DE69116855T2 - Klimaanlage - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Mehrraum-Klimaanlage, die eine Außeneinheit und eine Mehrzahl von Innenraumeinheiten hat, die durch zwei Kältemittelleitungen miteinander verbunden sind, wobei die Anlage als gleichzeitige Nehrraum-Kühl- und Heiz-Klimaanlage arbeitet, die fähig ist, eine Kühlbetriebsart und eine Heizbetriebsart in den jeweiligen Innenraumeinheiten selektiv und individuell durchzuführen.
• Fig. 8 ist ein Schema, das eine herkömmliche Mehrraum-Klimaanlage zeigt, die z. B. in der nicht geprüften JP-Patentveröffentlichung Nr. 302074/1989 angegeben ist. In Fig. 8 bezeichnet 1 eine Außeneinheit. 2 bezeichnet einen Kompressor mit verstellbarer Fördermenge. 3 bezeichnet ein Vierwege- Umsteuerventil. 4 ist ein Außenwärmetauscher. 5 ist ein Außen-Expansionsventil. 6a, 6b und 6c bezeichnen Innenraumeinheiten. 8a, 8b und 8c sind Innenwärmetauscher. 9 ist ein Außengebläse. 10a, 10b und 10c sind Innengebläse. 11 ist ein Sammler. 12a, 12b und 12c sind erste Innen-Zweiwegeventile. 13a, 13b und 13c sind zweite Innen-Zweiwegeventile. 14a, 14b und 14c sind erste Innen-Expansionsventile. 15a, 15b und 15c sind zweite Innen-Expansionsventile. 16 ist ein Zweiwegeventil.
• Der Betrieb der herkömmlichen Anlage wird nun beschrieben. Das Kältemittel, das von dem Kompressor 2 zu einem Hochtemperatur- und Hochdruckgas verdichtet wurde, strömt durch das vierwege-Umsteuerventil 3 und wird in dem Außenwärmetauscher 4 teilweise kondensiert und verflüssigt, um ein Zweiphasen- Kältemittel mit mäßigem Druck zu werden. Es wird dann durch das Außen-Expansionsventil 5 nach innen geleitet. Wenn die Innenraumeinheit 6a in einer Heizbetriebsart ist und die Innenraumeinheiten 6b und 6c in einer Kühlbetriebsart sind, geht das Zweiphasen-Kältemittel, das nach innen geleitet wird und mäßigen Druck hat, durch das erste Innen-Zweiwegeventil 12a und wird im Innenwärmetauscher 8a kondensiert und verflüssigt. Das so verflüssigte Kältemittel strömt durch das zweite Innen-Expansionsventil 15a und wird als Flüssigkeit im Sammler 11 gespeichert. Das flüssige Kältemittel mit mäßigem Druck geht durch die ersten Innen-Expansionsventile 14b und 14c der Innenraumeinheiten 6b und 6c und tritt in die jeweiligen Innenwärmetauscher 8b und 8c ein. Das Kältemittel, das in den Innenwärmetauschern unter niedrigem Druck verdampft und vergast wurde, kehrt zu der Außeneinheit 1a durch die zweiten Innen-Zweiwegeventile 13b und 13c zurück Danach geht das Kältemittel durch das Vierwege-Umsteuerventil 3 wieder zurück zum Kompressor 2. Auf diese Weise wird ein Kältemittelkreislauf gebildet.
• Der vorstehende Aufbau der herkömmlichen Klimaanlage benötigt eine Leistungssteuerung für den Kompressor 2, eine Luftmengensteuerung für das Außengebläse 9, eine Steuerung für das Außen-Expansionsventil 5, eine Steuerung für das Auslaß-Expansionsventil 15a der Inneneinheit 6a in der Heizbetriebsart und die Steuerung der Einlaß-Expansionsventile 14b und 14c der Innenraumeinheiten 6b und 6c in der Kühlbetriebsart. Das führt zu dem Problem, daß für diese Steuerungen benötigte Signale zwischen den Innenraumeinheiten und der Außeneinheit hin und her übertragen werden, wodurch diese Steuerungen kompliziert werden und ihre Zuverlässigkeit und die Stablität ihres Betriebsverhaltens verschlechtert werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend beschriebene Schwierigkeit zu überwinden und eine Mehrraum- Klimaanlage zu schaffen, die Steuerungsvorgänge vereinfachen und die Zuverlässigkeit und Funktionsstabilität verbessern kann.
• Um diese Aufgabe zu lösen, schafft die Erfindung eine Mehrraum-Klimaanlage mit einer Außeneinheit mit einem Kompressor mit verstellbarer Fördermenge, einem Vierwege-Umsteuerventil und einer Außenwärmetauschereinheit; zwei Hauptverbindungsleitungen in Form einer Hochdruck-Hauptleitung und einer Niederdruck-Hauptleitung für Verbindung zwischen außen und innen; einer verteilten Steuerung, die an die Hauptverbindungsleitungen so angeschlossen sind, daß sie diese in eine Hochdruckleitung, eine Niederdruckleitung und eine Mitteldruckleitung unterteilt; mehreren Innenraumeinheiten mit jeweiligen Innenwärmetauschern, die an einem Ende über jeweils ein elektronisches Expansionsventil mit der Mitteldruckleitung verbunden sind und die am anderen Ende selektiv jeweils mit der Hochdruckleitung oder der Niederdruckleitung verbindbar sind; einer Meßeinrichtung zum Messen entweder von Kältemitteltemperaturen oder Kältemitteldrücken und einer Steuereinrichtung zum Ausführen einer vorgegebenen Steuerung auf Grundlage einer solchen Messung.
