DE69201968T2

DE69201968T2 - Klimaanlage.

Info

Publication number: DE69201968T2
Application number: DE69201968T
Authority: DE
Inventors: Noriaki C O Mitsubis Hayashida; Junichi Kameyama; Tomohiko Kasai; Takashi Nakamura; Shigeo Takata; Hidekazu Tani
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-01-10
Filing date: 1992-01-10
Publication date: 1995-11-23
Anticipated expiration: 2012-01-11
Also published as: AU656063B2; DE69201968D1; EP0496505B1; AU3680893A; US5388422A; AU634111B2; US5237833A; AU1004792A; US5309733A; AU656064B2; EP0496505A2; AU3680993A; EP0496505A3; ES2074817T3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Klimaanlage, bei der eine Vielzahl von Raumeinheiten mit einer einzigen Wärmequelleneinheit verbunden ist, und insbesondere eine Steuereinheit für die Kältemitteldurchflußrate, so daß eine Mehrraum- Klimaanlage vom Wärmepumpentyp angegeben wird, um die jeweiligen Raumeinheiten selektiv im Kühl- oder Heizmodus zu betreiben, oder wobei Kühlen in ein oder mehreren Raumeinheiten durchgeführt werden kann, während gleichzeitig in anderen Raumeinheiten Heizen durchgeführt werden kann.
Fig. 4 ist ein allgemeines Schema, das ein Beispiel einer herkömmlichen Klimaanlage vom Wärmepumpentyp zeigt. In der Figur bezeichnet 1 einen Verdichter, 2 ist ein Vierwegeventil, 3 ist ein wärmequelleneinheitsseitiger Wärmetauscher, 4 ist ein Akkumulator, 5 ist ein raumseitiger Warmetauscher, 6 ist eine erste Verbindungsleitung, 7 ist eine zweite Verbindungsleitung, und 9 ist ein erster Durchflußmengenregler.
Der Betrieb der oben beschriebenen herkömmlichen Klimaanlage wird nachstehend beschrieben.
Im Kühlbetrieb strömt ein Hochtemperatur- und Hochdruck- Kältemitteldampf, der von dem Verdichter 1 zugeführt wird, durch das Vierwegeventil 2 und tritt in Wärmeaustausch mit Luft in dem Wärmetauscher 3 auf der Seite der Wärmequelleneinheit, wo er zu einer Flüssigkeit kondensiert. Dann wird das flüssige Kältemittel in die Raumeinheit durch die zweite Verbindungsleitung 7 eingeleitet, wo sie durch den ersten Durchflußmengenregler 9 druckvermindert wird und mit Luft in dem raumseitigen Wärmetauscher 5 in Wärmeaustausch tritt, um zu einem Gas zu verdampfen, wodurch der Raum gekühlt wird.
Das Kältemittel im dampfförmigen Zustand wird dann dem Verdichter 1 durch das Vierwegeventil 2 der ersten Verbindungsleitung 6 und den Akkumulator 4 zugeführt, um einen Kreislauf für den Kühlbetrieb herzustellen.
Im Heizbetrieb strömt der von dem Verdichter 1 zugeführte Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemitteldampf in die Raumeinheit durch das Vierwegeventil 2 und die erste Verbindungsleitung 6, so daß er in dem raumseitigen Wärmetauscher 5 mit der Raumluft in Wärmeaustausch tritt, um zu Flüssigkeit zu kondensieren, wodurch der Raum beheizt wird.
Das so verflüssigte Kältemittel wird in dem ersten Durchflußmengenregler 9 druckvermindert, bis es sich in dem Niederdruckzustand der Gas-Flüssig-Phase befindet, und wird in den wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 3 durch die zweite Verbindungsleitung 7 eingeleitet, wo es mit der Luft in Wärmeaustausch gelangt, um zu einem gasförmigen Zustand zu verdampfen, und wird zum Verdichter 1 durch das Vierwegeventil 2 und den Akkumulator 4 zurückgeleitet, so daß ein Kreislauf zur Durchführung des Heizbetriebs gebildet wird.
Fig. 5 ist ein allgemeines Schema, das ein anderes Beispiel einer herkömmlichen Klimaanlage vom Wärmepumpentyp zeigt, wobei mit 24 eine Detektoreinrichtung für die Niederdruck- Sättigungstemperatur bezeichnet ist.
Wenn bei der obigen herkömmlichen Klimaanlage der Kühlbetrieb durchzuführen ist, wird der Verdichter 1 in bezug auf die Leistung so gesteuert, daß die von der Detektoreinrichtung gemessene Temperatur für die Niederdruck-Sättigungstemperatur mit dem vorbestimmten Wert übereinstimmt.
Bei der herkömmlichen Klimaanlage werden jedoch sämtliche Raumeinheiten gleichzeitig entweder im Kühl oder im Heizmodus betrieben, so daß das Problem besteht, daß ein zu kühlender Bereich geheizt und umgekehrt ein zu heizender Bereich gekühlt wird.
Als Verbesserung demgegenüber ist eine Klimaanlage entwikkelt worden, die den gleichzeitigen Kühl und Heizbetrieb ermöglicht, wie in GB-A-2194651 und in EP-A-453271 gezeigt ist. Die letztgenannte Anlage ist in Fig. 6 gezeigt.
In Fig. 6 ist A eine Wärmequelleneinheit, B, C und D sind Raumeinheiten gleicher Konstruktion, die miteinander parallel verbunden sind, wie noch beschrieben wird. E ist eine Verbindungseinheit, in der ein erster Verbindungsbereich, ein zweiter Durchflußmengenregler, ein zweiter Verbindungsbereich, ein Gas-Flüssig-Separator, ein Wärmetauscher, ein dritter Durchflußmengenregler und ein vierter Durchflußmengenregler vorgesehen sind.
20 ist ein wärmequellenseitiges Gebläse mit veränderlicher Durchflußrate, um Luft zu dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher 3 zu fördern, 6b, 6c und 6d sind raumeinheitsseitige erste Verbindungsleitungen, die der ersten Verbindungsleitung 6 entsprechen und die Verbindungseinheit E mit den raumseitigen Wärmetauschern 5 der Raumeinheiten B, C bzw. D verbinden, und 7b, 7c und 7d sind raumeinheitsseitige zweite Verbindungsleitungen, die der zweiten Verbindungsleitung 7 entsprechen und die Verbindungseinheit E mit den raumeinheitsseitigen Wärmetauschern 5 der Raumeinheiten B, C bzw. D verbinden.
8 ist ein Dreiwege-Schaltventil, um die raumeinheitsseitigen ersten Verbindungsleitungen 6b, 6c und 6d selektiv entweder mit der ersten Verbindungsleitung 6 oder mit der zweiten Verbindungsleitung 7 zu verbinden.
9 ist ein erster Durchflußmengenregler, der nahe an dem Wärmetauscher 5 angeordnet und mit den raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d verbunden ist und in der Kühlbetriebsart von der Überhitzungsmenge an der Auslaßseite des raumeinheitsseitigen Wärmetauschers 5 und in der Heizbetriebsart von der Unterkühlungsmenge gesteuert wird.
10 ist ein erster Verbindungsbereich, der Dreiwegeventile 8 aufweist, um zwischen den raumeinheitsseitigen ersten Verbindungsleitungen 6b, 6c und 6d, der ersten Verbindungsleitung 6 und der zweiten Verbindungsleitung 7 umzuschalten.
11 ist ein zweiter Verbindungsbereich, der die raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d und die zweite Verbindungsleitung 7 aufweist.
12 bezeichnet einen Gas-Flüssig-Separator, der in der Mitte der zweiten Verbindungsleitung 7 angeordnet ist und dessen Gasphasenbereich mit einer ersten Öffnung 8a des Dreiwegeventils 8 verbunden ist, während sein Flüssigphasenbereich mit dem zweiten Verbindungsbereich 11 verbunden ist.
13 ist ein zweiter Durchflußmengenregler (bei dieser Ausführungsform ein elektrisches Expansionsventil), der zwischen den Gas-Flüssig-Separator 12 und den zweiten Verbindungsbereich 11 geschaltet ist.
