DE4202600A1 - Steuervorrichtung fuer eine aus mehreren einheiten bestehende klimaanlage - Google Patents

Steuervorrichtung fuer eine aus mehreren einheiten bestehende klimaanlage

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Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für eine aus mehreren Einheiten bestehende Klimaanlage, insbesondere eine Steuervorrichtung, die zuerst den Kältemitteldruck in einem Kompressor einstellt, um zu verhindern, daß der Kompressor einem hohen Druck ausgesetzt wird, und anschließend den nächsten Arbeitsschritt rasch einleitet, bei dem der Kompressor nach einem vorbestimmten Verzögerungsintervall nach Ausschalten der unabhängigen Inneneinheiten der Klimaanlage außer Betrieb gesetzt wird.
In Fig. 4 ist anhand eines Blockdiagramms ein konventioneller Kältemittelkreislauf einer Klimaanlage dargestellt. Eine Inneneinheit 1 einer Klimaanlage ist z. B. in einem Raum eines Gebäudes installiert und besteht aus einem Verdampfer 3, einem Entspannungs- bzw. Drosselventil 2 und einem Magnetventil 4.
Der Verdampfer 3 kühlt die Raumluft mittels Wärmeaustausches, wobei das flüssige Kältemittel bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck verdampft wird und somit einen gasförmigen Zustand annimmt. Das Drosselventil 2 entspannt das flüssige Kältemittel, das eine hohe Temperatur aufweist und unter hohem Druck steht, so daß dieses dann eine niedrige Temperatur aufweist und unter niedrigem Druck steht. Das Magnetventil 4 wird entsprechend einem Steuersignal seitens eines Kältemittelsteuerabschnitts (nicht gezeigt) geöffnet bzw. geschlossen, womit der Fluß des flüssigen Kältemittels zur Inneneinheit gesteuert werden kann. Ein Kältemittelverteiler 5 verteilt das flüssige Kältemittel an die Verdampfer 3. Ein Kompressor 6 empfängt das gasförmige Kältemittel mit niedriger Temperatur und niedrigem Druck von den Verdampfern 3 der Inneneinheiten 1 und verdichtet das gasförmige Kältemittel unter Temperaturerhöhung, so daß das gasförmige Kältemittel eine hohe Temperatur sowie einen hohen Druck annimmt. Ein in der Außeneinheit der Klimaanlage vorgesehenes Entspannungsventil 8 leitet das Kältemittel vom Einlaß des Kompressors 6 zu einem Verflüssiger 7 um, falls der Kältemitteldruck einen bestimmten Wert überschreitet. Eine Bypass-Leitung 3 leitet zum Ausgleich des Drucks das Kältemittel zu dem unter hohem Druck stehenden Kältemittelverteiler 5 um.
Werden bei der oben erläuterten, aus mehreren Einheiten bestehenden Klimaanlage alle Verdampfer 3 in den Inneneinheiten 1 abgeschaltet, so wird gleichzeitig auch der Kompressor 6 abgeschaltet. Werden somit alle Verdampfer 3 in den Inneneinheiten 1 ausgeschaltet, so wird infolge der geschlossenen Magnetventile 4 das Kältemittel umgelenkt, so daß das Kältemittel in der Außeneinheit nicht zu den Inneneinheiten fließen kann. Zu diesem Zeitpunkt kehrt das vom Kompressor 6 abgegebene Kältemittel seine Richtung um, so daß der Kompressor 6 in Gegenrichtung komprimiert wird. Da im Kompressor 6 dadurch ein unausgeglichener Druck erzeugt wird, wird der Kompressor 6 überlastet und die Drehwelle des Kompressors 6 in eine ungewollte Stellung gebracht. Zur Lösung dieses Problems wird bei einer konventionellen Klimaanlage ein Druckausgleich mit Hilfe der Bypass-Leitung 9 vorgenonmen, bis die Drehwelle des Kompressors 6 in die normale Stellung zurückkehrt. Da jedoch dieser Druckausgleich eine gewisse Zeitdauer erfordert, ist bei der konventionellen Klimaanlage ein sofortiges Wiederinbetriebsetzen nicht möglich.
