(57)【要約】【課題】（圧縮型）冷房装置の改善された制御方法、および相応の（圧縮型）冷房装置を提供することである。【解決手段】冷媒と、蒸発器（３１）と、圧縮器（３２）と、凝縮器（３３）と、電子的に制御可能な絞り機構（１３）とを備える冷房装置の制御方法が提案される。冷媒の過熱制御が蒸発器出口行われる。前記冷房装置が所定の動作モードにあるときに特別機能制御がアクティベートされる。前記特別機能制御は、蒸発器出口での冷媒の過熱制御に介入する。前記冷房装置が再び通常モードに切り替わると、前記特別機能制御は終了する。【選択図】図２
2008215806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒と、蒸発器（３１）と、圧縮器（３２）と、凝縮器（３３）と、電子的に制御可能な絞り機構（１３）とを備える冷房（空調）装置の制御方法であって、
冷媒の過熱制御を蒸発器出口で実行するステップ、
前記冷房装置が所定の動作モードにあるときに特別機能制御をアクティベートし、
前記特別機能制御は、蒸発器出口での冷媒の過熱制御に介入するステップ、
前記冷房装置が再び通常モードに切り替わると、前記特別機能制御を終了するステップ、を有する方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、
前記特別機能制御は、ホットガス温度制限、制御の適応、圧力差制御、蒸発器除湿および／または過熱制御を有する方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法であって、
ホットガス温度は、冷却回路の臨界的動作点では、過熱制御を遮断することなくホットガス温度制限のために制限される方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法であって、
第１のホットガス制限温度が設定され、該第１のホットガス制限温度でホットガス温度制限の特別機能がアクティベートされ、
該第１のホットガス制限温度は、前記圧縮器を遮断するための第２のホットガス制限温度より低く、
ホットガス温度制限の特別機能は、前記ホットガス温度が前記第１のホットガス制限温度より降下するときに遮断される方法。
【請求項５】
請求項３記載の方法であって、
蒸発器出口での過熱制御のための目標値が比較的に小さい目標値に切り替えられる方法。
【請求項６】
請求項３記載の方法であって、
ホットガス温度制限の特別機能制御をアクティベートするために、蒸発器出口での過熱制御が復熱器出口での過熱制御に切り替えられる方法。
【請求項７】
請求項１または２記載の方法であって、
制御ダイナミックスに適応する特別機能制御は、動作モードの交番後に遅延時間が経過してからアクティベートされる方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法であって、
蒸発器出口での過熱制御のための目標値の制御パラメータを調整するために別の特性曲線が設けられる方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法であって、
制御ダイナミックスの適応に基づく制御では減衰が行われる方法。
【請求項１０】
請求項１または２記載の方法であって、
前記特別機能制御は、反転除霜による蒸発器除霜のための圧力差制御を有する方法。
【請求項１１】
請求項１または２記載の方法であって、
前記特別機能制御は蒸発器除霜を有する方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法であって、
除霜モードから暖房モードへの復帰は少なくとも時間的に阻止ないし遅延され、
前記冷房装置は前記遅延時間中にスタンバイ動作モードに切り替えられるか、または
暖房モードからスタンバイモードへの復帰は少なくとも時間的に阻止ないし遅延され、
前記冷房装置は前記遅延時間中に除霜動作モードに維持される方法。
【請求項１３】
冷媒と、蒸発器（３１）と、圧縮器（３２）と、凝縮器（３３）と、電子的に調整可能な絞り機構（１３）とを備える冷房（空調）装置であって、
該冷房装置は、蒸発器出口での冷媒の過熱を制御するための第１の制御ユニット（４０）と、該冷房装置が所定の動作モードにあるときに特別機能を制御するための第２の制御ユニット（４１）とを有し、
前記特別機能の制御は、前記第１の制御ユニット（４０）の制御に介入する冷房装置。
【請求項１４】
請求項１３記載の冷房装置であって、
前記第２の制御ユニット（４１）は、ホットガス温度制限ユニット（１９）、制御を適応するための適応ユニット（２０）、圧力差制御ユニット（２１）、蒸発器除霜ユニット（２２）および／または過熱制御ユニット（２３）を有する冷房装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の冷房装置であって、
前記ホットガス温度制限ユニット（１９）は、ホットガス温度を、蒸発器出口での冷媒の過熱制御は遮断することなく冷房回路の臨界的動作点では制限するように構成されている冷房装置。
【請求項１６】
請求項１４または１５記載の冷房装置であって、
前記ホットガス温度制限ユニット（１９）には第１のホットガス制限温度が設けられており、該第１のホットガス制限温度は前記圧縮器を遮断するための第２のホットガス制限温度よりも低く、
前記ホットガス温度制限ユニット（１９）は、前記ホットガス温度が前記第１のホットガス制限温度を上回るときにアクティベートされ、
