ES2242962T3 - Aparato refrigerador, aire acondicionado que usa el mismo y procedimiento de control del aire acondicionado. - Google Patents
Aparato refrigerador, aire acondicionado que usa el mismo y procedimiento de control del aire acondicionado.Info
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Abstract
UNA MAQUINA DE REFRIGERACION CON UN INTERCAMBIADOR DE CALOR, UN COMPRESOR DE VELOCIDAD (11) CUYA FRECUENCIA DE POTENCIA DE CONDUCCION ESTA FIJADA, UN MECANISMO DE CONTROL DE POTENCIA (13) EL CUAL ESTA UBICADO EN EL COMPRESOR (11) Y SIRVE PARA DEVOLVER UNA PARTE DEL REFRIGERANTE EN EL CILINDRO, BAJO UN PROCESO DE COMPRESION, AL CILINDRO BAJO EL PROCESO DE SUCCION, UN MECANISMO DE RETORNO DEL REFRIGERANTE (15) PARA RETORNAR UNA PARTE DEL REFRIGERANTE DESCARGADO DEL COMPRESOR (11) PARA UNA REFRIGERACION DEL LADO DE SUCCION DEL COMPRESOR (11), UN CONTROLADOR (5A) PARA CONTROLAR SELECTIVAMENTE EL MECANISMO DE CONTROL DE POTENCIA (13) Y EL MECANISMO DE RETORNO DEL REFRIGERANTE (15) PARA HACER LA SALIDA DE POTENCIA VARIABLE. UN COMPRESOR TIPO POLO CAMBIABLE (111, 211) TENIENDO UN CAMBIADOR POLO (111A, 211A) PUEDE SER USADO EN LUGAR DEL COMPRESOR DE VELOCIDAD (11), TENIENDO EL MECANISMO DE CONTROL DE POTENCIA (13), Y LA POTENCIA DE SALIDA ES HECHA VARIABLE POR EL CAMBIADOR DE POLO CONTROLADO SELECTIVAMENTE (111A, 211A) Y EL MECANISMO DE RETORNO DEL REFRIGERANTE (15).
Description
Aparato refrigerador, aire acondicionado que usa
el mismo y procedimiento de control del aire acondicionado.
La presente invención se refiere a un aparato de
refrigeración para la circulación de refrigerante en un circuito de
refrigeración, tal como un aparato de aire acondicionado, una
máquina de refrigeración u otros dispositivos similares, un aparato
de aire acondicionado que utiliza el aparato de refrigeración, y un
procedimiento para accionar el aparato de aire acondicionado.
Son conocidos una máquina de refrigeración y un
aparato de aire acondicionado como se muestra en la Figura 1. En el
aparato de aire acondicionado (máquina de refrigeración) como se
muestra en la Figura 1, los compresores 81 y 91, un separador 82 de
aceite, una válvula 83 de cuatro vías, un condensador 84, un
dispositivo de reducción de presión 85, un tanque receptor 86, un
dispositivo de reducción de presión 92, y un evaporador 87 están
conectados entre sí, a su vez, para construir un circuito de
refrigeración. El número de referencia 84a representa ventiladores
para el condensador. En este tipo de máquina de refrigeración
(aparato de aire acondicionado), cuando se varia una carga de aire
acondicionado, se varía la potencia del compresor de acuerdo con la
variación de la carga de aire acondicionado. Se conoce en general un
compresor inversor como medio para variar la potencia del
compresor, y se varía la potencia del compresor al variar la
frecuencia de la potencia de accionamiento.
Sin embargo, cuando se utiliza un compresor
inversor como un compresor, la técnica convencional descrita más
arriba proporciona la ventaja de que se puede realizar una
operación de accionamiento continuo para controlar finamente la
cantidad de refrigerante (potencia refrigerante) descargada del
compresor en un amplio rango; sin embargo, presenta los problemas
que siguen. Esto es, el precio de un aparato se incrementa (el
coste de fabricación del aparato se incrementa). Además, se producen
ondas armónicas de potencia más altas durante el funcionamiento del
inversor, y estos componentes de alta frecuencia de la potencia
tienen efectos adversos sobre el aparato, por ejemplo, producen
ruidos en los equipos periféricos (ordenador, etc.) que rodean la
fuente del componente de alta frecuencia o destruyen los
condensadores (componentes eléctricos).
Por otra parte, se conoce otra técnica en la que
se varía la potencia del aparato de aire acondicionado de acuerdo
con la carga de aire acondicionado al utilizar, en lugar del
compresor inversor, un compresor nominal en el que la frecuencia de
la potencia de accionamiento es fija. En la siguiente descripción,
el término "compresor nominal" significa un compresor que
tiene un motor diseñado para ser accionado a una frecuencia fija de
potencia de accionamiento (es decir, la frecuencia de la potencia de
accionamiento para el motor es invariable). Por lo tanto, la misma
potencia de salida del motor del compresor nominal es invariable.
Para poder variar la potencia del acondicionador de aire, esta
técnica necesita, además, un mecanismo de retorno de refrigerante
para retornar una parte del refrigerante descargado del compresor
nominal al lado de aspiración del citado compresor nominal. Es
decir, esta técnica puede realizar una operación de control
multietapa de la potencia al utilizar el compresor nominal con la
ayuda del mecanismo de retorno de refrigerante. En este caso,
aunque los problemas anteriores son evitables, el control de
accionamiento no puede realizarse uniformemente porque induce
penduleo, y, además, el rango de control está limitado a un rango
extremadamente pequeño. El penduleo hace que se intensifique la
variación a la temperatura ambiente, de manera que no se puede
conseguir una operación de aire acondicionado confortable.
Adicionalmente, hasta ahora se ha requerido que el aparato de aire
acondicionado consiga una simplificación de su estructura y se
reduzca el número de componentes, etc.; sin embargo, este requisito
todavía no se ha conseguido.
En el Documento
US-A-5 050 233 se muestra un
compresor rotativo que incluye secciones de compresión primera y
segunda. Las secciones de compresión tienen cilindros primero y
segundo con puertos de aspiración conectados a tuberías de
aspiración y a las válvulas respectivas. La capacidad de estos
compresores rotativos puede ser modificada variablemente sin
utilizar un compresor inversor.
Un objetivo de la presente invención es
proporcionar una máquina de refrigeración que pueda impedir la
ocurrencia de penduleo y que no tenga ningún efecto adverso en
equipos periféricos, y que también puede ser diseñada con una
estructura sencilla y que pueda reducir el número de componentes que
constituyen la máquina de refrigeración.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un aparato de aire acondicionado que utilice la máquina
de refrigeración como se ha descrito más arriba.
Otro objetivo de la presente invención es
proporcionar un procedimiento para accionar el aparato de aire
acondicionado como se ha descrito más arriba.
Para conseguir los objetivos anteriores, de
acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, una máquina
de refrigeración que incluye un intercambiador de calor para
realizar el intercambio de calor entre un refrigerante y el aire, un
compresor nominal (que tiene una frecuencia nominal) para el cual
la frecuencia de la potencia de accionamiento es fija, y que tiene
al menos un cilindro para la compresión, un mecanismo de control de
potencia que está dispuesto en el compresor y sirve para retornar
una parte del refrigerante en el cilindro que se encuentra bajo un
proceso de compresión, al cilindro que se encuentra bajo un proceso
de aspiración, un mecanismo de retorno de refrigerante para
retornar una parte del refrigerante descargado del compresor a un
lado de aspiración de refrigerante del citado compresor, y un
controlador para controlar selectivamente el mecanismo de control de
potencia y el mecanismo de retorno de refrigerante para que la
potencia de compresión sea variable.
La máquina de refrigeración que se ha descrito
más arriba puede incluir una pluralidad de compresores nominales, y
al menos uno de los compresores incluye el mecanismo de control de
potencia como se ha descrito más arriba.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención, un aparato de aire acondicionado que está equipado con
una pluralidad de unidades interiores cada, teniendo cada una de
ellas un intercambiador de calor interior, y una unidad exterior
que tiene un intercambiador de calor exterior y un compresor,
incluye una máquina de refrigeración que comprende un intercambiador
de calor para realizar el intercambio de calor entre un
refrigerante y el aire, un compresor nominal cuya frecuencia de
potencia de accionamiento es fija, y que tiene al menos un cilindro,
un mecanismo de control de potencia que está dispuesto en el
compresor y sirve para retornar una parte del refrigerante en el
cilindro que se encuentra bajo un proceso de compresión al cilindro
que se encuentra bajo un proceso de aspiración, un mecanismo de
retorno de refrigerante para retornar una parte del refrigerante
descargado del compresor a un lado de aspiración de refrigerante
del citado compresor, y un controlador para controlar
selectivamente el mecanismo de control de potencia y el mecanismo de
retorno de refrigerante para variar la potencia de compresión del
compresor.