14 ist eine Bypassleitung, die den zweiten Verbindungsbereich 11 und die erste Verbindungsleitung 6 miteinander verbindet, 15 ist ein dritter Durchflußmengenregler (bei dieser Ausführungsform ein elektrisches Expansionsventil), der in der Bypassleitung 14 angeordnet ist, 16a ist ein zweiter Wärmeaustauschbereich, der abstromseitig von dem dritten Durchflußmengenregler 15 in die Bypassleitung 14 eingesetzt ist für den Wärmeaustausch in bezug auf die Verbindungsstellen der raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d in dem zweiten Verbindungsbereich 11.
16b, 16c und 16d sind dritte Wärmeaustauschbereiche, die abstromseitig von dem dritten Durchflußmengenregler 15 angeordnet sind, der in die Bypassleitung 14 eingeschaltet ist, für den Wärmeaustausch mit den Verbindungspunkten der raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d in dem zweiten Verbindungsbereich 11.
19 ist ein erster Wärmeaustauschbereich, der abstromseitig von dem in die Bypassleitung 14 eingefügten dritten Durchflußmengenregler 15 und abstromseitig von dem zweiten Wärmeaustauschbereich 16a angeordnet ist für den Wärmeaustausch mit der Leitung, die zwischen den Gas-Flüssig-Separator 12 und den zweiten Durchflußmengenregler 13 geschaltet ist, und 17 ist ein vierter Durchflußmengenregler (bei dieser Ausführungsform ein elektrisches Expansionsventil), der zwischen den zweiten Verbindungsbereich II und die erste Verbindungsleitung 6 eingefügt ist.
32 ist ein drittes Absperrventil, das zwischen dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 3 und der zweiten Verbindungsleitung 7 angeordnet ist, um den Durchfluß des Kältemittels nur von dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 3 zu der zweiten Verbindungsleitung 7 zuzulassen.
33 ist ein viertes Absperrventil, das zwischen dem Vierwegeventil 2 der Wärmequelleneinheit A und der ersten Verbindungsleitung 6 angeordnet ist, um den Durchfluß des Kältemittels nur von der ersten Verbindungsleitung 6 zu dem Vierwegeventil 2 zuzulassen.
34 ist ein fünftes Absperrventil, das zwischen dem Vierwegeventil 2 und der zwetien Verbindungsleitung 7 angeordnet ist, um den Durchfluß des Kältemittels nur von dem Vierwegeventil 2 zu der zweiten Verbindungsleitung 7 zuzulassen.
35 ist ein sechstes Absperrventil, das zwischen dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 3 und der ersten Verbindungsleitung 7 angeordnet ist, um den Durchfluß des Kältemittels nur von der ersten Verbindungsleitung 6 zu dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 3 zuzulassen.
Das dritte, vierte, fünfte und sechste Absperrventil 32, 33, 34 und 35, die oben beschrieben wurden, bilden eine Durchflußbahnumschalteinheit 40.
21 bezeichnet eine Entnahmeleitung, deren eines Ende mit der Flüssigkeitsauslaßleitung des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers 3 und mit der Einlaßleitung des Akkumulators 4 verbunden ist, 22 ist eine in der Entnahmeleitung 21 angeordnete Drossel, und 23 ist eine zweite Temperaturdetektoreinrichtung, die zwischen der Drossel 22 und der Einlaßleitung des Akkumulators der Entnahmeleitung 21 angeordnet ist.
Die herkömmliche Klimaanlage, die fähig ist, gleichzeitig Heiz- und Kühlbetrieb durchzuführen, ist wie oben beschrieben aufgebaut. Wenn daher nur der Kühlbetrieb durchgeführt wird, strömt der Hochtemperatur-, Hochdruck-Kältemitteldampf vom Verdichter 1 durch das Vierwegeventil 2 und wird in dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 3 durch die Luft, die von dem wärmequelleneinheitsseitigen Gebläse 20 mit veränderbarer Leistung zugeführt wird, zu Flüssigkeit kondensiert. Dann wird das flüssige Kältemittel in die entsprechenden Raumeinheiten B, C und D durch das dritte Absperrventil 32, die zweite Verbindungsleitung 7, den Gas-Flüssig- Separator 12, den zweiten Durchflußmengenregler 13, den zweiten Verbindungsbereich 11 und durch die raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d eingeleitet.
Das in die Raumeinheiten B, C und D eingeleitete Kältemittel wird von dem ersten Durchflußmengenregler 9, der durch die Uberhitzungsmenge am Auslaß des raumeinheitsseitigen Warmetauschers 5 gesteuert wird, druckvermindert und in dem raumeinheitsseitigen Wärmetauscher 5 mit der Raumluft in Wärmeaustausch gebracht, um zu verdampfen und als Gas den Raum zu kühlen.
Das gasförmige Kältemittel strömt durch die raumeinheitsseitigen ersten Verbindungsleitungen 6b, 6c und 6d, das Dreiwege-Umschaltventil 8, den ersten Verbindungsbereich 10, die erste Verbindungsleitung 6, das vierte Absperrventil 33, das Vierwegeventil 2 der Wärrmequelleneinheit und den Akkumulator 4 in den Verdichter 1, um dadurch einen Kreislauf für den Kühlbetrieb zu definieren.
Zu diesem Zeitpunkt ist die erste Öffnung 8a des Dreiwege- Umschaltventils 8 geschlossen, wohingegen die zweite Öffnung 8b und die dritte Öffnung 8c geöffnet sind. Zu diesem Zeitpunkt führt die erste Verbindungsleitung 6 Niederdruck, und die zweite Verbindungsleitung 7 führt Hochdruck, so daß das Kältemittel zwangsläufig zu dem dritten Absperrventil 32 und dem vierten Absperrventil 33 strömt.
Außerdem wird in diesem Zyklus ein Teil des Kältemittels, das durch den zweiten Durchflußmengenregler 13 geht, in die Bypassleitung 14 eingeleitet und in dem dritten Durchflußmengenregler 15 druckreduziert und in den dritten Wärmeaustauschbereichen 16b, 16c und 16d mit den raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d des zweiten Verbindungsbereichs 11 in Wärmeaustausch gebracht. Danach wird der Wärmeaustausch in dem zweiten Wärmeaustauschbereich 16a in bezug auf die raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d des zweiten Verbindungsbereichs 11 durchgeführt, und ein weiterer Wärmeaustausch wird in dem ersten Wärmeaustauschbereich 19 mit dem Kältemittel durchgeführt, das in den zweiten Durchflußmengenregler 13 strömt, um das Kältemittel zu verdampfen, das dann der ersten Verbindungsleitung 6 und dem vierten Absperrventil 33 zugeführt wird, um durch das Vierwegeventil 2 der Wärmequelleneinheit und den Akkumulator 4 zum Verdichter 1 zurückgeleitet zu werden.
Andererseits wird das Kältemittel in dem zweiten Verbindungsbereich 11, das an dem ersten, dem zweiten und dem dritten Wärmeaustauschbereich 19, 16a, 16b, 16c und 16d in Wärmeaustausch tritt und gekühlt wird, in die zu kühlenden Raumeinheiten B, C und D eingeleitet.
In der Betriebsart, in der hauptsächlich Kühlen im gleichzeitigen Kühl und Heizbetrieb durchgeführt wird, wird der von dem Verdichter 1 zugeführte Kältemitteldampf in den wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 3 durch das Vierwegeventil 2 geleitet, wo es in Wärmeaustausch mit der Luft tritt, die von dem wärmequelleneinheitsseitigen Gebläse 20 veränderlicher Leistung zugeführt wird, um in eine Hochtemperatur- und Hochdruck-Gas-Flüssig-Phase zu gelangen. Zu diesem Zeitpunkt wird der auf der Basis der von der zweiten Temperaturdetektoreinrichtung 23 gemessenen Sättigungstemperatur genutzt, um die Luftdurchflußrate des wärmequelleneinheitsseitigen Gebläses 20 und die Leistung des Verdichters 1 einzustellen.
Danach wird dieses Kältemittel in dem Hochtemperatur-, Hochdruck-Gas-Flüssig-Phasenzustand dem Gas-Flüssig-Separator 12 der Verbindungseinheit E durch das dritte Absperrventil 32 und die zweite Verbindungsleitung 7 zugeführt.
Dann wird das Kältemittel in das gasförmige und das flüssige Kältemittel getrennt, das abgetrennte gasförmige Kältemittel wird in die zu heizende Raumeinheit D durch den ersten Verbindungsbereich 10, das Dreiwegeventil 8 und die raumeinheitsseitige erste Verbindungsleitung 6d eingeleitet, wo es mit der Raumluft in dem raumeinheitsseitigen Wärmetauscher 5 in Wärmeaustausch gelangt, um zu einer Flüssigkeit zu kondensieren und den Raum zu heizen.
