ES2275405A1 - Unidad interior de un equipo de aire acondicionado. - Google Patents

Abstract

Unidad interior de un equipo de aire acondicionado de los constituidos por una carcasa hueca provista de sendos orificios para la entrada y salida del aire, respectivamente, que alberga en su interior al menos un intercambiador de calor y un ventilador centrífugo que aspira, a través del orificio de entrada, el aire de la zona de confort de una estancia hasta las superficies del intercambiador de calor y lo devuelve, a través del orifico de salida, a la mencionada zona de confort, comprendiendo la unidad interior un elemento divisorio que separa la carcasa en dos cavidades transversales, una de aspiración y una de impulsión, dotado de una abertura para el paso del aire de una a otra cavidad, estando provisto el ventilador en la citada abertura con su eje de giro dispuesto esencialmente perpendicular respecto de las caras mayores de la carcasa, constituyendo la abertura la entrada al oído de aspiración del ventilador.

Description

Unidad interior de un equipo de aire acondicionado.

Sector técnico de la invención

La invención se refiere a una unidad interior de un equipo de aire acondicionado de los constituidos por una carcasa hueca provista de sendos orificios para la entrada y salida del aire, respectivamente, que alberga en su interior al menos un intercambiador de calor y un ventilador que aspira, a través del orificio de entrada, el aire de la zona de confort de una estancia hasta las superficies del intercambiador de calor y lo devuelve, a través del orifico de salida, a la mencionada zona de confort.

Antecedentes de la invención

Las unidades interiores de equipos de aire acondicionado conocidas están constituidas por una carcasa exterior, a modo de armario, provistas de una rejilla para la entrada de aire situada preferentemente, en los equipos destinados a instalarse en posición vertical, en su parte inferior y una rejilla de salida del aire situada en una parte superior de la carcasa. Dichas unidades comprenden además un intercambiador de calor constituido generalmente, en los equipos para proporcionar frío, por un evaporador que enfría el aire que penetra en la carcasa a través de la rejilla de entrada con el calor de evaporación de un refrigerante. Un ventilador alojado en el interior de la carcasa es el encargado de aspirar el aire de la estancia, dirigirlo hacia en intercambiador de calor de la unidad interior y expulsarlo hacia el exterior a través de la rejilla de salida.

Un ejemplo de unidad interior de un equipo de aire acondicionado se describe en el documento WO 3033965. La carcasa de la unidad está provista de una rejilla frontal que se extiende horizontalmente, detrás de la cual está ubicado, en el interior de la carcasa, un ventilador tangencial que aspira y expulsa el aire en sentido tangencial respecto de su eje de giro. Este tipo de ventiladores, cuyo eje de giro es paralelo a la rejilla de aspiración, se ha venido utilizando hasta la fecha debido a que el motor del ventilador puede alojarse en el interior de la carcasa en uno de los extremos del ventilador, aumentándose en mayor o menor medida la longitud de la carcasa pero evitándose tener que aumentar el espesor de la misma. En este tipo de unidades el espesor de la carcasa queda determinado por el diámetro del rodete del ventilador el cual, para conseguir un flujo óptimo de aire, debe tener un tamaño mínimo. Este tamaño mínimo condiciona, tal y como se ha explicado, el espesor de la carcasa. A mayor flujo de aire, mayor será el espesor de la carcasa.

La utilización de ventiladores centrífugos, ubicados en el interior de la carcasa de modo que su eje de giro es perpendicular respecto de las caras mayores de dicha carcasa, soluciona en parte los inconvenientes anteriormente citados. A pesar de que el diámetro del rodete del ventilador no condiciona el espesor de la carcasa, el tamaño del motor de accionamiento de dichos ventiladores sí que condiciona dicho espesor. Este tipo de ventiladores es utilizado frecuentemente en unidades destinadas a ser instaladas horizontalmente en los techos de las estancias que se requieren acondicionar. En este tipo de instalaciones el espesor de la unidad no es de especial relevancia puesto que la unidad suele quedar empotrada entre el falso techo de la estancia y el encofrado del piso superior.

Se hace notar pues la falta de una unidad interior de aire acondicionado de menor espesor que las unidades conocidas, sin que se disminuya por ello el flujo de aire aspirado, garantizándose una óptima potencia de refrigeración del equipo de aire acondicionado.

