ES2619706T3 - Aire acondicionado y procedimiento de control del mismo - Google Patents

Abstract

Un aire acondicionado que comprende: un compresor (120); un primer intercambiador (220) de calor; una primera tubería (112) configurada para permitir que el refrigerante fluya desde el primer intercambiador (220) de calor; una tubería (181) de derivación ramificada desde la primera tubería (112) y en la que se proporciona una válvula (184) de expansión; un segundo intercambiador (182) de calor configurado para permitir que el refrigerante expandido mediante la válvula (184) de expansión intercambie calor con el refrigerante que fluye a lo largo de la primera tubería (112); una segunda tubería (111) que acopla el segundo intercambiador (182) de calor con el compresor (120) por lo que el refrigerante expandido mediante la válvula (184) de expansión y con intercambio de calor en el segundo intercambiador (182) de calor puede introducirse en el compresor (120); caracterizado porque comprende además: una válvula (154) de ajuste proporcionada en la segunda tubería (111) y abierta cuando un grado de recalentamiento de descarga del refrigerante expandido introducido en el compresor (120) está por encima de un primer valor predeterminado; un primer sensor (185) de temperatura que mide una temperatura del refrigerante expandido introducido en el compresor (120) a través de la segunda tubería (111); y un segundo sensor (183) de temperatura que mide una temperatura del refrigerante expandido mediante la válvula (184) de expansión y que fluye en el segundo intercambiador (182) de calor a través de la tubería (181) de derivación, en el que una abertura de la válvula (184) de expansión se ajusta de manera que un valor de diferencia entre la temperatura medida por el primer sensor (185) de temperatura y la temperatura medida por el segundo sensor (183) de temperatura alcance un segundo valor predeterminado.

Description

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DESCRIPCION

Aire acondicionado y procedimiento de control del mismo Antecedentes

1. Campo de la divulgacion

La presente divulgacion se refiere a un aire acondicionado y, mas en particular, a un aire acondicionado que se configura para incrementar una cantidad de refrigerante que se comprime mediante un compresor en un modo de calentamiento.

2. Descripcion de la tecnica relacionada

Generalmente, un aire acondicionado es un electrodomestico que caliente o enfna aire interior mediante el intercambio de calor de refrigerante con el aire interior usando un ciclo de refrigeracion por compresion, condensacion, expansion y vaporizacion del refrigerante. Los aires acondicionados se clasifican en aires acondicionados refrigerantes que suministran aire fno a un espacio interior mediante la operacion del ciclo de refrigeracion solo en una direccion y los aires acondicionados de calentamiento y refrigeracion que pueden suministrar aire fno o caliente operando selectivamente el ciclo de refrigeracion en una o ambas direcciones.

Los aires acondicionados de calentamiento y refrigeracion calientan un espacio interior cuando el refrigerante comprimido por un compresor fluye en un intercambiador de calor interior proporcionado en una unidad interior y se condensa mediante el intercambio de calor con aire interior. El refrigerante condensado se expande a una valvula de expansion y se vaporiza mediante el intercambio de calor con aire exterior en un intercambiador de calor exterior proporcionado en una unidad exterior. El refrigerante vaporizado fluye en el compresor y se comprime mediante el compresor. El refrigerante comprimido fluye hacia el intercambiador de calor interior, consiguiente por tanto continuamente un ciclo de calentamiento.

En este punto, a medida que la temperatura exterior se reduce, las capacidades de expansion y vaporizacion del refrigerante que pasa a traves del intercambiador de calor exterior se deterioran y de esta manera la eficacia del compresor que comprime el refrigerante tambien se deteriora. Por consiguiente, la capacidad de calentamiento se deteriora. Esto provoca incomodidad en el usuario.