Das Kältemittel wird dann von der Unterkühlungsmenge an dem Auslaß des raumeinheitsseitigen Wärmetauschers 5 geregelt, strömt durch den im wesentlichen vollständig geöffneten ersten Durchflußmengenregler 9, in dem es leicht druckvermindert wird, und tritt in den zweiten Verbindungsbereich 11 ein. Andererseits wird das flüssige Kältemittel dem zweiten Verbindungsbereich 11 durch den zweiten Durchflußmengenregler 13 zugeführt und dort mit dem Kältemittel vereinigt, das durch die zu heizende Raumeinheit D geleitet wird, und wird in jede der Raumeinheiten B und C durch die raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b und 7c eingeleitet. Das in die jeweiligen Raumeinheiten B und C einströmende Kältemittel wird von dem ersten Durchflußmengenregler 9 unter Steuerung durch die Uberhitzungsmenge an dem Auslaß der raumeinheitsseitigen Wärmetauscher B und C druckvermindert und tritt mit der Raumluft in Wärmeaustausch, um zu verdampfen und den Raum zu kühlen.
Das verdampfte Kältemittel strömt dann in einem Kreislauf durch die raumeinheitsseitigen ersten Verbindungsleitungen 6b und 6c, das Dreiwegeventil 8 und den ersten Verbindungsbereich 10, um durch die erste Verbindungsleitung 6, das vierte Absperrventil 33, das Vierwegeventil 2 der Wärmequelleneinheit und den Akkumulator in den Verdichter 1 gesaugt zu werden, um dadurch den Betrieb mit überwiegender Kühlung durchzuführen.
Die wie oben beschrieben aufgebaute herkömmliche Klimaanlage weist das Problem auf, daß aufgrund der Druckänderung des Kältezyklus eine Störung des Kältemittelkreislaufs erzeugt wird und eine stabile Erfassung der Niederdruck-Sättigungstemperatur in der Wärmequelleneinheit aufgrund der Änderung der Raumkühllast, wenn der Betrieb nur Kühlbetrieb ist, oder aufgrund der Änderung der Raumkühllast oder -heizlast im Betrieb mit überwiegender Kühlung nicht erreicht werden kann. Wenn der Betrieb mit überwiegender Kühlung erfolgt, nimmt das durch den wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher gehende Kältemittel einen Dampf-Flüssig-Phasenzustand an, was eine stabile Messung der Sättigungstemperatur des Kältemittels verhindert. Wenn alternativ die Anzahl Raumeinheiten in der Kühlbetriebsart, wenn die Einheiten nach einer langen Unterbrechungsdauer für den Kühlbetrieb gestartet werden, oder wenn der Kühlbetrieb unmittelbar nach dem Heizbetrieb gestartet wird, verbleibt eine große Menge flüssiges Kältemittel in dem Akkumulator oder dergleichen, so daß ein Zweiphasenzustand Dampf/Flüssigkeit infolge eines Kältemittelmangels am Einlaß des ersten Durchflußmengenreglers 9 auftritt, wodurch der Durchflußwiderstand des ersten Durchflußmengenreglers 9 erhöht wird, was zu einer Verminderung des Kältemitteldrucks, einer Verminderung der im Kreislauf geführten Kältemittelmenge und einer Verminderung der Niederdruck-Sättigungstemperatur führt, wodurch die Kühlleistung nachteiligerweise verringert wird und Heizen und Kühlen nicht selektiv von jeder Raumeinheit durchgeführt werden können ebenso wenig wie ein stabiler gleichzeitiger Kühl- und Heizbetrieb, bei dem einige Raumeinheiten Kühlen und einige andere Raumeinheiten Heizen durchführen.
Insbesondere dann, wenn die Klimaanlage in einem gewerblichen Gebäude installiert ist, ist die Klimatisierungslast zwischen dem inneren Bereich und dem Randbereich sowie zwischen den allgemeinen Büros und dem büroautomatisierten Raum wie etwa einem Computerraum signifikant verschieden.
Die Erfindung soll die oben erörterten Probleme lösen, und die Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Klimaanlage des allgemeinen Typs, wie er in Fig. 6 gezeigt ist, wobei Kühlen und Heizen selektiv für jede Raumeinheit durchführbar sind oder einige Raumeinheiten im Kühlbetrieb und gleichzeitig andere Raumeinheiten im Heizbetrieb laufen können, und wobei die- Niederdruck-Sättigungstemperatur in der Wärmequelleneinheit zuverlässig gemessen werden kann.
Diese Anlage hat die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale.
Insbesondere weist die Klimaanlage der Erfindung eine Entnahmeleitung auf, die mit ihrem einen Ende an eine flüssigkeitsauslaßseitige Leitung des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers und mit dem anderen Ende an eine Einlaßleitung des Akkumulators durch eine Drosseleinrichtung verbunden ist, wobei die Entnahmeleitung durch Kühlrippen des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers verläuft; außerdem ist ein Temperaturdetektor in der Entnahmeleitung zwischen der Drosseleinrichtung und der Einlaßleitung des Akkumulators angeordnet.
Die Entnahmeleitung ist angeordnet, um durch Kühlrippen des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers zu verlaufen, so daß auch dann, wenn das Kältemittel in dem Zweiphasenzustand Dampf/Flüssigkeit von dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher infolge der Luftdurchflußmengen-Regelungsbedingungen des wärmequelleneinheitsseitigen Gebläses zugeführt wird, und auch dann, wenn das Kältemittel infolge einer hohen Lufttemperatur verdampft oder nicht kondensiert, das Kältemittel erneut in Wärmeaustausch gelangt, um an der in die Rippen gewickelten Entnahmeleitung verflüssigt zu werden, wodurch eine stabile und genaue Messung durch den Temperaturdetektor realisiert werden kann.
Der wärmequelleneinheitsseitige Wärmetauscher kann an einem Kältemitteleinlaß- und -auslaßbereich mit einem ersten bzw. einem zweiten Ventil versehen sein, und eine wärmequelleneinheitsseitige Bypassleitung, die den wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher durch ein drittes Ventil umgeht, ist mit einem Ende mit einer flüssigkeitsauslaßseitigen Leitung verbunden, die zwischen dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher und dem Entnahmeleitungsverbindungsbereich positioniert ist.
Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus der nachstehenden genauen Beschreibung von Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen; die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 ein allgemeines Schema, das die Kältemittelleitungen der Klimaanlage einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 2 ein allgemeines Schema, das die Kältemittelleitungen der Klimaanlage einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 3 ein Flußdiagramm, das die Steuerung des ersten bis dritten Solenoidventils im überwiegenden Kühlbetrieb der Klimaanlage der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer herkömmlichen Klimaanlage;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines anderen Beispiels einer herkömmlichen Klimaanlage; und
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels einer herkömmlichen Klimaanlage.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFUHRUNGSFORMEN

Die Ausführungsformen der Klimaanlage der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist ein allgemeines Schema der Kältemittelleitungen bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Fig. 2 bis 4 zeigen den Betriebszustand im Kühl- und im Heizbetrieb der in Fig 1 gezeigten ersten Ausführungsform, und Fig. 2 zeigt die Betriebszustände im Nur-Kühlbetrieb oder Nur-Heizbetrieb, die Fig. 3 und 4 zeigen den gleichzeitigen Kühl- und Heizbetrieb, wobei Fig. 3 das Betriebszustandsdiagramm für den Betrieb mit überwiegendem Heizen ist (dabei ist die Heizbetriebsleistung größer als die Kühlbetriebsleistung) und Fig. 4 das Betriebszustandsdiagramm für den Betrieb mit überwiegendem Kühlen ist (dabei ist die Kühlbetriebsleistung größer als die Heizbetriebsleistung).
Diese erste Ausführungsform wird zwar unter Bezugnahme auf eine Wärmequelleneinheit mit drei Raumeinheiten beschrieben, aber eine Wärmequelleneinheit mit wenigstens zwei Raumeinheiten ist gleichermaßen anwendbar.