Explicación de la invención

La unidad interior de un equipo de aire acondicionado, objeto de la invención, supera los inconvenientes anteriormente citados. Dicha unidad está constituida por una carcasa hueca esencialmente paralelepipédica recta rectangular provista de sendos orificios para la entrada y salida del aire, respectivamente, que alberga en su interior al menos un elemento de filtro, al menos un intercambiador de calor y un ventilador centrífugo que aspira, a través del orificio de entrada, el aire de la zona de confort de una estancia hasta las superficies del intercambiador de calor y lo devuelve, a través del orifico de salida, a la mencionada zona de confort.

En esencia, la unidad se caracteriza porque comprende un elemento divisorio que separa la carcasa en dos cavidades transversales, una de aspiración y una de impulsión, provisto de una abertura para el paso del aire de una a otra cavidad, estando provisto el ventilador en el citada abertura del elemento divisorio, de modo que su eje de giro queda dispuesto esencialmente perpendicular respecto de las caras mayores de la carcasa, constituyendo la citada abertura la entrada al oído de aspiración del ventilador, y porque el intercambiador de calor está situado a un lado u otro del ventilador, siempre fuera de la proyección, en sentido axial, del oído de aspiración del mismo.

Según otra característica de la invención, la relación entre el diámetro (D) del rodete del ventilador y la altura (h) de descarga de los álabes del ventilador sigue la relación: D/h \geq 5,5.

Según otra característica de la invención, la unidad se caracteriza porque aloja en su interior el motor de accionamiento del ventilador, y porque el estator de dicho motor está alojado en el interior de una carcasa envolvente situada en el oído de aspiración del ventilador, fijado a una de las caras mayores de la carcasa hueca de la unidad interior.

De acuerdo con otra característica de la invención, el rodete del ventilador comprende una corona circular, plana, de unión de los álabes de dicho rodete, los cuales se proyectan desde la corona en dirección al oído de aspiración, estando la corona circular unida al rotor del motor de accionamiento del ventilador, que es un motor de rotor externo, y porque el estator de dicho motor está fijado, mediante unos soportes, a la cara de la carcasa adyacente a la corona circular del rodete del ventilador.

Breve descripción de los dibujos

En los dibujos adjuntos se ilustra a título de ejemplo no limitativo un modo de realización de la unidad interior de un equipo de aire acondicionado según la 3 invención. En dichos dibujos:

la Fig. 1 es una vista en sección longitudinal de una unidad interior según la invención;

las Figs. 2a y 2b son sendas vistas, seccionadas, del elemento divisorio y del ventilador correspondientes a dos variantes de una unidad interior según la invención; y

la Fig. 3 es una representación esquemática y en perspectiva de la unidad interior de la Fig. 1.

Descripción detallada de los dibujos

La unidad interior 1 del equipo de aire acondicionado representado a modo de ejemplo en la Fig. 1 está constituida de un modo en si conocido por una carcasa 2 hueca paralelepipédica recta rectangular provista de sendos orificios para la entrada 18 y salida 19 del aire, respectivamente, que alberga en su interior dos elementos de filtro 3, que cubren los mencionados orificios de entrada y salida de aire; un intercambiador 4 de calor; y un ventilador 5 centrífugo que aspira, a través del orificio de entrada 18, el aire de la zona de confort de una estancia hasta las superficies del intercambiador 4 de calor y lo devuelve, a través del orifico de salida 19, a la mencionada zona de confort.

Tal y como se representa en las Figs. 1 y 3, la unidad interior 1 comprende un elemento divisorio 6 que separa la carcasa en dos cavidades transversales, una de aspiración la y una de impulsión 1b. El elemento divisorio está provisto de una abertura 11 para el paso del aire de la cavidad de aspiración 1a a la cavidad de impulsión 1b, siempre a través del ventilador 5 centrífugo ubicado a tal efecto a un lado de la citada abertura del elemento divisorio, estando dispuesto su eje de giro perpendicular respecto de las caras mayores 17 y 17' de la carcasa 2, constituyendo la citada abertura 11 la entrada al oído de aspiración 7 del ventilador. En el ejemplo de las Figs. 1 y 3 el intercambiador 4 de calor está situado en la cavidad de aspiración 1a de la carcasa 2, fuera de la proyección, en sentido axial, del oído de aspiración 7 del ventilador.