El aparato de aire acondicionado como se ha
descrito más arriba puede incluir, además, una válvula de control
que se proporciona a cada unidad interior y se actúa en ambas
operaciones de enfriamiento y de calentamiento para controlar la
cantidad de refrigerante que fluye en cada intercambiador de calor
interior y, por lo tanto, para controlar la potencia de salida del
citado aparato de aire acondicionado de acuerdo con una carga de
aire acondicionado, realizando de esta manera las operaciones de
enfriamiento y de calentamiento que cumplen con la carga de
acondicionamiento de aire.
De acuerdo con un tercer aspecto de la presente
invención, una máquina de refrigeración que incluye un
intercambiador de calor para realizar el intercambio de calor entre
un refrigerante y el aire, un compresor de tipo de polos cambiables
que dispone de al menos un cilindro y de un mecanismo de polos
cambiables, al menos uno de entre un mecanismo de retorno de
refrigerante para retornar una parte del refrigerante descargado
del compresor de tipo de polos cambiables a un lado de aspiración de
refrigerante del citado compresor y un mecanismo de control de
potencia para retornar una parte del refrigerante en el cilindro
que se encuentra bajo un proceso de compresión al cilindro que se
encuentra bajo un proceso de aspiración, y un controlador para
controlar selectivamente el mecanismo de polos cambiables del
compresor de tipo de polos cambiables y al menos uno de entre el
mecanismo de retorno de refrigerante y el mecanismo de control de
potencia para que la potencia de compresión sea variable.
La máquina de refrigeración como se ha descrito
más arriba puede incluir una pluralidad de compresores, y al menos
uno de los compresores está equipado con el mecanismo de control de
potencia como se ha descrito más arriba.
De acuerdo con un cuarto aspecto de la presente
invención, un aparato de aire acondicionado que está equipado con
una pluralidad de unidades interiores, teniendo cada una de ellas
un intercambiador de calor interior, y con una unidad exterior que
tiene un intercambiador de calor exterior y un compresor, incluye
una máquina de refrigeración que incluye un intercambiador de calor
para realizar el intercambio de calor entre un refrigerante y el
aire, un compresor de tipo de polos cambiables que tiene al menos
un cilindro para compresión y un mecanismo de polos cambiables, al
menos uno de entre un mecanismo de retorno de refrigerante para
retornar una parte del refrigerante descargado del compresor de tipo
de polos cambiables a un lado de aspiración de refrigerante del
citado compresor y un mecanismo de control de potencia para
retornar una parte del citado refrigerante en el cilindro que se
encuentra bajo un proceso de compresión al cilindro que se
encuentra bajo un proceso de aspiración, y un controlador para
controlar selectivamente el mecanismo de polos cambiables del
compresor de tipo de polos cambiables y al menos uno de entre el
mecanismo de retorno de refrigerante y el mecanismo de control de
potencia para que la potencia sea variable.
El aparato de aire acondicionado como se ha
descrito más arriba, puede incluir, además, una válvula de control
que se proporciona a cada unidad interior y es actuada en ambas
operaciones de enfriamiento y de calentamiento para controlar la
cantidad de refrigerante que fluye en cada intercambiador de calor
interior y, por lo tanto, para controlar una potencia de salida del
citado aparato de aire acondicionado de acuerdo con una carga de
aire acondicionado de la unidad interior, para realizar las
operaciones de enfriamiento y de calentamiento que cumplen con la
carga de aire acondicionado.
De acuerdo con un quinto aspecto de la presente
invención, un procedimiento para accionar un aparato de aire
acondicionado que incluye una pluralidad de unidades interiores,
teniendo cada una de ellas un intercambiador de calor interior y una
válvula de control para controlar una cantidad de flujo entrante de
refrigerante al intercambiador de calor interior, y una unidad
exterior que tiene un intercambiador de calor exterior, un
compresor nominal que tiene al menos un cilindro para la compresión,
un mecanismo de retorno de refrigerante para retornar una parte del
refrigerante descargado del compresor a un lado de aspiración de
refrigerante del citado compresor y un mecanismo de control de
potencia para retornar una parte del refrigerante en el cilindro
que se encuentra bajo un proceso de compresión al cilindro que se
encuentra bajo un proceso de aspiración, comprende los pasos de
controlar un grado de apertura de la válvula de control de acuerdo
con la carga de aire acondicionado para realizar una operación de
enfriamiento o de calentamiento que cumple con la carga de aire
acondicionado en un rango pequeño, y controlar selectivamente el
accionamiento del mecanismo de retorno de refrigerante y del
mecanismo de control de potencia cuando es imposible realizar la
operación de enfriamiento o de calentamiento de acuerdo con la carga
de aire acondicionado, únicamente por medio del control de la
válvula de control, por lo cual la potencia del compresor puede ser
controlada de manera variable.
De acuerdo con un sexto aspecto de la presente
invención, un procedimiento para accionar un aparato de aire
acondicionado, que incluye una pluralidad de unidades interiores,
teniendo cada una de ellas un intercambiador de calor interior y una
válvula de control para controlar una cantidad de flujo entrante de
refrigerante al intercambiador de calor interior, y una unidad
exterior que tiene un intercambiador de calor exterior, un
compresor de tipo de polos cambiables, y al menos un cilindro y un
mecanismo de polos cambiables, y al menos uno de entre un mecanismo
de retorno de refrigerante para retornar una parte del refrigerante
descargado del compresor a un lado de aspiración de refrigerante
del citado compresor y de un mecanismo de control de potencia para
retornar una parte del refrigerante en el cilindro que se encuentra
bajo un proceso de compresión al cilindro que se encuentra bajo un
proceso de aspiración, comprende los pasos de controlar un grado de
apertura de la válvula de control de acuerdo con la carga de aire
acondicionado para realizar una operación de enfriamiento o de
calentamiento que cumple con la carga de aire acondicionado en un
rango pequeño, y controlar selectivamente el accionamiento del
compresor de tipo de polos cambiables y al menos uno de entre el
mecanismo de retorno de refrigerante y el mecanismo de control de
potencia cuando es imposible realizar la operación de enfriamiento o
de calentamiento de acuerdo con la carga de aire acondicionado,
únicamente por medio del control de la válvula de control.
De acuerdo con la presente invención y con el
primer aspecto de la presente invención, una parte del refrigerante
en el cilindro del compresor que se encuentra bajo el proceso de
compresión se retorna al cilindro que se encuentra bajo el proceso
de aspiración por medio del mecanismo de control de potencia, y/o
una parte del refrigerante descargado del compresor se retorna al
lado de aspiración del citado compresor por medio del mecanismo de
retorno de refrigerante, con lo cual se puede controlar de manera
variable la potencia de refrigeración solamente por medio del
compresor nominal. Como se ha descrito más arriba, se puede
controlar la potencia de refrigeración al utilizar conjuntamente el
mecanismo de control de potencia y el mecanismo de retorno de
refrigerante, con lo cual se puede controlar de forma precisa la
potencia de compresión en un rango amplio, utilizando únicamente los
compresores nominales, para que se pueda evitar el penduleo.
De acuerdo con la presente invención, la potencia
de salida (potencia de compresión) puede ser controlada
sustancialmente linealmente como un compresor inversor. Además, como
es innecesario un compresor inversor en el que la frecuencia de
potencia que se va a suministrar a un motor del compresor es
variable, los equipos periféricos no sufren ningún efecto
adverso.
De acuerdo con la máquina de refrigeración como
se ha descrito más arriba, a diferencia del compresor inversor
convencional, no es necesario ningún inversor (convertidor de
frecuencia), y la cantidad de refrigerante que circula se ajusta
por medio de la válvula de control de la unidad interior, de manera
que sea innecesario proporcionar una válvula para controlar la
cantidad de refrigerante en la unidad exterior. Por lo tanto, no se
requiere que la unidad exterior tenga un receptor ni una válvula de
control que han sido utilizados en la técnica anterior, para que se
pueda diseñar la máquina de refrigeración con una estructura
sencilla y se pueda reducir el número de componentes.
