BR112014025596B1

BR112014025596B1 - Ar condicionado

Info

Publication number: BR112014025596B1
Application number: BR112014025596-2A
Authority: BR
Inventors: Tomoyuki Haikawa; Tomoatsu Minamida
Original assignee: Daikin Industries, Ltd
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2022-02-15
Also published as: CN104220816A; WO2013157406A1; AU2013250426A1; US10281184B2; EP2857769B1; EP2857769A1; BR112014025596A2; ES2945687T3; EP2857769A4; AU2013250426B2; CN104220816B; JP2013221669A; MY184040A; JP5805579B2; US20150068237A1

Abstract

ar condicionado. a presente invenção refere-se à desumidificação que não pode ser realizada quando a carga diminui. em um ar condicionado da presente invenção, um trocador de calor interno inclui um trocador de calor auxiliar (20) e um trocador de calor principal (21) disposto na direção do vento a partir do trocador de calor auxiliar (20). em uma operação em um predeterminado modo de operação de desumidificação, um fluido refrigerante líquido fornecido para o trocador de calor auxiliar (20) todo se evapora a meio-caminho no trocador de calor auxiliar (20). portanto, apenas uma área parcial a montante no trocador de calor auxiliar (20) é uma região de evaporação, ao mesmo tempo em que uma área a jusante da região de evaporação no trocador de calor auxiliar (20) é uma região de superaquecimento. no predeterminado modo de operação de desumidificação, um compressor e uma válvula de expansão são controlados de modo que a extensão da região de evaporação do trocador de calor auxiliar (20) varia dependendo da carga.

Description

Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a um ar condicionado configurado para realizar uma operação de desumidificação.

Técnica Antecedente

[002] Há um ar condicionado convencional no qual: um trocador de calor auxiliar é disposto situado atrás de um trocador de calor principal; e um fluido refrigerante se evapora apenas no trocador de calor auxiliar para realizar localmente a desumidificação de modo que a de- sumidificação pode ser realizada mesmo sob uma baixa carga (mesmo quando o número de revolução de um compressor é pequeno), por exemplo, quando a diferença entre temperatura ambiente e a temperatura ajustada é suficientemente pequena e portanto a capacidade de resfriamento necessária é pequena. No referido ar condicionado, uma região de evaporação é limitada para estar dentro do trocador de calor auxiliar, e um sensor de temperatura é disposto a jusante da região de evaporação, para fazer o controle de modo que o grau de superaquecimento é constante.

Lista de citaçãoLiteratura de Patente

[003] Literatura de Patente 1: Publicação de Patente Japonesa Não Examinada No. 14727/1997 (Tokukaihei 09-14727) Sumário da invenção

Problema técnico

[004] Entretanto, sob o controle para manter o grau de superaquecimento constante, a temperatura de evaporação tem que ser mais abaixada quando a carga for relativamente alta. Mas, se a temperatura de evaporação for muito baixa, o trocador de calor pode congelar. Adicionalmente, a diminuição da temperatura de evaporação leva a uma redução na eficiência do ciclo de refrigeração. Adicionalmente, quando a carga se torna extremamente baixa ao contrário, uma elevação na temperatura de evaporação é necessitada, ocasionando o problema de que a desumidificação não pode ser realizada.

[005] Em vista do dito acima, um objetivo da presente invenção é proporcionar um ar condicionado que garanta que a desumidificação seja realizada sob uma baixa carga mesmo quando a carga varia.

Solução para o problema

[006] Um ar condicionado de acordo com um primeiro aspecto da presente invenção inclui um circuito de fluido refrigerante no qual um compressor, um trocador de calor externo, uma válvula de expansão, e um trocador de calor interno são conectados um ao outro. Em um predeterminado modo de operação de desumidificação, o trocador de calor interno inclui: uma região de evaporação onde um fluido refrigerante líquido se evapora; e uma região de superaquecimento a jusante da região de evaporação, e o compressor e a válvula de expansão são controlados de modo que uma extensão da região de evaporação varia dependendo da carga.

[007] No referido ar condicionado, a extensão da região de evaporação onde o fluido refrigerante líquido se evapora varia dependendo da carga no trocador de calor interno, e portanto, o volume do ar que de fato passa através da região de evaporação varia mesmo quando o volume do ar captado para dentro da unidade interna é constante. Com isso, a desumidificação é realizada com uma pouca mudança na temperatura de evaporação embora a carga seja aumenta- da/reduzida.

[008] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, o ar condicionado no primeiro aspecto adicionalmente inclui um meio de detecção de temperatura de evaporação para detectar uma temperatura de evaporação, e o compressor e a válvula de expansão são controlados com base na temperatura de evaporação.

[009] No referido ar condicionado, a extensão da região de evaporação do trocador de calor interno é adequadamente mudada dependendo da carga.

[010] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, no ar condicionado do segundo aspecto, o compressor e a válvula de expansão são controlados de modo que a temperatura de evaporação diminui para dentro de uma faixa de temperatura predeterminada.

[011] No referido ar condicionado, a temperatura de evaporação é ajustada de modo a se encontrar dentro da faixa na qual a desumidi- ficação é possível.

[012] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, o ar condicionado de acordo com qualquer um dos primeiro ao terceiro aspectos adicionalmente inclui um meio de detecção de temperatura de superaquecimento para detectar a temperatura de superaquecimento.

