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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Abtau-Steuerverfahren im Umkehrzyklus-Heizbetriebsmodus
einer Klimaanlage vom Typ mit zwei Baueinheiten.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Es
ist herkömmlicherweise
eine Klimaanlage vom Typ mit zwei Baueinheiten bekannt, die aus
einer Außenbaueinheit
und einer Innenbaueinheit zusammengesetzt ist. Die Klimaanlage führt unter
Verwendung eines Kühlmittels
ein Kühlen
durch, während
sie in einem Heizmodus zum Heizen eines Raums unter Verwendung einer
Wärmepumpe
arbeitet.
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Wenn
die Außentemperatur
unter +5°C
fällt, während die
Klimaanlage im Umkehrzyklus-Heizbetrieb in Betrieb ist, wird die
Verdampfungstemperatur des Kühlmittels
am Außen-Wärmetauscher
0°C oder niedriger,
was ein Vereisen bewirkt, bei dem Feuchtigkeit der Luft in Eis umgewandelt
wird und an dem Wärmetauscher
anhaftet. Wenn Eis nicht entfernt bleibt, baut sich das Eis auf
und macht schließlich
die Lüftung
des Wärmetauschers
zunichte, wodurch der Wärmetausche
nicht mehr in der Lage ist, Außenwärme abzuziehen.
Das Vereisungsproblem ist ein unvermeidliches Problem bei dem Umkehrzyklus-Heizbetrieb
der Klimaanlage und es muss abgetaut werden, um das Vereisungsproblem
zu verhindern.
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Als
ein Abtauverfahren ist in einem derartigen Fall ein Umkehrzyklus-Abtauverfahren
verwendet worden. Gemäß dem Umkehrzyklus-Abtauverfahren
wird während
des Heizbetriebes der Kältezyklus
von einem Heizbetrieb in einen Kühlbetrieb
geschaltet, um Kältemittelgas
mit hoher Temperatur, das von einem Kompressor ausgegeben worden
ist, in einen vereisten Außen-Wärmetauscher
strömen zu
lassen, wodurch das Eis durch die Wärme geschmolzen wird.
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Eine
Klimaanlage hat einen empfohlenen Einstell-Temperaturbereich; wenn
eine eingestellte Temperatur den empfohlenen Bereich überschreitet oder
wenn die Temperatur der Außenluft
hoch ist, dann wird die Klimaanlage überlastet, was zu einem Problem
führt.
Wenn beispielsweise im Umkehrzyklus-Heizbetrieb die Temperatur auf
einen hohen Pegel gesetzt ist, wenn die Raumtemperatur bereits hoch
ist, dann würde
die Klimaanlage überlastet.
Als Schutzmaßnahmen
gegen Überlastung
wird ein Außengebläse zum Anhalten
gebracht und die Anzahl der Umdrehungen eines Innengebläses gleichzeitig erhöht.
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Die
Innenbaueinheit ist mit einer Temperaturdetektoreinrichtung ausgerüstet, basierend
auf einem Mikrocomputer, während
die Außenbaueinheit eine
einfache Art von lediglich Ein- und Ausschalten eines Induktionsmotors
sein kann, der einen Kompressor antreibt und keine Einrichtung wie
einen Mikrocomputer hat. Bei dieser einfachen Bauart ist die Außenbaueinheit
nicht mit einer Funktion zum Detektieren von Überlastung oder Eis versehen.
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Wenn
somit diese Bauart der Klimaanlage mit zwei Baueinheiten die einfache
Außenbaueinheit verwendet,
die keinen Mikrocomputer oder eine ähnliche Einrichtung hat, und
die lediglich den Induktionsmotor ein- oder ausschaltet, einen Umkehrzyklus-Heizbetrieb
durchführt,
kann das Vereisen durch die Außenbaueinheit
nicht detektiert werden.
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Wenn
das Außengebläse gestoppt
wird und die Anzahl der Umdrehungen des Innengebläses erhöht wird,
um das Überlastungsproblem
zu verhindern, sinkt der Temperaturgradient des Innen-Wärmetauschers;
bisher war es nicht möglich,
zu bestimmen, ob ein derartiger Abfall des Temperaturgradienten
die Folgen von Vereisen oder der korrigierenden Aktion gegen Überlastung
war. Wenn ferner sowohl Überlastung
als auch Vereisen aufgetreten sind, dann musste die Überlastung
zuerst korrigiert werden, danach wird das Abtauen durchgeführt.
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In
der EP-A-0 462 524 ist ein Abtausteuerverfahren gemäß dem Oberbegriff
des Hauptanspruches offenbart.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Abtau-Steuerverfahren
für eine
billige Klimaanlage vom Typ mit zwei Baueinheiten zu schaffen, bei
der die Innenbaueinheit in der Lage ist, in einem Umkehrzyklus-Heizbetrieb
zu bestimmen, ob der Abfall des Temperaturgradienten eines Innen-Wärmetauschers
durch den Betrieb zum Korrigieren der Überlastung oder durch Vereisen
verursacht ist, so dass die Abtausteuerung für den Betrieb zum Korrigieren
der Überlastung
außer
Kraft gesetzt wird und die Abtausteuerung unter einer vorbestimmten
Bedingung beginnt.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
ist in dem Unteranspruch gezeigt.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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1 ist
ein Blockschaltbild einer Klimaanlage vom Typ mit zwei Baueinheiten
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 ist
ein Diagramm der elektrischen Schaltung der Steuerung einer Innenbaueinheit;
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3 ist
ein Diagramm der elektrischen Schaltung der Steuerung einer Außenbaueinheit; und
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4 ist
ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des Vorganges zum Unterscheiden zwischen
Hochbelastung und Vereisen.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
schematische Konfiguration der Klimaanlage vom Typ mit zwei Baueinheiten,
bei der die vorliegende Erfindung angewandt wird, wird anhand der 1 beschrieben.