El documento US 2003/0010046 A1 describe una unidad de refrigeracion de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 y un procedimiento para la operacion de tal unidad de refrigeracion. Un sistema de refrigeracion incluye un circuito refrigerante y un circuito de microprocesador. Una primera trayectoria de fluido se define mediante un compresor, una lmea de descarga, un condensador, una lmea de entrada de economizador, un economizador, una primera lmea de salida de economizador, una valvula de expansion electronica principal, una lmea de entrada de evaporador, un evaporador y una lmea de succion. La lmea de entrada de economizador incluye una primera ramificacion y una segunda ramificacion. La primera ramificacion define parte de la primera trayectoria de fluido, mientras que la segunda ramificacion define parte de una segunda trayectoria de fluido. La segunda trayectoria de fluido pasa a traves del compresor, la lmea de descarga, el condensador, la lmea de entrada de economizador, una valvula de expansion electronica secundaria, una camara de economizador y una segunda lmea de salida de economizador. El refrigerante que pasa a la camara de economizador por medio de la segunda ramificacion esta en una relacion de transferencia de calor con el refrigerante que pasa a traves del economizador por medio de la primera ramificacion. Para completar la segunda trayectoria de fluido, la camara de economizador se acopla de manera fluida con el compresor mediante la segunda lmea de salida de economizador. Una pluralidad de sensores incluye un sensor de temperatura de descarga de compresor, un sensor de temperatura de succion, un sensor de temperatura de entrada de evaporador y un sensor de temperatura de salida de evaporador. Cada uno de la pluralidad de sensores se acopla electricamente a una entrada del microprocesador. Ademas, las valvulas de expansion electronica principal y secundaria estan acopladas a una salida del microprocesador. El microprocesador lee el sensor de temperatura de economizador para determinar si la temperatura es mayor que un valor de temperatura saturada. Si la temperatura de economizador es mayor que un valor de temperatura saturada, el refrigerante que se suministra desde el economizador al compresor se recalienta. Por consiguiente, el microprocesador envfa una senal a la valvula de expansion electronica secundaria para incrementar el flujo de refrigerante a traves de la valvula de expansion electronica secundaria. El microprocesador lee ademas el sensor de temperatura de descarga de compresor. Si el microprocesador determina que la temperatura de descarga de compresor es mayor que la temperatura de umbral, se envfa una senal a la valvula de expansion electronica secundaria para incrementar el flujo de refrigerante a traves de la valvula de expansion electronica secundaria.

El documento JP 9210480 A describe un aparato de refrigeracion de tipo de compresion de dos fases. Un tubo capilar se establece en la resistencia para asegurar el caudal de refrigerante lfquido mmimo requerido en un interrefrigerador y requerido para mantener el grado de recalentamiento del gas aspirado del lado de fase superior a un valor apropiado. Una valvula de inyeccion de lfquido controla la temperatura del gas descargado del lado de fase superior, y un cilindro de deteccion de temperatura se instala en la tubena de descarga del lado de fase superior. Cuando la temperatura del gas descargado del lado de fase superior esta por debajo del valor permisible, la valvula de inyeccion de lfquido se cierra. Cuando la temperatura del gas descargado del lado de fase superior no es menor

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que el valor permisible, la valvula de inyeccion de Kquido se opera, y controla la abertura para incrementar el caudal del refrigerante que fluye al interrefrigerador para hacer caer la temperatura del gas descargado del lado de fase superior por debajo del valor permisible.

El documento JP 2007 255 864 A describe un aparato de refrigeracion de tipo de compresion de dos fases adicional. Un dispositivo de refrigeracion de tipo de compresion de dos fases que comprende un compresor de dos fases y un refrigerador intermedio en un circuito de refrigeracion y que enfna un gas aspirado del lado de fase superior del compresor de dos fases mediante el refrigerante de la presion intermedia desde el refrigerador intermedio, comprende una tubena de ramificacion que conecta un condensador y el refrigerador intermedio, y una valvula de expansion electronica dispuesta en la tubena de ramificacion, y un controlador que controla la valvula de expansion electronica basandose en el grado de recalentamiento del gas descargado del lado de fase superior del compresor de dos fases.