前記ホットガス温度制限ユニット（１９）は、前記ホットガス温度が前記第１のホットガス制限温度を下回るときにデアクティベートされる冷房装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の冷房装置であって、
前記適応ユニット（２０）は、蒸発器出口での過熱制御のための目標値を低減するように構成されている冷房装置。
【請求項１８】
請求項１３記載の冷房装置であって、
さらに復熱器を有し、
蒸発器出口での過熱制御は、前記復熱器出口での過熱制御に切り替えられる冷房装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）  本願は、２００７年３月２日出願のドイツ特許出願１０  ２００７  ０１０  ６４５．０の優先権を主張するものであり、その全記載事項は、本書に引用をもって繰り込み記載されるものとする。
本発明は、特に（圧縮型）冷房（空調）装置の制御方法、並びに冷媒、蒸発器、圧縮器、凝縮器、および絞り機構を備える特に圧縮型冷房（空調）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮型冷房装置では、圧縮型冷房装置の冷却回路にある冷媒が蒸発器で、冷却すべき媒体の熱剥奪によって気化される。圧縮器では、冷媒の増圧、およびひいては熱上昇が行われる。続いて冷媒は凝縮器で熱放出によって再び液化する。絞り機構によって冷媒は再び気化圧に減圧される。
【０００３】
この種の圧縮型冷房装置は、例えば空間の暖房および温水提供に使用され、ここで空間の暖房および温水提供はそれぞれヒートシンク（Waermesenken）と称される。
【０００４】
ヒートシンク温度の制御は通常、圧縮器のスイッチオン・オフないしは圧縮器回転数の変調によって行われる。このような方法は例えば、ＥＰ１３５５２０７Ａ１またはＤＥ４３０３５３３Ａ１から公知である。
【特許文献１】ＥＰ１３５５２０７Ａ１
【特許文献２】ＤＥ４３０３５３３Ａ１
【０００５】
以下の分析は本発明において与えられる。さらに蒸発器の効率と冷却回路の効率も制御によって最適化すべきである。蒸発器の効率は、とりわけその充填度に依存している。すなわち、蒸発器がどの程度湿り蒸気により充填され、蒸発器がどの程度過熱された（蒸気状の）冷媒により充填されるかである。湿り蒸気の割合が多いと、それだけ過熱は小さく、ひいては効率が良くなる。従って冷房装置は、所望の過熱が行われ、これにより冷媒が圧縮器への流入直前で完全に気化されるように制御される。
【０００６】
しかし蒸発器全体に湿り蒸気が充填されると、過熱された湿り蒸気が圧縮器に到達せず、このことは圧縮器の損傷につながり得る。しかし冷却回路での冷媒の充填量が過度に小さくても冷却回路の効率に不利に作用し、そのため蒸発器への最適効率での湿り蒸気の充填度がもはや保証されなくなる。
【０００７】
蒸発器制御のための制御量として、蒸発器出口での冷媒の過熱を使用することができる。冷媒のこの過熱は有利には、蒸発器圧力ｐ０と、蒸発器出口での過熱された冷媒の温度Ｔｏｈとから検出される。この温度Ｔｏｈは適切な測定検出器により検出される。蒸発器出口温度Ｔｏｈと、過熱がない場合の蒸発中の冷媒の温度を表す蒸発器温度Ｔ０との差が計算され、この差は蒸発器出口における冷媒の実際過熱ΔＴｏｈ−ｉｓｔを表す。以下、この実際過熱を簡単に過熱とも称する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の基礎とする課題は、（圧縮型）冷房（空調）装置の改善された制御方法、および相応の（圧縮型）冷房装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、本発明の第１の視点において請求項１による（圧縮型）冷房（空調）装置の制御方法、および第２の視点において請求項１３による（圧縮型）冷房（空調）装置によって、それぞれ解決される。各従属請求項の特徴は、本発明の好適な展開形態を成す。なお、特許請求の範囲に付記した図面参照番号は専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。以下本題において「冷房装置」の語は空調装置と同義に用いるものとする。
【００１０】
第１の視点において、冷媒、蒸発器、圧縮器、凝縮（液化）器、および電子的に制御（調整）される絞り機構を備える冷房（空調）装置の制御方法が提案される。この方法では、蒸発器出口で冷媒の過熱制御が行われる。冷房装置が所定の動作モードにあるとき、特別機能制御がアクティベートされる。この特別機能制御は、蒸発器出口での冷媒の過熱制御に介入制御する。冷房装置が再び通常動作モードに戻ると、この特別機能制御は終了する。（基本形態１・形態１−１）
【００１１】
本発明は第２の視点において同様に、冷媒、蒸発器、圧縮器、凝縮器、および電子的に制御される絞り機構を備える冷房（空調）装置に関する。この冷房装置は、蒸発器出口で冷媒の過熱を制御するための第１の制御ユニットを有する。この装置はさらに、所定の動作モードで特別機能を制御するための第２の制御ユニットを有する。（基本形態２・形態２−１）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、冷房装置の冷却回路（ないしサイクル）を制御するための方法を設けるという技術思想に基づくものである。ここで冷房装置の冷却回路は、蒸発器出口で冷媒の過熱を制御する制御器機能によって制御される。蒸発器出口での冷媒の過熱制御が、冷房装置を最適に制御するのに十分でないという状況が発生すると、調整信号または診断値が付加的な制御器または監視機能によって形成される。この調整信号または診断値は、冷却回路からのプロセス値によって調整することができる。このさらなる調整信号は、パラメータ変更、調整信号形成、および過熱制御のための制御器機能を関数的に切り替えることに影響を与える（介入する）。付加的な制御がもはや必要ないことが検出されると、制御は再び蒸発器出口での冷媒の過熱制御に基づいて行われる。