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Die
Klimaanlage ist durch eine Außenbaueinheit 1,
die außen
installiert ist und eine Innenbaueinheit 2, die innen installiert
ist, aufgebaut; diese zwei Baueinheiten sind durch eine Kältemittelleitung und
einen Signalleiter verbunden.
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An
der Außenbaueinheit 1 sind
ein Außen-Wärmetauscher
(ein Heizquellen-seitiger Wärmetauscher) 10,
ein Außengebläse 11,
das aus einem Motor und einem Axialgebläse zusammengesetzt ist, um
den Wärmetausch
zwischen der Außenluft
und dem Außen-Wärmetauscher 10 voranzutreiben,
ein Kompressor 12, ein Vierwegeventil 13 zum Schalten
der Umlaufrichtung eines Kältemittels,
ein Prüfventil 14 zum
Regeln der Umlaufrichtung des Kältemittels,
Kapillarrohre (Expansionsvorrichtungen) 15A, 15B,
Saugfilter 16A, 16B, Kältemittelleitungsanschlussöffnungen 17A, 17B,
ein Akkumulator 18, Schalldämpfer 19A, 19B und
eine Außensteuerung,
die später
erörtert
wird, montiert.
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Die
Außenbaueinheit 1 hat
keine Einrichtungen wie einen Mikrocomputer; sie führt lediglich
eine einfache Ein/Aus-Betriebssteuerung durch. Sie hat eine einfache
Bauart, bei der die Außenbaueinheit 1 keinen
Sensor zum Detektieren eines Zustandes hat.
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In
der Innenbaueinheit 2 sind ein Innen-Wärmetauscher (benutzerseitiger
Wärmetauscher) 20, ein
Innengebläse 21,
bestehend aus einem Gebläsemotor 22 und
einem Quer stromlüfter,
der durch den Gebläsemotor
angetrieben wird und die Luft, die durch den Innen-Wärmetauscher 20 erhitzt
oder gekühlt
worden ist, zurück
in den Raum leitet, Kältemittelrohranschlussöffnungen 23A, 23B und
eine Innensteuerung montiert, die später erörtert wird.
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Die
mit den vorstehend beschriebenen Komponenten versehene Außenbaueinheit 1 und
Außenbaueinheit 2 bilden
durch Verbinden der Öffnung 17A mit
der Öffnung 23A durch
eine Kältemittelleitung
mit einem Durchmesser von 9,52 mm und durch Verbinden der Öffnung 17B mit
der Öffnung 23B durch
eine Kältemittelleitung
mit einem Durchmesser von 6,35 mm einen Einzelsystem-Kältemittelzyklus,
wie dies in der 1 dargestellt ist.
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Wenn
das Vierwegeventil 13 in dem in der 1 gezeigten
Zustand ist, zirkuliert das Kältemittel,
das vom Kompressor 12 ausgegeben worden ist, in der durch
die durchgezogenen Pfeile angegebenen Richtung (Kühlbetrieb).
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Als
Erstes geht das vom Kompressor 12 ausgegebene gasförmige Kältemittel
mit hoher Temperatur und hohem Druck durch den Dämpfer 19B und das
Vierwegeventil 13 in dieser Reihenfolge und erreicht den
Außen-Wärmetauscher 10.
Dann bläst
das Außengebläse 11 Luft
in den Außen-Wärmetauscher 10,
um das Kältemittel
zu kühlen
und dieses kondensiert und verflüssigt
sich in dem Außen-Wärmetauscher 10.
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Das
Kältemittel
geht dann durch das Prüfventil 14 und
das Saugfilter 16A, bevor es das Kapillarrohr 15A erreicht.
Zu diesem Zeitpunkt wird das Kältemittel
durch das Kapillarrohr 15A gepresst, so dass es eine niedrige
Temperatur und einen hohen Druck hat. Dann geht das Kältemittel
durch das Saugfilter 16B, die Öffnung 17B und die Öffnung 23B,
bevor es in den Innen-Wärmetauscher 20 geleitet
wird.
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Der
Innenwärmetauscher 20 dehnt
den Rohrleitungsdurchgang, durch welchen das Kältemittel zirkuliert, aus;
daher wird der Druck in dem Innen-Wärmetauscher 20 niedrig, was
bewirkt, dass das Kältemittel
mit hohem Druck verdampft und gasförmig wird. Die Verdampfungswärme zu diesem Zeitpunkt
senkt die Temperatur des Innen-Wärmetauschers 20 und
der Querstromlüfter 21 bläst Luft aus,
kühlt so
einen zu klimatisierenden Raum (Innenraum).
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Das
verdampfte Kältemittel
geht durch die Öffnung 23A,
die Öffnung 17A,
den Dämpfer 19A und
das Vierwegeventil 13 und erreicht den Akkumulator 18.
Der Akkumulator 18 trennt das Kältemittel, das im Innen-Wärmetauscher 20 nicht
gasförmig
gemacht worden ist, d. h. das flüssige
Kältemittel
vom gasförmig
gemachten Kältemittel,
d. h. dem gasförmigen
Kältemittel
und leitet nur das gasförmige
Kältemittel
in den Kompressor 12. Der Kompressor 12 komprimiert
das gasförmige
Kältemittel,
um dieses durch den Kältezyklus
zu leiten.