Se puede obtener el mismo efecto que se ha
descrito más arriba utilizando un compresor de tipo de polos
cambiables que tiene un mecanismo de cambio de polos en lugar de la
combinación del compresor nominal y del mecanismo de control de
potencia. En este caso, la potencia de refrigeración puede ser
controlada de forma precisa al utilizar un mecanismo de retorno de
refrigerante para retornar una parte del refrigerante descargado
del compresor al lado de aspiración del citado compresor. Además, no
es necesario ningún inversor (convertidor de frecuencia) y se
ajusta la cantidad de refrigerante que circula por medio de la
válvula de control de la unidad interior, de manera que es
innecesario proporcionar una válvula para controlar la cantidad de
refrigerante en la unidad exterior. Por lo tanto, en este caso
tampoco se requiere que la unidad exterior tenga un receptor y una
válvula de control que han sido utilizados en la técnica anterior,
de manera que se puede diseñar la máquina de refrigeración con una
estructura sencilla y se puede reducir el número de componentes.
De acuerdo con la presente invención, la máquina
de refrigeración como se ha descrito más arriba incluye una
pluralidad de compresores, y al menos uno de los compresores
comprende un compresor nominal que tiene un mecanismo de control de
potencia, o un compresor de tipo de polos cambiables que tiene un
mecanismo de cambio de polos. Por lo tanto, además del efecto
anterior, el control puede ser controlado más finamente en un rango
más amplio al combinar selectivamente los compresores
respectivos.
De acuerdo con la presente invención, un aparato
de aire acondicionado para múltiples habitaciones incluye la
máquina de refrigeración como se ha descrito más arriba. Por lo
tanto, la potencia de refrigeración puede ser controlada finamente
en un rango amplio en cada unidad interior, y por lo tanto se puede
obtener una condición confortable de aire. Además, se puede
controlar la cantidad de refrigerante que se va a suministrar a la
unidad interior por medio del control de la potencia del compresor
y de la válvula de control de cada unidad interior, de manera que no
se requieran otros equipos para controlar la cantidad de
refrigerante, por ejemplo, un receptor, etc. Por lo tanto, se puede
diseñar el aparato de aire acondicionado con una construcción
sencilla y se puede reducir el número de componentes.
En el aparato de aire acondicionado de tipo para
múltiples habitaciones, se controla la cantidad de refrigerante que
se va a suministrar a cada unidad interior por medio de la válvula
de control dispuesta en la unidad interior, y, por lo tanto, se
puede realizar la operación de acondicionamiento de aire de acuerdo
con la carga de aire acondicionado sin el receptor ni la válvula
abierta / cerrada del intercambiador de calor exterior que son
necesarios en el aparato de aire acondicionado convencional. Como
consecuencia, se puede simplificar la estructura del aparato de aire
acondicionado y se puede reducir el número de componentes.
De acuerdo con la presente invención, se puede
controlar más finamente (por ejemplo, sustancialmente de manera
lineal) la cantidad de refrigerante que se va a suministrar a la
unidad interior de acuerdo con la carga de aire acondicionado (por
ejemplo, en proporción a la carga de aire acondicionado) al
controlar el mecanismo de control de refrigerante (el mecanismo de
cambio de polos, el mecanismo de retorno de refrigerante, el
mecanismo de control de potencia) y el grado de apertura de la
válvula de control. Además, incluso en los casos en que varía la
cantidad de refrigerante que se va a alimentar que se encuentra
bajo presión de acuerdo con la variación de la carga, no se
requiere ningún receptor ni ninguna válvula abierta / cerrada de la
unidad exterior. Por lo tanto, se puede simplificar la construcción
y se puede reducir el número de componentes.
Adicionalmente, la cantidad de refrigerante que
fluye al intercambiador de calor interior se ajusta de antemano en
un rango pequeño por medio de la válvula de control de la unidad
interior antes de que se actúe el mecanismo de control de
refrigerante (el mecanismo de cambio de polos, el mecanismo de
retorno de refrigerante, el mecanismo de control de potencia) de
manera que la máquina de refrigeración o el aparato de aire
acondicionado pueda realizar la operación de accionamiento óptima
que se ajusta a la carga de aire acondicionado en tiempo real, y,
por lo tanto, se puede obtener una condición de aire más estable y
más confortable.
la Figura 1 es un diagrama de un circuito de
refrigeración que muestra un aparato de aire acondicionado
convencional;
la Figura 2 es un diagrama de un circuito de
refrigeración que muestra un aparato de aire acondicionado de una
realización de la presente invención;
la Figura 3 es una vista en sección transversal
que muestra un mecanismo de control de potencia construido en un
compresor que se muestra en la Figura 2;
la Figura 4 es una vista en sección transversal
que muestra una operación del mecanismo de control de potencia que
se muestra en la Figura 3;
la Figura 5 es un diagrama que muestra la
relación entre la variación de una potencia de accionamiento
(potencia de salida del compresor) y una operación selectiva de
accionamiento del compresor;
la Figura 6 es un diagrama de flujo esquemático
del control de potencia del aparato de aire acondicionado de esta
realización;
la Figura 7 es un diagrama de flujo que muestra
un proceso de control detallado que se muestra en la Figura 6;
la Figura 8 es un diagrama de un circuito de
refrigeración que muestra un aparato de aire acondicionado que es
una modificación de la realización de la Figura 2;
la Figura 9 es un diagrama de un circuito de
refrigeración de un aparato de aire acondicionado de acuerdo con
una segunda realización de la presente invención, y que se
corresponde al diagrama del circuito de refrigeración del aparato de
aire acondicionado de la Figura 2.
la Figura 10 es un gráfico que muestra la
relación entre la variación de la potencia de accionamiento
(potencia de salida del compresor) y la operación selectiva de
accionamiento del compresor en la segunda realización;
la Figura 11 es un diagrama de un circuito de
refrigeración que muestra un aparato de aire acondicionado de una
tercera realización de la presente invención cuando el compresor
del aparato de aire acondicionado contiene el mecanismo de control
de potencia; y
la Figura 12 es una tabla del control de
accionamiento cuando se utilizan conjuntamente el mecanismo de
cambio de polos y el mecanismo de control de potencia en el aparato
de aire acondicionado de la Figura 11.
A continuación se describirán las realizaciones
preferentes de acuerdo con la presente invención, con referencia a
los dibujos que acompañan.
En la descripción que sigue, se utiliza
representativamente un aparato de aire acondicionado de tipo
separado y para múltiples habitaciones. Sin embargo, el aparato de
aire acondicionado al que se puede aplicar la presente invención no
está limitado al anterior aparato de aire acondicionado, y puede
ser cualquier tipo de aparato de aire acondicionado o máquina de
refrigeración.
En la Figura 2, un aparato de aire acondicionado
1 de tipo separado y para múltiples habitaciones de acuerdo con una
primera realización de la presente invención, comprende una
pluralidad de unidades interiores A1 y A2, una unidad exterior B y
una tubería de interunión 2 para conectar ambas unidades A1 y A2 a
la unidad exterior B. Cada una de las unidades interiores A1 y A2
tiene un intercambiador de calor interior que funciona como un
evaporador en una operación de enfriamiento y también como un
condensador en una operación de calentamiento, y un ventilador
interior (no mostrado).
Cada una de las unidades interiores A1 y A2 está
provista de sensores de temperatura T1 y T2 en los lados de entrada
y de salida del intercambiador de calor interior 3, y se transmiten
señales de temperatura desde los sensores T1 y T2 a un controlador
5a para medir la carga de aire acondicionado de cada intercambiador
de calor interior 3. Cada unidad interior A1 y A2 está provista
adicionalmente de un intercambiador de calor interior 3 y de una
válvula de control 17 que sirve como reductor de presión. Se cierra
la válvula de control 17 para interrumpir el flujo de refrigerante
al intercambiador de calor interior 3 de forma interbloqueante, con
la parada del accionamiento de cada unidad interior A1 y A2. La
válvula de control 17 también sirve para ajustar su grado de
apertura, de manera que se controle la cantidad de flujo entrante
de refrigerante al intercambiador de calor interior 3 de acuerdo con
la carga de aire acondicionado.