【００１３】
本発明は、（圧縮型）冷房装置を制御するための方法を設けるという技術思想に基づくものである。ここでは冷却回路制御器の動作モードと冷却回路の動作点とに依存して、過熱の検出および制御には直接必要のないプロセス量を制御技術的に過熱制御に組み込む。さらに冷却回路制御器、冷却回路、および制御器におけるそれらの要素を自己診断するための方法が実現される。
【００１４】
本発明の展開形態を以下に示す。
前記特別機能制御は、ホットガス温度制限、制御の適応、圧力差制御、蒸発器除湿および／または過熱制御を有することが望ましい（形態１−２）。
ホットガス温度は、冷却回路の臨界的動作点では、過熱制御を遮断することなくホットガス温度制限のために制限されることが望ましい（形態１−３）。
第１のホットガス制限温度が設定され、該第１のホットガス制限温度でホットガス温度制限の特別機能がアクティベートされ、該第１のホットガス制限温度は、前記圧縮器を遮断するための第２のホットガス制限温度より低く、ホットガス温度制限の特別機能は、前記ホットガス温度が前記第１のホットガス制限温度より降下するときに遮断されることが望ましい（形態１−４）。
蒸発器出口での過熱制御のための目標値が比較的に小さい目標値に切り替えられることが望ましい（形態１−５）。
ホットガス温度制限の特別機能制御をアクティベートするために、蒸発器出口での過熱制御が復熱器出口での過熱制御に切り替えられることが望ましい（形態１−６）。
制御ダイナミックスに適応する特別機能制御は、動作モードの交番後に遅延時間が経過してからアクティベートされることが望ましい（形態１−７）。
蒸発器出口での過熱制御のための目標値の制御パラメータを調整するために別の特性曲線が設けられることが望ましい（形態１−８）。
制御ダイナミックスの適応に基づく制御では減衰が行われることが望ましい（形態１−９）。
前記特別機能制御は、反転除霜による蒸発器除霜のための圧力差制御を有することが望ましい（形態１−１０）。
前記特別機能制御は蒸発器除霜を有することが望ましい（形態１−１１）。
除霜モードから暖房モードへの復帰は少なくとも時間的に阻止ないし遅延され、前記冷房装置は前記遅延時間中にスタンバイ動作モードに切り替えられるか、または暖房モードからスタンバイモードへの復帰は少なくとも時間的に阻止ないし遅延され、前記冷房装置は前記遅延時間中に除霜動作モードに維持されることが望ましい（形態１−１２）。
前記第２の制御ユニットは、ホットガス温度制限ユニット、制御を適応するための適応ユニット、圧力差制御ユニット、蒸発器除霜ユニットおよび／または過熱制御ユニットを有することが望ましい（形態２−２）。
前記ホットガス温度制限ユニットは、ホットガス温度を、蒸発器出口での冷媒の過熱制御は遮断することなく冷房回路の臨界的動作点では制限するように構成されていることが望ましい（形態２−３）。
前記ホットガス温度制限ユニットには第１のホットガス制限温度が設けられており、該第１のホットガス制限温度は前記圧縮器を遮断するための第２のホットガス制限温度よりも低く、前記ホットガス温度制限ユニットは、前記ホットガス温度が前記第１のホットガス制限温度を上回るときにアクティベートされ、前記ホットガス温度制限ユニットは、前記ホットガス温度が前記第１のホットガス制限温度を下回るときにデアクティベートされることが望ましい（形態２−４）。
前記適応ユニットは、蒸発器出口での過熱制御のための目標値を低減するように構成されていることが望ましい（形態２−５）。
さらに復熱器を有し、蒸発器出口での過熱制御は、前記復熱器出口での過熱制御に切り替えられることが望ましい（形態２−６）。
以下、本発明の実施例を添付図面に基づき詳細に説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は、第１実施例による圧縮型冷房装置の概略図である。冷房装置は蒸発器（気化器）３１，圧縮器３２，凝縮器３３および絞り機構１３を有し、これらは冷媒管路システムによって接続されている。さらに第１，第２、第３および第４の測定ユニット１−４が設けられている。第１の測定ユニット１は、気化した冷媒の温度を測定するのに用いられる。第２を測定ユニット２は、蒸発器出口圧を測定するのに用いられる。第３の測定ユニット３は、液化した冷媒の温度を測定するのに用いられる。第４の測定ユニット４は、凝縮器圧を測定するのに用いられる。第１，第２，第３および第４の測定ユニット１−４はそれぞれ制御器４０と接続されており、この制御器はエクスパンションバルブ１３を制御する。図面に示した実施例では、エクスパンションバルブが絞り機構１３として使用される。
【００１６】
低い温度レベルにある熱供給により、沸点の低い媒体（「冷媒」、現在通常はオゾンを破壊しないＦＣＫＷまたは天然物質）が蒸発器３１で気化され、次にガス状相は圧縮器３２で圧縮され、これにより加熱される。高圧下で動作媒体ないしは冷媒は、利用のためにその熱を凝縮器３３で（暖房水、空気流に）放出し、その際に凝縮（液化）する。エクスパンションバルブ１３により動作媒体は再び低圧の循環回路部分に流入し、再び蒸発器３１に供給される。この蒸発器の出口で蒸発器圧が第２の測定ユニット２により検出され、気化した冷媒の温度が第１の測定ユニット１により検出される。検出された蒸発器出口圧と、蒸発器出口における気化した冷媒の温度から、蒸発器出口における冷媒の過熱（Ueberhitzung、スーパーヒート）が冷媒データによって検出される。