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Somit
kondensiert im Kühlbetrieb
das am Kompressor 12 ausgegebene Kältemittel in dem Außen-Wärmetauscher 10 und
verdampft im Innen-Wärmetauscher 20,
um Wärme
aus dem klimatisierten Raum nach außen zu bringen, wodurch es möglich wird,
dass der klimatisierte Raum gekühlt wird.
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Im
Heizbetrieb wird das Vierwegeventil 13, wie in der 1 durch
die gestrichelten Pfeile angegeben, geschaltet und das am Kompressor 12 ausgegebene
Kältemittel
läuft in
der durch die gestrichelten Pfeile in der 1 gezeigten
Richtung um.
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Als
Erstes geht das vom Kompressor 12 ausgegebene gasförmige Kältemittel
mit hoher Temperatur und hohem Druck durch den Dämpfer 19B, das Vierwegeventil 13,
den Dämpfer 19A,
die Öffnung 17A und
die Öffnung 23A in
der genannten Reihenfolge und erreicht den Innen-Wärmetauscher 20.
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Dann
bläst der
Querstromlüfter 21 Luft
in den Innen-Wärmetauscher 20,
um den Innen-Wärmetauscher 20 zu
kühlen,
der durch die Temperatur des Kältemittels
erhitzt worden ist, und das im Inneren zirkulierende Kältemittel
kondensiert und verflüssigt sich.
Anders ausgedrückt,
der Querstromlüfter 21 bläst die Luft
in den Innen-Wärmetauscher 20,
der erhitzt worden ist, um den klimatisierten Raum (Innenraum) zu
erwärmen.
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Das
verflüssigte
Kältemittel
geht dann durch die Öffnung 23B,
die Öffnung 17B und
das Saugfilter 16B, um das Kapillarrohr 15A und
das Kapillarrohr 15B zu erreichen. Zu diesem Zeitpunkt
wird das Kältemittel
durch das Kapillarrohr 15A gepresst; daher hat es eine
niedrige Temperatur und einen hohen Druck. Das Sperrventil 14 verhindert,
dass das Kältemittel
durch das Saugfilter 16A fließt.
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Dann
wird das Kältemittel
dem Außen-Wärmetauscher 10 zugeführt. Der
Außen-Wärmetauscher 10 verlängert den
Rohrleitungsdurchgang, durch welchen das Kältemittel fließt, daher
wird der Druck im Außenwärmetauscher 10 niedrig,
was bewirkt, dass das Kältemittel
mit hohem Druck verdampft und gasförmig wird. Zu diesem Zeitpunkt bläst das Außengebläse 11 Luft,
um die Verdampfung des Kältemittels
voranzubringen.
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Das
verdampfte Kältemittel
wird über
das Vierwegeventil 13 zum Akkumulator 18 geleitet.
Der Akkumulator 18 trennt das Kältemittel, welches im Außen-Wärmetauscher 10 nicht
gasförmig
geworden ist, d. h. das flüssige
Kältemittel
vom gasförmig
gewordenen Kältemittel,
d. h. dem gasförmigen
Kältemittel
und leitet nur das gasförmige
Kältemittel
zum Kompressor 12. Der Kompressor 12 komprimiert
wieder das gasförmige
Kältemittel,
um es durch den Kältezyklus
zirkulieren zu lassen.
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Somit
kondensiert im Heizbetrieb das vom Kompressor 12 ausgegebene
Kältemittel
im Innen-Wärmetauscher 20 und
verdampft im Außen-Wärmetauscher 10,
um die Außenwärme in den klimatisierten
Raum freizulassen, wodurch das Heizen des zu klimatisierenden Raums
möglich
wird.
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In
diesem Fall kann die Innenkühl-
oder Heiztemperatur durch die Mikrocomputersteuerung auf einer gewünscht eingestellten
Temperatur aufrechterhalten werden, und zwar gemäß dem Detektionsausgang eines
Temperatursensors, der in der Nähe des
Innengebläses 21 angeordnet
ist.
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Wie
vorstehend beschrieben, ist experimentell verifiziert worden, dass
im Heizbetrieb, wenn der Betrieb eines typisch gestalteten Kältezyklus
gestartet wird, ohne dass am Außen-Wärmetauscher 10 Eis ist,
dass sich in insgesamt 50 Minuten nachdem der Betrieb begonnen worden
ist, kein Eis entwickelt, und dass, wenn die Außentemperatur hoch ist und
der Kältezyklus
einer Hochbelastung unterzogen ist, der Hochbelastungszustand dann
korrigiert wird, wenn das Außengebläse 11 fortlaufend
für ungefähr 10 Minuten
angehalten wird.
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Der
Hochbelastungszustand, der im Kältezyklus
stattgefunden hat, wird durch ein Ansteigen der Temperatur in dem
Innen-Wärmetauscher 20 erkannt,
während
das Vereisen des Außen-Wärmetauschers 10 durch
einen Temperaturabfall im Innen-Wärmetauscher 20 erkannt
wird. Genauer gesagt, wenn die Temperatur des Innen-Wärmetauschers 20 auf
eine im Hochbelastungsschutz betreibbare Temperatur T1 ansteigt,
wird der Hochbelastungsschutzbetrieb, der später erörtert wird, getriggert, und
es wird bestimmt, wenn die Temperatur auf eine niedrigere Temperatur
T2 gelangt. Wenn die Temperatur des Innen-Wärmetauschers 20 nicht
höher als
die Eisdetektionstemperatur T3 ist, die niedriger als T2 ist, und
der Temperaturgradient (eine Temperaturabfallrate pro vorbestimmter
Zeit) sich auf einen vorbestimmten Wert oder darunter gesenkt hat, dann
ist das Vereisen des Außen-Wärmetauschers 10 detektiert
und es wird der Abtaubetrieb begonnen.