El documento US 4.938.029 A describe un sistema de descarga para compresores de dos fases. Un sistema de refrigeracion incluye un compresor alternativo que tiene una primera fase y una segunda fase con la primera fase teniendo cuatro cilindros y la segunda fase con dos cilindros. El compresor esta en un circuito que incluye en serie la primera fase, la segunda fase, el condensador, la valvula de expansion termica y un evaporador. Una lmea contiene una valvula de modulacion y se conecta entre los lados de succion y descarga de la primera fase. La valvula de modulacion opera en respuesta a la temperatura detectada por el sensor de temperatura que esta en la zona que se enfna. Una lmea de economizador se extiende entre un punto intermedio entre el condensador y la valvula de expansion termica y un punto intermedio entre la primera fase y la segunda fase pero corriente abajo de la interseccion con la lmea. Una valvula adicional se ubica en la lmea de economizador y se opera en respuesta a un sensor de temperatura que se ubica en la salida de la segunda fase. La valvula de expansion termica responde al sensor de temperatura que se ubica en la salida del evaporador.

El documento US 2009/0044550 A1 describe un aire acondicionado. Durante una operacion de refrigeracion, un grado de abertura de una valvula de expansion de derivacion se ajusta de manera que un grado de recalentamiento de un refrigerante en una salida del lado del circuito de refrigerante de derivacion de un subrefrigerador se vuelve un grado de recalentamiento objetivo. El grado de recalentamiento del refrigerante en la salida del lado del circuito de refrigerante de derivacion del subrefrigerador se detecta convirtiendo una presion de succion del compresor, detectada por el sensor de presion de succion, en una temperatura saturada correspondiente a una temperatura de evaporacion, y restando esta temperatura saturada del refrigerante desde la temperatura del refrigerante detectada por el sensor de temperatura de derivacion. Un sensor de temperatura puede estar dispuesto en la entrada en el lado del circuito de refrigerante de derivacion del subrefrigerador de manera que el grado de recalentamiento del refrigerante en la salida en el lado del circuito de refrigerante de derivacion del subrefrigerador se detecta restando la temperatura de refrigerante detectada por este sensor de temperatura de la temperatura del refrigerante detectada por el sensor de temperatura de derivacion. Durante una operacion de calentamiento, la valvula de expansion de derivacion se cierra.

El documento JP 2000234811 A describe un dispositivo de ciclo de refrigeracion. Un refrigerante de dioxido de carbono, comprimido en un compresor, se proporciona con una alta temperatura y un estado de alta presion, y despues, se introduce en un radiador de calor. En el radiador de calor, el calor del refrigerante se disipa con la condicion de que no se proporcione una condicion de dos fases de gas/lfquido y la presion del mismo se reduce en un reductor de presion para proporcionarse la condicion de dos fases de gas/lfquido, y entonces, se introduce en un absorbedor de calor. El refrigerante se aspira en el compresor de nuevo desde el absorbedor de calor. En este caso, el dioxido de carbono, que se convierte a un estado supercntico en el lado de radiacion de calor, se emplea como el refrigerante por lo que existe una presion de descarga, en donde un COP (coeficiente de rendimiento = capacidad/entrada) se vuelve un maximo. Por otro lado, una temperatura de descarga se eleva y se genera el problema de que se promueva la deterioracion del material aislante y similares sellado en el compresor, y ademas, tambien se genera un problema de que el compresor se rompa cuando la temperatura de descarga es baja. Sin embargo, el reductor de presion se opera optimamente mediante un dispositivo de operacion del grado de abertura del reductor de presion.

El documento EP 0778451 A2 describe una refrigeracion de motor en un sistema de refrigeracion. Un sistema de refrigeracion o aire acondicionado tiene una refrigeracion de motor controlada mediante un microprocesador. Un motor-compresor incluye un motor y un compresor. El compresor recibe un refrigerante gaseoso por medio de una lmea de succion y descarga gas de presion alta y caliente por medio de una lmea y un separador de aceite al condensador. La salida del condensador se suministra por medio de una lmea a un economizador de intercambiador de calor y pasa a traves de una valvula de expansion y un refrigerante de baja presion se suministra por medio de una lmea a un evaporador que se conecta a un motor-compresor por medio de una lmea de succion. El grado de abertura de una valvula de expansion esta bajo el control del microprocesador en respuesta a la temperatura detectada por un termistor.

Breve sumario

Un objeto de la presente divulgacion se refiere a un aire acondicionado que puede mejorar la capacidad de calentamiento incrementando una cantidad de refrigerante comprimido mediante un compresor.