In der JP 62-12 446 U ist eine Klimaanlage offenbart, bei der die Anzahl der verbundenen Einheiten jederzeit willkürlich geändert werden kann. Jedoch ist keine Vorkehrung getroffen, daß eine Überlastung des Kompressors beim Abschalten aller Inneneinheiten verhindert werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung für eine aus mehreren Einheiten bestehende Klimaanlage vorzuschlagen, mit deren Hilfe eine Überlastung des Kompressors beim Abschalten aller Inneneinheiten verhindert werden kann und eine rasche Einstellung des Druckes möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale gelöst.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Betrieb der Inneneinheiten mit Hilfe eines Betriebsfeststellteils überwacht. Nachdem alle Inneneinheiten außer Betrieb gesetzt sind, wird der Kompressor für eine durch ein Zeitkonstanten- Verzögerungsteil bestimmte Zeitdauer noch in Betrieb gehalten und anschließend abgeschaltet.
Auf diese Weise kann der an den Kompressor angelegte Druck ohne Verwendung einer Bypass-Leitung reguliert werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm der Steuervorrichtung;
Fig. 2 ein Zeitdiagramm für die Signale, die an die Teile der Steuervorrichtung und die Teile der Klimaanlage angelegt werden;
Fig. 3 ein Schaltdiagramm der Steuervorrichtung; und
Fig. 4 ein Blockdiagramm eines konventionellen Kältemittelkreislaufes.
In Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Steuervorrichtung für eine aus mehreren Einheiten bestehende Klimaanlage dargestellt. Ein Transformator 10 setzt eine Netzwechselspannung (220V, 60Hz) herab, während ein Spannungsregelungsteil 11 die Ausgangsspannung des Transformators 10 auf eine vorbestimmte Gleichspannung (12V) regelt. Ein Betriebsfeststellteil 12 wertet die EIN- bzw. AUS-Zustände aller Inneneinheiten aus, die in verschiedenen Räumen eines Gebäudes oder Appartements installiert sind, und gibt dann entsprechend dem Ergebnis der Auswertung ein vorbestimmtes Ausgangssignal ab. Dieses Ausgangssignal wird einem Zeitkonstanten-Verzögerungsteil 13 angelegt und nach der vorbestimmten Zeitverzögerung abgegeben. Ein Relaissteuerteil 14 empfängt das Ausgangssignal des Zeitkonstanten-Verzögerungsteils 13 und betätigt entsprechend diesem Ausgangssignal ein im Relaissteuerteil 14 enthaltenes Relais, so daß der Kompressor 6 über dieses Relais ein- bzw. ausgeschaltet werden kann.
Nachfolgend wird mit Bezug auf die Fig. 1, 2 und 3 die Funktionsweise der Steuervorrichtung erläutert.
Zum Zeitpunkt t1 wird an die Steuervorrichtung eine Netzwechselspannung (z. B. 220V) angelegt, wie dies aus Fig. 2(a) ersichtlich ist. Der Transformator 10 setzt diese Wechselspannung entsprechend herab. Die Ausgangsspannung des Transformators 10 wird dem Spannungsregelungsteil 11 zum Erzeugen einer vorbestimmmten Gleichspannung (12V) angelegt. Die erzeugte Gleichspannung wird, wie aus Fig. 3 ersichtlich, den einzelnen Schaltungsteilen 12, 13 und 14 der Steuervorrichtung angelegt. Das Betriebsfeststellteil 12 steht mit allen Inneneinheiten elektrisch in Verbindung und stellt deren Betriebszustände fest. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist jede Anschlußklemme der Anschlußklemmen T2 bis T5 des Betriebsfeststellteils 12 mit einer entsprechenden Inneneinheit verbunden. Wird somit den Inneneinheiten 1 Spannung zugeführt, so werden die betreffenden Spannungen auch über die Anschlußklemmen T2 bis T5 dem Betriebsfeststellteil 12 zugeführt. Wird beispielsweise die mit der Anschlußklemme T2 verbundene Inneneinheit in Betrieb gesetzt, so wird die Spannung auch an die Anschlußklenme T2 angelegt. Demzufolge wird die Spannung über den Widerstand R1 dem Opto-Koppler PC1 zugeführt, so daß der Fototransistor des Opto-Kopplers PC1 in den leitenden Zustand versetzt und eine Spannung von 12V über den Widerstand R20 und den leitenden Fototransistor dem Widerstand R9 angelegt wird.