[013] No referido ar condicionado, é detectado se a evaporação está completa no trocador de calor interno.

[014] De acordo com um quinto aspecto da presente invenção, no ar condicionado de qualquer um dos primeiro ao quarto aspectos, o trocador de calor interno inclui um trocador de calor auxiliar ao qual um fluido refrigerante líquido é fornecido no predeterminado modo de operação de desumidificação, e um trocador de calor principal disposto a jusante do trocador de calor auxiliar no predeterminado modo de operação de desumidificação.

[015] De acordo com um sexto aspecto da presente invenção, no ar condicionado do quinto aspecto, o trocador de calor principal inclui um trocador de calor dianteiro disposto no lado da frente na unidade interna, e um trocador de calor traseiro disposto no lado de trás na unidade interna; e o trocador de calor auxiliar é disposto adiante do tro- cador de calor dianteiro.

[016] No referido ar condicionado, é possível se ampliar o tamanho do trocador de calor auxiliar, e isso permite um aumento da faixa dentro da qual a região de evaporação do trocador de calor auxiliar varia.

[017] De acordo com um sétimo aspecto da presente invenção, no ar condicionado do sexto aspecto da presente invenção, o número de fileiras de tubos que funcionam como a região de evaporação no trocador de calor auxiliar no predeterminado modo de operação de de- sumidificação não é menos do que a metade do número total de fileiras de tubos do trocador de calor dianteiro.

[018] No referido ar condicionado, é possível se aumentar suficientemente a extensão da região de evaporação, e portanto a variação na carga é abordada suficientemente. A referida estrutura é eficaz especialmente sob alta carga.

[019] De acordo com um oitavo aspecto da presente invenção, o ar condicionado de qualquer um dos primeiro ao sétimo aspectos adicionalmente inclui: um ventilador interno configurado para fornecer fluxo de ar para o trocador de calor interno; e um meio de mudar para mudar o número de revolução do ventilador interno.

[020] No referido ar condicionado, é possível para mudar a extensão da região de evaporação do trocador de calor auxiliar dependendo da carga por mudar o volume do ar fornecido para o trocador de calor interno.

Efeitos vantajosos da invenção

[021] Como descrito acima, a presente invenção proporciona os efeitos vantajosos a seguir.

[022] No primeiro aspecto da presente invenção, a extensão da região de evaporação onde o fluido refrigerante líquido se evapora varia dependendo da carga no trocador de calor interno, e portanto, o volume do ar que de fato passa através da região de evaporação varia mesmo quando o volume do ar captado para dentro da unidade interna é constante. Com isso, a desumidificação é realizada com pouca mudança na temperatura de evaporação embora a carga seja aumenta- da/reduzida.

[023] No segundo aspecto da presente invenção, a extensão da região de evaporação do trocador de calor interno é adequadamente mudada dependendo da carga.

[024] No terceiro aspecto da presente invenção, a temperatura de evaporação é ajustada de modo a se encontrar dentro da faixa na qual a desumidificação é possível.

[025] No quarto aspecto da presente invenção, é detectado se a evaporação está completa no trocador de calor interno.

[026] No sexto aspecto da presente invenção, é possível se ampliar o tamanho do trocador de calor auxiliar, e isso permite um aumento da faixa na qual a região de evaporação do trocador de calor auxiliar varia.

[027] No sétimo aspecto da presente invenção, é possível se aumentar suficientemente a extensão da região de evaporação, e portanto a variação na carga é abordada suficientemente. A referida estrutura é eficaz especialmente sob alta carga.

[028] No oitavo aspecto da presente invenção, é possível se mudar a extensão da região de evaporação do trocador de calor auxiliar dependendo da carga por mudar o volume do ar fornecido para o trocador de calor interno.

Breve descrição dos desenhos

[029] A figura 1 é um diagrama de circuito mostrando um circuito de fluido refrigerante de um ar condicionado de uma modalidade da presente invenção.

[030] A figura 2 é uma seção transversal esquemática de uma unidade interna do ar condicionado de uma modalidade da presente invenção.

[031] A figura 3 é um diagrama que ilustra a estrutura de um trocador de calor interno.

[032] A figura 4 é um diagrama que ilustra a unidade de controle do ar condicionado de uma modalidade da presente invenção.

[033] A figura 5 é um gráfico mostrando, apenas como exemplo, como o coeficiente de fluxo muda na medida em que o grau de abertura de uma válvula de expansão é mudado.

[034] A figura 6 é um gráfico de fluxo que ilustra o controle em uma operação em um modo de operação de desumidificação.

Descrição de Modalidades

[035] O a seguir descreve um ar condicionado 1 de uma modalidade da presente invenção.

Estrutura geral do ar condicionado 1

[036] Como mostrado na figura 1, o ar condicionado 1 da presente modalidade inclui: uma unidade interna 2 instalada dentro de um ambiente; e uma unidade externa 3 instalada fora do ambiente. O ar condicionado 1 adicionalmente inclui um circuito de fluido refrigerante no qual um compressor 10, uma válvula de quatro vias 11, um trocador de calor externo 12, uma válvula de expansão 13, e um trocador de calor interno 14 são conectados um ao outro. No circuito de fluido refrigerante, o trocador de calor externo 12 é conectado a uma porta de descarga do compressor 10 por meio da válvula de quatro vias 11, e a válvula de expansão 13 é conectada ao trocador de calor externo 12. Adicionalmente, uma extremidade do trocador de calor interno 14 é conectada à válvula de expansão 13, e a outra extremidade do trocador de calor interno 14 é conectada a uma porta de entrada do compressor 10 por meio da válvula de quatro vias 11. O trocador de calor interno 14 inclui um trocador de calor auxiliar 20 e um trocador de calor principal 21.