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Otro objeto de la presente divulgacion se refiere a un aire acondicionado que puede mantener altamente un mdice de incremento de calentamiento incluso en un entorno de temperature exterior muy baja.

Estos objetos se solucionan mediante un aire acondicionado de acuerdo con la reivindicacion 1 y mediante el procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 5. Otras mejoras y realizaciones adicionales de la presente invencion se describen en las respectivas subreivindicaciones. Aqu se proporciona un aire acondicionado que incluye un compresor, un primer intercambiador de calor y una primera tubena configurada para permitir que el refrigerante fluya desde el primer intercambiador de calor. Una tubena de derivacion se ramifica desde la primera tubena y se configura para expandir refrigerante que fluye a traves de la tubena de derivacion. Un segundo intercambiador de calor se configura para permitir que el refrigerante expandido de la tubena de derivacion intercambie calor con el refrigerante que fluye a lo largo de la primera tubena. Una segunda tubena acopla el segundo intercambiador de calor al compresor por lo que el refrigerante expandido mediante la tubena de derivacion y con calor intercambiado en el segundo intercambiador de calor puede introducirse en el compresor.

En otro aspecto, se proporciona un procedimiento de control de un aire acondicionado, incluyendo el procedimiento medir un grado de recalentamiento de descarga de un compresor, expandir una porcion de refrigerante que se ramifica desde el refrigerante que fluye desde un intercambiador de calor interior a un intercambiador de calor exterior, intercambiar calor de la porcion expandida del refrigerante con el refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor exterior e introducir la porcion de calor intercambiado del refrigerante en el compresor, cuando un grado de recalentamiento de descarga esta por encima de un primer valor predeterminado.

Breve descripcion de los dibujos

Los dibujos adjuntos, que se incluyen para proporcionar un entendimiento adicional de la divulgacion y se incorporan y constituyen una parte de esta solicitud, ilustran realizaciones de la invencion y junto con la descripcion sirven para explicar el principio de la invencion. En los dibujos:

la Figura 1 es una vista esquematica de un aire acondicionado en un modo de calentamiento de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;

la Figura 2 es un diagrama esquematico del aire acondicionado de la Figura 1, que ilustra el flujo de refrigerante en el modo de calentamiento;

la Figura 3 es un diagrama esquematico de un aire acondicionado en un modo de calentamiento de acuerdo con una realizacion de la presente invencion;

la Figura 4 es un diagrama esquematico del aire acondicionado de la Figura 3, que ilustra el flujo de refrigerante en el modo de enfriamiento;

la Figura 5 es un diagrama P-h que ilustra la variacion de la entalpfa y la presion de refrigerante que circula en un aire acondicionado de acuerdo con una realizacion de la presente invencion; y

la Figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de control ejemplar de un aire acondicionado de acuerdo con una realizacion de la presente invencion.

Descripcion detallada

Las ventajas y caractensticas, y los procedimientos de implementacion de las mismas se clarificaran a traves de las siguientes realizaciones descritas en referencia a los dibujos adjuntos. La presente invencion puede, sin embargo, incorporarse en diferentes maneras y no debena interpretarse como limitada a las realizaciones aqrn expuestas. En su lugar, estas realizaciones se proporcionan para que la divulgacion sea exhaustiva y completa. Los mismos numeros de referencia se refieren a elementos similares a traves del texto.

La Figura 1 es una vista esquematica de un aire acondicionado en un modo de calentamiento de acuerdo con una realizacion de la presente invencion y la Figura 2 es un diagrama esquematico del aire acondicionado de la Figura 1, que ilustra el flujo de refrigerante en el modo de calentamiento. Una realizacion de la presente invencion se describira a continuacion en referencia a las Figuras 1 y 2.

Un aire acondicionado de acuerdo con una realizacion de la presente invencion incluye una unidad 100 exterior y una unidad 200 interior. Aunque una unidad 100 exterior y una unidad 200 interior se ilustran en los dibujos, esto no debena interpretarse como una limitacion. Es decir, el aire acondicionado puede incluir una pluralidad de unidades 100 exteriores y/o una pluralidad de unidades 200 interiores. Cuando una pluralidad de unidades 100 exteriores se proporcionan e interconectan, una tubena 115 comun de presion alta/baja puede proporcionarse ademas para igualar la presion alta o la presion baja del refrigerante entre las unidades 100 exteriores.