Es decir, de acuerdo con la presente invención,
la cantidad de flujo entrante de refrigerante al intercambiador de
calor interior 3 está controlada por medio de la válvula de control
17, por lo cual se puede controlar temporalmente la potencia de
salida del aparato de aire acondicionado de acuerdo con la carga de
aire acondicionado sin tener en cuenta el estado de carga de la
unidad exterior B. La operación de control de potencia del aparato
de aire acondicionado por medio de la válvula de control está
limitada a un rango pequeño, y por lo tanto, cuando se requiere una
variación grande de potencia, no se satisface este requisito. En
este caso, se debe utilizar un mecanismo de control de refrigerante
(un mecanismo de cambio de polos, un mecanismo de retorno de
refrigerante, un mecanismo de control de potencia) como se
describirá más adelante, para controlar la potencia de salida del
compresor en un rango amplio.
La unidad exterior B está provista de un aparato
5 de control de refrigerante, que comprende el compresor (como se
describirá más adelante), etc., y controla la potencia del
compresor, etc. como respuesta a las señales de control que se
transmiten desde el dispositivo de control 5a, por medio de las
líneas de control indicadas por una línea de puntos y rayas. La
unidad exterior B incluye, además, una válvula de cuatro vías 6, un
intercambiador de calor exterior que funciona como condensador en
una operación de enfriamiento y como evaporador en una operación de
calentamiento, un acumulador 8 y un ventilador exterior.
En esta realización, se utilizan tuberías de
diámetro pequeño para el intercambiador de calor interior 3 y para
el intercambiador de calor exterior 7. Por ejemplo, el diámetro de
una tubería normal es de aproximadamente 9 mm, y el diámetro de las
tuberías de esta realización es de aproximadamente 7 mm, que es
menor que el de la tubería normal. Por lo tanto, el precio de las
tuberías es menor y el tamaño de la tubería es más pequeño. Como
consecuencia, al utilizar las tuberías de un diámetro menor, se
puede reducir el tamaño de los circuitos de refrigerante en el lado
de las unidades interiores A1 y A2, y se puede reducir la cantidad
de refrigerante suministrada al circuito de refrigeración.
Adicionalmente, en todo el circuito de
refrigeración del aparato de aire acondicionado 1, los reductores de
presión utilizados en el circuito de refrigeración son solamente
las válvulas de control 17 de las unidades interiores A1 y A2, y el
reductor de presión 5 y el tanque receptor 86, que son necesarios en
el aparato de aire acondicionado convencional mostrado en la Figura
1, no son necesario en el circuito de refrigeración de esta
realización.
Como se muestra en la Figura 2, el aparato 5 de
control de refrigerante está provisto de dos compresores 11 y 12, y
cada uno de los compresores 11 y 12 está conectado a un acumulador 8
en el lado de aspiración de los mismos y a un separador 9 de aceite
en el lado de descarga de los mismos. En esta realización, el un
compresor 11 es de 3,0 kW (4 CV) y el otro compresor 12 es de 4,5 kW
(6 CV). Cada uno de los dos compresores 11 y 12 comprende un
denominado compresor nominal. Como se ha descrito más arriba, el
"compresor nominal" significa un compresor que tiene un motor
diseñado para ser accionado a una frecuencia fija de potencia de
accionamiento. Por lo tanto, la potencia del compresor nominal en
sí es invariable. Sin embargo, si se incluye un mecanismo de
control de potencia, como se describirá más adelante, en el
compresor nominal, la potencia del compresor nominal será variable
con la ayuda del mecanismo de control de potencia.
En esta realización, se construye un mecanismo de
control de potencia 13 únicamente en el compresor 11 (que tiene
menos potencia) como se muestra en la Figura 2. El mecanismo de
control de potencia evita que la salida (potencia) del compresor 11
haga variar la cantidad de refrigerante descargada del compresor 11.
Es decir, sirve para retornar una parte del refrigerante en un
cilindro del compresor 11 que se encuentra bajo un proceso de
compresión a otro cilindro del compresor 11 que se encuentra bajo
un proceso de aspiración. Por lo tanto, la potencia de salida del
compresor 11 se convierte en variable aunque la frecuencia de la
potencia de accionamiento del compresor 11 sea fija (es decir, el
mismo compresor 11 tiene una potencia invariable).
En esta realización, el aparato 5 de control de
refrigerante está provisto adicionalmente de un mecanismo de retorno
de refrigerante para retornar una parte de los refrigerantes
descargados desde las tuberías de descarga de ambos compresores 11
y 12 a las tuberías de aspiración 45 en los lados de aspiración de
refrigerante de los compresores 11 y 12. La potencia total de
salida de los compresores 11 y 12 se convierte en variable por
medio de la operación de retorno de refrigerante del mecanismo de
retorno de refrigerante. Como consecuencia, se puede controlar la
potencia de salida total de los compresores 11 y 12 por medio del
mecanismo de control de potencia y/o por el mecanismo de retorno de
refrigerante.
A continuación, se describirán con más detalle el
mecanismo de control de potencia 13 y el mecanismo 15 de retorno de
refrigerante.
En primer lugar, se describirán la construcción y
el funcionamiento del mecanismo de control de potencia 13 con
referencia a las Figuras 3 y 4.
Se diseña el mecanismo de control de potencia 13
de la siguiente manera: Como se muestra en las Figuras 3 y 4, el
mecanismo de control de potencia 13 tiene un elemento de compresión
rotativo que está montado en un alojamiento sellado 18. El elemento
de compresión rotativo comprende una placa de partición intermedia
27, y una pareja de cilindros 21 y 22 que están dispuestos en ambos
lados de la placa de partición intermedia 27. Se forman orificios
primeros 23 y 24 en las paredes interiores de los cilindros 21 y 22
respectivamente, y se forman orificios segundos 25 y 26 en los
cilindros 21 y 22 respectivamente de manera que se intercomuniquen
con los orificios primeros respectivos 23 y 24. Además, se forma un
tercer orificio 28 en la pared de partición intermedia 27 de manera
que se intercomunique con los segundos orificios 25 y 26. Se montan
pistones 29 y 30 en los segundos orificios 25 y 26 de los cilindros
21 y 22 respectivamente, y se dispone un resorte 32 de muelle (se
puede utilizar un resorte de hoja o un fuelle siempre que esté
formado de material elástico) para puentear los pistones 29 y 30.
Se forma un rebaje 31 en la pared lateral de cada cilindro y los
orificios segundos 25 y 26 se intercomunican con cuartos orificios
33 y 34 a través de los rebajes 31 de los cilindros 21 y 22,
respectivamente. Se permite que los cuartos orificios 33 y 34 se
intercomuniquen selectivamente con uno del lado de baja presión y de
alta presión del circuito de refrigeración externo, a través de un
pasaje 35 por medio de una válvula de cambio o similar.
Cuando se actúa el mecanismo de control de
potencia 13 por medio del dispositivo de control 5a, como se muestra
en la Figura 3, se aplica la presión en el lado de baja presión
como contrapresión a los segundos orificios 25 y 26, a través del
pasaje 35, de los cuartos orificios 33 y 34 y del rebaje 31, para
mover los pistones 29 y 30 a los puntos muertos superiores. En este
momento, se permite que los primeros orificios 23 y 24 se
intercomuniquen entre sí, y se permite que el refrigerante gaseoso,
que está siendo comprimido en el cilindro 21, fluya a través del
primer orificio 23, del segundo orificio 25, del tercer orificio
28, del segundo orificio 26 y del primer orificio 24 al cilindro 22
que se encuentra bajo el proceso de aspiración, con lo cual una
parte del refrigerante en el cilindro 21 que se encuentra bajo el
proceso de compresión se retorna al cilindro 22 que se encuentra
bajo el proceso de aspiración para ahorrar una parte de la potencia
de salida del compresor 11. Por otro lado, cuando el mecanismo de
control de potencia 13 no está actuado (es decir, en un modo normal
de accionamiento (modo de control de no ahorro)), se aplica la
presión a presión alta como contrapresión a los segundos orificios
25 y 26 a través del pasaje 35, de los cuartos orificios 33 y 34 y
de los rebajes 31 para desplazar los pistones 29 y 30 a los puntos
muertos inferiores. De esta manera, se cierran ambos primeros
orificios 23 y 24 (es decir, no se permite que se intercomuniquen
entre sí), y no hay refrigerante que circule entre los cilindros 21
y 22.