La trayectoria del aire por el interior de la carcasa 2 sigue una dirección axial a la entrada del ventilador 5 y perpendicular al eje del mismo a la salida del ventilador 5, con lo que la dirección de entrada y la dirección de salida del aire forman un ángulo recto.

Preferentemente, el ventilador 5 es del tipo que monta álabes 9 orientados hacia delante, de acción, o hacia atrás, de reacción. Los ventiladores que montan álabes orientados hacia delante incorporan un mayor número de álabes pero generan poco ruido. Para una misma velocidad de giro, con este tipo de ventiladores se consigue el mismo caudal de aire con ventiladores más pequeños en comparación con otro tipo de ventiladores. Los ventiladores que montan álabes orientados hacia atrás, presentan un mejor rendimiento que los anteriores ya que los antiguos álabes de chapa se pueden reemplazar por los más mordernos de perfil aerodinámico que permiten llegar a rendimientos del orden de un 75 a un 80% donde su gasto másico y su presión son inferiores para una misma velocidad de giro y número de álabes que los ventiladores del tipo de álabes orientados hacia delante.

En general, utilizando este tipo de ventiladores no es necesario llegar a velocidades de giro elevadas para conseguir suficiente caudal y fuerza de aire. En este ejemplo de realización el ventilador trabaja a pocas revoluciones por minuto, en concreto con un motor de 6 polos o más puede trabajar hasta 950 revoluciones por minuto.

Con el objetivo de conseguir el caudal óptimo con el espacio mínimo para la ubicación del motor de accionamiento del ventilador 5, la relación entre el diámetro D del rodete 8 del ventilador 5 y la altura h de descarga de los álabes 9 del ventilador sigue la expresión D/h \geq 5,5. Se consigue así, tal como se puede observar en la Fig. 3, una reducción considerable del espesor de la carcasa 2 en comparación con los actuales espesores de las unidades interiores conocidas, manteniéndose las mismas prestaciones técnicas en cuanto a potencia frigorífica, caudal de aire, presión disponible, consumo eléctrico y nivel de ruido. En realidad, esta reducción se debe no sólo a las dimensiones del ventilador 5 sino también a la novedosa ubicación del motor 12 de accionamiento en el interior del oído de aspiración 7 del ventilador 5. Con estas características se reduce entre un 30 y un 40% el espesor máximo de la carcasa de las unidades interiores de los equipos de aire acondicionado convencionales.

En efecto, como puede observarse en detalle en las Figs. 2 y 3, el estator 10 del motor 12 de accionamiento está alojado en el interior de una carcasa envolvente 13 situada en el oído de aspiración 7 del ventilador 5, fijado a una de las caras mayores de la carcasa 2 hueca de la unidad interior. Con esta ubicación del motor el espesor de la carcasa 2 se ajusta a unas medidas muy próximas a las del motor 12 de accionamiento, el cual garantiza a su vez el caudal de aire con las proporciones entre el diámetro y la altura de descarga de los álabes del ventilador antes detallada.

Tal como se observa en las Figs. 2a y 2b el rodete 8 del ventilador 5 comprende una corona circular 15, plana, de unión de los álabes 9 de dicho rodete, los cuales se proyectan desde la corona en dirección al oído de aspiración 7, estando dicha corona circular 15 unida al rotor 14 del motor 12 de accionamiento del ventilador 5. En el ejemplo de la Fig. 2b, el motor 12 de accionamiento es un motor de rotor interno, y el estator 10 de dicho motor está fijado, mediante unos correspondientes soportes 16', a la cara opuesta 17' de la cara 17 de la carcasa 2 adyacente a la corona circular 15 del rodete del ventilador.

De un modo alternativo, en el ejemplo representado en la Fig. 2a el motor 12 de accionamiento es un motor de rotor externo, y el estator 10 de dicho motor está fijado, mediante unos soportes 16, a la cara 17 de la carcasa 2 adyacente a la corona circular 15 del rodete 8 del ventilador 5. Ventajosamente respecto de la variante anterior, los soportes 16 no deben de adaptarse al espesor de la carcasa 2.