【００１７】
熱源と冷媒との間の温度差により蒸発器３１への熱流が形成される。続いて冷媒蒸気（ガス）は圧縮器３２により吸引され、圧縮される。ここで冷媒の温度は比較的高い温度レベルに「ポンピング」される。この温度レベルは熱放散（ないし放出、Verteilung）の生ずる温度レベルより高い。凝縮器３３にも温度差が存在し、熱の流れ、すなわち熱放散（放出）が生じる。高圧下にある冷媒は再び冷却され、凝縮・液化する。凝縮器３３の出口では凝縮器圧が第４の測定ユニットにより検出され、液化した冷媒の温度が第３の測定ユニット３により検出される。続いて冷媒はエクスパンションバルブ１３（膨張弁）を介して放圧（減圧）される。全体の過程は繰り返し行われ、すなわちサイクルプロセスとして行われる。
【００１８】
図２は、第１実施例による制御器の概略図である。冷房（空調）装置の冷却回路のための制御器４０は、測定値検出および処理ユニット５、計算ユニット６、モデル形成ユニット１０，第１の検出（決定）ユニット９，第２の検出（決定）ユニット１１，および選択ユニット１２を有する。ここでこの制御器４０は冷却回路に対する過熱制御器として用いられる。
【００１９】
測定値検出および測定値処理のための測定値検出および処理ユニット５は、制御器に接続されたセンサ（測定ユニット）１−４の電気信号を測定値に変換し、５０Ｈｚ重畳ノイズのような障害の影響を場合により除去する。第１の検出ユニット９は、エクスパンションバルブ１３に対する第１の調整値Ｗ１を、冷媒の実際過熱（実際値）と目標過熱（目標値）との偏差に依存して検出する。計算ユニット６は、蒸発器出口における冷媒の目下の実際過熱を、蒸発器圧と蒸発器出口温度から計算する。実際過熱を目標過熱と比較することから、エクスパンションバルブ１３に対する第１の調整値Ｗ１が第１の検出ユニット９で検出される。第１の調整値Ｗ１はエクスパンションバルブ１３の開口度に関するものであり、これにより循環回路における冷媒の循環が調整される。実際過熱が目標過熱よりも大きいと、調整機構が起動される、すなわち第１の調整信号が大きくなる。実際過熱が目標過熱よりも小さいと、調整機構が閉じられる、すなわち第１の調整信号は小さくなる。ここで制御器はＰ制御器、ＰＩ制御器、Ｉ制御器またはＰＩＤ制御器として構成することができる。
【００２０】
モデル形成（Modellbilde）ユニット１０は、蒸発器入口における冷媒質量流を蒸発器出口における冷媒質量流と比較し、エクスパンションバルブ１３に対する第２の調整値Ｗ２をモデル（パターン曲線など）に基づいて、蒸発器圧、凝縮器圧および冷却回路固有パラメータから計算するモデルを形成するのに用いられる。
【００２１】
第２の検出ユニット１１は、エクスパンションバルブ１３に対する第３の調整値Ｗ３を、第１の調整値Ｗ１と第２の調整値Ｗ２との結合によって検出するために用いられる。エクスパンションバルブ１３を第３の調整値Ｗ３に調整するための調整ユニットも同様に設けられている。
【００２２】
選択ユニット１２は、調整信号を冷却回路制御器の動作モードに依存して選択するために用いられ、冷却回路制御器の動作モードに依存して種々異なるソースからの調整信号をさらにエクスパンションバルブ１３へ切り替えて供給する。動作モード−暖房では、第２の検出ユニット１１からの調整信号が、第３の調整信号Ｗ３の検出のためにエクスパンションバルブ１３にさらに供給される。スタンバイ動作モードでは、開口度が０％の調整信号がエクスパンションバルブ１３にさらに供給される。動作モード−除霜では、第２の検出ユニットからの調整信号が、除霜モードに対する調整値の検出のためにエクスパンションバルブ１３にさらに供給される。過熱を制御するために冷却回路のプロセス量を制御技術的に処理し、エクスパンションバルブに対する調整信号を獲得するための前記制御器４０はすでに公知であり、これは本発明によれば過熱制御器基本機能である。
【００２３】
過熱制御器基本機能４０に加えて、過熱制御器は特別機能制御器４１を有することができる。これによりプロセス量が冷却回路制御器の動作モードと、冷却回路の動作点に依存して制御技術的に取り込まれる。この取り込まれるプロセス量は、制御器４０による過熱の検出と制御のために直接的には必要のないプロセス量である。さらに冷却回路制御器と冷却回路、および制御器の要素の自己診断を実現することができる。
【００２４】
個々の機能ブロック間のデータ流と機能との関係を以下に詳細に説明する。
【００２５】
冷却回路の特別機能のための特別機能制御器４１は、識別ユニット１８、ホットガス（Heissgas）温度制限ユニット１９、適応ユニット２０、圧力差制御ユニット２１、蒸発器除霜ユニット２２および過熱制御ユニット２３を有する。冷却回路の特別機能のための特別機能制御器４１は、冷却回路の特別の動作モードまたは動作条件が発生したときに冷却回路を制御するために用いられる。
【００２６】
冷却回路制御を最適化するためにプロセス（制御）量（複数）または付加的制御機能（複数）を取り込む必要性の識別は識別ユニット１８で行われる。この識別ユニット１８は、特別機能の制御および制御器に影響を与えるために必要なユニットの選択とアクティベートにも用いられる。
【００２７】