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Um
das Vereisen unter Hochbelastungsbedingung zu entscheiden, wird
die gesetzte Temperatur für
die Vereisungsdetektion aktualisiert, indem sie um 13°C (T3 plus
13°C, was
höher als
die Temperatur T2 ist), wodurch eine frühere Detektion des Vereisens
ermöglicht
wird.
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Um
daher gemäß der vorliegenden
Erfindung zu bestimmen, ob ein Abfall des Temperaturgradienten am
Innen-Wärmetauscher 20 infolge
von Vereisen oder Hochbelastung er folgt ist, ist die Innenbaueinheit
so ausgebildet, dass sie entscheiden kann, dass dies durch Vereisen
anstatt durch Hochbelastung verursacht ist, wenn die folgenden Bedingungen
erfüllt
sind:
- (1) Die gesetzte Temperatur für die Vereisungsdetektion
ist um 13°C
erhöht
worden;
- (2) insgesamt 50 Minuten oder darüber sind seit dem Beginn des
Heizvorganges vergangen;
- (3) das Außengebläse 11 ist
fortlaufend für
10 Minuten oder länger
angehalten worden; und
- (4) die Temperatur des Innen-Wärmetauschers 20 ist
auf die gesetzte Temperatur für
die Vereisungsdetektion plus 13°C
oder darunter gefallen.
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Wenn
alle vier vorstehenden Bedingungen erfüllt sind, dann entscheidet
die Innenbaueinheit, dass der Abfall des Temperaturgradienten durch
Vereisen anstatt durch Hochbelastung verursacht worden ist und beginnt
die Abtausteuerung.
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2 ist
ein Diagramm, das eine wesentliche Sektion der elektrischen Schaltung
der in der Innenbaueinheit 2 montierten Steuerung zeigt.
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Ein
Mikrocomputer 3, beispielsweise TMS2600 von INTEL, ist
versehen mit: Schaltern zum Setzen des Basismodus der Klimaanlage
mit einem Schalter zum Wählen
zwischen Energie EIN, Energie AUS und Testlauf, und einem Schalter
zum Anzeigen der kurzen Geschichte eines Ausfalls für die Wartungsmannschaft,
einer Betätigungsanzeigeinheit
zum Anzeigen des Kühlbetriebs,
des Heizbetrieb, des Schutzes vor Kühlerluft, etc. und einer Schnittstelle
für einen
Signalempfänger,
der ein drahtloses Signal von einer Fernsteuerung empfängt, dieses
demoduliert und ein Steuercode an den Mikrocomputer schickt.
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Die
Fernsteuerung wird primär
verwendet zu: EIN/AUS-Schalten der Klimaanlage; Schalten zwischen
Heizbetrieb, Kühlbetrieb
und Gebläsebetrieb,
Einstellen der Zimmertemperatur; Einstellen des Luftstroms durch
das Raumgebläse
auf hoch/mittel/niedrig oder automatisch (H/M/L/auto); Einstellen
der Zeit am Zeitschalter zum Starten oder Stoppen des Betriebes;
Einstellen der Ausgangsrichtung der klimatisierten Luft, d. h. erwärmte oder
gekühlte
Luft in einem gewünschten
Winkel für
die automatische Einstellung; und Detektieren der Zimmertemperatur
um die Fernsteuerung und automatisches Schicken eines Wertes, der
für die
Zimmertemperatur anzeigend ist, an den Signalempfänger in
vorbestimmten Intervallen wie beispielsweise 2 bis 3 Minuten.
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Der
Mikrocomputer 3 steuert den Betrieb der Klimaanlage gemäß den Signalen,
die er von der Fernsteuerung empfängt. Wenn der Heizbetrieb zwischen
Kühlbetrieb,
Heizbetrieb und Gebläsebetrieb gewählt worden
ist, gibt der Mikrocomputer 3 an die Steuerung der Außeneinheit 1 ein
Signal zum Einschalten des Vierwegeventils 13 über den
Anschluss Nr. 3 eines Verbinders 4A, um eine Spannung mit
hohem Pegel auf eine Spannung mit niedrigem Pegel zu schalten; er
bewertet die Zimmertemperatur und die eingestellte Temperatur und
leitet ein Signal zum EIN- oder AUS-Schalten des Kompressors 12,
zum Schalten der Spannung mit hohem Pegel auf die Spannung mit niedrigem
Pegel an die Steuerung der Außeneinbaueinheit 1 über den
Anschluss Nr. 2 des Verbinders 4A.
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Ferner
entscheidet der Mikrocomputer 3, ob der Kompressor 12 ein-
oder ausgeschaltet ist, der Kältezyklus
im Überlastungszustand
ist oder der Kältezyklus
ein Abtauen implementieren sollte und sendet ein Signal zum ein-
oder ausschalten des Außengebläses 11 zum
Schalten der Spannung mit hohem Pegel auf die Spannung mit niedrigem
Pegel oder umgekehrt gemäß dem Betriebszustand
des Kältezyklus
an die Steuerung der Außeneinheit 1 über einen
Anschluss Nr. 4 des Verbinders 4A.