A diferencia de las unidades interiores conocidas, en las que el ventilador 5 está provisto de su propia carcasa envolvente, que encierra el rodete del ventilador y constituye el oído de aspiración del ventilador, en la unidad interior según la invención es el elemento divisorio 6 el que realiza dicha función. Tal y como puede observarse en la Fig. 1, la abertura 11 del elemento divisorio 6 presenta, a modo de embudo, una sección creciente en el sentido de circulación del aire. En dicha figura, las paredes que constituyen el oído de aspiración del ventilador 5, que forman parte del elemento divisorio 6, son de generatriz cóncava en tanto que el perfil superior de los álabes 9 es recto. Aunque no representado, se entiende que el perfil superior de los álabes 9 puede ser curvo y que las paredes que constituyen el oído de aspiración del ventilador 5 pueden ser de generatriz recta o pueden estar dotadas de una curvatura complementaria al del perfil superior de los álabes 9.

En las Figs. 2a y 2b, la abertura 11 del elemento divisorio 6, de un modo alternativo, está desprovista de cuello alguno para acompañar el aire aspirado por el ventilador 5 en dirección a los álabes 9.

En el lado de impulsión, el elemento divisorio 6 puede presentar una forma redondeada para facilitar el camino del aire a la salida del ventilador 5, en dirección al orificio de salida 19, análogamente a las carcasas envolventes en forma de caracol.

Naturalmente los orificios de entrada 18 y de salida 19 del aire pueden estar situados en las caras laterales o en la cara frontal de la carcasa 2. Por lo que respecta al intercambiador 4 de calor, este se dispone, maximizando la superficie de contacto con el aire, inclinado respecto de las caras mayores 17 y 17' de la carcasa 2 de la unidad interior 1.

Con estas características, la unidad interior 1 del equipo de aire acondicionado objeto de la invención puede instalarse tanto en posición horizontal, suspendido del techo de la estancia que se desea acondicionar, como en posición vertical, apoyada contra una de las paredes de dicha estancia, ocupando un espacio mínimo debido a la reducción en el espesor de la carcasa 2.

Claims (4)

1. Unidad interior (1) de un equipo de aire acondicionado de los constituidos por una carcasa (2) hueca esencialmente paralelepipédica recta rectangular provista de sendos orificios para la entrada (18) y salida (19) del aire, respectivamente, que alberga en su interior al menos un elemento de filtro (3), al menos un intercambiador (4) de calor y un ventilador (5) centrífugo que aspira, a través del orificio de entrada, el aire de la zona de confort de una estancia hasta las superficies del intercambiador de calor y lo devuelve, a través del orifico de salida, a la mencionada zona de confort, caracterizada porque comprende un elemento divisorio (6) que separa la carcasa en dos cavidades transversales, una de aspiración (1a) y una de impulsión (1b), y está dotado de una abertura (11) para el paso del aire de una a otra cavidad, estando provisto el ventilador en el citada abertura del elemento divisorio, de modo que su eje de giro queda dispuesto esencialmente perpendicular respecto de las caras mayores de la carcasa, constituyendo la citada abertura la entrada al oído de aspiración (7) del ventilador, y porque el intercambiador de calor está situado a un lado u otro del ventilador, siempre fuera de la proyección, en sentido axial, del oído de aspiración del mismo.

2. Unidad interior (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque la relación entre el diámetro (D) del rodete (8) del ventilador y la altura (h) de descarga de los álabes (9) del ventilador sigue la relación:

D/h \geq 5,5

3. Unidad interior (1) según las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque aloja en su interior el motor (12) de accionamiento del ventilador (5), y porque el estator (10) de dicho motor está alojado en el interior de una carcasa envolvente (13) situada en el oído de aspiración (7) del ventilador y está fijado a una de las caras mayores de la carcasa (2) hueca de la unidad interior.

4. Unidad interior (1) según la reivindicación 3, caracterizada porque el rodete (8) del ventilador comprende una corona circular (15), plana, de unión de los álabes (9) de dicho rodete, los cuales se proyectan desde la corona en dirección al oído de aspiración (7), estando la corona circular unida al rotor (14) del motor (12) de accionamiento del ventilador (5), que es un motor de rotor externo, y porque el estator (10) de dicho motor está fijado a la cara (17) de la carcasa (2) adyacente a la corona circular del rodete del ventilador, mediante unos soportes
(16).