• Gemäß einer ersten Erscheinungsform zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß die Meßeinrichtung entweder aus einer Druckmeßeinrichtung zum Messen des Drucks in der Hochdruckleitung und des Drucks in der Niederdruckleitung in der Außeneinheit oder einer Temperaturmeßeinrichtung zum Messen der Kondensationstemperatur und der Verdampfungstemperatur besteht; eine Berechnungseinrichtung vorhanden ist, um eine Berechnung unter Verwendung einer der folgenden Gleichungen auszuführen:
• wobei ΔQcomp eine Variable für das Leistungsvermögen des Kompressors ist, ΔAke eine Variable für das Wärmetauschvermögen des Außenwärmetauschers ist, A, B, C, D, A', B', C' und D' Konstanten sind, ΔPd die Regelabweichung zwischen einem Sollwert und einem Istwert in der Hochdruckleitung in der Außeneinheit ist, ΔPs die Regelabweichung zwischen einem Sollwert und dem Istwert in der Niederdruckleitung in der Außeneinheit ist, ΔCT die Regelabweichung zwischen einem Sollwert und dem Istwert hinsichtlich der Kondensationstemperatur ist und ΔET die Regelabweichung zwischen einem Sollwert und dem Istwert hinsichtlich der Verdampfungstemperatur ist; und die Steuereinrichtung den Kompressor, das Vierwege- Umsteuerventil in der Außeneinheit und die Außenwärmetauschereinheit auf Grundlage dieser Berechnung auf solche Weise einstellt, daß ΔPd und ΔPs oder ΔCT und ΔBT verringert werden.
• Gemäß einer anderen Erscheinungsform zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß die Außeneinheit ein Außengebläse beinhaltet; die Außenwärmetauschereinheit mehrere parallel geschaltete Außenwärmetauscher beinhaltet; mindestens einer der Außenwärmetauscher mit einem Ein/Aus-Ventil versehen ist; ein Umgehungskanal parallel zu den Außenwärmetauschern geschaltet ist und er ein Ein/Aus-Ventil enthält; die Meßeinrichtung aus einer Hochdruck-Meßeinrichtung, die zum Messen eines hohen Drucks Pd in der Außeneinheit angeordnet ist, und einer Niederdruck-Meßeinrichtung besteht, die zum Messen eines niedrigen Drucks Ps in der Außeneinheit angeordnet ist; und die Steuereinrichtung eine Variable ΔQcomp zum Leistungsvermögen des Kompressors und eine Variable ΔAko zum Wärmetauschvermögen der Außeneinheit auf Grundlage einer Regelabweichung (ΔPD = Pd* - Pd) zwischen einem hohen Solldruck Pd * und dem hohen Istdruck sowie einer Regelabweichung (ΔPs = Ps* - Ps) zwischen einem niedrigen Solldruck Ps* und dem niedrigen Istdruck auffindet, um dadurch das Leistungsvermögen des Kompressors auf Grundlage des aufgefundenen Werts ΔQcomp einzustellen und um auch das Wärmetauschvermögen der Außenwärmetauschereinheit durch Steuern des Ein/Aus- Ventils des mindestens einen Außenwärmetauschers, des Umgehungskanal-Ein/Aus-Ventils und des Außengebläses auf Grundlage des aufgefundenen Werts ΔAko so einzustellen, daß ΔPd und ΔPs verringert werden.
• Gemäß einer dritten Erscheinungsform zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß die Außeneinheit ein Außengebläse beinhaltet; die Außenwärmetauschereinheit mehrere parallel geschaltete Außenwärmetauscher beinhaltet; mindestens einer der Außenwärmetauscher mit einem Ein/Aus-Ventil versehen ist; ein Umgehungskanal parallel zu den Außenwärmetauschern geschaltet ist und er ein Ein/Aus-Ventil enthält; die Meßeinrichtung aus einer Meßeinrichtung zum Messen der Kältemittel-Kondensationstemperatur CT und der Kältemittel-Verdampfungstemperatur ET in der Außeneinheit und den Innenraumeinheiten besteht; und die Steuereinrichtung eine Variable ΔQcomp zum Kompressorleistungsvermögen und eine Variable ΔAko zum Wärmetauschvermögen der Außeneinheit aus der folgenden Gleichung auffindet:
• und zwar auf Grundlage der Regelabweichung (ΔCT = CT * - CT) zwischen einer Soll-Kondensationstemperatur CT* und einer Ist-Kondensationstemperatur CT sowie der Regelabweichung (ΔET = ET* - ET) zwischen einer Soll-Verdampfungstemperatur ET* und der Ist-Verdampfungstemperatur ET, wobei a' - d' Konstanten sind, um dadurch das Leistungsvermögen des Kompressors auf Grundlage des Werts ΔQcomp einzustellen und um auch das Wärmetauschvermögen der Außenwärmetauschereinheit durch Steuern des Ein/Aus-Ventils des mindestens einen Außenwärmetauschers, des Umgehungskanal-Ein/Aus-Ventils (49) und des Außengebläses auf Grundlage des Werts ΔAko auf solche Weise einzustellen, daß ΔCT und ΔET verringert werden.
• In den Zeichnungen ist folgendes dargestellt:
• Fig. 1 ist ein schematisches Diagramm einer Klimaanlage;
• Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Klimaanlage;
• Fig. 3 ist ein Steuerblockdiagramm zum ersten Ausführungsbeispiel;
• Fig. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels;
• Fig. 5 ist ein Steuerblockdiagramm zum zweiten Ausführungsbeispiel;
• Fig. 6 ist eine Kurvendiagrammzeichnung, die zum Erläutern der Betriebssteuerung beim zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird;
• Fig. 7 ist ein schematisches Diagramm der Klimaanlage gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
• Fig. 8 ist ein schematisches Diagramm, das eine herkömmliche Mehrraum-Klimaanlage zeigt.