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Ein
Schrittschaltmotor 7 ändert
den Winkel einer Luftblas-Änderungsplatte,
um die vertikale Ausgangsrichtung der klimatisierten Luft zu ändern. Die Geschwindigkeit
des Schrittschaltmotors 7 wird durch eine Kombination aus
Reduktionszahnrädern reduziert.
Ein Bereich von ungefähr
90° ist
in 512 Schritte unterteilt und der Schrittschaltmotor 7 wird um
eine gewünschte
Anzahl von Schritten durch den Mikrocomputer nach vorwärts oder
rückwärts getrieben,
um den Winkel der Luftblas-Änderungsplatte wie
gewünscht
zu ändern.
Wenn somit der Mikrocomputer 3 die Umdrehung des Schrittschaltmotors zwischen
der Vorwärts-
und Rückwärtsrichtung
in einen vorbestimmten Zyklus schaltet, kann die Ausgaberichtung
der klimatisierten Luft in der Folge geändert werden und daher ist
diese Funktion allgemein als "Swing" bekannt.
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Ein
Einphasen-Induktionsmotor 22 treibt den Querstromlüfter des
Innengebläses 21 an;
er ist mit Geschwindigkeitsregelanschlüssen ausgerüstet, basierend auf einem Wählschalter
6 zum Wählen
zwischen hoch, mittel, niedrig und sehr niedrig (H/M/L/LL). Die
Stromversorgung dieser Anschlüsse wird
durch den Mikrocomputer 3 über die Relais R1 und R2 gesteuert,
die Wählarmaturen
haben. Die Wahl zwischen niedrig und sehr niedrig (L und LL) wird
vom Mikrocomputer 3 durch die Elektronikschalter SSR1 und
SSR2 durchgeführt.
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Der
Mikrocomputer 3 steuert die Elektronikschalter gemäß der Signale,
die er von der Fernsteuerung erhalten hat. Wenn ferner der Luftstrom
auf Automatik eingestellt worden ist, ändert der Mikrocomputer automatisch
den Luftstrom so, dass er stärker
wird, wenn sich die Raumtemperatur von einer eingestellten Temperatur
entfernt oder schwächer wird,
wenn die Raumtemperatur näher
an die eingestellte Temperatur gelangt. Wenn der Kompressor 12 im
Kühlbetrieb
oder im Heizbetrieb angehalten ist, wird der Luftstrom auf niedrig
gesetzt und er wird während
des Abtauvorganges auf sehr niedrig gesetzt.
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TH1
und TH2 bezeichnen Temperatursensoren; TH1 ist ein Thermistor, der
zum Detektieren der Temperatur des Innen-Wärmetauschers 20 installiert ist
und TH2 ist ein Thermistor, der zum Detektieren der Temperatur der
Raumluft, die vom Raumgebläse 21 angesaugt
wird, detektiert.
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Die
Temperatur, die vom Thermistor TH1 detektiert worden ist, wird für das Vereisen
des Außen-Wärmetauschers
während
des Heizbetriebes und zum Starten des Abtaubetriebes verwendet,
verhindert kühle
Luft im Heizbetrieb, verhindert das Vereisen im Kühlbetrieb
und detektiert den Überlastungszustand
im Kältezyklus
gemäß dem Flussdiagramm,
das später
beschrieben wird.
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Die
vom Thermistor TH2 detektierte Temperatur wird mit der Raumtemperatur
verglichen, die von der Fernsteuerung geschickt worden ist, und wenn
die von der Fernsteuerung gesandte Raumtemperatur als anomal entschieden
wird (beispielsweise wenn die Fernsteuerung direktem Sonnenlicht oder
der von der Klimaanlage ausgegebenen Luft ausgesetzt ist) oder wenn
keine periodischen Sendungen von der Fernsteuerung empfangen werden (beispielsweise
wenn der Sendeteil der Fernsteuerung im Schatten liegt oder die
Fernsteuerung sich in einer Schublade oder dergleichen befindet),
wird die vom Thermistor TH2 detektierte Temperatur als die Raumtemperatur
angenommen.
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Eine
Pegeldetektorschaltung 5 funktioniert so, dass sie ein
Betriebssignal des Außengebläses 11 überträgt. Wenn
das Außengebläse 11 angehalten ist,
ist der Ausgang eines Anschlusses FMO des Mikrocomputers 3 auf
dem hohen (H)-Pegel, +24 V, und ein Transistor Tr1 ist ausgeschaltet,
das Potenzial zwischen einer Diode und einem Kondensator ist im Wesentlichen
+24 V.
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Wenn
der Ausgang des Anschlusses MFO auf den niedrigen (L)-Pegel schaltet
(nahezu 0 V), ist der Anschluss Nr. 4 des Verbinders über einen
Widerstand und die Diode mit dem Massepegel (0 V) verbunden. Weitere
Einzelheiten werden in der Beschreibung der Steuerung der Außeneinheit 1 angegeben.
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3 ist
ein Diagramm, das die wesentliche Sektion der elektrischen Schaltung
der Steuerung der Außeneinheit 1 zeigt.
In dem Schaltbild sind die Anschlüsse des Verbinders 4B mit
den entsprechenden Anschlüssen
des Verbinders 4A verbunden, wobei glei che Anschlussnummern
mit denen der Steuerung der in der 2 gezeigten
Inneneinheit 2 übereinstimmen.