De acuerdo con el mecanismo de control de
potencia 13, se puede ahorrar aproximadamente la mitad de la
potencia de salida del compresor 11. Como consecuencia, se ahorran
1,5 kW (2 CV) de la potencia de salida, 3,0 kW (4 CV) del compresor
11, es decir, se puede reducir 1,5 kW (2 CV) la potencia de salida
del compresor 11 cuando se acciona el mecanismo de control de
potencia 13. Se controla la operación CONEXIÓN / DESCONEXIÓN del
mecanismo de control de potencia 13 en base a una señal de
instrucción del dispositivo de control 5a por medio de una
operación abierta/cerrada de una válvula 41 (véase la Figura 2). Es
decir, en el momento de CONEXIÓN del mecanismo de control de
potencia 13, se abre la válvula 41 como respuesta a la señal de
instrucción, de manera que se aplique la presión baja como
contrapresión del acumulador 8 a través del pasaje 35 al mecanismo
de control de potencia 13. Por lo tanto, una parte de gas
(refrigerante) en el cilindro 21 que se encuentra bajo el proceso
de compresión se escapa al otro cilindro 22 que se encuentra bajo
el proceso de aspiración para realizar el ahorro de potencia. Por
otra parte, en el momento de DESCONEXIÓN del mecanismo de control
de potencia 13, se cierra la válvula 41 como respuesta a la señal de
instrucción y se aplica la presión alta como contrapresión del lado
de descarga del compresor 11 a través del pasaje 35 al mecanismo de
control de potencia 13. Por lo tanto, se descarga el refrigerante al
separador 9 de aceite a la vez que ninguna cantidad de gas
(refrigerante) se escapa del cilindro 21 que se encuentra bajo el
proceso de compresión al otro cilindro 22 que se encuentra bajo el
proceso de aspiración.
A continuación, se describirá la construcción y
el funcionamiento del mecanismo 15 de retorno de refrigerante con
referencia a la Figura 2.
El mecanismo 15 de retorno de refrigerante sirve
para retornar una parte del total de refrigerante descargada de
ambas tuberías de descarga de los compresores nominales 11 y 12 a
las tuberías de aspiración de los compresores 11 y 12. En esta
realización, el mecanismo 15 de retorno de refrigerante incluye una
tubería de retorno 47 para permitir que una tubería de descarga 43,
dispuesta entre el separador 9 de aceite y la válvula de cuatro
vías 6, se intercomunique con la tubería de aspiración 45 entre el
acumulador 8 y la válvula de cuatro vías 6, y una válvula de retorno
49 que se encuentra dispuesta en la tubería de retorno 47. Al abrir
/ cerrar la válvula de retorno 49, se retorna una parte del
refrigerante descargado al acumulador 8. De acuerdo con el mecanismo
15 de retorno de refrigerante de esta realización, se ahorran (se
reducen) 0,7 kW (1 CV) de la potencia total de salida de los
compresores 11 y 12.
Se abre y se cierra la válvula de retorno 49 en
base a una señal de control del dispositivo de control 5a, para
controlar la cantidad de refrigerante (salida comprimida)
suministrada a las unidades interiores A1 y A2.
A continuación, se describirá el funcionamiento
(operación de control variable de la potencia de salida utilizando
compresores nominales) del aparato de aire acondicionado de esta
realización, con referencia al circuito de refrigeración de la
Figura 2.
En el circuito de refrigeración del aparato de
aire acondicionado que se muestra en la Figura 2, se cambia la
dirección de flujo del refrigerante al conmutar la válvula de
cuatro vías 6 para realizar selectivamente cada una de las funciones
de enfriamiento y de calentamiento del aparato de aire
acondicionado. En la Figura 2, se indica el flujo del refrigerante
en la operación de enfriamiento por medio de líneas continuas, y se
indica el flujo del refrigerante en la operación de calentamiento
por medio de líneas de trazos.
Durante la operación de enfriamiento o de
calentamiento, los sensores de temperatura T1 y T2 de cada unidad
interior detectan la temperatura en los lados de entrada y de
salida del refrigerante del intercambiador de calor interior 3, y
transmiten señales de detección al dispositivo de control 5a. El
dispositivo de control 5a calcula una carga de aire acondicionado
requerida para cada intercambiador de calor interior 3 en base de
las señales de temperatura de los sensores de temperatura T1 y T2 y
una señal de temperatura fija de un controlador remoto 52, por
ejemplo, y, de acuerdo con la carga calculada, el dispositivo de
control 5a ajusta el grado de apertura de la válvula de control 17
de cada unidad interior A1, A2 o controla la potencia de salida del
aparato 5 de control de refrigerante para realizar, de esta manera,
la operación de control de refrigerante.
A continuación, se describirá el procedimiento de
control de refrigerante.
Como se muestra en la Figura 6, al principio el
dispositivo de control 5a controla el grado de apertura de la
válvula de control 17 en base a la carga detectada en el paso S1.
Posteriormente, en el paso S2, se determina si la carga está dentro
de un rango (nivel) predeterminado. Específicamente, se determina
si la diferencia |T0 - T3| entre una temperatura ambiente T0 y una
temperatura fijada T3 (la cual es fijada por medio de un
controlador remoto 52 por un usuario) es menor que un valor
predeterminado F. Si se determina que la diferencia |T0 - T3| es
menor que el valor predeterminado F, el proceso vuelve al paso S1.
Por el contrario, si se determina que la diferencia |T0 - T3| es
mayor que el valor predeterminado F, el proceso sigue al paso S3
para realizar el control de potencia por medio del aparato 5 de
control de refrigerante.
Es decir, en esta realización, se controla
primero el grado de apertura de una válvula de control 17. Si la
potencia (refrigeración) de aire acondicionado no puede ser
controlada únicamente por el control de la válvula de control 17, se
realiza el control de potencia de los compresores por medio del
aparato 5 de control de refrigerante.
Se describirá detalladamente el procedimiento de
control basado en la válvula de control 17 con referencia a la
Figura 7.
En el paso S11, se detecta una carga inicial |T0
- T3| que es requerida por el intercambiador de calor interior 3 en
base a la temperatura de ambiente T0 y a la temperatura fijada T3,
y, a continuación, el proceso prosigue al paso S12. En el paso S12
se establece el grado de apertura de válvula de la válvula de
control 17 en un valor apropiado de acuerdo con la carga inicial
detectada en el paso S11, y el proceso sigue al paso S13. En el
paso S13, se calcula \DeltaT = |T1 - T2| en base a la temperatura
T1 de entrada y la temperatura T2 de salida del intercambiador de
calor 3, y a continuación, el proceso sigue al paso S14. En el paso
S14, se determina si \DeltaT es igual a un valor predeterminado
K. Si se determina que \DeltaT es igual al valor predeterminado
K, el proceso vuelve al paso S13. Por el contrario, si se determina
que \DeltaT no es igual al valor predeterminado K, el proceso
prosigue al paso S15.
En el paso S15, se determina si \DeltaT es
mayor que el valor predeterminado K. Si se determina que \DeltaT
es mayor que el valor predeterminado K, el proceso prosigue al paso
S16 para abierta la válvula de control 17, y luego, prosigue al paso
S17 para realizar el control de potencia de los compresores en base
al aparato 5 de control de refrigerante. Después de realizar el
control de potencia de los compresores, el proceso vuelve al paso
S13. Por el contrario, si se determina que \DeltaT no es mayor
que el valor predeterminado K, el proceso prosigue al paso S18 para
cerrada la válvula de control 17 en un grado determinado para que
se reduzca el grado de apertura de la válvula de control, y a
continuación, el proceso vuelve al paso S13.
En el caso de que la potencia del aire
acondicionado (refrigeración) no pueda realizarse únicamente por
medio del control del grado de apertura de la válvula de la válvula
de control 17 como se ha descrito más arriba, se realizará el
control de potencia que sigue por medio del aparato 5 de control de
refrigerante.
Se describirá el control de potencia de los
compresores que se realiza en el paso S17 con referencia a la
Figura 5.