• Die Erfindung wird nun im einzelnen unter Bezugnahme auf in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichte bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben.
• In Figur 1 bezeichnet die Bezugszahl 1 eine Außeneinheit. Die Bezugszahl 2 bezeichnet einen Kompressor mit verstellbarer Fördermenge, der in der Außeneinheit 1 angeordnet ist. Die Bezugszahl 3 bezeichnet ein Vierwege-Umsteuerventil. Die Bezugszahlen 4a und 4b bezeichnen Außenwärmetauscher. Die Bezugszahlen 6a - 6c bezeichnen Innenraumeinheiten. Die Bezugszahl 7 bezeichnet einen Akkumulator. Die Bezugszahlen 8a - 8c bezeichnen Innenwärmetauscher. Die Bezugszahlen 12a - 12c bezeichnen elektronische Expansionsventile, die jeweus mit einem Ende der Innenwärmetauscher 8a - 8c verbunden sind. Die Bezugszahlen 17 und 18 bezeichnen Hauptverbin dungsleitungen, die zwischen die Außeneinheit 1 und eine verteilte Steuerung 19 geschaltet sind. Die Bezugszahl 20 bezeichnet eine Hochdruckleitung, die in der verteilten Steuerung 19 angeordnet ist. Die Bezugszahl 21 bezeichnet eine Niederdruckleitung. Die Bezugszahl 22 bezeichnet eine Mitteldruckleitung. Die Bezugszahl 23 bezeichnet ein elektronisches Expansionsventil. Die Bezugszahlen 24a - 24c sowie 25a - 25c bezeichnen elektromagnetische Ein/Aus-Ventile. Die verteilte Steuerung 19 ist jeweils über zwei Zweigleitungen mit den jeweiligen Innenraumeinheiten 6a - 6c verbunden. Jeweils ein Ende der Innenraumeinheiten 6a - 6c ist mit der Mitteldruckleitung 22 der verteilten Steuerung 19 über jeweils das entsprechende der elektronischen Expansionsventue 12a - 12c verbunden. Das andere Ende der jeweiligen Innenraumeinheiten ist über die elektromagnetischen Ein/Aus-Ventile 24a - 24c bzw. 25a - 25c der verteilten Steuerung 19 mit der Hochdruckleitung 20 bzw. der Niederdruckleitung 21 verbunden.
• Die Innenraumeinheiten 6a - 6c sind mit Lufttemperatursensoren 26a - 26c zum jeweiligen Messen der Temperatur der Einlaßluft versehen. Die Innenraumeinheiten 6a - 6c sind ebenfalls jeweils mit ersten Kältemitteltemperatur-Sensoren 27a - 27c und zweiten Kältemitteltemperatur-Sensoren 28a - 28c versehen, um die Einlaß- und Auslaßtemperatur des Kältemittels an den entgegengesetzten Enden der Wärmetauscher 8a - 8c zu messen. Die Innenraumeinheiten 6a - 6c enthalten jeweils Mikrocomputer 29a - 29c, die als Steuereinrichtung zum Steuern der elektronischen Expansionsventile 12a - 12c auf Grundlage der Meßtemperatursignale von diesen Sensoren sowie der Ist- und Solltemperatur für jeden Raum zu steuern.
• Für die Klimaanlage mit diesem Aufbau werden nun die Vorgänge beschrieben, wie sie ausgeführt werden, wenn die Innenraumeinheit 6a in einer Heizbetriebsart und die Innenraumeinheiten 6b und 6c in einer Kühlbetriebsart arbeiten.
• Das Kältemittel, das in der Außeneinheit 1 vom Kompressor 2 komprimiert wurde, um ein Gas mit hoher Temperatur und hohem Druck zu werden, läuft durch das Vierwege-Umsteuerventil 3 und wird in den Außenwärmetauschern 4a und 4b teilweise kompensiert, um zu einem zweiphasigen Kältemittel zu werden. Das zweiphasige Kältemittel tritt durch die Hauptverbindungsleitung 17 mit hohem Druck in die verteilte Steuerung 19 im Innenraum ein. Das gasförmige Kältemittel mit hohem Druck, das in einer Gas/Flüssigkeit-Trenneinrichtung 70 abgetrennt wurde, durchläuft die Hochdruck-Gasleitung 20 und tritt durch das elektromagnetische Ein/Aus-Ventil 25a in die Innenraumeinheit 6a ein, um im Innenwärmetauscher 8a zu Heizzwecken verwendet zu werden. Danach tritt das Kältemittel durch das elektronische Expansionsventil 12a in die Mitteldruckleitung 22 ein. Das Kältemittel vereinigt sich mit dem Kältemittel, das durch das elektronische Expansionsventil 23 aus einem Flüssigkeitsschichtteil in der Gas/Flüssigkeit-Trenneinrichtung 30 in die Mitteldruckleitung 22 kam. Das so vereinigte Kältemittel tritt in die Innenraumeinheiten 6b und 6c ein. Das Kältemittel erfährt durch die elektronischen Expansionsventile 12b und 12c eine Druckverringerung und wird in den Innenwärmetauschern 8b und 8c zur Kühlung verwendet, wobei es vergast. Danach vereinigt sich das Kältemittel durch die elektromagnetischen Ein/Aus-Ventile 24b und 24c hindurch in der Niederdruckleitung 21, tritt aus der verteilten Steuerung 19 aus und tritt in die Hauptleitung 18 ein, die das Kältemittel nach außen leitet. Dann durchläuft das Kältemittel das Vierwege-Umsteuerventil 3 und den Akkumulator 7 in der Außeneinheit 1 und kehrt erneut zum Kompressor 2 zurück. Auf diese Weise ist ein Kältemittel- Kreislauf für gleichzeitigen Kühl- und Heizbetrieb gebildet.
• Es wird nun ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