特別機能を制御するためのユニットは、ユニット１９、２０、２１、２２および２３である。場合によっては１つまたは複数のユニットが識別ユニット１８によりアクティベートされ、プロセス量が供給される。特別機能を制御するためのユニット１９，２０，２１，２２，２３にはそれぞれ制御アルゴリズムが記憶されている。この制御アルゴリズムは制御（調整）量を、プロセス量と制御器に設定された制御器パラメータ（複数）によって計算する。この制御量はとりわけ、エクスパンションバルブ１３に対する制御（調整）信号計算、パラメータ変更および制御器アーキテクチャ、および制御器４０による過熱制御器基本機能４０の動作モードの制御に影響を与える。さらに特別機能のためのユニットを選択およびアクティベートするための識別ユニット１８の機能を、特別機能ブロックに取り込むこともでき、これにより特別機能ブロックはその機能を自動的にアクティベートまたはデアクティベートする。
【００２８】
ホットガス温度制限ユニット１９は、ホットガス（ないし過熱ガス、Heissgas）温度制限を第２の実施例に従い制御する。ここでの目的は、圧縮器出口の温度センサにより検出されるホットガス温度を、圧縮器を遮断することなく冷却回路ないしサイクル（Kaeltekreise）の臨界的動作点で制限することである。ホットガス温度と冷却回路の動作点との関係は通常次のとおりである。すなわちホットガス温度は凝縮器圧の増大によっても、蒸発器圧の減少によっても上昇する。さらにホットガス温度は、蒸発器出口での冷媒の過熱の増大によっても上昇する。
【００２９】
従来技術による圧縮器は、ホットガス温度の閾値を上回ると直接遮断されるのに対し、本発明では遮断が少なくとも遅延される。このことは、冷却回路の制御器４０がホットガス温度をまずその動作点の変更によって低下させることによって行われる。これにより比較的に長い圧縮器運転時間が可能となる。このために特別機能−ホットガス温度制限をアクティベートするための、ホットガス（第１）制限温度ＨＧ１より低い別のホットガス（第２）制限温度ＨＧ２が、圧縮器の遮断のためのパラメータとして使用される。測定されたホットガス温度がホットガス（第２）制限温度ＨＧ２を上回ると、ユニット１８がホットガス温度制限ユニット１９をアクティベートする。（第２）制限温度ＨＧ２を下回ると、ユニット１９は再びデアクティベートされる。この閾値にはヒステリシスを設けることができる。
【００３０】
ホットガス温度の制限は、ホットガス温度制限ユニット１９により種々異なるやり方で制御することができる。一つには、蒸発器出口での過熱に対する目標値を、ホットガス温度制限がアクティベートされるときに、冷却回路の制御に対してまだ許容可能である比較的低い閾値に切り替えることができる。過熱閾値を直接的に切り替えること、またはランプ状にないし傾斜勾配状に（rampenfoermig）切り替えることでも、場合により制御器不安定性が生じ、このことは値の選択の際に考慮しなければならない。あるいはまた、冷却回路に復熱器（Rekuperator）（図示せず）がある場合、ホットガス温度制限がアクティベートされるときに蒸発器出口での過熱制御を復熱器出口での過熱制御に切り替えることができる。この動作状態では、冷媒の過熱が復熱器出口で制御される。
【００３１】
ここで復熱器は熱交換器である。この熱交換器は、蒸発器を去った冷媒を後から（追い）加熱し、これにより冷媒の過熱を高める。冷却回路の多くの動作点で、とりわけホットガス温度制限がアクティベートされているときに、復熱器制御へ切り替えれば、蒸発器出口での冷媒の過熱をそこではほぼゼロケルビンであるよう低減することができ、冷媒の過熱（工程）は復熱器に移される。蒸発器過熱の低減によって、ホットガス温度の所望の低下が付随して現れる。
【００３２】
ホットガス温度を低減するための別の制御技術的変形として、ホットガス温度制御器を使用することができる。このホットガス温度制御器は、ホットガス温度実際値と、ホットガス（第２）制限温度ＨＧ２に依存して、並びにこのホットガス（第２）制限温度ＨＧ２を上回る際に始まる比例帯に依存して、過熱制御器（第２検出ユニット）１１の調整信号と結合される調整信号を計算する。この結合は例えば、ホットガス温度制御器がホットガス温度実際値とホットガス（第２）制限温度ＨＧ２との差に依存して調整信号を出力するようにして行うことができる。ホットガス温度実際値がホットガス（第２）制限温度ＨＧ２より小さいかまたは等しい場合、この調整信号は１である。しかしホットガス実際値がホットガス（第２）制限温度ＨＧ２より大きい場合、この調整信号は差の増大と共に上昇する。この調整信号は、過熱制御器１１の調整信号と乗算され、エクスパンションバルブ１３にさらに供給される。
【００３３】
オプションとして、過熱制御器（第１検出ユニット）９の積分（ないし統合）成分（Integralateil）をさらなる積分（ないし統合）で保持（anhalten）させ、これによりホットガス温度制御器の調整（制御）信号が１より大きい場合に、ホットガス温度制御器の起動中の誤積分（ないし誤統合、Fehlintegration）を阻止することができる。
【００３４】
第２の実施例に対する代替的実施例では、復熱器出口で過熱に対して検出された実際値が前記のホットガス温度制限のアクティブ中に監視され、限界値を下回る際に圧縮器が遮断される。
【００３５】
ホットガス温度制限は同様に、別の調整素子に対する付加的な調整信号を計算することにより行うことができる。すなわち例えば、圧縮器の吸引側入口にある付加的入口に冷媒を噴射する噴射弁に対する調整信号を計算するのである。渦巻き型圧縮器の場合、例えば冷媒分流を、主冷媒流の圧縮過程中に孔部（ノズル）を介してスクロールユニットに噴射し、これにより圧縮過程の効率上昇を達成することができる。ユニット状態の調整と、ホットガス温度制限を行う制御器による冷媒量の調整は、冷媒分流（Nebenstrom）を調量するための調整機構によって行われる。この調整はホットガス温度の低減のために使用することができる。