[037] No ar condicionado 1, as operações em um modo de operação de refrigeração, em um predeterminado modo de operação de desumidificação, e em um modo de operação de aquecimento são possíveis. Ao se usar um controle remoto, várias operações são possíveis: selecionar um dos modos de operação para iniciar a operação, mudar um modo de operação, parar a operação, e semelhante. Adicionalmente, o uso do controle remoto, é possível para ajustar os ajustes da temperatura interna, e para mudar o volume de ar da unidade interna 2 por mudar o número de revoluções de um ventilador interno.

[038] Como indicado com setas sólidas na figura, no modo de operação de refrigeração e no predeterminado modo de operação de desumidificação, são respectivamente formados um ciclo de refrigeração e um ciclo de desumidificação, em cada um dos quais: um fluido refrigerante descarregado a partir do compressor 10 flui, a partir da válvula de quatro vias 11, através do trocador de calor externo 12, da válvula de expansão 13, e do trocador de calor auxiliar 20, para o trocador de calor principal 21 em ordem; e o fluido refrigerante tendo passado através do trocador de calor principal 21 retorna de volta para o compressor 10 por meio da válvula de quatro vias 11. Ou seja, o trocador de calor externo 12 funciona como uma condensadora, e o trocador de calor interno 14 (o trocador de calor auxiliar 20 e o trocador de calor principal 21) funciona como uma evaporadora.

[039] Nesse meio tempo, no modo de operação de aquecimento, o estado da válvula de quatro vias 11 é trocado, para formar um ciclo de aquecimento no qual: o fluido refrigerante descarregado a partir do compressor 10 flui, a partir da válvula de quatro vias 11, através do trocador de calor principal 21, do trocador de calor auxiliar 20, e da válvula de expansão 13, para o trocador de calor externo 12 em ordem; e o fluido refrigerante tendo passado através do trocador de calor externo 12 retorna de volta para o compressor 10 por meio da válvula de quatro vias 11, como indicado com setas pontilhadas na figura. Ou seja, o trocador de calor interno 14 (o trocador de calor auxiliar 20 e o trocador de calor principal 21) funciona como a condensadora, e o trocador de calor externo 12 funciona como a evaporadora.

[040] A unidade interna 2 tem, em sua superfície superior, uma entrada de ar 2a através da qual ar interno é captado. A unidade interna 2 adicionalmente tem, na porção inferior de sua superfície dianteira, uma saída de ar 2b através da qual o ar para o ar condicionado sai. Dentro da unidade interna 2, um trajeto de fluxo de ar é formado a partir da entrada de ar 2a para a saída de ar 2b. No trajeto de fluxo de ar, o trocador de calor interno 14 e um ventilador interno de fluxo transversal 16 são dispostos. Portanto, na medida em que o ventilador interno 16 gira, o ar interno é captado para dentro da unidade interna 1 através da entrada de ar 2a. Na porção dianteira da unidade interna 2, o ar captado através da entrada de ar 2a flui através do trocador de calor auxiliar 20 e do trocador de calor principal 21 em direção do ventilador interno 16. Nesse meio tempo, na porção traseira da unidade interna 2, o ar captado através da entrada de ar 2a flui através do trocador de calor principal 21 em direção do ventilador interno 16.

[041] Como descrito acima, o trocador de calor interno 14 inclui: o trocador de calor auxiliar 20; e o trocador de calor principal 21 localizado a jusante do trocador de calor auxiliar 20 em uma operação no modo de operação de refrigeração ou no predeterminado modo de operação de desumidificação. O trocador de calor principal 21 inclui: um trocador de calor dianteiro 21a disposto no lado da frente da unidade interna 2; e um trocador de calor traseiro 21b disposto no lado de trás da unidade interna 2. Os trocadores de calor 21a e 21b são arranjados em um formato de um V invertido em torno do ventilador interno 16. Adicionalmente, o trocador de calor auxiliar 20 é disposto adiante do trocador de calor dianteiro 21a. Cada um do trocador de calor auxiliar 20 e o trocador de calor principal 21 (o trocador de calor dianteiro 21a e o trocador de calor traseiro 21b) inclui tubos de trocador de calor e uma pluralidade de aletas.

[042] No modo de operação de refrigeração e no predeterminado modo de operação de desumidificação, um fluido refrigerante líquido é fornecido através de uma entrada de líquido 17a proporcionada na vizinhança de uma extremidade inferior do trocador de calor auxiliar 20, e o fluido refrigerante líquido assim fornecido flui em direção de uma extremidade superior do trocador de calor auxiliar 20, como mostrado na figura 3. Então, o fluido refrigerante é descarregado através de uma saída 17b proporcionada na vizinhança da extremidade superior do trocador de calor auxiliar 20, e então flui para uma seção de ramificação 18a. O fluido refrigerante é dividido na seção de ramificação 18a em ramificações, que são respectivamente fornecidas, por meio de três entradas 17c do trocador de calor principal 21, para a porção inferior e uma porção superior do trocador de calor dianteiro 21a e para o trocador de calor traseiro 21b. Então, o fluido refrigerante ramificado é descarregado através de saídas 17d, para se misturar em uma seção de mistura 18b. No modo de operação de aquecimento, o fluido refrigerante flui em uma direção invertida em relação à direção acima.