• Es wird nun auf Figur 2 Bezug genommen, in der ein schematisches Diagramm des Kältemittel-Kreislaufs der Mehrraum- Klimaanlage gemäß diesem Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt eine Außeneinheit 1 einen Hochdruckdetektor 38 und einen Niederdruckdetektor 39, von denen Meßsignale in eine Steuerung 15 eingegeben werden, wie dargestellt. Die Steuerung 15 steuert den Kompressor 2, ein Vierwege-Umkehrventil 3 sowie das Wärmetauschvermögen eines Außenwärmetauschers 4 mittels eines Gebläses 9. Die Bezugszahl 7 bezeichnet einen Akkumulator.
• Dern Kältemittel-Kreislauf ist der Hochdruckdetektor 38 an einer Hochdruckleitung in der Außeneinheit 1 angeordnet, und der Niederdruckdetektor 39 ist an einer Niederdruckleitung in der Außeneinheit 1 angeordnet. Die Steuerung 15 empfängt Signale von beiden Detektoren 38 und 39, um die Leistungseinstellung des Kompressors 2 auszuführen, um das Wärmetauschvermögen des Außenwärmetauschers 4 mittels Drehzahleinstellung des Gebläses 9 einzustellen und um eine Umschaltsteuerung des Vierwege-Umsteuerventils 3 dadurch auszuführen, daß Vorgänge dahingehend ausgeführt werden, ob der Innenwärmetauscher 4 als als Strahlungsquelle zu verwendender Kondensator betrieben wird oder ob er als als Wärmeabsorptionsquelle zu verwendender Verdampfer betrieben wird.
• Im allgemeinen steigt der hohe Druck Pd an, wenn das Leistungsvermögen des Kompressors 2 erhöht wird, und der niedrige Druck Ps fällt. Wenn das Leistungsvermögen des Verdampfers erhöht wird, steigen sowohl der hohe Druck Pd als auch der niedrige Druck Ps. Dagegen fallen, wenn das Leistungsvermögen des Kondensators erhöht wird, sowohl der hohe Druck Pd als auch der niedrige Druck Ps. Die Beziehung zwischen diesen kann so quantifiziert werden, daß die folgende Gleichung erhalten wird:
• wobei gilt: a, b, c, d > 0, ΔPd = Pd* - Pd, ΔPs = Ps* (Pd* und Ps* sind Sollwerte, und Pd und Ps sind Istwerte), ΔQcomp ist eine leistungsbezogene Variable des Kompressors 2 und ΔAke ist eine Variable betreffend das Wärmetauschvermögen des Außenwärmetauschers. Die Gleichung kann wie folgt modifiziert werden:
• Es wird nun auf Figur 4 Bezug genommen, in der schematisch ein Steuerblockdiagramm dargestellt ist, in dem die Gleichung in Form eines Diagramms wiedergegeben ist. Die Steuerung 15 führt die Steuerung jeweiliger Teile auf Grundlage des Betriebsergebnisses aus.
• Anstelle des hohen Drucks Pd und des niedrigen Drucks Ps können die Kondensierungstemperatur CT und die Verdampfungstemperatur ET verwendet werden. In diesem Fall sind Sensoren zum Messen der Kondensierungstemperatur und der Verdampfungstemperatur erforderlich. Die Gleichung in diesem Fall ist die folgende:
• wobei gilt: ΔCT = CT*, ΔET = ET* - ET, CT* und ET* sind Sollwerte und CT und ET sind Istwerte.
• Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die Drücke in der Hochdruckleitung und der Niederdruckleitung in der Außeneinheit oder die Kondensationstemperatur und die Verdampfungstemperatur in der Außeneinheit gemessen, und die Variable zum Kompressorleistungsvermögen und die Variable zum Wärmetauschvermögen des Außenwärmetauschers werden auf Grundlage der Regelabweichung zwischen den Istwerten und den Sollwerten berechnet. Auf Grundlage des Berechnungsergebnisses werden die Leistungseinstellung des Kompressors in der Außeneinheit, die Einstellung des Wärmetauschvermögens des Außenwärmetauschers und die Umschaltsteuerung des Vierwege-Umteuerventils ausgeführt.
• Wie erläutert, können gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Klimaanlage mit einem Mehrfach-Kältemittelkreislauf unter Verwendung zweier Leitungen für gleichzeitiges Kühlen und Heizen die Steuervorgänge für den Außenkompressor und den Außenwärmetauscher auf Grundlage nur der Temperatur oder des Drucks, wie in der Außeneinheit gemessen, ausgeführt werden. Es ist keine Information zu den Innenraumeinheiten erforderlich, um eine autonome, dezentralisierte Steuerung der Innenraumeinheiten und der Außeneinheit auszuführen, was die zuverlässigkeit verbessert und das Funktionsvermögen stabilisiert.
• Nun wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
• Es wird nun auf Figur 4 Bezug genommen, in der schematisch ein Diagramm dargestellt ist, das den Kältemittel-Kreislauf der Klimaanlage gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind Ein/Aus-Ventile 26a, 26b, 27a und 27b, ein Umgehungskanal 48 und ein Umgehungs-Ein/Aus-Ventil 49 in einer Außeneinheit 1 so angeordnet, wie es dargestellt ist.
• Die Ein/Aus-Ventile 26a, 26b, 27a und 27b sind mit den beiden Enden der Außenwärmetauscher 4a und 4b verbunden, der Umgehungskanal 48 ist parallel zu den Außenwärmetauschern 4a und 4b angeordnet, und das Umgehungs-Ein/Aus-Ventil 49 ist im Umgehungskanal 48 angeordnet.