Jeder Inneneinheit 1 ist ein entsprechender Opto-Koppler PC1, PC2, PC3 bzw. PC4 zugeordnet. Die Kollektoren der Fototransistoren sind über den Widerstand R20 mit 12V Gleichspannung verbunden, während die Emitter der Fototransistoren mit dem Widerstand R9 verbunden sind. Ist somit wenigstens eine der Inneneinheiten in Betrieb (in Fig. 1 sind vier Inneneinheiten gezeigt, jedoch können mehr als vier oder weniger als vier vorgesehen sein), so befindet sich der Fototransistor des entsprechenden Opto-Kopplers im leitenden Zustand, so daß demzufolge die Spannung von 12V über den Widerstand R20 an den Widerstand R9 angelegt wird. Bei dem in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwar vier Inneneinheiten sowie vier Opto-Koppler dargestellt, jedoch können mehr Inneneinheiten Verwendung finden, indem die Anzahl der Opto-Koppler entsprechend erhöht wird.
Wird zum Zeitpunkt t2 (vergleiche Fig. 2(b)) an irgendeine der Inneneinheiten eine Spannung angelegt und dadurch irgendeiner der Opto-Koppler PC1 bis PC4, wie oben beschrieben, aktiviert, so wird durch den angesteuerten Opto-Koppler eine Gleichspannung von 12V dem Zeitkonstanten-Verzögerungsteil 13 zugeführt. Demzufolge wird in dem Verzögerungsteil 13 diese Gleichspannung von 12V der Basis eines Transistors Q1 angelegt, so daß der Transistor leitend wird. Da der Kollektor des Transistors Q1 zu diesem Zeitpunkt geerdet wird, liegt an der Basis des Transistors Q2 Erdpotential, so daß dieser Transistor Q2 sperrt. Zum Zeitpunkt t2 wird, wie aus Fig. 2(d) ersichtlich, die Gleichspannung von 12V an die nicht­ invertierende (+)Eingangsklemme eines Operationsverstärkers IC3 und an die Klenme eines Kondensators C6 angelegt, wobei beide Klemmen über einen Widerstand R13 mit dem Kollektor des Transistors Q2 verbunden sind. Die durch die Widerstände R15 und R16 geteilte Spannung wird der invertierenden (-) Eingangsklemme des Operationsverstärkers IC3 zum Zeitpunkt t2 zugeführt.
Somit vergleicht der Operationsverstärker IC3 die an der nicht­ invertierenden Eingangsklemme angelegte Spannung mit der an die invertierende Eingangsklemme angelegte Spannung. Ist demzufolge irgendeine der Inneneinheiten in Betrieb, so ist die der nicht­ invertierenden Eingangsklemme des Operationsverstärkers IC3 angelegte Spannung größer als die der invertierenden Eingangsklemme angelegte Spannung, wodurch der Operationsverstärker IC3 eine Spannung mit hohem Pegel abgibt, wie dies in Fig. 2(c) gezeigt ist. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers IC3 wird über einen Widerstand R17 der Basis eines Transistors Q3 zugeführt, so daß der Transistors Q3 leitend wird. Da der Emitter des Transistors Q3 geerdet ist, fließt von der 12V-Gleichspannungsquelle ein Strom über ein Relais RY1 und den Transistor Q3 zur Erde, wodurch die Relaisspule aktiviert wird. Zu diesem Zeitpunkt steht der Relaisschalter mit der Klemme NO in Verbindung, so daß die Netzwechselspannung (z. B. 220V) am Kompressor 6 anliegt und dieser dadurch aktiviert wird.