[043] Quando o ar condicionado 1 opera no predeterminado modo de operação de desumidificação, o fluido refrigerante líquido fornecido através da entrada de líquido 17a do trocador de calor auxiliar 20 todo se evapora a meio-caminho no trocador de calor auxiliar 20, isto é, antes de alcançar a saída. Portanto, apenas uma área parcial na vizinhança da entrada de líquido 17a do trocador de calor auxiliar 20 é uma região de evaporação onde o fluido refrigerante líquido se evapora. Desse modo, em uma operação no predeterminado modo de operação de desumidificação, apenas a área parcial a montante no troca- dor de calor auxiliar 20 é a região de evaporação, ao mesmo tempo em que (i) a área a jusante da região de evaporação no trocador de calor auxiliar 20 e (ii) o trocador de calor principal 21 cada um funciona como uma região de superaquecimento, no trocador de calor interno 14.

[044] Adicionalmente, o fluido refrigerante tendo fluído através da região de superaquecimento na vizinhança da extremidade superior do trocador de calor auxiliar 20 flui através da porção inferior do trocador de calor dianteiro 21a disposto na direção do vento a partir da porção inferior do trocador de calor auxiliar 20. Portanto, entre o ar captado através da entrada de ar 2a, o ar tendo sido resfriado na região de evaporação do trocador de calor auxiliar 20 é aquecido pelo trocador de calor dianteiro 21a, e então soprado para fora a partir da saída de ar 2b. Nesse meio tempo, entre o ar captado através da entrada de ar 2a, o ar tendo fluído através da região de superaquecimento do trocador de calor auxiliar 20 e através do trocador de calor dianteiro 21a, e o ar tendo fluído através do trocador de calor traseiro 21b são soprados para fora a partir da saída de ar 2b a uma temperatura substancialmente a mesma que a temperatura interna.

[045] No ar condicionado 1, um sensor de temperatura de evaporação 30 é fixado à unidade externa 3, como mostrado na figura 1. Um sensor de temperatura de evaporação 30 é configurado para detectar uma temperatura de evaporação e é disposto a jusante da válvula de expansão 13 no circuito de fluido refrigerante. Adicionalmente, para a unidade interna 2, são fixados: um sensor de temperatura interna 31 configurado para detectar a temperatura interna (a temperatura do ar captado através da entrada de ar 2a da unidade interna 2); e um sensor de temperatura interna do trocador de calor 32 configurado para detectar se a evaporação do fluido refrigerante líquido está completa no trocador de calor auxiliar 20.

[046] Como mostrado na figura 3, o sensor de temperatura interna do trocador de calor 32 é disposto na vizinhança da extremidade superior do trocador de calor auxiliar 20 e na direção do vento a partir do trocador de calor auxiliar 20. Adicionalmente, na região de superaquecimento na vizinhança da extremidade superior do trocador de calor auxiliar 20, o ar captado através da entrada de ar 2a é dificilmente resfriado. Portanto, quando a temperatura detectada pelo sensor de temperatura interna do trocador de calor 32 é substancialmente a mesma que a temperatura interna detectada pelo sensor de temperatura interna 31, é indicado que a evaporação está completa a meio- caminho no trocador de calor auxiliar 20, e que a área na vizinhança da extremidade superior do trocador de calor auxiliar 20 é a região de superaquecimento. Adicionalmente, o sensor de temperatura interna do trocador de calor 32 é proporcionado para um tubo de transferência de calor em uma porção média do trocador de calor interno 14. Assim sendo, na vizinhança da porção média do trocador de calor interno 14, são detectadas a temperatura de condensação na operação de aquecimento e a temperatura de evaporação em uma operação de refrigeração.

[047] Como mostrado na figura 4, a unidade de controle do ar condicionado 1 é conectada com: o compressor 10; a válvula de quatro vias 11; a válvula de expansão 13; um motor 16a para acionar o ventilador interno 16; um sensor de temperatura de evaporação 30; o sensor de temperatura interna 31; e o sensor de temperatura interna do trocador de calor 32. Portanto, a unidade de controle controla a operação do ar condicionado 1 com base em: um comando a partir do controle remoto (para o início da operação, para os ajustes da temperatura interna, ou semelhante); a temperatura de evaporação detectada por um sensor de temperatura de evaporação 30; a temperatura interna detectada pelo sensor de temperatura interna 31 (a temperatu- ra do ar de entrada); e a temperatura média do trocador de calor detectada pelo sensor de temperatura interna do trocador de calor 32.

[048] Adicionalmente, no ar condicionado 1, o trocador de calor auxiliar 20 inclui a região de evaporação onde o fluido refrigerante líquido se evapora e a região de superaquecimento a jusante da região de evaporação no predeterminado modo de operação de desumidifi- cação. O compressor 10 e a válvula de expansão 13 são controlados de modo que a extensão da região de evaporação varia dependendo da carga. Aqui, "a extensão varia dependendo da carga" quer dizer que a extensão varia dependendo da quantidade de calor fornecido para a região de evaporação, e a quantidade de calor é determinada, por exemplo, por a temperatura interna (a temperatura do ar de entrada) e um volume interno de ar. Adicionalmente, a carga corresponde a uma capacidade de desumidificação necessária (capacidade de refrigeração necessária), e a carga é determinada levando-se em consideração, por exemplo, a diferença entre a temperatura interna e a temperatura ajustada.