La Figura 5 es un gráfico que muestra la relación
entre una salida de potencia y un estado selectivo de accionamiento
del mecanismo de control de potencia 13 y del mecanismo 15 de
retorno de refrigerante cuando se varia por pasos la potencia de
salida del refrigerante comprimido cada 0,7 kW (1 CV) en el circuito
de refrigeración de esta realización. Como es evidente en la Figura
5, se puede variar por pasos la potencia de salida como se indica
mediante una línea continua al accionar selectivamente el mecanismo
de control de potencia 13 y el mecanismo 15 de retorno de
refrigerante como se ha descrito más arriba, obteniendo así una
potencia de salida deseada que se ajusta a la carga de aire
acondicionado.
Cuando se desconecta la válvula 41 del mecanismo
de control de potencia 13 y la válvula de retorno 49 del mecanismo
15 de retorno de refrigerante (es decir las dos válvulas están
cerradas), la potencia total de salida de los dos compresores
nominales 11 y 12 es igual a 7,5 kW (10 CV) porque tienen 3,0 kW (4
CV) y 4,5 kW (6 CV), respectivamente.
Cuando la potencia de salida deseada es de 7,5 kW
(10 CV), solo se conectan los interruptores magnéticos que están
provistos en los dos compresores nominales 11 y 12,
respectivamente. En este caso, se muestra el estado de accionamiento
del compresor nominal 11 en la Figura 4.
Cuando la potencia de salida deseada es de 6,7 kW
(9 CV), se conectan ambos interruptores magnéticos de los
compresores nominales 11 y 12 y se abre la válvula de retorno 49
(CONECTADA). En este caso, se retorna una parte del refrigerante
descargado que corresponde a 0,7 kW (1 CV) a través de la tubería 47
de retorno al acumulador 8, y una potencia de salida de 6,7 kW (9
CV) ( = 4,5 kW (10 CV) (potencia de salida total de compresores 11
y 12) - 0,7 kW (1 CV) es la salida final.
Cuando la potencia de salida deseada es de 6,9 kW
(8 CV), se conectan ambos interruptores magnéticos de los
compresores nominales 11 y 12 y se abre (CONECTADA) la válvula 41
del mecanismo de control de potencia 13, mientras se cierra la
válvula de retorno 49 ( - ). En este caso, se reduce la potencia de
salida de 3 kW (4 CV) del compresor 11 a 1,5 kW (2 CV) por medio de
la acción del mecanismo de control de potencia 13, y la potencia de
salida (5,2 kW (6 CV)) del otro compresor 12 permanece sin
variación. Por lo tanto, la potencia de salida total de los
compresores 11 y 12 es igual a 6,0 kW (8 CV) (= 2 + 6)).
Cuando la potencia de salida deseada es de 5,2 kW
(7 CV), se conectan ambos interruptores magnéticos de los
compresores nominales 11 y 12, y se abren (CONECTADA) la válvula de
retorno 49 y la válvula 41 del mecanismo de control de potencia 13.
En este caso, se reduce la potencia de salida del compresor 11 a
1,5 kW (2 CV) por medio del mecanismo de control de potencia 13, y,
por lo tanto, la potencia total de salida de los dos compresores 11
y 12 es igual a 6,0 kW (8 CV) justamente después de la descarga del
refrigerante del mismo. Adicionalmente, se reduce la potencia total
de salida (6,0 kW (8 CV)) a 5,2 kW (7 CV) por medio del mecanismo 15
de retorno de refrigerante debido a que se retorna parcialmente el
refrigerante descargado de los compresores al acumulador en la
cantidad de 0,7 kW (1 CV).
También se pueden obtener las otras potencias
deseadas de salida desde 4,5 kW (6 CV) hasta 0,0 kW (0 CV) de la
misma manera que se ha descrito más arriba. Es decir, en esta
realización, se puede controlar de forma precisa (por pasos) cada
0,7 kW (1 CV) en el rango de 0,0 kW (0 CV) a 7,5 kW (10 CV) a
abierta o cerrada (CONECTADA ó -) selectivamente la válvula 41 del
mecanismo de control de potencia 13 y la válvula de retorno 4 del
mecanismo 15 de retorno de refrigerante, como se muestra en la
Figura 5.
De acuerdo con esta realización, se controla más
finamente la potencia de salida por medio de la operación de control
fino de la válvula de control 17 en un rango pequeño o fino. Es
decir, al controlar selectivamente la válvula de control 17, el
mecanismo de control de potencia 13 y el mecanismo 15 de retorno de
refrigerante, se puede controlar la potencia de salida sustancial y
linealmente de forma regular, como se indica por una línea de trazos
y puntos que se muestra en la Figura 5, como un control de potencia
regular y lineal que se obtiene con un compresor inversor. Por lo
tanto, se puede obtener una potencia de salida regular y variable
(sustancialmente linealmente variable) al utilizar únicamente los
compresores nominales, sin ningún compresor inversor. Como
consecuencia, se pueden evitar los efectos adversos tales como
ruidos, etc., producidos por el compresor inversor, y se puede
reducir el coste del aparato.
Adicionalmente, esta realización tiene las
características de (1) el diámetro de la tubería del intercambiador
de calor interior se establece en 7 mm, que es menor que el
diámetro de tubería del intercambiador de calor exterior (9 mm), y
(2) la válvula de control 17 que sirve como reductor de presión del
refrigerante está dispuesta únicamente en las unidades interiores
A1 y A2, de manera que el refrigerante que fluye en la tubería
entre unidades se mantenga en estado líquido en ambas operaciones de
enfriamiento y de calentamiento. Como consecuencia, (3) la cantidad
de refrigerante incluido en el circuito de refrigeración se puede
minimizar por las características (1) y (2). Por lo tanto, el
tanque receptor y la válvula abierta / cerrada son innecesarios, y
se puede reducir el número de componentes.
Se puede diseñar el dispositivo 5 de control de
refrigerante como se ha descrito más arriba de manera que tenga un
compresor que solamente tiene un cilindro y un mecanismo de control
de potencia 13, como se muestra en la Figura 8. En este caso, se
controla la potencia de salida cada 1,5 kW (2 CV).
Además, la presente invención no se limita a un
aparato de aire acondicionado de tipo de múltiples habitaciones que
tiene una pluralidad de unidades interiores A, y se puede obtener
el mismo efecto incluso cuando se utiliza una unidad interior A.
La Figura 9 es un circuito de refrigeración para
un aparato de aire acondicionado de acuerdo con una segunda
realización de la presente invención.
La diferencia entre esta realización y la
realización que se muestra en la Figura 2 reside en el hecho de que
se utiliza un compresor 111 de tipo de polos cambiables en lugar
del compresor nominal que dispone del mecanismo de control de
potencia 13. El "compresor de tipo de polos cambiables"
significa un compresor que tiene un motor cuyo número de polos es
cambiable, y por lo tanto, el número rotacional del motor es
variable, de manera que la potencia de salida del compresor es
finalmente variable. Al cambiar el número de polos del motor, el
número rotacional del motor varía y por lo tanto, también varía la
potencia de salida del compresor.
En esta realización, cuando el compresor 111 de
tipo de polos cambiables cambia el número de polos del motor del
mismo de dos polos a cuatro polos como respuesta a una instrucción
de un cambiador 111a de polos para cambiar el número de polos del
motor, se reduce a la mitad el número rotacional del motor (es
decir, se reduce la potencia de salida a la mitad). En cambio,
cuando el compresor 111 de tipo de polos cambiables cambia el
número de los polos de cuatro polos a dos polos, se multiplica por
dos el número rotacional del compresor. Es decir, en la primera
realización se reduce (a la mitad) la potencia de salida del
compresor por la actuación del mecanismo de control de potencia, y
en esta realización se reduce (a la mitad) la potencia de salida
del compresor por la utilización del compresor de tipo de polos
cambiables.
La operación de control de potencia de esta
realización es sustancialmente idéntica a la de la primera
realización, excepto porque se sustituye la operación de conexión
del mecanismo de control de potencia por la operación de cambio de
polos del compresor, y por lo tanto, en esta realización se puede
aplicar el mismo flujo de control que se muestra en las Figuras 6 y
7. Es decir, el grado de apertura de la válvula de control 17 está
controlado, en primer lugar, de acuerdo con una carga de aire
acondicionado de la misma forma que en la primera realización.
