204 einen Wärmeaustausch aus, um verdampft und gasförmig gemacht zu werden, und es wird in den Kompressor 201 eingesaugt.
Gemäß der Klimaanlage des vierten Ausführungsbeispiels wird, wenn die von der Temperaturmeßeinrichtung gemessene Leitungstemperatur den vorgegebenen Temperaturwert erreicht hat (nicht kleiner als die Phasenänderungstemperatur des Wärmespeichermaterials) , der Wärmespeicherungsbetrieb angehalten, und die Zähleinrichtung zählt das Verstreichen einer Zeitspanne nach dem Anhalten des Wärmespeicherungsbetriebs. Wenn die gezählte Zeitspanne den vorgegebenen Anfangswert überschreitet (Wärmespeicherungs-Betriebsunterbrechungsperiode), wird der Wärmespeicherungsbetrieb neu gestartet, und gleichzeitig zählt die Zähleinrichtung die Wärmespeicherungs-Betriebsperiode. Wenn die Leitungstemperatur den vorgegebenen Anfangswert erreicht hat, wird der Wärmespeicherungsbetrieb angehalten, und gleichzeitig hört die Zähleinrichtung mit dem Zählen der Wärmespeicherungs-Betriebsperiode auf. Wenn die gezählte Wärmespeicherungs-Betriebsperiode kürzer als der vorgegebene Wert ist, wird die nächste Wärmespeicherungs-Betriebsunterbrechungsperiode verlängert. Umgekehrt wird, wenn die gezählte Wärmespeicherungs-Betriebsperiode länger ist, die nächste Wärmespeicherungs-Betriebsunterbrechungsperiode verkürzt.
Wie erläutert, kann die Klimaanlage des vierten Ausführungsbeispiels den Wärmespeicherungsbetrieb immer rechtzeitig starten und stoppen, um den Wärmespeicherungszustand in ausreichender Weise aufrechtzuerhalten, was es ermöglicht, die abgespeicherte Wärme bei Schnellheizbetrieb sofort zum Ausblasen klimatisierter Warmluft zu verwenden.
Die Anordnung der Klimaanlage gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, bei dem der Wärmespeicherungsbetrieb auf Grundlage der Leitungstemperatur auf der Wärmespeicherungsseite des Wärmespeicherung- und Radiator-Wärmeaustauschers angehalten wird und der Zeitpunkt des Neustarts des nächsten Wärmespeicherungsbetriebs abhängig von der Länge der vorangehenden Wärmespeicherungs-Betriebsperiode festgelegt wird, kann Vorteile dahingehend bieten, daß der Wärmespeicherungsbetrieb auf zweckdienliche und wirkungsvolle Weise ausgeführt wird, das Wärmespeichermaterial in der Wärmespeichereinrichtung immer in Form einer Flüssigkeit vorliegt, d. h. das Wärmespeichermaterial im Wärmespeicherzustand gehalten wird, und die gespeicherte Wärme dazu verwendet wird, klimatisierte Warmluft beim nächsten Heizbetrieb auszublasen.

Claims

1. Klimaanlage mit:

- einem Kühlmittelkreis, der dadurch gebildet ist, daß ein Kompressor (1), ein Vierwege-Umsteuerventil (2), ein Innenraum-Wärmeaustauscher (3), eine erste Druckminderungseinrichtung (4) und ein Außen-Wärmeaustauscher (5) in dieser Reihenfolge angeschlossen sind;

- einer Wärmespeichereinrichtung (13) mit einem Wärmespeichermaterial (14), einem Wärmespeicher-Wärmeaustauscher(6) und einem Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher (10);

- wobei der Wärmespeicher-Wärmeaustauscher (6) in Reihezwischen die erste Druckminderungseinrichtung (4) undeine zweite Druckminderungseinrichtung (21) geschaltet ist,die ihrerseits mit dem Außen-Wärmeaustauscher (5) verbunden ist;

- einem Wärmespeicher-Umgehungskreis (11), der den Wärmespeicher-Wärmeaustauscher (6) umgeht, und ein Zweiwegeventil (12) und eine dritte Druckminderungseinrichtung (22) in Reihe enthält, mit einer Anschlußweise zum Umgehen der ersten und der zweiten Druckminderungseinrichtung (4, 21) und des Wärmespeicher-Wärmeaustauschers (6);

- einem Speicherwärmeabgabe-Kreis mit dem Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher (10), der zwischen den Außen-Wärmeaustauscher (5) und den Kompressor (2) geschaltet ist;

- und einem Ventil (23) zum Steuern des Flusses durch den Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher (10);

dadurch gekennzeichnet,

- daß das Ventil (23) eine Dreiwege-Ventileinrichtung aufweist, die mit der Einlaßseite desaußen-Wärmeaustauschers (5) verbunden ist und einen ersten Auslaß, der mit dem Umsteuerventil (2) verbunden ist, und einen zweiten Auslaß aufweist, der direkt mit dem Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher (10) verbunden ist, um dadurch einen Speicherwärmeabgabe-Umgehungskreis (8) zu bilden, der sich zwischen der Dreiwege-Ventileinrichtung und dem Kompressor erstreckt und das Umsteuerventil (2) umgeht;