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Einem
Kompressor CM wird Strom zugeführt,
wenn der Anschluss Nr. 2 des Verbinders 4B auf den L-Spannungspegel
geschaltet ist, was bewirkt, dass ein Relais R5 gespeist wird, um
seine normal offene Armatur zu schließen. Ein Einphasen-Induktionsmotor
wird dazu verwendet, den Kompressor 12, wie in der Zeichnung
gezeigt, anzutreiben. Ein Gebläsemotor
FM ist ein Einphasen-Induktionsmotor; wenn die normalerweise offene
Armatur eines Relais R3 geschlossen ist, wird dem Gebläsemotor FM
eine Einphasen-AC-Energie
zugeführt,
um ihn zu betreiben.
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Wie
in der Zeichnung gezeigt, wird das Relais R3 gespeist und seine
normalerweise offene Armatur wird geschlossen, wenn der Anschluss
Nr. 2 des Verbinders 4B auf dem L-Spannungspegel ist, d. h. wenn der Anschluss
Nr. 4 des Verbinders 4B auf den L-Spannungspegel geschaltet
ist, während
der Kompressor 12 in Betrieb ist und der Transistor Tr2 eingeschaltet
ist.
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Ein
Hubmagnet SV schaltet den Zustand des Vierwegeventils; wenn er gespeist
wird, wird der Zustand des Vierwegeventils 13 von dem durch
die durchgezogene Linie angegebenen Zustand in einen durch gestrichelte
Linie angegebenen Zustand umgeschaltet, wie dies in der 1 gezeigt
ist. Daher ist der in der 1 gezeigte
Kältezyklus
auf den Heizbetrieb geschaltet, wenn der Hubmagnet SV gespeist ist,
während
er in den Kühlbetrieb
geschaltet ist, wenn der Hubmagnet SV nicht gespeist ist.
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Der
Hubmagnet SV wird gespeist, wenn ein Relais R4 gespeist ist und
seine normalerweise offene Armatur geschlossen ist. Das Relais R4
wird gespeist, wenn der Anschluss Nr. 3 des Verbinders 4B auf
den L-Spannungspegel geschaltet ist.
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Ein
Temperaturschalter Tsw detektiert die Temperatur des Außen-Wärmetauschers 10;
er hat ein vorbestimmtes EIN/AUS-Differenzial und schließt seine
Armatur, wenn die Tem peratur des Außen-Wärmetauschers 10 eine
vorbestimmte anomale Höhe
erreicht hat (beispielsweise +12°C
oder höher).
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Wenn
die Klimaanlage auf den Kühlbetrieb geschaltet
ist, d. h. wenn der Anschluss Nr. 3 des Kompressors 4B auf
dem H-Spannungspegel ist und dem Hubmagnet SV zum Schalten des Vierwegeventils
kein Strom zugeführt
wird, arbeitet der Außen-Wärmetauscher 10 als
ein Kondensor des Kältemittels.
Die Kondensationstemperatur des Kältemittels ist üblicherweise
+40°C oder
höher und
die Temperatur der Außenluft
ist 12°C
oder höher;
daher bleibt der Temperaturschalter Tsw geschlossen.
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Wenn
in einem solchen Zustand die Steuerung der Innenbaueinheit 2 ein
Signal zum Einschalten des Kompressors 12 ausgibt, d. h.
ein Signal zum Schalten des Anschlusses Nr. 2 des Verbinder 4B auf den
L-Spannungspegel, wird das Relais R5 gespeist und der Kompressor 12 über die
normalerweise offene Armatur des Relais R5 betätigt.
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Gleichzeitig
ist der Anschluss Nr. 4 des Verbinders 4B über einen
Widerstand R1 und eine Diode D1 der Steuerung der Innenbaueinheit 2 an
den L-Spannungspegel angeschlossen. Zu diesem Zeitpunkt ist eine
Reihenschaltung aus Widerstand R1 und Diode D1 parallel zu einer
Reihenschaltung aus einem Widerstand R4 und einer Diode D2 über den Temperaturschalter
Tsw geschaltet.
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Daher
ist das Potenzial am Anschluss Nr. 4 des Verbinders der Wert geteilt
durch einen Widerstand r2, einen Widerstand r3 und den Widerstand
r4. Dieses Potenzial kann den Transistor Tr2 einschalten, so dass
das Relais R3 gespeist wird, um den Gebläsemotor FM zu betreiben. Wie
vorstehend beschrieben, werden der Kompressor 12 und der
Gebläsemotor 11 gemäß dem Ergebnis
des Vergleichs zwischen Raumtemperatur und eingestellter Temperatur
betätigt.
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Wenn
zu diesem Zeitpunkt der Kältezyklus
in die Überlastung
gerät,
wird der Anschluss FMO des Mikrocomputers 3 der Innenbaueinheit 2 auf
den H-Spannungspegel (+24 V) geschaltet und der Anschluss Nr. 4
des Verbinders 4B wird gleichzeitig ebenfalls auf den H-Spannungspegel
geschaltet; daher wird der Transistor Tr2 eingeschaltet, was bewirkt,
dass der Gebläsemotor 11 stoppt.
Dies sollte den Kältezyklus
vor Hochbelastung bewahren.
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Wenn
diese Steuerung zur Lösung
des Hochbelastungszustandes des Kältezyklus fehlschlägt, dann
bewirkt die Hochbelastung ein Ansteigen des Stromes, der in den
Kompressor 12 fließt, wodurch
bewirkt wird, dass ein in den Kompressor 12 eingebauter Überstromdetektor
(nicht dargestellt) betätigt
wird, um den Kompressor 12 zu stoppen, und dadurch den
Kältezyklus
zu schützen.