[049] O compressor 10 é controlado com base na diferença entre a temperatura interna e a temperatura ajustada. Quando a diferença entre a temperatura interna e a temperatura ajustada é grande, a carga é alta, e portanto o compressor 10 é controlado de modo que a sua frequência aumenta. Quando a diferença entre a temperatura interna e a temperatura ajustada é pequena, a carga é baixa, e portanto o compressor 10 é controlado de modo que a sua frequência diminui.

[050] A válvula de expansão 13 é controlada com base na temperatura de evaporação detectada por um sensor de temperatura de evaporação 30. Ao mesmo tempo em que a frequência do compressor 10 é controlada como descrito acima, a válvula de expansão 13 é controlada de modo que a temperatura de evaporação diminui para dentro de uma faixa de temperatura predeterminada (10 a 14 graus Celsius) próximo de uma temperatura de evaporação alvo (12 graus Celsius). É preferível que a predeterminada faixa de temperatura de evaporação seja constante, independente da frequência do compressor 10. Entretanto, a predeterminada faixa pode ser relativamente mudada com a mudança da frequência desde que a predeterminada faixa seja substancialmente constante.

[051] Assim sendo, o compressor 10 e a válvula de expansão 13 são controlados dependendo da carga no predeterminado modo de operação de desumidificação, e desse modo mudar a extensão da região de evaporação do trocador de calor auxiliar 20, e fazendo com que a temperatura de evaporação caia dentro da predeterminada faixa de temperatura.

[052] No ar condicionado 1, cada um do trocador de calor auxiliar 20 e o trocador de calor dianteiro 21a tem doze fileiras dos tubos de transferência de calor. Quando o número de fileiras dos tubos que fu- cionam como a região de evaporação no trocador de calor auxiliar 20 no predeterminado modo de operação de desumidificação não é menos do que a metade do número total de fileiras dos tubos do trocador de calor dianteiro 21a, é possível se aumentar suficientemente a extensão da região de evaporação do trocador de calor auxiliar, e portanto a variação na carga é abordada suficientemente. A referida estrutura é eficaz especialmente sob alta carga.

[053] A figura 5 é um gráfico mostrando como o coeficiente de fluxo muda quando o grau de abertura da válvula de expansão 13 é mudado. O grau de abertura da válvula de expansão 13 muda continuamente com o número de pulsos de acionamento informados para a válvula de expansão 13. Na medida em que o grau de abertura diminui, o coeficiente de fluxo do fluido refrigerante que flui através da válvula de expansão 13 diminui. A válvula de expansão 13 é completamente fechada quando o grau de abertura é t0. Na faixa dos graus de abertura t0 a t1, o coeficiente de fluxo aumenta em um primeiro gradiente como o grau de abertura aumenta. Na faixa dos graus de abertura t1 a t2, o coeficiente de fluxo aumenta em um segundo gradiente na medida em que o grau de abertura aumenta. Observar que o primeiro gradiente é maior do que o segundo gradiente.

[054] Com referência à figura 6, descrição será dada para o controle em uma operação no predeterminado modo de operação de de- sumidificação no ar condicionado 1.

[055] Primeiro, quando uma operação para iniciar a operação de desumidificação é realizada no controle remoto (etapa S1), é determinado se a frequência do compressor é mais baixa do que a frequência do limite superior e se a temperatura média do trocador de calor é mais alta do que a temperatura limite de desumidificação, e desse modo é determinado se a desumidificação é impossível em uma operação de refrigeração em virtude de uma baixa carga (etapa S2). Na etapa S2, é determinado se a desumidificação é impossível em uma operação de refrigeração em virtude de uma baixa carga uma vez que a frequência do compressor é mais baixa do que a frequência do limite superior no modo de operação de desumidificação. Entretanto, embora a frequência do compressor seja mais baixa do que a frequência do limite superior, a desumidificação é possível quando a temperatura de evaporação é baixa. Portanto, quando a temperatura de evaporação é mais baixa do que o limite da temperatura de desumidificação, não é determinado que a desumidificação seja impossível em uma operação de refrigeração em virtude de uma baixa carga. Desse modo, na etapa S2, é determinado que a desumidificação é impossível em uma operação de refrigeração quando a carga é baixa e a temperatura de evaporação é mais alta do que o limite da temperatura de desumidificação.

[056] Então, quando é determinado que a frequência do compressor é mais baixa do que a frequência do limite superior e a tempe- ratura média do trocador de calor é mais alta do que o limite da temperatura de desumidificação (etapa S2: SIM), a desumidificação é impossível em uma operação de refrigeração em virtude de uma baixa carga. Portanto, o grau de abertura da válvula é rapidamente reduzido, e então a operação de desumidificação é iniciada (etapa S3). Então, a operação de desumidificação é iniciada na qual: o fluido refrigerante líquido fornecido através da entrada de líquido 17a do trocador de calor auxiliar 20 todo se evapora a meio-caminho no trocador de calor auxiliar 20; e portanto apenas uma área parcial na vizinhança da entrada de líquido 17a do trocador de calor auxiliar 20 funciona como a região de evaporação.