【００３６】
ここで制御は次のように行われる。ホットガス温度制御がアクティブでない場合、過熱制御器が冷媒分流に対する調整機構を、この冷媒分流における冷媒の過熱のために制御し、冷却回路の効率ができるだけ良好になるように設定された過熱にする。しかしホットガス温度制御がアクティブである場合、ホットガス温度制御器が冷媒分流に対する調整機構を、この冷媒分流における冷媒の過熱にために制御し、ホットガス温度が低下するように設定された過熱にする。または調整機構を、冷媒分流における冷媒の過熱がホットガス温度測定値とホットガス温度限界値との差に適合するように制御する。
【００３７】
第３の実施例によれば、適応ユニット２０が制御ダイナミックス（動的制御）の適応制御に用いられる。ここでの目的は、蒸発器出口での冷媒の過熱に対する制御器９のパラメータを、冷却回路制御区間の目下の動作点に最適に適応することである。一つには冷却回路の過熱特性曲線は、エクスパンションバルブの開口度変化と、蒸発器出口における冷媒の過熱変化との関係性の勾配（傾き）が一定ではないことを特徴とする。通常、過熱が大きい動作点でのエクスパンションバルブの開口度変化は、過熱が小さい動作点の場合よりも、蒸発器出口において冷媒の比較的小さな過熱変化を生じさせるようである。
【００３８】
制御器を冷却回路の目下の動作点に最適に適応することは、蒸発器出口での冷媒の過熱に対する制御器９のパラメータを適応することによって行われる。特別機能−制御器ダイナミックスの適応の開始（ないしトリガ）は、ユニット１８によって制御される。この開始（起動）は例えば、暖房モードおよび／または冷房モードでだけ行われ、場合により動作モード交番後に遅延時間が経過した後で初めて行われる。制御器ダイナミックスを適応するための適応ユニット２０には特性曲線が記憶されており、この特性曲線はユニット９での制御器パラメータを、蒸発器出口での冷媒の過熱の目標値に依存して調整する。ここでは制御器のすべての成分（例えばＰ成分、Ｉ成分、およびＤ成分）を同時に同じ係数により調整することができる。しかし選択された成分だけを調整することもできる。ここでの目的は、冷却回路の制御区間増幅（Streckenverstaerkung）の変化に対抗することである。すなわち、この制御区間（Strecke）が目標過熱の比較的に小さい動作点でその増幅率を増大する場合、この動作点においては制御器増幅率が低下するように制御器パラメータを調整し、これにより制御回路の全体増幅率がほぼ一定であるようにする。
【００３９】
蒸発器出口での冷媒の過熱のための制御器９の発振（Schwingen）または相互影響を、制御ダイナミックスを適応するための適応ユニット２０によって低減するためには、制御ダイナミックスの適応のために算出された出力信号を減衰することが必要なこともある。この減衰は時間単位毎の調整信号の変化を制限することにより、またはローパスフィルタにより行うことができる。蒸発器出口９の冷媒の過熱のための制御器９の制御パラメータが緩慢に変化することにより、この制御器は、パラメータ変化中に調整信号跳躍（急変）を引き起こさず、エクスパンションバルブに対する調整信号を、変化する制御器条件に連続的に適応するために必要な時間を得る。
【００４０】
制御器ダイナミックスを適応するための適応ユニット２０には別の特性曲線を記憶しておくことができ、この別の特性曲線は（第１検出）ユニット９での制御器パラメータを、蒸発器出口での冷媒の過熱の制御偏差の絶対値に依存して調整する。この方法の目的は、制御器パラメータをそれぞれの必要性に適応することである。制御過程時に目標値跳躍が生じるか、またはダイナミックに変化する障害量が作用する場合、有利には制御器の増幅率は制御偏差の小さい発振状態の場合よりも大きくすべきである。
【００４１】
適応ユニット２０にあるこの特性曲線は、蒸発器出口での冷媒の過熱の制御偏差の絶対値に依存する制御器増幅率の変化を表わす。蒸発器出口での冷媒の過熱のための制御器９の発振または相互影響を、制御ダイナミックスを適応するためのユニット２０によって低減するためには、制御ダイナミックスの適応のために算出された出力信号を減衰させることが必要なこともある。減衰はとりわけ次の理由で有利である。すなわち制御器が発振する際には、蒸発器出口での冷媒の過熱の制御偏差の絶対値が周期的に値ゼロをとり、ユニット２０の調整値を減衰しないと、同じクロック（サイクル）でユニット９の制御パラメータが変化することとなるからである。
【００４２】
第３の実施例に対する代替実施例では、ユニット２０の第１の調整信号が過熱目標値に依存して、そして第２の調整信号が蒸発器出口での過熱の制御偏差の絶対値に依存して相互に１つの全体調整信号に結合される。このことは有利には、信号の平均値形成または信号の最大値形成によって行うことができる。さらにこの信号の可能な調整（制御）領域を、最小値および最大値の設定により制限することが有利である。
【００４３】
第４の実施例によれば圧力差制御ユニット２１が、動作モード−蒸発器除霜中に圧力差制御に用いられる。このための前提は、除霜が反転（ないしリバース）除霜（Umkehrabtauung）として実行されることである。この反転除霜では除霜時に蒸発器と凝縮器を通流する。ここでの目的は、蒸発器圧２と凝縮器圧４との圧力差を蒸発器の除霜過程中に制御し、これにより凝縮器および冷却回路の目下の動作点に最適に適応することである。
【００４４】