• Außerdem bezeichnet die Bezugszahl 38 einen Hochdruckdetektor, der an der Kältemittel-Auslaßseite eines Kompressors 2 mit verstellbarer Fördermenge angeordnet ist, um den Druck Pd des Kältemittels an dieser Stelle zu messen. Die Bezugszahl 39 bezeichnet einen Niederdruckdetektor, der an der Kältemittel-Einlaßseite eines Akkumulators 7 angeordnet ist, um den Druck Ps des Kältemittels an dieser Stelle zu messen. Die Bezugszahl 15 bezeichnet eine Steuerung, die ein Vierwege-Umsteuerventil 3, ein Außengebläse 9, die Ein/Aus-Ventile 26a, 26b, 27a und 27b sowie das Umgehungs-Ein/Aus-Ventu 49 auf Grundlage der Meßausgangssignale des Hochdruckdetektors 38 und des Niederdruckdetektors 39 steuert. Die Bezugszahl 36 bezeichnet ein Vierwege-Umsteuerventil.
• Wenn in der Klimaanlage des zweiten Ausführungsbeispiels eine Inneneinheit 6a in der Heizbetriebsart arbeitet und die anderen Einheiten in der Kühlbetriebsart arbeiten, arbeitet ein Wärmetauscher 8a der Innenraumeinheit 6a als Kondensator, und Wärmetauscher 8b und 8c der Innenraumeinheiten 6b und 6c arbeiten als Verdampfer.
• Beim Betrieb des zweiten Ausführungsbeispiels ändert sich das hinsichtlich der Außeneinheit 1 erforderliche Wärmetauschvermögen abhängig von einer Änderung der Funktionsfähigkeit der Innenraumeinheiten 6a - 6c oder abhängig vom Umschalten von der Heizbetriebsart auf die Kühlbetriebsart oder umgekehrt in den Innenraumeinheiten. Dies bedeutet, daß das Wärmetauschvermögen der Außeneinheit 1 entsprechend eingestellt werden muß. Beim zweiten Ausführungsbeispiel werden ein Signal, das den vom Hochdruckdetektor 38 gemessenen hohen Druck Pd angibt, und ein Signal, das den vom Niederdruckdetektor 39 gemessenen niederen Druck Ps angibt, an die Steuerung 15 übertragen. Im allgemeinen steigt der hohe Druck Pd, wenn die Kompressorleistungsfähigkeit ansteigt, und der niedrige Druck Ps fällt. Wenn dagegen das Verdampfungsvermögen erhöht wird, steigen sowohl der hohe Druck Pd als auch der niedrige Druck Ps. Dagegen fallen sowohl der hohe Druck Pd als auch der niedrige Druck Ps, wenn das Kondensatorleistungsvermögen erhöht wird. Wenn ein derartiger stationärer Zustand besteht, daß der hohe Druck Pd und der niedrige Druck Ps bestehende Werte einhalten, kann davon ausgegangen werden, daß das Wärmetauschvermögen der Innenraumeinheiten mit dem der Außeneinheiten im Gleichgewicht steht. Dies bedeutet, daß dann, wenn das Wärmetauschvermögen der Außeneinheit 1 auf solche Weise eingestellt wird, daß der hohe Druck Pd und der niedrige Druck Ps näher an einen vorgegebenen hohen Solldruck Pd* bzw. einen vorgegebenen niedrigen Solldruck Ps* gebracht werden, eine autonome Einstellung in der Außeneinheit 1 in geschlossener Form realisiert werden kann. Wenn eine Variable für das Kompressorleistungsvermögen Qcomp durch ΔQcomp repräsentiert wird und wenn eine Variable für das Wärmetauschvermögen Ak&sub0; des Außenwärmetauschers durch ΔAK&sub0; repräsentiert wird, ist die Beziehung zwischen Pd und Ps durch die folgende Gleichung (2) wiedergebbar:
• wobei a, b, c und d vorgegebene Konstanten sind und ΔPD und ΔPs Regelabweichungen gegen die Sollwerte sind, d. h.
• ΔPd = Pd* - Pd, ΔPs = Ps* - Ps.
• Die Gleichung (2) kann wie ßolgt modifiziert werden:
• Auf Grundlage des so aufgefundenen Werts ΔQcomp wird die Fördermengeneinstellung für den Kompressor 2 ausgeführt. Außerdem wird auf Grundlage des so aufgefundenen Werts ΔQcomp bestimmt, ob die Außenwärmetauscher 4a und 4b als als Strahlungsquelle zu verwendende Kondensatoren betrieben werden oder ob sie als als Wärmeabsorptionsquelle zu verwendende Verdampfer betrieben werden. Auf Grundlage des Ergebnisses dieser Ermittlung werden die Vierwege-Umsteuerventile 3 und 36 gesteuert. Zum Beispiel nimmt bei den obenangegebenen Betriebszuständen, wenn das Wärmetauschvermögen positiv ist, wie es durch das vorige Wärmetauschvermögen und das neu aufgefundene Wärmetauschvermögen erhalten wird, der Kältemittel-Kreislauf einen solchen Zyklus ein, daß die Außenwärmetauscher 4a und 4b als Verdampfer arbeiten. Wenn das so erhaltene Wärmetauschvermögen negativ ist, nimmt der Kältemittel-Kreislauf einen solchen Zyklus ein, daß die Außenwärmetauscher 4a und 4b als Kondensatoren arbeiten. Die variable Steuerung des Wärmetauschvermögens in diesen Zyklen (AK4, wenn positiv, und Akc, wenn negativ) erfolgt durch Einstellen der Drehzahl des Außengebläses 9 und durch Ausführen einer Ein/Aus-Steuerung der Ein/Aus-Ventile 26a, 26b, 27a und 27b sowie des Umgehungsventus 29. Anders gesagt, erfolgt die Auswahl der zu aktivierenden Außenwärmetauscher abhängig vom aufgefundenen Wärmetauschvermögen, und es wird bestimmt, ob ein Umleiten des Kältemittels durch den Umgehungskanal 48 erforderlich ist oder nicht. Außerdem wird die Drehzahl des Außengebläses 9 eingestellt, um das Wärmetauschvermögen kontinuierlich einzustellen. Es wird nun auf Figur 5 Bezug genommen, in der schematisch ein Steuerblockdiagramm dargestellt ist, das eine derartige Steuerung zeigt.