La unidad 100 exterior incluye un compresor 120, un intercambiador 130 de calor exterior y un intercambiador 182 de calor interno. Aunque estos tres compresores 120 se ilustran en esta realizacion, no debena interpretarse como una limitacion. El numero de compresores puede variar dependiendo de una carga de aire acondicionado y una capacidad de compresion del aire acondicionado.

El compresor 120 incluye un puerto 122 de entrada a traves del que el refrigerante vaporizado por el intercambiador 130 de calor exterior fluye en el compresor 120, un puerto 124 de descarga a traves del que el refrigerante comprimido se descarga y un puerto 126 de inyeccion a traves del que el refrigerante que esta en un estado de

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presion intermedia se inyecta desde el lado del intercambiador 182 de calor interno.

El compresor 120 comprime refrigerante de presion baja/temperatura baja en un refrigerante de temperatura alta/presion alta. El compresor 120 puede estructurarse de manera variada. Por ejemplo, un compresor de tipo invertido o un compresor de velocidad constante puede usarse como el compresor 120. Un acumulador 162 puede proporcionarse para evitar que el refrigerante de fase lfquida fluya en el compresor 120. Un sensor 131 de temperatura para medir una temperatura del refrigerante descargado por el compresor 120 y un conmutador 133 de presion para ajustar la presion de descarga del refrigerante se proporcionan.

El aceite contenido en el refrigerante descargado por el compresor 120 se separa del refrigerante por un separador 140 de aceite y el aceite separado fluye a lo largo de la tubena 141 de recuperacion de aceite y se mezcla con el refrigerante de fase de gas separado del acumulador 162, despues de que el aceite fluya en el compresor 120. Un tubo 137 capilar puede proporcionarse en la tubena 141 de recuperacion de aceite.

Mientras tanto, algo del refrigerante descargado por el compresor vuelve al compresor 120 a traves de una valvula 174 de gas caliente.

Una valvula 172 de cuadruple paso que es una valvula de control direccional funciona para guiar el refrigerante comprimido en el compresor 120 al intercambiador 130 de calor exterior en un modo de enfriamiento y al intercambiador 220 de calor interior en un modo de calentamiento.

El intercambiador 30 de calor exterior esta generalmente dispuesto en el exterior. El refrigerante intercambia calor con el aire exterior mientras pasa a traves del intercambiador 130 de calor exterior. El intercambiador 130 de calor exterior funciona como un condensador en el modo de enfriamiento y como un vaporizador en el modo de calentamiento. La valvula 171 de expansion exterior expande el refrigerante dirigido hacia el intercambiador 130 de calor exterior en el modo de calentamiento. Un ventilador 178 soplador puede proporcionarse para descargar calor generado por el intercambio de calor entre el aire exterior y el refrigerante que fluye a lo largo del intercambiador 178 de calor exterior externo a la unidad 100 exterior.

En el modo de calentamiento, el refrigerante condensado por el intercambiador 220 de calor interior fluye en el intercambiador 182 de calor interno a traves de una tubena 112 de lfquido. En este punto, algo de refrigerante que fluye a lo largo de la tubena 112 de lfquido se dirige a la tubena 181 de derivacion y se expande mientras que pasa a traves de una valvula 184 de expansion interna proporcionada en la tubena 181 de derivacion, despues de lo que el refrigerante expandido fluye en el intercambiador 182 de calor interno. En este punto, el intercambio de calor entre el refrigerante desde la tubena 112 de lfquido y el refrigerante desde la tubena 181 de derivacion se consigue en el intercambiador 182 de calor interno. En este caso, el refrigerante que fluye desde la tubena 112 de lfquido al intercambiador 182 de calor interno tiene una temperatura mayor que el refrigerante que fluye hacia la tubena 181 de derivacion y se expande mediante la valvula 184 de expansion interna. Por tanto, el refrigerante expandido absorbe el calor a vaporizar. El refrigerante vaporizado se transfiere al compresor 120 a traves de una primera tubena 111 de refrigerante. Se proporciona un primer sensor 185 de temperatura para medir una temperatura del refrigerante inyectado hacia el compresor 120. El primer sensor 185 de temperatura puede proporcionarse en la primera tubena 111 de refrigerante.