In Fig. 1 bezeichnet A eine Wärmequelleneinheit, B, C und D bezeichnen gleichartig aufgebaute Wärmequelleneinheiten, die parallel miteinander verbunden sind, wie noch im einzelnen beschrieben wird. E, das noch im einzelnen beschrieben wird, ist eine Verbindungseinheit mit einem ersten Verbindungsbereich, einem zweiten Durchflußmengenregler, einem zweiten Verbindungsbereich, einem Dampf-Flüssig-Separator, einem Wärmetauscher, einem dritten Durchflußmengenregler und einem vierten Durchflußmengenregler.
Ferner bezeichnet 1 einen Verdichter, 2 ist ein Vierwegeventil zur Umschaltung der Kältemitteldurchflußrichtung der Wärmequelleneinheit, 3 ist ein wärmequelleneinheitsseitiger Wärmetauscher, 4 bezeichnet einen Akkumulator, der mit dem Verdichter 1 durch das Vierwegeventil 2 verbunden ist, und die Wärmequelleneinheit A weist den Verdichter 1, das Vierwegeventil 2, den wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 3 und den Akkumulator 4 auf.
Ferner bezeichnet 5 raumeinheitsseitige Wärmetauscher, die in drei Raumeinheiten B, C und D angeordnet sind, 6b, 6c und 6d sind raumeinheitsseitige erste Verbindungsleitungen, die der ersten Verbindungsleitung 6 entsprechen, um die Verbindungseinheit E mit den jeweiligen raumeinheitsseitigen Wärmetauschern 5 der Raumeinheiten B, C und D zu verbinden, 7 ist eine zweite Verbindungsleitung, die dünner als die erste Verbindungsleitung 6 ist, um die Verbindungseinheit E mit dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 3 der Wärmequelleneinheit A zu verbinden.
Außerdem sind 7b, 7c und 7d raumeinheitsseitige zweite Verbindungsleitungen entsprechend der zweiten Verbindungsleitung 7, um die Verbindungseinheit E mit dem raumeinheitsseitigen Wärmetauscher 5 der jeweiligen Raumeinheiten B, C und D zu verbinden.
8 bezeichnet ein Dreiwege-Umschaltventil, das eine Ventileinheit ist, die fähig ist, selektiv die raumeinheitsseitigen ersten Verbindungsleitungen 6b, 6c und 6d mit einer von der ersten Verbindungsleitung 6 und der zweiten Verbindungsleitung 7 zu verbinden und die raumeinheitsseitigen ersten Verbindungsleitungen 6b, 6c und 6d von der ersten Verbindungsleitung 6 und der zweiten Verbindungsleitung 7 zu trennen.
9 bezeichnet erste Durchflußmengenregler, die mit den raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d verbunden sind, um von der Überhitzungsmenge an der Auslaßseite des raumeinheitsseitigen Wärmetauschers 5 im Kühlbetrieb (bei dieser Ausführungsform durch eine erste Ventilöffnungsgrad-Steuereinrichtung 52, die noch beschrieben wird) und durch die Unterkühlungsmenge an der Auslaßseite der raumeinheitsseitigen Wärmetauscher 5 im Heizbetrieb gesteuert zu werden. Die ersten Durchflußmengenregler 9 sind mit den raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d verbunden.
10 ist ein erster Verbindungsbereich, der die Dreiwegeventile zum selektiven Verbinden der raumeinheitsseitigen ersten Verbindungsleitungen 6b, 6c und 6d mit einer von der ersten Verbindungsleitung 6 oder der zweiten Verbindungsleitung 7 zu verbinden.
11 ist ein zweiter Verbindungsbereich, der die raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d und die zweite Verbindungsleitung 7 aufweist.
12 ist ein Dampf-Flüssig-Separator, der in die zweite Verbindungsleitung 7 eingeschaltet ist, wobei eine Dampfphasenzone davon mit einer ersten Öffnung 8a des Dreiwegeventils 8 und eine Flüssigphasenzone davon mit dem zweiten Verbindungsbereich 11 verbunden ist.
13 ist ein zweiter Durchflußmengenregler (bei dieser Ausführungsform ein elektrisches Expansionsventil), der geschlossen und geöffnet werden kann und zwischen den Dampf Flüssig-Separator 12 und den zweiten Verbindungsbereich 11 eingeschaltet ist.
14 ist eine Bypassleitung, die die erste Verbindungsleitung 6 mit dem zweiten Verbindungsbereich 11 verbindet, 15 ist ein dritter Durchflußmengenregler (bei dieser Ausführungsform ein elektrisches Expansionsventil), der in die Bypassleitung 14 eingeschaltet ist, 16a ist ein zweiter Wärmetauscherbereich, der abstromseitig von dem in die Bypassleitung 14 eingesetzten dritten Durchflußmengenregler 15 angeordnet ist, um einen Wärmeaustausch in bezug auf die raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d in dem zweiten Verbindungsbereich 11 durchzuführen.
16b, 16c und 16d sind dritte Wärmeaustauschbereiche, die abstromseitig von dem in die Bypassleitung 14 eingesetzten dritten Durchflußmengenregler 15 angeordnet sind, um einen Wärmeaustausch in bezug auf die jeweiligen raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d in dem zweiten Verbindungsbereich durchzuführen.
19 bezeichnet einen ersten Wärmeaustauschbereich, der abstromseitig von dem dritten Durchflußmengenregler 15 der Bypassleitung 14 und von dem zweiten Wärmeaustauschbereich 16a angeordnet ist, um einen Wärmeaustausch in bezug auf die Leitung durchzuführen, die den Dampf-Flüssig-Separator 12 und den zweiten Durchflußmengenregler 13 miteinander verbindet, und 17 bezeichnet einen vierten Durchflußmengenregler (bei dieser Ausführungsform ein elektrisches Expansionsventil), der fähig ist, die Verbindung zwischen dem zweiten Verbindungsbereich II und der ersten Verbindungsleitung 6 zu öffnen und zu schließen.
Andererseits ist 32 ein drittes Absperrventil, das zwischen dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 3 und der zweiten Verbindungsleitung 7 angeordnet ist, um das Kältemittel nur von dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 3 zu der zweiten Verbindungsleitung 7 strömen zu lassen.
33 ist ein viertes Absperrventil, das zwischen dem Vierwegeventil 2 der Wärmequelleneinheit A und der ersten Verbindungsleitung 6 angeordnet ist, um das Kältemittel nur von der ersten Verbindungsleitung 6 zu dem Vierwegeventil 2 strömen zu lassen.
34 ist ein fünftes Absperrventil, das zwischen dem Vierwegeventil 2 der Wärmequelleneinheit A und der zweiten Verbindungsleitung 7 angeordnet ist, um das Kältemittel nur von der ersten Verbindungsleitung 6 zu dem Vierwegeventil 2 strömen zu lassen.
35 ist ein sechstes Äbsperrventil, das zwischen dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 3 und der ersten Verbindungsleitung 6 angeordnet ist, um das Kältemittel nur von dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 3 zu der ersten Verbindungsleitung 6 strömen zu lassen.
Das dritte, vierte, fünfte und sechste Absperrventil 32, 33, 34 und 35, die oben beschrieben wurden, bilden eine Durchflußbahnumschalteinheit 40.
Das Hochtemperatur-, Hochdruck-Kältemittelgas, das vom Verdichter 1 zugeführt wird, strömt durch das Vierwegeventil 2, gelangt mit Außenluft in dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 3 in Wärmeaustausch, um zu Flüssigkeit kondensiert zu werden, und strömt durch das dritte Absperrventil 32, die zweite Verbindungsleitung 7, den Dampf-Flüssig- Separator 12, den zweiten Durchflußmengenregler 13, den zweiten Verbindungsbereich II und raumeinheitsseitige zweite Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d, um den jeweiligen Raumeinheiten B, C und D zugeführt zu werden.
Das in die jeweiligen Raumeinheiten B, C und D einströmende Kältemittel wird von den jeweiligen ersten Durchflußmengenreglern 9 druckvermindert und gelangt in den raumeinheitsseitigen Wärmetauschern 5 mit der Raumluft in Wärmeaustausch, um zu verdampfen und den Raum zu kühlen.
Das Kältemittel im dampfförmigen Zustand folgt dem Kreislauf von den raumeinheitsseitigen ersten Verbindungsleitungen 6b, 6c und 6d zum Verdichter 1 durch das Dreiwegeventil 8, den ersten Verbindungsbereich 10, die erste Verbindungsleitung 6, das vierte Absperrventil 33, das wärmequellenseitige Vierwegeventil 2 und den Akkumulator 4, um den Kühlbetrieb durchzuführen.