• Wenn zum Beispiel die Außenwärmetauscher 4a und 4b als Kondensatoren arbeiten, wird abhängig vom erforderlichen Wärmetauschvermögen bestimmt, ob beide Außenwärmetauscher 4a und 4b oder nur der Außenwärmetauscher 4b zu verwenden ist, und ob der (die) Außenwärmetauscher zu verwenden ist (sind), während ein Teil des Kältemittels durch die Umgehungsleitung 48 umgeleitet wird. Abhängig von dieser Bestimmung erfolgt die Ein/Aus-Steuerung der Ein/Aus-Ventile 26a, 26b, 27a und 27b und des Umgehungsventils 49, und die Drehzahl des Außengebläses 9 wird eingestellt. Es wird nun auf Figur 6 Bezug genommen, in der die Beziehung zwischen der Drehzahl des Außengebläses und dem Wärmetauschvermögen des Kondensators (der Kondensatoren) für jewei4ige Fälle dargestellt ist. Der Fall, bei dem beide Außenwärmetauscher 4a und 4b verwendet werden, verfügt über den größten Wert für AKc, wobei der Fall, bei dem nur der Außenwärmetauscher 4b verwendet wird, und der Fall, bei dem die Umgehungsleitung 68 zur Umleitung verwendet wird, in dieser Reihenfolge folgen. Außerdem ändem sich die Werte von AKc aufeinanderfolgend abhängig von den Drehzahlen des Außengebläses 9 in den jeweiligen Fällen.
• Derartige Einstellungen können vorgenommen werden, um eine autonome Leistungssteuerung in der Außeneinheit 1 zu realisieren.
• Es wird nun auf Figur 7 Bezug genommen, in der ein schematisches Diagramm der Klimaanlage gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel dargestellt ist, bei dem anstelle des hohen Drucks Pd und des niedrigen Drucks Ps die Kältemittel-Kondensationstemperatur CT und die Kältemittel-Verdampfungstemperatur ET im gesamten System gemessen werden, um die Außeneinheit 1 zu steuern. Die Bezugszahl 34 bezeichnet Kältemittel-Temperatursensoren, die jeweils in den Inneneinheiten 6a - 6c angeordnet sind.
• Die Bezugszahl 35 bezeichnet Mikrocomputer, die elektronische Expansionsventile 12a - 12c auf Grundlage der durch die Kältemittel-Temperatursensoren 34 gemessenen Temperaturen steuern, um autonöme Steuerung der Inneneinheiten 6a - 6c auszuführen. Die Bezugszahl 46 bezeichnet einen Temperatursensor, der in einem Außenwärmetauscher 4b angeordnet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der größte Wert der durch die Kältemittel-Temperatursensoren 34 und den Temperatursensor 46 gemessenen Temperaturen als Kondensationstemperatur CT verwendet, und der kleinste Wert wird als Verdampfungstemperatur ET verwendet. Die Regelabweichung ΔCT zwischen der Kondensationstemperatur CT und der Kondensations- Solltemperatur CT* sowie die Regelabweichung ΔET zwischen der Verdampfungstemperatur ET und einer Verdampfungs-Solltemperatur ET* werden jeweils festgestellt. Entsprechend der Steuerung auf Grundlage des hohen Drucks Pd und des niedrigen Drucks Ps ergeben sich ΔQcomp und ΔAK&sub0; aus der folgenden Gleichung:
• Das Wärmetauschvermögen kann auf ähnliche Weise gesteuert werden. Obwohl in diesem Fall beispielsweise eine Art vorliegt, gemäß der die höchste Temperatur und die niedrigste Temperatur von den Mikrocomputern 35 oder dergleichen in den Innenraumeinheiten ausgewählt werden und diese Temperaturen an die Außeneinheit übertragen werden, um mit der Isttemperatur in der Außeneinheit verglichen zu werden, ist mindestens eine Signalübertragungsleitung zwischen den Innenraumeinheiten und der Außeneinheit erforderlich. Jedoch bietet das Anbringen der Temperatursensoren gegenüber Druckdetektoren einen Vorteil hinsichtlich der Kosten.
• Die Klimaanlage gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel mißt den hohen Druck Pd und den niedrigen Druck Ps durch die Drucksensoren in Form einer Echtzeitmessung und berechnet die Regelabweichung ΔPd und ΔPs zum hohen Solldruck Pd* und dern niedrigen Solldruck Ps* im Kühlungszyklus. Außerdem erstellt das System ein Produkt durch Multiplizieren der Konstantenmatrix
• und bildet das Berechnungsergebnis als
• Auf Grundlage dieses Ergebnisses wird das Wärmetauschvermögen der Außenwärmetauscher eingestellt.
• Wie erläutert, hat das zweite Ausführungsbeispiel eine solche Anordnung, daß die Steuerung des Kompressors, der Außenwärmetauscher und des Vierwege-Umsteuerventils in der Außeneinheit auf Grundlage der Messung nur des hohen Drucks und des niedrigen Drucks in der Außeneinheit erfolgt. Diese Anordnung ermöglicht autonome, dezentralisierte Steuerungen in den Innenraumeinheiten und der Außeneinheit, was den Vorteil bietet, daß die zuverlässigkeit erhöht ist und das Funktionsverrnögen stabilisiert ist. Wie beim dritten Ausführungsbeispiel können die Kondensationstemperatur und die Verdampfungstemperatur anstelle des hohen Drucks und des niedrigen Drucks im Kältemittel-Kreislauf für die autonomen, dezentralisierten Steuerungen gemessen werden, um den Betrieb der Außeneinheit zu stabilisieren.