- und daß die Klimaanlage einen Heiz- und Wärmespeicherungsmodus aufweist, in dem der Kühlmittelkreis so angeschlossen ist, daß das Kühlmittel durch den Kompressor (1), das Vierwege-Umsteuerventil (2) , den Innenraum-Wärmeaustauscher (3), die erste Druckminderungseinrichtung (4), den Wärmespeicher- Wärmeaustauscher (6), die zweite Druckminderungseinrichtung (21), den Außen-Wärmeaustauscher (5), die Dreiwege-Ventileinrichtung (23), das Vierwege-Umsteuerventil (2) und den Kompressor (1) in dieser Reihenfolge umläuft;

- daß ein Schnellheizmodus vorhanden ist, in dem der Kühlmittelkreis so ausgebildet ist, daß das Kühlmittel durch den Kompressor (1), das Vierwege-Umsteuerventil (2), den Innenraum-Wärmeaustauscher (3), den Wärmespeicher-Umgehungskreis (11) mit der Druckminderungseinrichtung (22), den Außen- Wärmeaustauscher (5), die Dreiwege-Ventileinrichtung (23), den Speicherwärmeabgabe-Umgehungskreis (8) und den Kompressor (1) in dieser Reihenfolge umgewälzt wird;

- und daß ein Heiz- und Enteisungsmodus vorhanden ist, in dem das Kühlmittel durch den Kompressor (l), das Vierwege- Umsteuerventil (2), den Innenraum-Wärmeaustauscher (3), den Wärmespeicher-Umgehungskreis (11) mit der Druckminderungseinrichtung (22), den Außen-Wärmeaustauscher (5), die Dreiwege-Ventileinrichtung (23), den Speicherwärmeabgabe-Umgehungskreis (8) und den Kompressor (1) in dieser Reihenfolge umgewälzt wird.

2. Klimaanlage mit:

- einer Wärmespeichereinrichtung (13) mit einem Wärmespeichermaterial (14), einem Wärmespeicher-Wärmeaustauscher (6) und einem Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher (10);

- wobei der Wärmespeicher-Wärmeaustauscher (6) in Reihe zwischen die erste Druckminderungseinrichtung (4) und eine zweite Druckminderungseinrichtung (21) geschaltet ist,die ihrerseits mit dem Außen-Wärmeaustauscher (5) verbunden ist;

- einem Wärmespeicher-Umgehungskreis (11), der den Wärmespeicher-Wärmeaustauscher (6) umgeht, und ein Zweiwegeventil (12) und eine dritte Druckminderungseinrichtung (22) in Reihe enthält, mit einer Anschlußweise zum Umgehen der ersten und der zweiten Druckminderungseinrichtung (4, 21) und des Wärmespeicher-Wärmeaustauschers (6)

dadurch gekennzeichnet,

- und daß die Klimaanlage einen Heiz- und Wärmespeicherungsmodus aufweist, in dem der Kühlmittelkreis so angeschlossen ist, daß das Kühlmittel durch den Kompressor (1), das Vierwege-Umsteuerventil (2), den Innenraum-Wärmeaustauscher (3), die erste Druckminderungseinrichtung (4) , den Wärmespeicher- Wärmeaustauscher (6) , die zweite Druckminderungseinrichtung (21), den Außen-Wärmeaustauscher (5), die Dreiwege-Ventileinrichtung (23), das Vierwege-Umsteuerventil (2) und den Kompressor (1) in dieser Reihenfolge umläuft;

- daß ein Schnellheizmodus vorhanden ist, in dem der Kühl mittelkreis so ausgebildet ist, daß das Kühlmittel durch den Kompressor (1), das Vierwege-Umsteuerventil (2), den Innenraum-Wärmeaustauscher (3), den Wärmespeicher-Umgehungskreis (11), die zweite Druckminderungseinrichtung (21), den Außen- Wärmeaustauscher (5), die Dreiwege-Ventileinrichtung (23), den Speicherwärmeabgabe-Umgehungskreis (8) und den Kompressor (1) in dieser Reihenfolge umgewälzt wird;

- und daß ein Heiz- und Enteisungsmodus vorhanden ist, in dem das Kühlmittel durch den Kompressor (1), das Vierwege- Umsteuerventil (2) , den Innenraum-Wärmeaustauscher (3), den Wärmespeicher-Umgehungskreis (11), die zweite Druckminderungseinrichtung (21), den Außen-Wärmeaustauscher (5), die Dreiwege-Ventileinrichtung (23), den Speicherwärmeabgabe-Umgehungskreis (8) und den Kompressor (1) in dieser Reihenfolge umgewälzt wird.