Específicamente, cuando la carga de aire acondicionado aumenta, se
aumenta el grado de apertura de la válvula de control 17 de cada
unidad interior A1, A2 (la válvula se abre). Por otra parte,
cuando la carga de aire acondicionado disminuye, se reduce el grado
de apertura de la válvula de control 17 de cada unidad interior A1,
A2 (la válvula se cierra). Si el control de potencia basado en el
control de la válvula de control 17 no puede seguir la variación de
la carga de aire acondicionado, se cambia el número de polos del
motor del compresor como respuesta a una instrucción del cambiador
111a de polos para aumentar o disminuir la cantidad de descarga de
refrigerante del compresor en paso 3' de la Figura 6 y paso 17' de
la Figura 7, o se abre la válvula de retorno 49 para retornar una
parte del refrigerante descargado de los compresores 111 y 12 a
través de la tubería 47 de retorno al acumulador 8, como se muestra
en la Figura 9. Se realiza esta operación de control por medio del
dispositivo de control 5a, como en la primera realización.
De acuerdo con esta realización, se controla paso
a paso la potencia de salida desde 0,0 kW (0 CV) a 7,5 kW (10 CV)
como se indica por una línea continua, al controlar el compresor de
tipo de polos cambiables y el mecanismo 15 de retorno de
refrigerante. Al controlar adicionalmente la válvula de control 17,
se puede controlar la potencia de salida sin irregularidades y
sustancialmente linealmente, como se indica por una línea de puntos
y trazos, como el control de potencia de un compresor inversor.
La Figura 11 es un circuito de refrigeración que
muestra un aparato de aire acondicionado de acuerdo con una tercera
realización de la presente invención.
En esta realización, uno de los dos compresores
211 comprende un compresor de tipo de polos cambiables que tiene un
cambiador 211a de polos y un mecanismo de control de potencia 13
para realizar un ahorro del 50% de potencia, como se ha descrito
más arriba.
Asumiendo que el compresor 211 tiene 3,0 kW (4
CV) a plena potencia en un modo de accionamiento de dos polos, se
reduce la potencia de salida del compresor 211a 1,5 kW (2 CV)
cuando se acciona el mecanismo de control de potencia. Por lo
tanto, en un modo de accionamiento de cuatro polos, la potencia de
salida del compresor 211 es de 1,5 kW (2 CV) a plena potencia, y se
reduce adicionalmente a 0,7 kW (1 CV) cuando se acciona el
mecanismo de control de potencia. Además, cuando la válvula 49 de
retorno está más abierta en el estado anterior, se reduce
adicionalmente la potencia de salida en 0,7 kW (1 CV), como se ha
descrito más arriba. Como consecuencia, se puede controlar la
potencia total de salida cada 0,7 kW (1 CV) al combinar las
anteriores operaciones de control. Cuando se añade la operación de
control de válvula de la válvula de control 17 a la anterior
operación de control de potencia, se puede realizar la operación de
control de potencia escalonadamente y sustancialmente lineal, que
es sustancialmente idéntica a la del compresor inversor. Como en las
realizaciones primera y segunda, en primer lugar se controla el
control del grado de apertura de la válvula de control 17 en la
etapa inicial de control.
Como se ha descrito más arriba, de acuerdo con la
presente invención, el aparato de control de refrigerante que tiene
el compresor nominal está provisto del mecanismo de control de
potencia y del mecanismo de retorno de refrigerante, y se controla
la cantidad de refrigerante descargada del compresor al utilizar el
mecanismo de control de potencia y el mecanismo de retorno de
refrigerante. Por lo tanto, se puede realizar el control fino de
potencia en un rango amplio incluso utilizando únicamente los
compresores nominales, de manera que se pueda realizar el mismo
control que un compresor inversor, sin penduleo. Además, los equipos
periféricos no sufren ningún efecto adverso porque la máquina de
refrigeración o el aparato de aire acondicionado de esta invención
no requiere un compresor inversor en el cual la frecuencia de
potencia de accionamiento es variable.
Además, se puede controlar la cantidad de
refrigerante que se va a suministrar al circuito de refrigeración
solamente por medio del aparato de control de refrigerante y, por
lo tanto, son innecesarios otros equipos para el ajuste de la
cantidad de refrigerante. Por lo tanto, se puede simplificar la
construcción y se puede reducir el número de componentes.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona una pluralidad de compresores nominales y al menos uno
de los compresores tiene un mecanismo de control de potencia. Por lo
tanto, además del efecto que se ha descrito más arriba, se puede
realizar el control de potencia de forma más precisa en un rango más
amplio al combinar apropiadamente los compresores.
Adicionalmente, de acuerdo con la presente
invención, un aparato de aire acondicionado de tipo múltiples
habitaciones tiene la máquina de refrigeración como se ha descrito
más arriba. Por lo tanto, se puede realizar el control preciso de
potencia en un rango amplio en cada unidad interior, y, por lo
tanto, se puede obtener una condición de aire confortable. Además,
se puede control la cantidad de refrigerante que se va suministrar
a la unidad interior al controlar la potencia del compresor y la
válvula de control, de manera que no se requieran otros equipos para
controlar la cantidad de refrigerante en la unidad exterior, tales
como un tanque receptor, etc. Por lo tanto, se puede simplificar la
construcción y se puede reducir el número de componentes.
Todavía más, de acuerdo con la presente
invención, en un aparato de aire acondicionado para múltiples
habitaciones de tipo bomba de calor, en primer lugar se controla la
cantidad de refrigerante que se va a suministrar a la unidad
interior por medio de la válvula de control que está provista en la
unidad interior. Por lo tanto, la operación de acondicionamiento de
aire puede realizarse apropiadamente de acuerdo con la carga de
aire acondicionado sin un tanque receptor, una válvula abierta /
cerrada, el intercambiador de calor exterior, etc. que se requieren
en el aparato de aire acondicionado convencional. Por lo tanto se
puede simplificar la construcción y se puede reducir el número de
componentes.
De acuerdo con la presente invención, se controla
la cantidad de refrigerante que se va a suministrar a la unidad
interior al controlar el mecanismo de control de refrigerante
(mecanismo de retorno de refrigerante, mecanismo de control de
potencia, cambiador de polos) de la unidad exterior y la válvula de
control de la unidad interior. Por lo tanto, se puede realizar el
mismo control de potencia continuada y sustancialmente lineal sin
utilizar el compresor inversor, el tanque receptor, la válvula
abierta / cerrada de la unidad exterior, etc. que se requieren en el
aparato de aire acondicionado convencional. Como consecuencia, se
puede simplificar la construcción y se puede reducir el número de
componentes.
Adicionalmente, de acuerdo con la presente
invención, se puede obtener el mismo efecto que se ha descrito más
arriba al utilizar el compresor de tipo de polos cambiables en
lugar del compresor nominal que dispone del mecanismo de control de
potencia. Además de la operación de cambio de polos del compresor de
tipo de polos cambiables, se retorna una parte del refrigerante
descargada del compresor al lado de aspiración del citado compresor
por medio el mecanismo de retorno de refrigerante para que la
potencia de refrigeración sea variable. Como consecuencia, al
utilizar la máquina de refrigeración de esta invención, no se
requiere ningún inversor (convertidor de frecuencia), y si se
ajusta la cantidad de circulación del refrigerante en la máquina de
refrigeración por medio de la válvula de control en la unidad
interior, la unidad exterior no necesita ninguna válvula de control
para controlar la cantidad de refrigerante en circulación. Por lo
tanto, el receptor y la válvula de control que son necesarios en la
unidad interior en el aparato de aire acondicionado convencional no
son necesarios en esta invención, de manera que se pueda
simplificar el aparato de aire acondicionado y se pueda reducir el
número de componentes.
En las realizaciones que se han descritos más
arriba, el aparato de aire acondicionado (máquina de refrigeración)
tiene el compresor que dispone de dos cilindros, sin embargo puede
utilizar un compresor que tenga únicamente un cilindro y un
mecanismo de control de potencia, en lugar de este tipo de
compresor. En este caso, se controla la potencia de salida cada 1,5
kW (2 CV).
Las realizaciones como se han descrito más arriba
son aplicables no solamente al aparato de aire acondicionado de
multihabitaciones que tiene una pluralidad de unidades interiores
A, sino también a uno que tenga solamente una unidad interior
A.