Aunque existe una variedad de tipos de valvula 184 de expansion interna, una valvula de expansion lineal puede usarse como una valvula 184 de expansion interna considerando la conveniencia en uso y control.

Una primera valvula 154 de ajuste de refrigerante para controlar el refrigerante inyectado en el compresor 120 a traves de la primera tubena 111 de refrigerante puede proporcionarse. La primera valvula 154 de control de refrigerante se controla para abrirse cuando un grado de recalentamiento de descarga del compresor esta por encima de un primer valor predeterminado.

El grado de recalentamiento significa una diferencia entre una temperatura de gas vaporizado recalentado por encima de una temperatura saturada y una temperatura saturada que corresponde a la presion. El grado de recalentamiento de descarga del compresor significa un grado de recalentamiento del refrigerante descargado a traves de un puerto 124 de descarga del compresor 120.

El grado de recalentamiento de descarga puede medirse de diversas maneras. Por ejemplo, es posible medir el grado de recalentamiento de descarga del compresor 120 detectando la presion de descarga y la temperatura del compresor 120, que puede medirse facilmente, y usando una curva de presion-temperatura correspondiente a la presion de descarga detectada y la temperatura. Tambien es posible medir el grado de recalentamiento de descarga del compresor midiendo una temperatura de descarga del compresor 120 y una temperatura del refrigerante vaporizado en el intercambiador 130 de calor exterior.

El primer valor predeterminado es un valor para una operacion estable del compresor 120. Cuando el grado de recalentamiento de descarga del compresor 120 es muy bajo, el refrigerante de fase lfquida puede fluir en el compresor 120. Esto puede ser diffcil en el compresor 120 y puede provocar que se generen ruidos. Por otro lado, cuando el grado de recalentamiento de descarga del compresor 120 es muy alto, el compresor 120 puede recalentarse y la eficacia del compresor 120 puede deteriorarse. Por tanto, es preferente que el primer valor

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predeterminado se establezca considerando estas caractensticas.

Mientras tanto, una segunda tubena 113 de refrigerante puede proporcionarse ademas para que el refrigerante que fluye en el intercambiador 182 de calor interno a traves de la tubena 181 de derivacion y con calor intercambiado en el intercambiador 182 de calor interno pueda transferirse al acumulador 162 en el modo de enfriamiento. Una segunda valvula 156 de ajuste de refrigerante puede proporcionarse en la segunda tubena 113 de refrigerante. La segunda valvula 156 de ajuste de refrigerante puede controlarse para cerrarse en el modo de calentamiento.

El refrigerante que fluye desde la tubena 112 de lfquido al intercambiador 182 de calor interno intercambia calor con el refrigerante que fluye a lo largo de la tubena 181 de derivacion, despues de lo cual el refrigerante se descarga hacia el intercambiador 130 de calor exterior. El refrigerante descargado hacia el intercambiador 130 de calor exterior se expande mientras pasa a traves de la valvula 171 de expansion de refrigerante antes de fluir en el intercambiador 130 de calor exterior.

El refrigerante expandido mediante la valvula 171 de expansion de refrigerante intercambia calor mientras pasa a traves del intercambiador 130 de calor exterior. En este punto, es preferente que el refrigerante se vaporice completamente en el intercambiador 130 de calor exterior. Sin embargo, el refrigerante puede no vaporizarse completamente en el intercambiador 130 de calor exterior debido a una variedad de condiciones tal como la temperatura del aire exterior, la presion del refrigerante y la temperatura del refrigerante. Como resultado, el refrigerante puede existir en un estado donde el refrigerante de fase lfquida y el refrigerante de fase de gas se mezclan entre sf. El refrigerante mezclado (el refrigerante de fase lfquida y el refrigerante de fase de gas) se separan en el refrigerante de fase de gas y el refrigerante de fase lfquida en el acumulador 162. En este punto, el refrigerante de fase de gas vuelve al compresor 120.