Zu diesem Zeitpunkt ist die erste Öffnung 8a des Dreiwegeventils 8 geschlossen, und die zweite Öffnung 8b und die dritte Öffnung 8c sind geöffnet, und da die erste Verbindungsleitung 6 Niederdruck und die zweite Verbindungsleitung 7 Hochdruck führt, strömt das Kältemittel durch das dritte Absperrventil 32 und das vierte Absperrventil 33.
In diesem Kreislauf tritt ein Teil des durch den zweiten Durchflußmengenregler 13 geleiteten Kältemittels in die Bypassleitung 14 ein und wird an dem dritten Durchflußmengenregler 15 auf einen Niederdruck druckvermindert. Das Kältemittel gelangt dann in den dritten Wärmeaustauschbereichen 16b, 16c und 16d mit den raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d des zweiten Verbindungsbereichs 11 in Wärmeaustausch und gelangt in dem zweiten Wärmeaustauschbereich 16a mit den vereinigten Bereichen der raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d des zweiten Verbindungsbereichs 11 in Wärmeaustausch und gelangt ferner in dem ersten Wärmeaustauschbereich 19 mit dem in den zweiten Durchflußmengenregler 13 strömenden Kältemittel in Wärmeaustausch, und das verdampfte Kältemittel wird durch die erste Verbindungsleitung 6, das vierte Absperrventil 33, das Vierwegeventil 2 der Wärmequelleneinheit und den Akkumulator 4 in den Verdichter gesaugt.
Andererseits strömt das Kältemittel an dem zweiten Verbindungsbereich 11, das an dem ersten, dem zweiten und dem dritten Wärmeaustauschbereich 19, 16a, 16b, 16c und 16d in Wärmeaustausch gelangt und ausreichend unterkühlt ist, in die Raumeinheiten B, C und D, um sie zu kühlen.
Als nächstes wird der Nur-Heizbetrieb beschrieben.
Das von dem Verdichter 1 gelieferte Hochtemperatur-, Hochdruck-Kältemittelgas strömt durch das Vierwegeventil 2, das fünfte Absperrventil 34, die erste Verbindungsleitung 6, den Dampf-Flüssig-Separator 12, den ersten Verbindungsbereich 10, das Dreiwegeventil 8 und die raumeinheitsseitigen ersten Verbindungsleitungen 6b, 6c und 6d, um in die Raumeinheiten B, C und D zu strömen und mit der Raumluft in Wärmeaustausch zu gelangen und verflüssigt zu werden, um den Raum zu heizen.
Das Kältemittel im Flüssigzustand strömt durch den ersten Durchflußmengenregler 9, der in dem im wesentlichen vollständig geöffneten Zustand von der Unterkühlungsmenge am Auslaß des jeweiligen raumeinheitsseitigen Wärmetauschers 5 gesteuert wird, und strömt durch die raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d in den zweiten Verbindungsbereich II, um vereinigt zu werden und weiter durch den vierten Durchflußmengenregler 17 zu strömen.
Dabei wird das Kältemittel an einem von den ersten Durchflußmengenreglern 9 oder an dem dritten und dem vierten Durchflußmengenregler 15 und 17 in einen Niederdruck- Zweiphasenzustand Dampf/Flüssigkeit druckvermindert.
Das Kältemittel, das auf einen Niederdruck druckvermindert wurde, folgt dem Kreislauf von der ersten Verbindungsleitung 6 zum Verdichter 1 durch das sechste Absperrventil 6 der Wärmequelleneinheit A, den wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 3, an dem es mit der Außenluft in Wärmeaustausch gelangt, um zu einem gasförmigen Zustand zu verdampfen, und strömt weiter durch das Vierwegeventil 2 und den Akkumulator 4.
Dabei ist die zweite Öffnung 8b des Dreiwegeventils 8 geschlossen, und die erste Öffnung 8b und die dritte Öffnung 8c sind geöffnet, und da die erste Verbindungsleitung 6 Niederdruck und die zweite Verbindungsleitung 7 Hochdruck führt, sind sie mit dem fünften Absperrventil 34 und dem sechsten Absperrventil 35 in Kommunikation, da dieses mit der Saugseite des Verdichters 1 bzw. der Auslaßseite des Verdichters 1 in Kommunikation ist.
Der hauptsächliche Heizbetrieb im gleichzeitigen Kühl- und Heizmodus wird nachstehend beschrieben.
In diesem Fall erfolgt die Beschreibung in bezug darauf, daß die beiden Raumeinheiten B und C zu heizen sind und die Raumeinheit D zu kühlen ist. Wie die gestrichelten Pfeile in der Figur zeigen, wird das vom Verdichter 1 zugeführte Hochtemperatur-, Hochdruck-Kältemittelgas der Verbindungseinheit E durch das Vierwegeventil 2, das fünfte Absperrventil 34 und die zweite Verbindungsleitung 7 zugeführt und dann in die zu heizenden Raumeinheiten B und C durch den Dampf- Flüssig-Separator 12, den ersten Verbindungsbereich 10, das Dreiwegeventil 8 und die raumeinheitsseitigen ersten Verbindungsleitungen 6b und 6c eingeleitet, und das Kältemittel tritt in dem raumeinheitsseitigen Wärmetauscher in Wärmeaustausch mit der Raumluft, um zu einer Flüssigkeit kondensiert zu werden und den Raum zu heizen.
Das kondensierte flüssige Kältemittel strömt durch den ersten Durchflußmengenregler 9, der durch die Unterkühlungsmenge am Auslaß der raumeinheitsseitigen Wärmetauscher 5 der Raumeinheiten B und C in den im wesentlichen vollständig geöffneten Zustand gesteuert wird, um leicht druckvermindert und in den zweiten Verbindungsbereich II eingeführt zu werden.
Ein Teil dieses Kältemittels strömt durch die raumeinheitsseitige zweite Verbindungsleitung 7d, um in die zu kühlende Raumeinheit D einzutreten, und strömt durch den ersten Durchflußmengenregler 9, um druckvermindert zu werden, und strömt dann in den raumeinheitsseitigen Wärmetauscher 5, um in Wärmeaustausch zu gelangen und in einen gasförmigen Zustand zu verdampfen, um den Raum zu kühlen, und strömt dann in die erste Verbindungsleitung 6 durch die erste Verbindungsleitung 6d und das Dreiwegeventil 8.
Andererseits strömt das andere Kältemittel durch den vierten Durchflußmengenregler 17 und wird mit dem durch die zu kühlende Raumeinheit D strömenden Kältemittel vereinigt, um durch die dickere erste Verbindungsleitung 6 und das sechste Absperrventil 35 der Wärmequelleneinheit A in den wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 3 zu strömen, in dem es mit der Außenluft in Wärmeaustausch tritt, um in den gasförmigen Zustand zu verdampfen.
Dieses Kältemittel folgt einem Kreislauf, der durch das Vierwegeventil 2 der Wärmequelleneinheit und den Akkumulator 4 zum Verdichter 1 führt, wodurch der überwiegende Heizbetrieb durchgeführt wird.
Dabei ist der Dampfdruck des raumeinheitsseitigen Wärmetauschers 5 der zu kühlenden Raumeinheit D und die Druckdifferenz des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers 3 verringert, weil die dicke erste Verbindungsleitung 6 verwendet wird.
Zu diesem Zeitpunkt ist außerdem die zweite Öffnung 8b des Dreiwegeventils 8, das mit den Raumeinheiten B und C verbunden ist, geschlossen, und die erste Öffnung 8a und die dritte Öffnung 8c sind geöffnet, und die erste Öffnung 8a der Raumeinheit D ist geschlossen, und die zweite Öffnung 8b und die dritte Öffnung 8c sind geöffnet.
Da ferner zu diesem Zeitpunkt die erste Verbindungsleitung 6 Niederdruck und die zweite Verbindungsleitung 7 Hochdruck führt, strömt das Kältemittel in das fünfte Absperrventil 34 und das sechste Absperrventil 35.