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Wenn
die Klimaanlage für
den Heizbetrieb eingestellt ist, wird der Anschluss Nr. 3 des Verbinders 4B auf
den L-Spannungspegel geschaltet und das Relais R4 wird gespeist,
und der Hubmagnet SV zum Schalten des Vierwegeventils wird gespeist. Dies
bewirkt, dass der Zustand des Vierwegeventils 13 sich in
einen Zustand ändert,
wie er in der 1 durch die gestrichelten Pfeile
angegeben ist, wodurch der Kältezyklus
für den
Heizbetrieb gesetzt ist. Wenn zu diesem Zeitpunkt die Raumtemperatur niedriger
als die eingestellte Temperatur ist, dann wird der Anschluss Nr.
2 des Verbinders 4B auf den L-Spannungspegel geschaltet
und das Relais R5 wird gespeist, um den Kompressor 12 in
Betrieb zu setzen.
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Gleichzeitig
wird der Anschluss FMO des Mikrocomputers 3 der Steuerung
der Innenbaueinheit 2 auf den L-Spannungspegel geschaltet
und die Temperatur des Innen-Wärmetauschers 20 wird
erhöht, wenn
der Kompressor 12 arbeitet, um den Heizbetrieb zu ermöglichen;
das Innengebläse 21 wird zwangsweise
so lange auf niedrig gesetzt, um das Ausblasen von kühler Luft
zu verhindern, bis der Innen-Wärmetauscher 20 eine
vorbestimmte Temperatur erreicht, ungefähr +35°C.
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Es
ist allgemein bekannt, dass ein fortgesetzter Heizbetrieb bei niedriger
Außentemperatur bewirkt,
dass der Außenwärmetauscher 10 vereist. Wenn
der Außen-Wärmetauscher 10 vereist
ist, wird die Effizienz des Wärmetausches
zwischen dem Außen-Wärmetauscher 10 und
der Außenluft
verschlechtert, was bewirkt, dass die Temperatur des Innen-Wärmetauschers 20 sinkt.
Aus dieser Temperaturänderung
erkennt der Mikrocomputer 3 der Innenbaueinheit 2 das
Vereisen des Außen-Wärmetauschers 10.
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Sobald
der Mikrocomputer 3 das Vereisen identifiziert, ändert er
die Einstellung des Vierwegeventils 13, d. h. speist das
Vierwegeventil nicht mehr, um den Kältezyklus für den Kühlbetrieb einzustellen und
stellt auch den Außen-Wärmetauscher 10 so, dass
er als Kondensor arbeitet, wodurch das Eis am Außen-Wärmetauscher 10 durch
die Kondensationswärme
des Kältemittels
geschmolzen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Anschluss Nr. 4 des
Verbinders 4B auf den H-Spannungspegel geschaltet und das
Relais R3 wird nicht mehr gespeist, um den Gebläsemotor FM zu stoppen.
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Die
Temperatur des Außen-Wärmetauschers 10 steigt,
wenn der Außen-Wärmetauscher 10 als Kondensor
arbeitet, während
das Außengebläse 11 gestoppt
ist. Das Ansteigen der Temperatur schmilzt das Eis am Außen-Wärmetauscher 10 und
wenn die Temperatur des Außen-Wärmetauschers 10 weiter ansteigt,
bis sie +12°C
oder höher
erreicht, schließt der
Temperaturschalter Tsw. Dies bewirkt, dass der Widerstand r4 und
die Diode D2 mit dem Anschluss Nr. 4 des Verbinders 4B verbunden
werden und das Potenzial des Anschlusses Nr. 4 des Verbinders 4B fällt.
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Der
Potenzialabfall bewirkt wiederum, dass der Transistor Tr1 der Steuerung
der Innenbaueinheit 2 eingeschaltet wird. Der Wert des
Widerstandes ist so gesetzt, dass die Basisspannung des Transistors Tr1
auf +24 V – 0,7
V bleibt (die Spannung in der Vorwärtsrichtung des PN-Übergangs)
oder niedriger, selbst wenn der Transistor eingeschaltet ist. Die Spannung
geteilt durch die Widerstände
wird an den Anschluss DEF des Mikrocomputers 3 angelegt.
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Diese
Spannung ist höher
als diejenige, welche erhalten wird, wenn der Transistor Tr1 ausgeschaltet
ist; daher entscheidet der Mikrocomputer 3, dass die Armatur
des Tempera turschalters Tsw geschlossen worden ist, wenn die an
den Anschluss DEF angelegte Spannung höher ist. Anders ausgedrückt, der
Mikrocomputer 3 bestimmt, dass die Temperatur des Außen-Wärmetauschers 10 angestiegen ist
und das Abtauen beendet worden ist. Bei Beendigung des Abtauens
wird das Vierwegeventil 13 wieder gespeist und der Gebläsemotor
FM wird wieder gestartet, um den Heizbetrieb wieder aufzunehmen.
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Nunmehr
Bezug nehmend auf das in der 4 gezeigte
Flussdiagramm wird der Entscheidungsvorgang für die Abtausteuerung beschrieben.
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Während des
Heizbetriebes im Schritt S1 wird, wenn die Hochbelastungsschutzfunktion
im Schritt S2 betätigt
ist, das Außengebläse 11 gestoppt und
die Rotationsgeschwindigkeit des Innengebläses 21 wird erhöht.
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Gleichzeitig
wird im Schritt S3 die eingestellte Temperatur zum Detektieren von
Eis oder für
die Abtausteuerung um +13°C
erhöht.