ここで有利には、暖房モードに対しても冷媒制御に使用されるエクスパンションバルブを使用する。従来技術によれば除霜過程は、除霜過程中に一定の絞り機能を備える絞り部材によって実行される。絞り機構の絞り作用を、除霜過程中に凝縮器および冷却回路の目下の動作点に最適に適応することも有利である。このことは次のように行うことができる。冷却回路の動作モードが蒸発器除霜モードであれば、特別機能−圧力差制御−蒸発器除霜が（識別）ユニット１８によりアクティベートされる。ユニット１９には、凝縮器圧と蒸発器圧との圧力差制御のための目標値および特性曲線が記憶されている。この特性曲線は、圧力差目標値と圧力差実際値とに依存して、除霜モードのためにエクスパンションバルブの開口度に対する調整信号を検出する。
【００４５】
さらに制御器１５に記憶された、除霜モードのためのエクスパンションバルブの調整値を（圧力差制御）ユニット２１の調整信号と結合することもできる。この結合は例えば、圧力差制御器が圧力差目標値と圧力差実際値との差に依存して調整信号を出力するようにして行うことができる。圧力差実際値が圧力差目標値より大きいかまたは等しい場合、調整信号は１であり、圧力差実際値が圧力差目標値よりも小さい場合、調整信号は差の増大と共に減少される。この調整信号は、制御器に記憶された、除霜モードのためのエクスパンションバルブの調整値と乗算され、エクスパンションバルブにさらに供給される。この圧力差制御機能のアクティベートは有利には、除霜の開始後に所定の時間が経過してから初めて行われる。
【００４６】
第５の実施例によれば、蒸発器除霜のための蒸発器除霜ユニット２２が解氷のために用いられる。このための前提は、蒸発器がこのモードでは、空気に含まれる水蒸気を凝縮および氷結することによって除霜されなければならないことである。従来技術によれば、蒸発器に対して除霜の必要性が識別されると、冷却回路の動作モードが除霜モードに直接切り替えられ、除霜モードが完全に終了した後、冷却回路の動作モードは再び暖房モードに直接切り替えられる。その際除霜は、ホットガス除霜（圧縮器から流出したホットガスが蒸発器を直接通流し、その後、圧縮器の吸引側に還流される）として、または反転除霜（蒸発器および凝縮器を除霜時に同じように冷媒が通流する）として実行することができる。除霜過程の目的は、蒸発器に存在する氷すべてを溶解し、溶けた水を放出することである。従来技術では通常、除霜モードから暖房モードへ直接切り替えられるが、このようにすると、除霜中に形成された溶けた水の一部が、動作モード−除霜から動作モード−暖房へ移行した後、蒸発器またはその近傍で再び凍結することがある。
【００４７】
このようにして動作モード−除霜動作／暖房動作が交番する際に所定の気候周辺条件が存在すると、増大する氷結が少なくとも蒸発器の一部に発生することがあり、この部分は除霜毎に増大する。除霜検知の形式と調整に依存して場合により、除霜過程はこの部分的氷結が完全に融解されていなくても終了とみなされる。
【００４８】
ここで本発明によれば、この部分的氷結を再び除去することができ、ないしは除霜過程が成功した後の部分的氷結の形成を阻止することのできる方法が提供される。（蒸発器除霜）ユニット２２はこの機能を制御する。ここでは少なくとも周期的に、動作モード−除霜から動作モード−暖房への計画的な直接的移行が阻止され、期限付の停止が動作モード−スタンバイに挿入される。さらに動作モード−暖房から動作モード−スタンバイ（圧縮器オフ）へ計画（予定）的に移行する際に、ユニット２２によって期限付の（所定期間の一時）停止が動作モード−除霜に挿入される。ここで計画的な移行とは、ユニット２２の機能を考慮しない動作モード制御システムが、例えば熱量制御器の熱要求に依存して、または除霜制御器の除霜要求／終了に依存してこのような移行を制御することを意味する。
【００４９】
両方の実施可能手段で、除霜過程には期限付の停止が静止モード（スタンバイ、圧縮器オフ）で直接続く。ここで有利には、除霜中に熱的エネルギーが蒸発器に入り込み、この熱的エネルギーは除霜の終了後に蒸発器ブロックに蓄積されることが利用される。
【００５０】
有利には蒸発器は構造的に、この熱的エネルギーのヒートポンプ環境への直接的放出を引き下げるようなチャンバに配置されている。これによりこのエネルギーはもっぱらこのチャンバの暖房に用いられる。有利にはこのチャンバのライニングも断熱材料を備える。蒸発器からチャンバへの熱エネルギーの放出は、このチャンバに形成された残余氷を溶解する。この残余氷は、除霜直後にも存在しており、除霜モードから暖房モードへ直接切り替えると再び氷結することとなる。このような特別機能のアクティベートは、外気温に依存するサイクルに結合することができる。このサイクルは一連の実験で経験的に検出される。このサイクルは、外気温、圧縮器運転時間等に依存して、蒸発器除霜の特別機能、すなわち解氷がいつアクティベートされ、どのような期間でこの機能のアクティベートが持続するかを表わす。このサイクルの制御はユニット１８により行うか、またはユニット２２で直接行うことができる。
【００５１】
別の実施手段では、とりわけ外気温が氷点より高い場合、次の特別アルゴリズムが挿入される。例えば溶けた水滴を蒸発器フィンから吹き飛ばすために、少なくとも周期的に、動作モード−除霜から動作モード−暖房への計画的な直接的移行が阻止され、ユニット２２によって期限付の停止が動作モード−スタンバイに、蒸発器送風機はオンにしたままで、挿入されるか、または設けられる。
【００５２】
更なる別の構成手段では、外気温が水の氷点より高い場合、スタンバイ動作モード（圧縮器オフ）のときにユニット２２によって、期限付の停止が蒸発器送風機がオンであるスタンバイモードに挿入される。送風機回転数は、送風機の回転数が制御可能である場合、この動作モードでも暖房モードに対する送風機回転数を基準にして低下することができる。水の氷点より高い空気体積流は、蒸発器または蒸発器を包囲するチャンバを除霜する。