Bei diesem Kreislauf strömt ein Teil des flüssigen Kältemittels von dem Vereinigungsbereich der raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d des zweiten Verbindungsbereichs 11 zu der Bypassleitung 14, wird an dem dritten Durchflußmengenregler 15 druckvermindert und gelangt an den dritten Wärmeaustauschbereichen 16b, 16c und 16d in Wärmeaustausch mit den raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d des zweiten Verbindungsbereichs 11 und an dem zweiten Wärmeaustauschbereich 16a in Wärmeaustausch mit den zusammentreffenden Bereichen der raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d des zweiten Verbindungsbereichs 11 und gelangt in dem ersten Wärmeaustauschbereich 19 in weiteren Wärmeaustausch mit dem Kältemittel, das in den zweiten Durchflußmengenregler 13 strömt, und das verdampfte Kältemittel wird der ersten Verbindungsleitung 6 und dem sechsten Absperrventil 35 zugeführt, von wo es von dem Verdichter 1 durch das wärmequelleneinheitsseitige Vierwegeventil 2 und den Akkumulator 4 angesaugt wird.
Andererseits wird das Kältemittel an dem zweiten Verbindungsbereich 11, das in dem zweiten und dem dritten Wärmeaustauschbereich 16a, 16b, 16c und 16d in Wärmeaustausch gelangt, um ausreichend unterkühlt zu werden, der zu kühlenden Raumeinheit D zugeführt.
Als nächstes wird der überwiegende Kühlbetrieb im gleichzeitigen Kühl- und Heizbetrieb beschrieben unter Bezugnahme auf den Betrieb, bei dem zwei Raumeinheiten B und C zum Kühlen betrieben werden sollen und die Raumeinheit D zum Heizen betrieben werden soll.
Das von dem Verdichter 1 gelieferte Kältemittelgas strömt durch das Vierwegeventil 2 zu dem Wärmetauscher 3, wo es mit Außenluft in Wärmeaustausch tritt, um einen Hochdruck- und Hochtemperatur-Zweiphasenzustand anzunehmen.
Danach wird das Kältemittel in dem Hochtemperatur-, Hochdruck-Zweiphasenzustand dem Dampf-Flüssig-Separator 12 der Verbindungseinheit E durch das dritte Absperrventil 32 und die zweite Verbindungsleitung 7 zugeführt.
Das Kältemittel wird dann in das gasförmige und das flüssige Kältemittel getrennt, und das abgetrennte gasförmige Kältemittel strömt durch den ersten Verbindungsbereich 10, das dreiwegeventil 8 und die raumeinheitsseitige erste Verbindungsleitung 6d in die zu heizende Raumeinheit D, wo es in dem raumeinheitsseitigen Wärmetauscher 5 mit der Raumluft in Wärmeaustausch tritt, um zu Flüssigkeit kondensiert zu werden und den Raum zu heizen.
Das Kältemittel strömt ferner durch den ersten Durchflußmengenregler 9, der durch die Unterkühlungsmenge an dem Auslaß des raumeinheitsseitigen Wärmetauschers 5 in einen im wesentlichen vollständig geöffneten Zustand gesteuert wird, um leicht druckvermindert zu werden und einen Zwischendruck zwischen dem Hoch- und dem Niederdruck annimmt und in den zweiten Verbindungsbereich II strömt.
Andererseits strömt das verbleibende Kältemittel durch den zweiten Durchflußmengenregler 13, in den zweiten Verbindungsbereich 11, um mit dem Kältemittel vereinigt zu werden, das durch die zu heizende Raumeinheit D geströmt ist, und in die Raumeinheiten B und C durch die raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b und 7c. Das in die jeweiligen Raumeinheiten B und C geleitete Kältemittel wird von dem ersten Durchflußmengenregler 9 auf einen Niederdruck druckvermindert, um mit der Raumluft in Wärmeaustausch zu treten, um in den gasförmigen Zustand zu verdampfen und den Raum zu kühlen.
Dieses Kältemittel im gasförmigen Zustand folgt einem Kreislauf, der durch die raumeinheitsseitigen ersten Verbindungsleitungen 6b und 6c, das Dreiwegeventil 8, die erste Verbindungsleitung 10, die erste Verbindungsleitung 6, das vierte Absperrventil 33, das Vierwegeventil 2 der Wärmequelleneinheit und den Akkumulator 4 zu dem Verdichter 1 verläuft, wodurch der überwiegende Kühlbetrieb durchgeführt wird.
Außerdem ist dabei die erste Öffnung 8a des Dreiwegeventils 8, das mit den Raumeinheiten B und C verbunden ist, geschlossen, und die zweite Öffnung 8b und die dritte Öffnung 8c sind geöffnet, und die zweite Öffnung 8b der Raumeinheit D ist geschlossen, und die erste Öffnung 8a und die dritte Öffnung 8c sind geöffnet.
Da außerdem zu diesem Zeitpunkt die erste Verbindungsleitung 6 Niederdruck und die zweite Verbindungsleitung 7 Hochdruck führt, strömt das Kältemittel in das dritte Absperrventil 32 und das vierte Absperrventil 33.
In diesem Kreislauf strömt ein Teil des flüssigen Kältemittels von dem Vereinigungsbereich der raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d des zweiten Verbindungsbereichs 11 zu der Bypassleitung 14, wird an dem dritten Durchflußmengenregler 15 auf einen Niederdruck druckvermindert und gelangt an den dritten Wärmeaustauschbereichen 16b, 16c und 16d in Wärmeaustausch mit den raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d des zweiten Verbindungsbereichs 11 und an dem zweiten Wärmeaustauschbereich 16a in Wärmeaustausch mit den vereinigten Bereichen der raumeinheitsseitigen zweiten Verbindungsleitungen 7b, 7c und 7d des zweiten Verbindungsbereichs 11 und gelangt außerdem in dem ersten Wärmeaustauschbereich 19 in Wärmeaustausch mit dem Kältemittel, das in den zweiten Durchflußmengenregler 13 strömt, wobei das verdampfte Kältemittel der ersten Verbindungsleitung 6 und dem vierten Absperrventil 333 zugeführt wird, von wo es durch das wärmequelleneinheitsseitige Vierwegeventil 2 und den Akkumulator 4 in den Verdichter 1 angesaugt wird.
Andererseits wird das Kältemittel an dem zweiten Verbindungsbereich 11, das in den ersten, zweiten und dritten Wärmeaustauschbereichen 19, 16a, 16b, 16c und 16d in Wärmeaustausch gelangt ist, um ausreichend unterkühlt zu werden, der Raumeinheit D zugeführt, die im Kühlbetrieb arbeiten soll.
Das Dreiwegeventil 8 ist bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform vorgesehen, um die raumeinheitsseitigen ersten Verbindungsleitungen 6b, 6c und 6d mit der ersten Verbindungsleitung 6 oder mit der zweiten Verbindungsleitung 7 selektiv zu verbinden; es kann aber zur Erzielung eines gleichartigen Effekts eine Schaltventileinheit wie etwa zwei Solenoidventile verwendet werden.
Es wurde zwar ein Beispiel einer Mehrraum-Klimaanlage vom Wärmepumpentyp verwendet, die Erfindung ist jedoch gleichermaßen bei Wärmepumpen und Kühleinrichtungen anwendbar, die eine einzige Außeneinheit für eine einzige Raumeinheit haben.
21 ist eine Entnahmeleitung, die an ihrem einen Ende mit dem flüssigkeitsseitigen Auslaßbereich des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers 41 und an dem anderen Ende mit dem Einlaß des Akkumulators 4 verbunden ist und durch die Rippenbereiche des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers 41 verläuft, 22 ist eine Drosseleinrichtung, die in der Entnahmeleitung 21 angeordnet ist, und 23 ist eine zweite Temperaturdetektoreinrichtung, die zwischen der Drosseleinrichtung 22 und dem einlaßseitigen Verbindungsbereich des Akkumulators 4 der Entnahmeleitung 21 angeordnet ist.
Im Nur-Kühlbetrieb und im überwiegenden Kühlbetrieb wird der Verdichter 1 leistungsgesteuert, um ein Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittelgas zu liefern, so daß die gemessene Temperatur an der zweiten Temperaturdetektoreinrichtung 23 einen vorbestimmten Wert hat. Ein Teil des gasförmigen/flüssigen Zweiphasen-Kältemittels, das aus der flüssigkeitsseitigen Auslaßleitung des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers 41 strömt, wird durch die Entnahmeleitung 21 geleitet und mit der Luft, die von dem wärmequelleneinheitsseitigen Gebläse 20 geliefert wird, in Wärmeaustausch gebracht und zu flüssigem Kältemittel gemacht, während es durch die Entnahmeleitung 21 strömt, die die Rippen des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers 41 kreuzt, um in die Drosseleinrichtung 22 zu strömen, in der es auf den Niederdruck druckvermindert wird, und strömt in den Akkumulator 4.