En las realizaciones anteriores, se utiliza el
compresor nominal (compresor de potencia invariable) que tiene el
mecanismo de control de potencia o el compresor de tipo de polos
cambiables. Sin embargo, se puede utilizar cualquier tipo de
compresor en el que la frecuencia de potencia de accionamiento es
fija, siempre que su potencia de salida puede ser variada en
combinación con un mecanismo para retornar al compresor una parte
del refrigerante que se encuentra bajo compresión o que ha sido
comprimido.
Claims (10)
1. Una máquina de refrigeración que incluye: un
intercambiador de calor (7) para realizar el intercambio de calor
entre un refrigerante y el aire, y un compresor nominal (11, 12)
cuya frecuencia de accionamiento es fija, teniendo el compresor (11,
12) al menos un cilindro (21, 22) para realizar la compresión, que
se caracteriza porque comprende adicionalmente;
un mecanismo de control de potencia (13) que está
dispuesto en el citado compresor (11) y sirve para retornar una
parte del refrigerante en el cilindro que se encuentra bajo un
proceso de compresión al cilindro que se encuentra bajo un proceso
de aspiración, para reducir una potencia de salida del citado
compresor (11);
un mecanismo (15) de retorno de refrigerante para
retornar una parte del refrigerante descargado del citado compresor
(11,12) a un lado de aspiración de refrigerante del citado compresor
(11, 12); y
un controlador (5a) para controlar selectivamente
el citado mecanismo de control de potencia (13) y el citado
mecanismo (15) de retorno de refrigerante) para hacer que la
potencia de salida del citado compresor (11, 12) sea variable.
2. La máquina de refrigeración como se reivindica
en la reivindicación 1, en la que la citada máquina de
refrigeración incluye una pluralidad de compresores nominales (11,
12), y al menos uno de los citados compresores (11, 12) incluye el
citado mecanismo de control de potencia (13).
3. Un aparato de aire acondicionado (1) que está
equipado con una pluralidad de unidades interiores (A1, A2)
teniendo cada una de ellas un intercambiador de calor interior (3),
y una unidad exterior (B) que tiene un intercambiador de calor
exterior (7) y un compresor (11, 12), incluyendo el aparato de aire
acondicionado (1) la máquina de refrigeración como se reivindica en
la reivindicación 1.
4. El aparato de aire acondicionado (1) como se
reivindica en la reivindicación 3, que incluye adicionalmente una
válvula de control (17) que se proporciona a cada una de las
citadas unidades interiores (A1, A2) y se actúa en ambas funciones
de enfriamiento y calentamiento para controlar la cantidad de
refrigerante que fluye en cada intercambiador de calor interior (3)
y, por lo tanto, para controlar una potencia de salida del citado
aparato de aire acondicionado (1) de acuerdo con una carga de aire
acondicionado, con lo cual se realizan las funciones de enfriamiento
y de calentamiento de acuerdo con la carga de aire
acondicionado.
5. Una máquina de refrigeración que incluye: un
intercambiador de calor (7) para realizar el intercambio de calor
entre refrigerante y aire; y un compresor de tipo de polos
cambiables (111) que tiene al menos un cilindro y un mecanismo
(111a) de cambio de polos para cambiar el número de polos del
compresor, que se caracteriza adicionalmente porque
comprende:
al menos uno de entre un mecanismo (15) de
retorno de refrigerante para retornar una parte del refrigerante
descargado del citado compresor (111) de tipo de polos cambiables a
un lado de aspiración de refrigerante del citado compresor y un
mecanismo de control de potencia (13) para retornar una parte del
refrigerante en el cilindro que se encuentra bajo un proceso de
compresión al cilindro que se encuentra bajo un proceso de
aspiración; y
un controlador (5a) para controlar selectivamente
el citado mecanismo (111a) de cambio de polos del citado compresor
de tipo de polos cambiables (111) y al menos uno de entre el citado
mecanismo (15) de retorno de refrigerante y el citado mecanismo de
control de potencia (13) para hacer que la potencia de salida del
citado compresor sea variable.
6. La máquina de refrigeración como se reivindica
en la reivindicación 5, en la que la citada máquina de
refrigeración incluye una pluralidad de compresores, y al menos uno
de los citados compresores está equipado con el citado mecanismo de
control de potencia (13).
7. Un aparato de aire acondicionado (1) que está
equipado con una pluralidad de unidades interiores (A1, A2)
teniendo cada una de ellas un intercambiador de calor interior (3),
y una unidad exterior (B) que tiene un intercambiador de calor
exterior (7) y un compresor (11, 12), incluyendo la máquina de
refrigeración como se reivindica en la reivindicación 5.
8. El aparato de aire acondicionado (1) como se
reivindica en la reivindicación 7, que incluye adicionalmente una
válvula de control (17) que se proporciona a cada unidad interior
(A1, A2) y se actúa en ambas funciones de enfriamiento y
calentamiento para controlar la cantidad de refrigerante que fluye
en cada intercambiador de calor interior (3) y, por lo tanto, para
controlar una potencia de salida del citado aparato de aire
acondicionado (1) de acuerdo con una carga de aire acondicionado de
la unidad interior (A1, A2), con lo cual se realizan las funciones
de enfriamiento y de calentamiento de acuerdo con la carga de aire
acondicionado.
9. Un procedimiento de accionar un aparato de
aire acondicionado que incluye una pluralidad de unidades
interiores (A1, A2), teniendo cada una de ellas un intercambiador
de calor interior (3) y una válvula de control (17) para controlar
una cantidad de flujo entrante de refrigerante en el intercambiador
de calor interior (3), y una unidad exterior (B) que tiene un
intercambiador de calor exterior (7), un compresor nominal (12)
para el cual la frecuencia de accionamiento es fija, teniendo el
citado compresor (12) al menos un cilindro para la compresión, un
mecanismo (15) de retorno de refrigerante para retornar una parte
del refrigerante descargado del citado compresor (12) a un lado de
aspiración de refrigerante del citado compresor y un mecanismo de
control de potencia (13) para retornar una parte del refrigerante en
el cilindro que se encuentra bajo proceso de compresión al cilindro
que se encuentra bajo el proceso de aspiración, que se
caracteriza porque comprende los pasos
de:
de:
controlar un grado de apertura de la citada
válvula de control (17) de acuerdo con la carga de aire
acondicionado para realizar una operación de enfriamiento o
calentamiento de acuerdo con la carga de aire acondicionado en un
rango pequeño; y
controlar selectivamente el accionamiento del
citado mecanismo (15) de retorno de refrigerante y el citado
mecanismo de control de potencia (13) cuando es imposible realizar
la operación de enfriamiento o calentamiento de acuerdo con la carga
de aire acondicionado únicamente por medio del control de la citada
válvula de control (17), con lo cual se controla la potencia de
salida del compresor de forma variable.
10. Un procedimiento para accionar un aparato de
aire acondicionado que incluye una pluralidad de unidades
interiores (A1, A2) teniendo cada una de ellas un intercambiador de
calor interior (3) y una válvula de control (17) para controlar una
cantidad de flujo entrante de refrigerante al intercambiador de
calor interior, y una unidad exterior (B) que tiene un
intercambiador de calor exterior (7), un compresor de tipo de polos
cambiables (111) que tiene al menos un cilindro y un mecanismo
(111a) de cambio de polos, y al menos uno de entre un mecanismo (15)
de retorno de refrigerante parar retornar una parte del refrigerante
descargado del citado compresor a un lado de aspiración de
refrigerante del citado compresor y un mecanismo de control de
potencia (13) para retornar una parte del refrigerante en el
cilindro que se encuentra bajo un proceso de compresión al cilindro
que se encuentra bajo un proceso de aspiración, que se
caracteriza porque comprende los pasos de:
controlar un grado de apertura de la citada
válvula de control (17) de acuerdo con la carga de aire
acondicionado para realizar una operación de enfriamiento o
calentamiento de acuerdo con la carga de aire acondicionado en un
rango pequeño; y
controlar selectivamente el accionamiento del
citado compresor de tipo de polos cambiables (111) y al menos uno
de entre el citado mecanismo (15) de retorno de refrigerante) y el
citado mecanismo de control de potencia (13) cuando es imposible
realizar la operación de enfriamiento o calentamiento de acuerdo con
la carga de aire acondicionado únicamente por medio del control de
la citada válvula de control.
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