Claims (3)

1. Mehrraum-Klimaanlage mit:

- einer Außeneinheit (1) mit einem Kompressor (2) mit verstellbarer Fördermenge, einem Vierwege-Umsteuerventil (3) und einer Außenwärmetauschereinheit (4a, 4b)

- zwei Hauptverbindungsleitungen (17, 18) in Form einer Hochdruck-Hauptleitung und einer Niederdruck-Hauptleitung für Verbindung zwischen außen und innen;

- einer verteilten Steuerung (19), die an die Hauptverbindungsleitungen (17, 18) so angeschlossen sind, daß sie diese in eine Hochdruckleitung (20), eine Niederdruckleitung (21) und eine Mitteidruckleitung (22) unterteilt;

- mehreren Innenraumeinheiten (6a, 6b, 6c) mit jeweiligen Innenwärmetauschern (8a, 8b, 8c), die an einem Ende über jeweils ein elektronisches Expansionsventil (12a, 12b, 12c) mit der Mitteidruckleitung (22) verbunden sind und die am anderen Ende selektiv jeweils mit der Hochdruckleitung (20) oder der Niederdruckleitung (21) verbindbar sind;

- einer Meßeinrichtung zum Messen entweder von Kältemitteltemperaturen oder Kältemitteldrücken und

- einer Steuereinrichtung zum Ausführen einer vorgegebenen Steuerung auf Grundlage einer solchen Messung;

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Meßeinrichtung entweder aus einer Druckmeßeinrichtung (38, 39) zum Messen des Drucks in der Hochdruckleitung und des Drucks in der Niederdruckleitung in der Außeneinheit (1) oder einer Temperaturmeßeinrichtung zum Messen der Kondensationstemperatur und der Verdampfungstemperatur besteht;

- eine Berechnungseinrichtung vorhanden ist, um eine Berechnung unter Verwendung einer der folgenden Gleichungen auszuführen:

wobei ΔQcomp eine Variable für das Leistungsvermögen des Kompressors ist, Aake eine Variable für das Wärmetauschvermögen des Außenwärmetauschers ist, A, B, C, D, A', B', C' und D' Konstanten sind, ΔPd die Regelabweichung zwischen einem Sollwert und einem Istwert in der Hochdruckleitung in der Außeneinheit (1) ist, ΔPs die Regelabweichung zwischen einem Sollwert und dem Istwert in der Niederdruckleitung in der Außeneinheit (1) ist, ΔCT die Regelabweichung zwischen einem Sollwert und dem Istwert hinsichtlich der Kondensationstemperatur ist und ΔET die Regelabweichung zwischen einem Sollwert und dem Istwert hinsichtlich der Verdampfungstemperatur ist; und

- die Steuereinrichtung (15) den Kompressor (2), das Vierwege-Umsteuerventil (3) in der Außeneinheit (1) und die Außenwärmetauschereinheit (4) auf Grundlage dieser Berechnung auf solche Weise einstellt, daß ΔPd und ΔPs oder ΔCT und ΔET verringert werden.

2. Mehrraum-Klimaanlage mit:

- einer Außeneinheit (1) mit einem Kompressor (2) mit verstellbarer Fördermenge, einem Vierwege-Umsteuerventil (3) und einer Außenwärmetauschereinheit (4a, 4b);

- zwei Hauptverbindungsleitungen (17, 18) in Form einer Hochdruck-Hauptleitung und einer Niederdruck-Hauptleitung für Verbindung zwischen außen und innen;

- einer verteilten Steuerung (19), die an die Hauptverbindungsleitungen (17, 18) so angeschlossen sind, daß sie diese in eine Hochdruckleitung (20), eine Niederdruckleitung (21) und eine Mitteldruckleitung (22) unterteilt;

- mehreren Innenraumeinheiten (6a, 6b, 6c) mit jeweiligen Innenwärmetauschern (8a, 8b, 8c) , die an einem Ende über jeweils ein elektronisches Expansionsventil (12a, 12b, 12c) mit der Mitteidruckleitung (22) verbunden sind und die am anderen Ende selektiv jeweils mit der Hochdruckleitung (20) oder der Niederdruckleitung (21) verbindbar sind;