Dann wird im Schritt S4 der Heizbetrieb fortgesetzt, ohne dass die Abtausteuerung
durchgeführt
wird, wobei der Abfall des Temperaturgradienten des Innen-Wärmetauschers 20 ignoriert
wird. Dies verhindert, dass die Abtausteuerung ausgeführt wird,
während
die Hochbelastungsschutzfunktion in Betrieb ist.
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Im
Schritt S5 bestimmt der Mikrocomputer 3, ob das Außengebläse 11 fortlaufend
für 10
Minuten angehalten worden ist; wenn er entscheidet, dass das Außengebläse 11 nicht
für 10
Minuten fortlaufend angehalten worden ist, dann geht er zurück zum Schritt
S4, wo der Heizbetrieb wiederholt fortgesetzt wird.
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Wenn
der Mikrocomputer 3 bestimmt, dass das Außengebläse 11 ohne
Pause für
10 Minuten angehalten worden ist, dann bestimmt er im Schritt S6 weiter,
ob die Spulentemperatur des Innen-Wärmetauschers 20 gleichzeitig
die Temperatur T1 oder niedriger ist, die während des Hochbelastungsbetriebes
angelegt ist und die Temperatur T2, oder höher ist, die angelegt wird,
wenn der Hochbelastungsschutzbetrieb gelöscht worden ist.
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Wenn
das Bestimmungsergebnis im Schritt S6 negativ ist, dann löscht der
Mikrocomputer 3 den Hochbelastungsschutzbetrieb und startet
das Außengebläse 11 im
Schritt S9 wieder, geht dann zurück
zum Schritt S4, in welchem der Heizbetrieb wiederholt fortgesetzt
wird.
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Wenn
das Bestimmungsergebnis im Schritt S6 affirmativ ist, dann entscheidet
der Mikrocomputer 3 im Schritt S7, ob seit dem Starten
des Heizbetriebes insgesamt 50 Minuten abgelaufen sind und ob die
Temperatur die eingestellte Temperatur T3 zum Detektieren von Eis
+13°C ist
oder niedriger ist. Wenn das Entscheidungsergebnis im Schritt S7
negativ ist, dann wiederholt der Mikrocomputer 3 die Entscheidung
im Schritt S7 nochmal.
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Es
wird angenommen, dass die Temperatur T1 in dem Innen-Wärmetauscher 20,
bei der der Hochbelastungsschutzbetrieb getriggert wird, höher ist
als die Temperatur T2, bei der der Hochbelastungsschutzbetrieb gelöst wird,
die gesetzte Temperatur T3 des Innen-Wärmetauschers 20 zum
Detektieren von Eis an dem Außen-Wärmetauscher 10 ist niedriger
als die Temperatur T2, und T3 +13°C
ist höher
als die Temperatur T2.
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Wenn
das Entscheidungsergebnis im Schritt S7 affirmativ ist, dann entscheidet
der Mikrocomputer 3 im Schritt S8, dass der Außenwärmetauscher 10 vereist
ist und beginnt mit der Abtausteuerung. Das heißt, dass die Abtausteuerung
sobald gestartet wird, als die in (1) bis (4) vorstehend beschriebenen
Bedingungen erfüllt
werden, selbst wenn die Hochbelastungsschutzfunktion in Betrieb
ist.
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Somit
wird, wenn gemäß der vorliegenden Erfindung
die Hochbelastungsschutzfunktion einmal betätigt ist, die Abtausteuerung
außer
Betrieb gesetzt. Wenn nachdem der Hochbelastungszustand gelöscht worden
ist, kein Vereisen identifiziert wird, dann wird die Abtausteuerung
selbst dann nicht durchgeführt,
wenn beispielsweise im Temperaturgradienten des Innen-Wärmetauschers 20 ein
Abfall detektiert wird.
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Daher
ermöglicht
die vorliegende Erfindung die Eliminierung der Wahrscheinlichkeit
einer Fehlentscheidung bezüglich
des Abfalls des Temperaturgradienten im Innen-Wärmetauscher, der durch die im
Betrieb befindliche Hochbelastungsschutzfunktion verursacht ist,
als Zeichen von Vereisen, selbst wenn das Außengebläse durch die Hochbelastungsschutzfunktion
gestoppt worden ist, während
die Klimaanlage mit zwei Baueinheiten einen Umkehrzyklus-Heizbetrieb
durchführt.
Dies ermöglicht,
dass der Heizbetrieb fortgesetzt wird.
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Wenn
weiterhin der Hochbelastungszustand auftritt, wird die Bedingung
für das
Starten der Abtausteuerung geändert
und die Innenbaueinheit entscheidet, ob ein Abfall des Temperaturgradienten
im Innen-Wärmetauscher
infolge der Hochbelastungsschutzfunktion im Betrieb oder infolge
von Vereisen erfolgt ist. Wenn die Innenbaueinheit bestimmt, dass der
Abfall des Temperaturgradienten infolge von dem Hochbelastungsschutzbetrieb
ist, dann verhindert sie das Triggern der Abtausteuerung und beginnt
die Abtausteuerung, wenn die vorbestimmten aktualisierten Bedingungen
erfüllt
sind. Somit kann eine hocheffiziente Abtausteuerung selbst dann
erzielt werden, wenn eine einfache Außenbaueinheit verwendet wird,
die nicht mit einem Mikrocomputer oder einer ähnlichen Einrichtung versehen
ist und daher nicht in der Lage ist, einen Hochbelastungszustand
oder ein Vereisen zu detektieren, sondern die lediglich in der Lage
ist, den Induktionsmotor zum Antreiben des Kompressors ein/auszuschalten.