[057] Após a operação de desumidificação ser iniciada, é determinado se a temperatura de evaporação detectada por um sensor de temperatura de evaporação 30 é mais baixa do que um limite inferior, para determinar se a temperatura de evaporação é muito baixa. (etapa S4). Quando a temperatura de evaporação é mais baixa do que o limite mais baixo (limite mais baixo para evitar o fechamento da válvula de expansão 13), é indicado que a válvula de expansão 13 está quase fechada. Portanto, na etapa S4, é determinado se a válvula de expansão 13 está quase fechada, para determinar se o grau de abertura da válvula precisa ser aumentado.

[058] Então, quando é determinado que uma temperatura de evaporação é mais baixa do que o limite mais baixo (a válvula de expansão 13 está quase fechada) (etapa S4: SIM), é determinado se a temperatura média do trocador de calor (a temperatura do ar na vizinhança da extremidade superior do trocador de calor auxiliar 20 e na direção do vento a partir do trocador de calor auxiliar 20) é mais alta do que a temperatura interna, desse modo para determinar se a evaporação está completa no trocador de calor auxiliar 20 (etapa S5). Quando a área na vizinhança da extremidade superior do trocador de calor auxiliar 20 é a região de superaquecimento, o ar captado através da entrada de ar 2a é dificilmente resfriado em uma área na vizinhança da extremidade superior do trocador de calor auxiliar 20, e portanto, a temperatura média do trocador de calor detectada pelo sensor de temperatura interna do trocador de calor 32 é próxima de ou mais alta do que a temperatura interna detectada pelo sensor de temperatura interna 31. Desse modo, na etapa S5, quando a temperatura média do trocador de calor é igual a ou mais alta do que a temperatura obtida por subtrair a quantidade de correção a partir da temperatura interna, é determinado que a temperatura do ar na vizinhança da extremidade superior do trocador de calor auxiliar 20 e na direção do vento a partir do trocador de calor auxiliar 20 é mais alta do que a temperatura interna, e é determinado que a área na vizinhança da extremidade superior do trocador de calor auxiliar 20 é a região de superaquecimento, e assim evaporação está completa no trocador de calor auxiliar 20.

[059] Quando a temperatura média do trocador de calor (a temperatura do ar na vizinhança da extremidade superior do trocador de calor auxiliar 20 e na direção do vento a partir do trocador de calor auxiliar 20) é mais baixa do que a temperatura interna (etapa S5: NÃO), o grau de abertura da válvula é rapidamente aumentado embora a evaporação não esteja completa dentro do trocador de calor auxiliar 20 (etapa S6). Então, a operação de refrigeração é iniciada no estado onde o fluido refrigerante líquido fornecido através da entrada de líquido 17a do trocador de calor auxiliar 20 flui para dentro do trocador de calor principal 21 (etapa S7).

[060] Por outro lado, quando a temperatura média do trocador de calor (a temperatura do ar na vizinhança da extremidade superior do trocador de calor auxiliar 20 e na direção do vento a partir do trocador de calor auxiliar 20) é mais alta do que a temperatura interna (etapa S5: SIM), a evaporação está completa dentro do trocador de calor au- xiliar 20 e o trocador de calor auxiliar 20 tem a região de evaporação e a região de superaquecimento. No referido estado, o grau de abertura da válvula é significantemente aumentado (etapa S8). Posteriormente, a frequência do compressor é mudada de modo que a temperatura interna se aproxima da temperatura ajustada (etapa S9). Então, é determinado se a frequência do compressor é mais baixa do que a frequência do limite superior (etapa S10). Quando a frequência do compressor é igual a ou mais alta do que a frequência do limite superior (etapa S10: NÃO), a desumidificação é possível em uma operação de refrigeração, e portanto a operação de refrigeração é iniciada (etapa S7). Quando a frequência do compressor é mais baixa do que a frequência do limite superior (etapa S10: SIM), a rotina prossegue para a etapa S4 ao mesmo tempo em que mantém a operação de desumidifi- cação.

[061] Quando, na etapa S2, é determinado que a frequência do compressor é igual a ou mais alta do que a frequência do limite superior, ou que a temperatura média do trocador de calor é igual a ou mais baixa do que o limite da temperatura de desumidificação (etapa S2: NÃO), a desumidificação é possível em uma operação de refrigeração, e portanto a operação de refrigeração é iniciada (etapa S7).

[062] Quando, na etapa S4, a temperatura de evaporação detectada por um sensor de temperatura de evaporação 30 é igual a ou mais alta do que o limite mais baixo (etapa S4: NÃO), é determinado se a temperatura média do trocador de calor (a temperatura do ar na vizinhança da extremidade superior do trocador de calor auxiliar 20 e na direção do vento a partir do trocador de calor auxiliar 20) é mais alta do que a temperatura interna, desse modo para determinar se a evaporação está completa dentro do trocador de calor auxiliar 20 (etapa S11).

[063] Quando a temperatura média do trocador de calor (a tem- peratura do ar na vizinhança da extremidade superior do trocador de calor auxiliar 20 e na direção do vento a partir do trocador de calor auxiliar 20) é mais alta do que a temperatura interna (etapa S11: SIM), a evaporação está completa dentro do trocador de calor auxiliar 20, e o trocador de calor auxiliar 20 tem a região de evaporação e a região de superaquecimento. Então, é determinado se a temperatura de evaporação diminui para dentro de uma predeterminada faixa de temperatura próxima da temperatura de evaporação alvo (etapa S12). Assim sendo, na etapa S12, é determinado se o grau de abertura da válvula precisa ser mudado de modo que a temperatura de evaporação detectada por um sensor de temperatura de evaporação 30 diminui para dentro de uma predeterminada faixa de temperatura próxima da temperatura de evaporação alvo.