Im Nur-Heizbetrieb und im überwiegenden Heizbetrieb wird der Verdichter 1 leistungsgesteuert, um ein Hochtemperatur- und Hochdruck-Kältemittelgas zu liefern, so daß der gemessene Druck an der vierten Druckdetektoreinrichtung 18 einen vorbestimmten Wert hat.
Es ist somit eine Entnahmeleitung 21 vorgesehen, die an ihrem einen Ende mit einer flüssigkeitsauslaßseitigen Leitung des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers 41 und an ihrem anderen Ende mit einer Einlaßleitung des Akkumulators 4 durch eine Drosseleinrichtung 22 verbunden ist, wobei die Entnahmeleitung 21 durch Kühlrippen des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers 41 verläuft, und eine zweite Temperaturdetektoreinrichtung 23 ist in der Entnahmeleitung 21 zwischen der Drosseleinrichtung 22 und der Einlaßleitung des Akkumulators 4 vorgesehen. Daher wird das durch die Entnahmeleitung 21 strömende Kältemittel zu flüssigem Kältemittel kondensiert, wenn es durch den Bereich der Entnahmeleitung 21 strömt, der die Rippen des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers 41 kreuzt, und wird von der Drosseleinrichtung 22 auf den Niederdruck druckvermindert, so daß die zweite Temperaturdetektoreinrichtung 23 zuverlässig jederzeit stabil die niederdruckseitige Kältemittel-Sättigungstemperatur detektiert.
Fig. 2 ist ein allgemeines Schema, das die Kältemittelleitungen einer anderen Ausführungsform der Klimaanlage der Erfindung zeigt. Ein wärmequelleneinheitsseitiger Wärmeaustauschbereich 3a besteht aus dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 41, der wärmequelleneinheitsseitigen Bypassleitung 42 zur Umgehung des Wärmetauschers 41, dem ersten und dem zweiten Solenoidventil 43 und 44' die an dem Kältemitteleinlaß- und -auslaßbereich des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers 41 angeordnet sind, und dem in die Bypassleitung 42 eingefügten dritten Solenoidventil 45.
Als nächstes wird die Steuerung des wärmequelleneinheitsseitigen Gebläses 20 sowie des ersten, des zweiten und des dritten Solenoidventils 43, 44 und 45 in dem überwiegenden Kühlbetrieb beschrieben. Der wärmequelleneinheitsseitige Wärmeaustauschbereich 3a besteht aus dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 41, der wärmequelleneinheitsseitigen Bypassleitung 42 und dem ersten, dem zweiten und dem dritten Solenoidventil 43, 44 und 45, und die Leistung des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers ist in drei Stufen einstellbar, um eine große Leistung des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers zu erhalten, wenn die Raumkühllast groß ist, um eine kleine Leistung des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers zu erhalten, wenn die Raumkühllast klein ist, und um die Leistung des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers unnötig zu machen, wenn die Raumkühllast und die Heizlast einander gleich sind.
Die erste Stufe entspricht dem Fall, in dem die größte Leistung des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers erforderlich ist, wobei das erste und das zweite Solenoidventil 43 und 44 geöffnet sind und das dritte Solenoidventil 45 geschlossen ist, um dadurch das Kältemittel zu dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 41 zu leiten, und wobei kein Kältemittel durch die wärmequelleneinheitsseitige Bypassleitung 42 strömen darf und der Durchflußmengeneinstellbereich des wärmequelleneinheitsseitigen Gebläses 20 eingestellt ist, um zwischen dem Höchstgeschwindigkeitsbetrieb und einer vorbestimmten kleinsten Menge zu liegen, so daß auch dann, wenn die Umgebungstemperatur der Wärmequelleneinheit A hoch ist und das in die Entnahmeleitung 21 strömende Kältemittel verdampft wird, um zu Kältemitteldampf zu werden, das Kältemittel dadurch, daß die Entnahme leitung 21 die Rippenbereiche des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers 41 schneidet, mit der Luft in Wärmeaustausch tritt und das kondensierte flüssige Kältemittel in die Drosseleinrichtung 22 geleitet werden kann, um ihren Druck auf den Niederdruck zu mindern, so daß der zweite Temperaturdetektor 23 die Niederdruck-Sättigungstemperatur messen kann.
Die zweite Stufe entspricht dem Fall, in dem die nächstkleinere wärmequelleneinheitsseitige Wärmeaustauschleistung verlangt wird, wobei das erste, das zweite und das dritte Solenoidventil 43, 44 und 45 geöffnet sind, um das Kältemittel zu dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 41 sowie der wärmequelleneinheitsseitigen Bypassleitung 42 zu leiten, um die Luftmenge des wärmequelleneinheitsseitigen Gebläses 20 einzustellen. Zu diesem Zeitpunkt liegt die Luftmengeneinstellung zwischen dem Höchstgeschwindigkeitsbetrieb und der vorbestimmten kleinsten Luftmenge des Gebläses, so daß auch dann, wenn das kondensierte flüssige Kältemittel von dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 41 und das Kältemittelgas, das durch die wärmequelleneinheitsseitige Bypassleitung strömt, vermischt werden und zu Dampf/Flüssig-Zweiphasenkältemittel werden, das in die Entnahmeleitung 21 strömt, die Entnahmeleitung 21, die den Rippenbereich des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers 41 kreuzt, um einen Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel und der Luft zu bewirken, das Kältemittel veranlassen kann, zu Flüssigkeit kondensiert und in die Drosseleinrichtung 22 geleitet zu werden, um auf den Niederdruck druckvermindert zu werden, wodurch sichergestellt wird, daß die Niederdruck-Sättigungstemperatur von der zweiten Temperaturdetektoreinrichtung 23 gemessen werden kann.
Die dritte Stufe entspricht dem Fall, daß die kleinste wärmequelleneinheitsseitige Wärmetauscherleistung verlangt wird, wobei das erste und das zweite Solenoidventil 43 und 44 geschlossen sind und das dritte Solenoidventil 45 geöffnet ist, um dadurch das Kältemittel zu der wärmequelleneinheitsseitigen Bypassleitung 42 zu leiten, und wobei kein Kältemittel durch den wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 41 strömen darf, so daß der Wärmeaustausch in dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmeaustauschbereich 3 Null ist. Dabei ist die Luftmenge des wärmequelleneinheitsseitigen Gebläses 20 die vorbestimmte kleinste Menge, so daß auch dann, wenn das Kältemittelgas, das durch die wärmequelleneinheitsseitige Bypassleitung 42 strömt, in die Entnahmeleitung 21 strömt, das Kältemittel dadurch, daß die Entnahmeleitung 21 die Rippenbereiche des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers 41 kreuzt, mit der Luft in Wärmeaustausch tritt und das kondensierte flüssige Kältemittel in die Drosseleinrichtung 22 strömen kann, um seinen Druck auf den Niederdruck zu vermindern, wodurch die Niederdruck- Sättigungstemperatur von dem zweiten Temperaturdetektor 23 gemessen werden kann.
Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das die Steuerung des wärmequelleneinheitsseitigen Gebläses 20 und des ersten, des zweiten und des dritten Solenoidventils 43, 44 und 45 im überwiegenden Kühlbetrieb zeigt. In Schritt 166 wird abgefragt, ob die wärmequelleneinheitsseitige Wärmeübertragungsmenge erhöht werden sollte, und der Ablauf geht zu Schritt 167 weiter, wenn sie erhöht werden soll, und geht zu Schritt 168 weiter, wenn sie nicht erhöht werden soll. In Schritt 167 wird abgefragt, ob das wärmequelleneinheitsseitige Gebläse 20 mit voller Geschwindigkeit angetrieben wird, und der Ablauf geht zu Schritt 169, wenn das nicht der Fall ist. In Schritt 169 wird die Luftmenge erhöht, und der Ablauf springt zu Schritt 166 zurück. In Schritt 170 wird abgefragt, ob das erste und das zweite Solenoidventil 43 und 44 geöffnet oder geschlossen sind, und der Ablauf geht zu Schritt 172, wenn sie offen sind, und geht zu Schritt 171, wenn sie geschlossen sind. In Schritt 171 werden das erste und das zweite Solenoidventil 43 und 44 geöffnet, und der Ablauf springt zu Schritt 166 zurück. In Schritt 172 wird abgefragt, ob das dritte Solenoidventil 45 geöffnet oder geschlossen ist&sub1; und der Ablauf geht zu Schritt 173, wenn es geöffnet ist, und springt zu Schritt 166 zurück, wenn es geschlossen ist. In Schritt 173 wird das dritte Solenoidventil 45 geschlossen, und der Ablauf springt zu Schritt 166 zurück.