Werden, wie in Fig. 2(b) dargestellt, alle Inneneinheiten zum Zeitpunkt t4 ausqeschaltet, so werden die Opto-Koppler PC1- PC4 deaktiviert, so daß das Betriebsfeststellteil 12 eine Gleichspannung mit niedrigem Pegel abgibt. Da in der Basis des Transistors Q1 dann eine Spannung mit niedrigem Pegel anliegt, sperrt der Transistor Q1, während der Transistor Q2 in den leitenden Zustand versetzt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Ladespannung des Kondensators C6 an die nicht-invertierende Eingangsklemme des Operationsverstärkers IC3 angelegt, während die durch die Widerstände R15 und R16 unterteilte Spannung kontinuierlich an der invertierende Eingangsklemme zum Zeitpunkt t4, wie aus Fig. 2(c) ersichtlich, anliegt, so daß die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers IC3, so lange gehalten wird, bis der Kondensator C6 vollständig entladen ist. Da infolge der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers IC3 der Transistor Q3 sich im leitenden Zustand befindet, fließt ein Strom durch den Transistor Q3, durch den das Relais RY1 aktiviert wird.
D. h. bis die Spannung des Kondensators C6 niedriger als die durch die beiden Widerstände R15 und R16 unterteilte Spannung wird, gibt der Operationsverstärker IC3 eine Steuerspannung an das Relaissteuerteil 14 ab, wodurch das Relais RY1 aktiviert und der Kompressor 6 mit Wechselspannung (z. B. 220V) versorgt wird. Wie aus Fig. 2(e) ersichtlich, ist der Kompressor während der Zeitdauer T2 in Betrieb. Der Druck zwischen dem Kompressor 6 und den Inneneinheiten 1 wird dabei so eingestellt, daß selbst dann, wenn alle Inneneinheiten 1 nach dem Ausschalten umgehend eingeschaltet werden, der Kompressor 6 sofort zu arbeiten beginnt.
Wie vorstehend beschrieben, wird ein Betriebsfeststellteil, ein Zeitkonstanten-Verzögerungsteil und ein Relaissteuerteil der Außeneinheit hinzugefügt, wodurch der Kompressor der Außeneinheit nach einer vorbestimmten Zeitdauer nach Abschalten der Inneneinheiten außer Betrieb gesetzt wird. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Kompressor in Gegenrichtung unter hohem Druck komprimiert wird, während alle Inneneinheiten abgeschaltet sind, und somit überlastet wird. Demzufolge kann die Lebensdauer des Kompressors erhöht werden. Da ein unausgeglichener Druck im Kompressor ohne Verwendung einer Bypass-Leitung verhindert werden kann, ergibt sich für den Kältemittelkreislauf zudem ein kompakter Aufbau.

Claims (1)

  1. Steuervorrichtung für eine eine Außeneinheit und eine Vielzahl von Inneneinheiten aufweisende Klimaanlage, gekennzeichnet durch
    • - ein Spannungsregelungsteil (11), dem eine Netzwechselspannung zugeführt wird und das eine vorbestimmte stabile Gleichspannung erzeugt,
    • - ein Betriebsfeststellteil (12), das den jeweiligen EIN- bzw. AUS-Zustand der Inneneinheiten (1) feststellt und ein EIN- bzw. AUS-Signal entsprechend dem festgestellten Zustand abgibt,
    • - ein Zeitkonstanten-Verzögerungsteil (13), das das EIN- bzw. AUS-Signal nach einer durch die Zeitkonstante bestimmten Zeit ab Empfang des EIN- bzw. AUS-Signals vom Betriebsfeststellteil (12) abgibt und
    • - ein Relaissteuerteil (14) zum Ein- bzw. Ausschalten des Komprepsors (6) der Außeneinheit ensprechend dem vom Verzögerungsteil (13) erhaltenen EIN- bzw. AUS-Signal.
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