[064] Quando, na etapa S12, a temperatura de evaporação diminui para dentro de uma predeterminada faixa de temperatura próxima da temperatura de evaporação alvo (etapa S12: SIM), não há necessidade de mudar o grau de abertura da válvula, e portanto a rotina prossegue para a etapa S9.

[065] Por outro lado, quando a temperatura de evaporação não se insere dentro de uma predeterminada faixa de temperatura próxima da temperatura de evaporação alvo (etapa S12: NÃO), é determinado se a temperatura de evaporação é mais baixa do que a temperatura de evaporação alvo (etapa S13). Quando a temperatura de evaporação é mais baixa do que a temperatura de evaporação alvo (etapa S13: SIM), o grau de abertura da válvula é relativamente aumentado de modo que a temperatura de evaporação se torna mais próxima da temperatura de evaporação alvo (etapa S14). Quando a temperatura de evaporação é mais alta do que a temperatura de evaporação alvo (etapa S13: NÃO), o grau de abertura da válvula é relativamente reduzido de modo que a temperatura de evaporação se torna mais próxima da temperatura de evaporação alvo (etapa S15). Então, a rotina prossegue para a etapa S9.

[066] Quando, na etapa S11, a temperatura média do trocador de calor (a temperatura do ar na vizinhança da extremidade superior do trocador de calor auxiliar 20 e na direção do vento a partir do trocador de calor auxiliar 20) é igual a ou mais baixa do que a temperatura interna (etapa S11: NÃO), a evaporação não está completa dentro do trocador de calor auxiliar 20, e portanto o grau de abertura da válvula é significantemente fechado (etapa S16). Então, a rotina prossegue para a etapa S9.

[067] Assim sendo, no ar condicionado 1, o controle é realizado de modo que a extensão da região de evaporação do trocador de calor auxiliar 20 varia no predeterminado modo de operação de desumidifi- cação. Por exemplo, quando a carga aumenta no predeterminado modo de operação de desumidificação na condição de que a extensão da região de evaporação do trocador de calor auxiliar 20 seja de um predeterminado tamanho, a frequência do compressor 10 é aumentada e o grau de abertura da válvula de expansão 13 é mudado de modo a aumentar. Como um resultado, a extensão da região de evaporação do trocador de calor auxiliar 20 se torna maior do que aquela do predeterminado tamanho, e isso aumenta o volume do ar que de fato passa através da região de evaporação mesmo quando o volume do ar captado para dentro da unidade interna 2 é constante.

[068] Nesse meio tempo, quando a carga se torna mais baixa no predeterminado modo de operação de desumidificação na condição de que a extensão da região de evaporação do trocador de calor auxiliar 20 seja do predeterminado tamanho, a frequência do compressor 10 é reduzida e o grau de abertura da válvula de expansão 13 é mudado de modo a diminuir. Portanto, a extensão da região de evaporação do trocador de calor auxiliar 20 se torna menor do que aquela do predeter- minado tamanho, e isso diminui o volume do ar que de fato passa através da região de evaporação mesmo quando o volume do ar captado para dentro da unidade interna 2 é constante.Características do ar condicionado da presente modalidade

[069] No ar condicionado 1 da presente modalidade, a extensão da região de evaporação onde o fluido refrigerante líquido se evapora varia no trocador de calor auxiliar 20, e portanto o volume do ar que de fato passa através da região de evaporação varia mesmo quando o volume do ar captado para dentro da unidade interna 2 é constante. Isso torna possível se continuar a desumidificação sob uma grande faixa de cargas, sem excessivamente reduzir a temperatura de evaporação de modo a completar a evaporação dentro do trocador de calor auxiliar 20 quando a carga é alta e desse modo piorando o COP (coeficiente de desempenho). Adicionalmente, não há necessidade de reduzir extremamente a temperatura de evaporação, e portanto o congelamento é evitado, o que elimina a necessidade da operação de descongelamento. Adicionalmente, a desumidificação é possível mesmo quando o volume do ar é aumentado, e portanto, a desumidificação é realizada ao mesmo tempo em que refrigera de modo uniforme o ambiente mesmo sob uma baixa carga, para remover a sensação desconfortável de umidade e ar quente.

[070] Ademais, no ar condicionado 1 da presente modalidade, o compressor 10 e a válvula de expansão 13 são controlados de modo que a temperatura de evaporação diminui para dentro de uma predeterminada faixa de temperatura. Portanto, a extensão da região de evaporação do trocador de calor auxiliar 20 é adequadamente mudada dependendo da carga, e a temperatura de evaporação é ajustada de modo a se encontrar dentro de uma faixa na qual a desumidificação é possível.

[071] Adicionalmente, no ar condicionado 1 da presente modali- dade, a temperatura do ar na direção do vento a partir da região de superaquecimento do trocador de calor auxiliar 20 é detectada pelo sensor de temperatura interna do trocador de calor 32, e portanto é detectado se a evaporação está completa no trocador de calor auxiliar 20.