3. Klimaanlage mit:

- einem Kühlmittelkreis, der dadurch gebildet ist, daß ein Kompressor (1), ein Vierwege-Umsteuerventil (2), ein Innenraum-Wärmeaustauscher (3) , eine erste Druckminderungseinrichtung (4) und ein Außen-Wärmeaustauscher (5) in dieser Reihenfolge angeschlossen sind;

- wobei der Wärmespeicher-Wärmeaustauscher (6) in Reihe zwischen die erste Druckminderungseinrichtung (4) und eine zweite Druckminderungseinrichtung (21) geschaltet ist, die ihrerseits mit dem Außen-Wärmeaustauscher (5) verbunden ist;

dadurch gekennzeichnet,

- daß das Ventil (23) eine Dreiwege-Ventileinrichtung aufweist, die mit der Einlaßseite des Außen-Wärmeaustauschers (5) verbunden ist und einen ersten Auslaß, der mit dem Umsteuerventil (2) verbunden ist, und einen zweiten Auslaß aufweist, der direkt mit dem Speicherwärmeabgabe-Wärmeaustauscher (10) verbunden ist, um dadurch einen Speicherwärmeabgabe-Umgehungskreis (8) zu bilden, der sich zwischen der Dreiwege-Ventileinrichtung und dem Kompressor erstreckt und das Umsteuerventil (2) umgeht;

- und daß die Klimaanlage einen Heiz- und Wärmespeicherungsmodus aufweist, in dem der Kühlmittelkreis so angeschlossen ist, daß das Kühlmittel durch den Kompressor (1), das Vierwege-Umsteuerventil (2), den Innenraum-Wärmeaustauscher (3), die erste Druckminderungseinrichtung (4), den Wärmespeicher- Wärmeaustauscher (6), die zweite Druckminderungseinrichtung (21), den Außen-Wärmeaustauscher (5), die Dreiwege-Ventileinrichtung (23), das Vierwege-Umsteuerventil (2) und den Kompressor (1) in dieser Reihenfolge umläuft;

- daß ein Schnellheizmodus vorhanden ist, in dem der Kühlmittelkreis so ausgebildet ist, daß das Kühlmittel durch den Kompressor (1), das Vierwege-Umsteuerventil (2), den Innenraum-Wärmeaustauscher (3), den Umgehungskreis (11), den Wärmespeicher-Wärmeaustauscher (6), die zweite Druckminderungseinrichtung (21), den Außen-Wärmeaustauscher (5), die Dreiwege-Ventileinrichtung (23), den Speicherwärmeabgabe-Umgehungskreis (8) und den Kompressor (l) in dieser Reihenfolge umgewälzt wird;

- und daß ein Heiz- und Enteisungsmodus vorhanden ist, in dem das Kühlmittel durch den Kompressor (1), das Vierwege- Umsteuerventil (2), den Innenraum-Wärmeaustauscher (3), den Umgehungskreis (11), den Wärmespeicher-Wärmeaustauscher (6), die zweite Druckminderungseinrichtung (21), den Außen-Wärmeaustauscher (5), die Dreiwege-Ventileinrichtung (23), den Speicherwärmeabgabe-Umgehungskreis (8) und den Kompressor (1) in dieser Reihenfolge umgewälzt wird.

4. Klimaanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3, ferner mit:

- einer Temperaturmeßeinrichtung (220) zum Messen der Temperatur in einem Wärmespeicherbereich des Wärmespeicher- und Radiator-Wärmeaustauschers (207), der in der Wärmespeichereinrichtung (204) untergebracht ist;

- eine Einrichtung (221) zum Messen der Wärmespeicherungs- Betriebsperiode (t'), die erforderlich ist, daß die im Wärmespeicherungsbereich gemessene Temperatur (T) einen vorgegebenen Wert (T&sub0;) erreicht, um ein Signal auszugeben, das das Anhalten eines Wärmespeicherungsbetriebs anzeigt, wenn die gemessene Temperatur (T) den vorgegebenen Wert (T&sub0;) erreicht hat, um das Verstreichen einer vorgegebenen Wärmespeicherungs-Betriebsstopperiode (t) nach dem Anhalten des Wärmespeicherungsbetriebs abzumessen und um ein Signal auszugeben, das den Start des Wärmespeicherungsbetriebs anzeigt, wenn eine vorgegebene Wärmespeicherungs-Betriebsstopperiode (t&sub0;) verstrichen ist; und

- einer Steuereinrichtung (222) zum Vergleichen der gemessenen Wärmespeicherungs-Betriebsperiode (t') mit einem vorgegebenen Wert (tM) und zum Bestimmen der nächsten Wärmespeicherungs-Betriebsstopperiode (t&sub0;) abhängig von der Länge der gemessenen Wärmespeicherungs-Betriebsperiode (t').

5. Klimaanlage nach Anspruch 4, bei der die im Wärmespeicherbereich gemessene Temperatur die Leitungstemperatur auf der Wärmespeicherseite des Wärmespeicher- und Radiator- Wärmeaustauschers ist.

6. Klimaanlage nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, bei der der Vorgabewert (tM) abhängig von einer Betriebsbedingung verändert wird.

7. Klimaanlage nach Anspruch 6, bei der die Betriebsbedingung die Außenlufttemperatur ist.

8. Klimaanlage nach Anspruch 6, bei der die Betriebsbedingung eine Antriebsbedingung des Kompressors ist.