Andererseits stellt Schritt 168 fest, ob die wärmequelleneinheitsseitige Wärmeübertragungsmenge verringert werden sollte, und der Ablauf geht zu Schritt 174 weiter, wenn sie zu verringern ist, und springt zu Schritt 166 zurück, wenn sie nicht verringert werden soll. Schritt 174 fragt ab, ob das wärmequelleneinheitsseitige Gebläse 20 die vorbestimmte kleinste Luftmenge liefert, und der Ablauf geht zu Schritt 176 weiter, wenn es mit der kleinsten Luftmenge arbeitet, und geht zu Schritt 175, wenn das nicht der Fall ist. In Schritt 175 wird die Luftmenge verringert, und der Ablauf springt zu Schritt 166 zurück. In Schritt 176 wird abgefragt, ob das dritte Solenoidventil 45 geöffnet oder geschlossen ist, und der Ablauf geht zu Schritt 177 weiter, wenn es geschlossen ist, und geht zu Schritt 178, wenn es geöffnet ist. In Schritt 177 wird das dritte Solenoidventil 45 geöffnet, und es erfolgt Rücksprung zu Schritt 166. In Schritt 178 wird abgefragt, ob das erste und das zweite Solenoidventil 43 und 44 geöffnet oder geschlossen sind, und der Ablauf geht zu Schritt 179 weiter, wenn sie geöffnet sind, und springt zu Schritt 166 zurück, wenn sie geschlossen sind.
In Schritt 179 werden das erste und das zweite Solenoidventil 43 und 44 geschlossen, und es erfolgt Rücksprung zu Schritt 166.
Der wärmequelleneinheitsseitige Wärmetauscher 41 ist an einem Kältemitteleinlaß- und -auslaßbereich mit dem ersten bzw. dem zweiten Ventil 43 bzw. 44 versehen, und die wärmequelleneinheitsseitige Bypassleitung 42, die den wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 41 durch ein drittes Ventil 45 umgeht, ist an einem Ende mit einer flüssigkeitsauslaßseitigen Leitung 21, die zwischen dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher 41 und dem Entnahmeleitungsverbindungsbereich liegt, verbunden, so daß auch dann, wenn das Kältemittelgas in die Entnahmeleitung 21 einströmt, wenn die wärmequelleneinheitsseitige Bypassleitung 42 in Kommunikation ist, die Sättigungstemperatur stabil gemessen werden kann.
Da die Entnahmeleitung an ihrem einen Ende mit einer flüssigkeitsauslaßseitigen Leitung des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers und an dem anderen Ende mit einer Einlaßleitung des Akkumulators durch eine Drosseleinrichtung verbunden ist, wobei die Entnahmeleitung durch Kühlrippen des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers verläuft und eine zweite Temperaturdetektoreinrichtung in der Entnahmeleitung zwischen der Drosseleinrichtung und der Einlaßleitung des Akkumulators angeordnet ist, kann auch dann, wenn das Kältemittel durch die Temperatur im Bereich der Wärmequelleneinheit verdampft wird oder das Kältemittel von dem wärmequellenseitigen Wärmetauscher in der Dampf-Flüssig- Phase aufgrund der Steuerbedingungen des Gebläses zugeführt wird, das Kältemittel zu Flüssigkeit in dem Entnahmeleitungsbereich kondensiert werden, der den Rippenbereich kreuzt, so daß die zweite Temperaturdetektiereinrichtung zuverlässig jederzeit die Sättigungstemperatur des Kältemittels auf der Niederdruckseite stabil messen kann.

Claims

1. Klimaanlage, bei der eine einzige Wärmequelleneinheit, die einen Verdichter, ein Vierwegeventil, einen wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher und einen Akkumulator hat, mit einer Vielzahl von Raumeinheiten, die einen raumseitigen Wärmetauscher und einen ersten Durchflußmengenregler haben, durch eine erste und eine zweite Verbindungsleitung verbunden ist;

wobei eine erste Verzweigungsverbindungsstelle, die eine Ventileinrichtung hat, um selektiv eine von der Mehrzahl von Raumeinheiten mit der ersten oder der zweiten Verbindungsleitung zu verbinden, und eine zweite Verzweigungsverbindungsstelle, die mit dem anderen der raumseitigen Wärmetauscher der Vielzahl von Raumeinheiten durch den ersten Durchflußmengenregler und mit der zweiten Verbindungsleitung durch den zweiten Durchflußmengenregler verbunden sind, miteinander durch den zweiten Durchflußmengenregler und eine Gas-Flüssig-Trenneinheit verbunden sind;

wobei die zweite Verzweigungsverbindungsstelle und die erste Verbindungsleitung durch einen vierten Durchflußmengenregler und durch eine Bypassleitung, in der ein dritter Durchflußmengenregler vorgesehen ist, miteinander verbunden sind; und

wobei die Klimaanlage folgendes aufweist:

einen ersten Wärmetauscherbereich, um den Wärmeaustausch zwischen der Bypassleitung zwischen dem dritten Durchflußmengenregler und der ersten Verbindungsleitung und Leitungen, die die zweite Verbindungsleitung und den zweiten Durchflußmengenregler miteinander verbinden, durchzuführen; eine Durchflußbahn-Umschalteinheit, um bei Betrieb des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers als Kondensor einen Kältemitteldurchfluß von einer Kältemittelauslaßseite des Kondensors nur zu der zweiten Verbindungsleitung und einen Kältemitteldurchfluß aus der ersten Verbindungsleitung nur zur Seite des Vierwegeventils zuzulassen und um bei Betrieb des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers als Verdampfer einen Kältemitteldurchfluß von der ersten Verbindungsleitung nur zu einer Kältemitteleinlaßseite des Verdampfers und einen Kältemitteldurchfluß von dem Vierwegeventil nur zu der zweiten Verbindungsleitung zuzulassen; und eine Verbindungseinheit, die zwischen der Vielzahl von Wärmequelleneinheiten angeordnet ist, wobei die Zwischeneinheit aufweist: die erste Abzweigverbindung, die zweite Abzweigverbindung, den Gas-Flüssig-Separator, den zweiten Durchflußmengenregler, den dritten Durchflußmengenregler, den vierten Durchflußmengenregler, den zweiten Wärmeaustauschbereich und die Bypassleitungen;

gekennzeichnet durch:

eine Entnahmeleitung, die an ihrem einen Ende mit einer flüssigkeitsauslaßseitigen Leitung des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers und an ihrem anderen Ende mit einer Einlaßleitung des Akkumulators durch eine Drosseleinrichtung verbunden ist, wobei die Entnahmeleitung durch Kühlrippen des wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauschers verläuft; und

einen Temperaturdetektor, der in der Entnahmeleitung zwischen der Drosseleinrichtung und der Einlaßleitung des Akkumulators angeordnet ist, um den Verdichter zu steuern, um die gemessene Temperatur bei Nur-Kühlbetrieb und bei überwiegendem Kühlbetrieb der Anlage im wesentlichen konstant zu halten.

2. Klimaanlage nach Anspruch 1, wobei der wärmequelleneinheitsseitige Wärmetauscher an einem Kältemitteleinlaß- und -auslaßbereich mit einem ersten bzw. einem zweiten Ventil versehen ist und eine wärmequelleneinheitsseitige Bypassleitung, die den wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher durch ein drittes Ventil umgeht, an ihrem einen Ende mit einer flüssigkeitsauslaßseitigen Leitung verbunden ist, die zwischen dem wärmequelleneinheitsseitigen Wärmetauscher und dem Entnahmeleitungsverbindungsbereich positioniert ist.