[072] Adicionalmente, no ar condicionado 1 da presente modalidade, o trocador de calor principal 21 inclui o trocador de calor dianteiro 21a disposto no lado da frente na unidade interna 2, e o trocador de calor traseiro 21b disposto no lado de trás na unidade interna 2, e o trocador de calor auxiliar 20 é disposto adiante do trocador de calor dianteiro 21a. Assim torna possível se aumentar o tamanho do trocador de calor auxiliar 20, e isso permite o aumento da faixa dentro da qual a região de evaporação do trocador de calor auxiliar 20 varia.

[073] Adicionalmente, no ar condicionado 1 da presente modalidade, o número de revolução do ventilador interno 16 é capaz de ser mudado. Portanto, é possível se mudar a extensão da região de evaporação do trocador de calor auxiliar 20 dependendo da carga por mudar o volume do ar fornecido para o trocador de calor interno 14.

[074] Ao mesmo tempo em que a modalidade da presente invenção foi descrita com base nas figuras, o âmbito da presente invenção não é limitado às modalidades acima descritas. O âmbito da presente invenção é definido pelas reivindicações em anexo em vez da descrição anterior da modalidade, e várias mudanças e modificações podem ser realizadas aqui sem se desviar a partir do âmbito da presente invenção.

[075] Na modalidade acima descrita, o trocador de calor auxiliar e o trocador de calor principal podem ser formados em uma única unidade. Nesse caso, o trocador de calor interno é formado como uma unidade única, e uma primeira porção que corresponde ao trocador de calor auxiliar é proporcionada no lado mais contra o vento do trocador de calor interno, e uma segunda porção que corresponde ao trocador de calor principal é proporcionada na direção do vento a partir da primeira porção.

[076] Adicionalmente, a modalidade acima descrita lida com o ar condicionado configurado para operar no modo de operação de refri-geração, no predeterminado modo de operação de desumidificação, e no modo de operação de aquecimento. Entretanto, a presente invenção pode ser aplicada a um ar condicionado configurado para conduzir uma operação de desumidificação em um modo de operação de de- sumidificação diferente do predeterminado modo de operação de de- sumidificação, adicionalmente para a operação de desumidificação no predeterminado modo de operação de desumidificação.

Aplicabilidade Industrial

[077] A presente invenção garante que a desumidificação é realizada sob uma baixa carga mesmo quando a carga varia.Lista de Sinais de Referência1 ar condicionado2 unidade interna3 unidade externa10 compressor12 trocador de calor externo13 válvula de expansão14 trocador de calor interno16 ventilador interno20 trocador de calor auxiliar21 trocador de calor principal

Claims

1. Ar condicionado (1), caracterizado pelo fato de que compreendeum circuito de fluido refrigerante no qual um compressor (10), um trocador de calor externo (12), uma válvula de expansão (13), e um trocador de calor interno (14) são conectados um ao outro, eum meio de detecção de temperatura de evaporação (30) para detectar uma temperatura de evaporação, em que:em um predeterminado modo de operação de desumidificação, o trocador de calor interno (14) está estruturado para incluir uma parte onde um refrigerante líquido fornecido a uma entrada de líquido (17a) flui em direção a uma extremidade superior do trocador de calor interno (14), o trocador de calor interno (14) inclui: (i) uma região de evaporação onde o fluido refrigerante líquido se evapora; e (ii) uma região de superaquecimento a jusante da região de evaporação, e o compressor (10) e a válvula de expansão (13) são controlados de modo que a temperatura de evaporação detectada pelo meio de detecção da temperatura de evaporação (30) cai dentro uma faixa de temperatura predeterminada;quando uma carga aumenta, a frequência do compressor (10) é aumentada e um grau de abertura da válvula de expansão (13) é aumentado e, assim, uma extensão da região de evaporação varia para aumentar na parte em que o refrigerante flui do líquido entrada (17a) do trocador de calor interno (14) em direção à extremidade superior do trocador de calor interno (14); equando a carga diminui, a frequência do compressor (10) diminui e o grau de abertura da válvula de expansão (13) diminui e, assim, a extensão da região de evaporação varia para diminuir na parte em que o refrigerante flui do líquido entrada (17a) do trocador de calor interno (14) em direção à extremidade superior do trocador de calor interno (14).

2. Ar condicionado (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende um meio de detecção de temperatura de superaquecimento (32) para detectar a temperatura de superaquecimento.

3. Ar condicionado (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor interno (14) inclui: um trocador de calor auxiliar (20) ao qual um fluido refrigerante líquido é fornecido no predeterminado modo de operação de desumidificação; e um trocador de calor principal (21) disposto a jusante do trocador de calor auxiliar (20) no predeterminado modo de operação de desumidificação.

4. Ar condicionado (1), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que:o trocador de calor principal (21) inclui um trocador de calor dianteiro (21a) disposto no lado da frente na unidade interna (2), e um trocador de calor traseiro (21b) disposto no lado de trás na unidade interna (2); eo trocador de calor auxiliar (20) é disposto adiante do trocador de calor dianteiro (21a).

5. Ar condicionado (1), de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de queo número de fileiras de tubos que funcionam como a região de evaporação no trocador de calor auxiliar (20) no predeterminado modo de operação de desumidificação não é menos do que a metade do número total de fileiras de tubos do trocador de calor dianteiro (21a).

6. Ar condicionado (1), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que adicionalmente compreende: um ventilador interno (16) configurado para fornecer fluxo de ar para o trocador de calor interno (14); eum meio de troca para mudar o número de revolução do ventilador interno (16).