【００５３】
第６の実施例によれば、（過熱制御）ユニット２３は特別機能−復熱器出口での冷媒の過熱制御−を制御する。ここでの目的は、蒸発器出口での冷媒の過熱を制御するための制御器（略して蒸発器過熱制御）を、復熱器出口での冷媒の過熱の制御（略して復熱器過熱制御）に切り替えることにより、冷却回路の制御区間の目下の動作点に最適に適応し、場合によっては冷却回路の仕事率を高めることである。復熱器出口での冷媒の過熱を制御することにより、蒸発器出口での冷媒の過熱を制御技術的に安定して低減することができ、この低減により蒸発器出口冷媒の過熱は所定の使用条件（蒸発器圧と凝縮器圧の差が大きいとき）ではゼロの値をとることもできる。この場合、復熱器で冷媒の完全な過熱が行われる。しかしこのことは制御区間パラメータ、すなわち傾斜と遅延時間に影響する。
【００５４】
本発明によれば、復熱器出口での冷媒の過熱制御の課題は、冷媒の過熱に対する制御器のパラメータ適応と、制御量を以下の方法により切り替えることによって解決される。
【００５５】
特別機能−復熱器出口での冷媒の過熱制御の開始（ないし起動、Freigabe）はブロック（識別ユニット）１８により制御される。この開始は例えば、暖房モードおよび／または冷房モードでだけ行われ、場合により動作モード交番後に（所定の）遅延時間が経過した後で初めて行われる。さらにこの開始は、復熱器過熱制御の動作が制御技術的に安定しており、冷却回路の仕事率を基準にしてエネルギー的に意味がある場合だけ行われる。ここでの基準は、復熱器で伝達されるエネルギーとすることができる。このエネルギーは２つの冷却経路相互の温度差によって支配的に影響を受ける。
【００５６】
冷媒の湿り蒸気領域の温度は圧力と関連しているから、復熱器過熱制御の動作を開始するために、凝縮器圧と蒸発器圧との圧力差の超過、凝縮器温度と蒸発器温度との温度差の超過、またはそれら方法の組み合わせを使用することができる。
【００５７】
さらに復熱器過熱制御の動作の開始は、凝縮器圧が固定的にセットされた（ある）限界値を上回り、蒸発器圧が固定的にセットされた（ある）限界値を下回る場合、または代替的に凝縮器温度が固定的にセットされた（ある）限界値を上回り、蒸発器温度が固定的にセットされた（ある）限界値を下回る場合に行うことができる。これら方法の組み合わせも可能である。
【００５８】
蒸発器過熱制御動作への復帰は、プロセス値状況に基づき復熱器過熱制御を開始するための条件がもはや満たされなくなるときに行われる。切替点にはヒステリシスを重畳することができる。
【００５９】
ユニット２３は、制御量が冷媒の蒸発器過熱から冷媒の復熱器過熱に切り替えられる際に、どの制御器パラメータをブロック９で調整するかを制御する。特徴的実施例では、制御器のすべての成分（例えばＰ成分、Ｉ成分、およびＤ成分）を同時に同じ係数により調整することができる。しかし選択された成分だけを調整することもできる。
【００６０】
有利には制御量が冷媒の蒸発器過熱から冷媒の復熱器過熱に切り替えられる際に、過熱に対する目標値設定も調整する。一般的には復熱器過熱の制御に対しては蒸発器過熱の制御に対するよりも高い目標値が適用される。
【００６１】
さらに復熱器過熱を制御する際には、復熱器出口での冷媒過熱の実際値を、蒸発器出口での冷媒過熱の実際値成分と共に計算すると有利である。例えば蒸発器出口での冷媒過熱実際値の所定のパーセンテージを、復熱器出口での冷媒過熱実際値に加算すれば、複合された制御量が得られる。有利にはこの複合された制御量は、本来の制御目標量（復熱器過熱）と、第２の量の成分（蒸発器過熱）とを含む。しかし本来の制御目標量は大きな制御区間時定数により減衰され、第２の量はこれより格段に小さな制御区間時定数により減衰される。従って制御区間応答（Streckenreaktion）の傾向が良好に形成される。
【００６２】
上記のホットガス温度制限ではホットガス温度が注目されたが、ホットガス温度は過熱制御と直接関連するものではない。しかしホットガス温度に注目することは冷房装置の安全性の点で有利である。ホットガス温度は、圧縮されて圧縮器を去る圧力ガスの温度を表わす。この温度は圧縮器のオイルの寿命に影響する。このオイルは典型的には、それより高いとオイル分子の構成成分に分解する最大温度を有する。ホットガス温度は冷却回路中の最高温度を表わす。この温度は２つの圧力、すなわち高圧と低圧に依存している。さらに圧縮器の品質もホットガス温度では重要である。
【００６３】
前記のエクスパンションバルブは、電子的に制御可能な、ないしは電子的に制御されるエクスパンションバルブとして構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、冷房装置に限らず暖房装置、或いはこれらを含めた空調装置に適用できる。
最後に、前記の実施例の説明は請求される本発明の理解のためにだけ用いるものであり、本発明はこの実施例に制限されるものではないことを述べておく。また、特許請求の範囲に付記した図面参照符号は、専ら本発明の理解を助けるためのものであり、図示の態様に本発明を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図１は、第１実施例による圧縮型冷房装置の概略図である。
【図２】図２は、第１実施例による制御器の概略的ブロック回路図である。
【図１】
2008215806.tif 000003
【図２】
2008215806.tif 000004