- einer Meßeinrichtung zum Messen entweder von Kältemitteltemperaturen oder Kältemitteldrücken und

- einer Steuereinrichtung zum Ausführen einer vorgegebenen Steuerung auf Grundlage einer solchen Messung;

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Außeneinheit (1) ein Außengebläse (9) beinhaltet;

- die Außenwärmetauschereinheit mehrere parallel geschaltete Außenwärmetauscher (4a, 4b) beinhaltet;

- mindestens einer der Außenwärmetauscher (4a, 4b) mit einem Ein/Aus-Ventil versehen ist;

- ein Umgehungskanal (48) parallel zu den Außenwärmetauschern (4a, 4b) geschaltet ist und er ein Ein/Aus-Ventil (49) enthält;

- die Meßeinrichtung aus einer Hochdruck-Meßeinrichtung (38), die zum Messen eines hohen Drucks Pd in der Außeneinheit (1) angeordnet ist, und einer Niederdruck-Meßeinrichtung (39) besteht, die zum Messen eines niedrigen Drucks Ps in der Außeneinheit (1) angeordnet ist; und

- die Steuereinrichtung eine Variable ΔQcomp zum Leistungsvermögen des Kompressors und eine Variable ΔAko zum Wärmetauschvermögen der Außeneinheit auf Grundlage einer Regelabweichung (ΔPd = Pd* - Pd) zwischen einem hohen Solldruck Pd* und dem hohen Istdruck sowie einer Regelabweichung (ΔPs = Ps* - Ps) zwischen einem niedrigen Solldruck Ps* und dern niedrigen Istdruck auffindet, um dadurch das Leistungsvermögen des Kompressors (2) auf Grundlage des aufgefundenen Werts ΔQcomp' einzustellen und um auch das Wärmetauschvermögen der Außenwärmetauschereinheit (4a, 4b) durch Steuern des Ein/Aus-Ventils des mindestens einen Außenwärmetauschers (4a oder 4b), des Umgehungskanal-Ein/Aus-Ventils (49) und des Außengebläses (9) auf Grundlage des aufgefundenen Werts ΔAko so einzustellen, daß ΔPd und ΔPs verringert werden.

3. Mehrraum-Klimaanlage mit:

- einer Außeneinheit (1) mit einem Kompressor (2) mit verstellbarer Fördermenge, einem Vierwege-Umsteuerventil (3) und einer Außenwärmetauschereinheit (4a, 4b);

- zwei Hauptverbindungsleitungen (17, 18) in Form einer Hochdruck-Hauptleitung und einer Niederdruck-Hauptleitung für Verbindung zwischen außen und innen;

- einer verteilten Steuerung (19), die an die Hauptverbindungsleitungen (17, 18) so angeschlossen sind, daß sie diese in eine Hochdruckleitung (20), eine Niederdruckleitung (21) und eine Mitteldruckleitung (22) unterteilt;

- mehreren Innenraumeinheiten (6a, 6b, 6c) mit jeweiligen Innenwärmetauschern (8a, 8b, 8c), die an einem Ende über jeweils ein elektronisches Fxpansionsventil (12a, 12b, 12c) mit der Mitteldruckleitung (22) verbunden sind und die am anderen Ende selektiv jeweils mit der Hochdruckleitung (20) oder der Niederdruckleitung (21) verbindbar sind;

- einer Meßeinrichtung zum Messen entweder von Kältemitteltemperaturen oder Kältemitteldrücken und

- einer Steuereinrichtung zum Ausführen einer vorgegebenen Steuerung auf Grundlage einer solchen Messung;

dadurch gekennzeichnet, daß

- die Außeneinheit (1) ein Außengebläse (9) beinhaltet;

- die Außenwärmetauschereinheit mehrere parallel geschaltete Außenwärmetauscher (4a, 4b) beinhaltet;

- mindestens einer der Außenwärmetauscher (4a, 4b) mit einem Ein/Aus-Ventil versehen ist;

- ein Umgehungskanal (48) parallel zu den Außenwärmetauschern (4a, 4b) geschaltet ist und er ein Ein/Aus-Ventil (49) enthält;

- die Meßeinrichtung aus einer Meßeinrichtung (34, 46) zum Messen der Kältemittel-Kondensationstemperatur CT und der Kältemittel-Verdampfungstemperatur ET in der Außeneinheit (1) und den Innenraumeinheiten (6a, 6b, 6c) besteht; und

- die steuereinrichtung eine Variable ΔQcomp zum Kompressorleistungsvermögen und eine Variable ΔAko zum Wärmetauschvermögen der Außeneinheit aus der folgenden Gleichung auffindet:

und zwar auf Grundlage der Regelabweichung (ΔCT = CT* - CT) zwischen einer Soll-Kondensationstemperatur CT* und einer Ist-Kondensationstemperatur CT sowie der Regelabweichung (ΔET = ET * - ET) zwischen einer Soll-Verdampfungstemperatur ET* und der Ist-Verdampfungstemperatur ET, wobei a' - d' Konstanten sind, um dadurch das Leistungsvermögen des Kompressors (2) auf Grundlage des Werts ΔQcomp einzustellen und um auch das Wärmetauschvermögen der Außenwärmetauschereinheit (4a, 4b) durch Steuern des Ein/Aus-Ventils des mindestens einen Außenwärmetauschers (4a oder 4b), des Umgehungskanal-Ein/Aus-Ventils (49) und des Außengebläses (9) auf Grundlage des Werts ΔAko auf solche Weise einzustellen, daß ΔCT und ΔFT verringert werden.