En el procedimiento antes descrito, el refrigerante inyectado a traves de la primera tubena 111 de refrigerante y el refrigerante del acumulador 162 se comprimen juntos en el compresor 120. Por tanto, puede lograrse una cantidad suficiente del refrigerante que se comprime y de esta manera existe el efecto de que la eficacia de calor pueda mejorarse.

Ademas, cuando una temperatura del aire exterior es baja, el refrigerante puede no vaporizarse suficientemente en el intercambiador 130 de calor exterior y de esta manera ambos refrigerantes de fase lfquida y de fase de gas pueden mezclarse y fluir en el acumulador 162. El refrigerante de fase de gas se separa en el acumulador 162 y fluye en el compresor 120. Por tanto, existfa el problema de que una cantidad de un refrigerante de fase de gas que flrna en el compresor 120 se reducfa. Sin embargo, en esta realizacion, no solo existe intercambio de calor de refrigerante mientras pasa a traves del intercambiador 130 de calor exterior sino que tambien existe intercambio de calor de refrigerante en el intercambiador 182 de calor interno, que fluye en el compresor 120. De esta manera, una cantidad suficiente del refrigerante que fluye en el compresor 120 puede lograrse incluso cuando la temperatura del aire exterior es baja.

Mientras tanto, el aire acondicionado puede ademas incluir un primer sensor 185 de temperatura para medir una temperatura del refrigerante que fluye a lo largo de la primera tubena 111 de refrigerante y un segundo sensor 183 de temperatura para medir el refrigerante que fluye en el intercambiador 182 de calor interno a traves de la tubena 181 de derivacion. En este punto, el segundo sensor 183 de temperatura puede proporcionarse entre el intercambiador 182 de calor interno y la valvula 184 de expansion interna.

El grado de recalentamiento (a continuacion denominado “grado de recalentamiento de inyeccion”) del refrigerante inyectado en el compresor 120 puede representarse mediante una diferencia entre una temperatura medida por el primer sensor 185 de temperatura y una temperatura medida por el segundo sensor 183 de temperatura. Una abertura de la valvula 184 de expansion interna se ajusta de manera que el grado de recalentamiento de inyeccion alcanza un segundo valor predeterminado.

El segundo valor predeterminado se establece de manera que el grado de recalentamiento de inyeccion puede lograrse suficientemente. El segundo valor predeterminado puede establecerse apropiadamente considerando la temperatura del aire exterior, el rendimiento del compresor, la resistencia del compresor y el valor establecido de la temperatura interior.

Mientras tanto, el segundo valor predeterminado puede establecerse para mantener el grado de recalentamiento de descarga del compresor 120 por encima del primer valor predeterminado. El grado de recalentamiento de descarga del compresor 120 puede descender mediante una variedad de condiciones tal como la variacion de la temperatura exterior, el intercambiador 130 de calor exterior en un entorno de baja temperatura y la congelacion provocada por el intercambio de calor en el intercambiador 130 de calor exterior y el intercambiador 182 de calor interno. Para compensar el grado de recalentamiento de descarga del compresor 120, el segundo valor predeterminado puede establecerse apropiadamente para mantener el grado de recalentamiento de descarga del compresor por encima del primer valor predeterminado, mejorando por tanto el rendimiento de calor y logrando la estabilidad del sistema.

El segundo valor predeterminado puede establecerse considerando la temperatura del aire exterior. Cuando la temperatura del aire exterior es baja, por ejemplo, en la temporada invernal, el rendimiento general del sistema se deteriora y de esta manera el grado de recalentamiento de descarga del compresor 120 desciende. Para solucionar

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esta limitacion, la segunda temperatura debena establecerse como alta.

Mientras tanto, la unidad 200 interior puede incluir una valvula 210 de expansion interior, un intercambiador 220 de calor interior y un ventilador 230 soplador interior que dirige el aire de intercambio de calor hacia el espacio interior. La valvula 210 de expansion interior es un dispositivo para expandir el refrigerante en el modo de enfriamiento. Aunque existe una variedad de tipos de valvulas de expansion, una valvula de expansion lineal puede usarse como la valvula 210 de expansion interior considerando la conveniencia en uso y control. Una abertura de la valvula 210 de expansion interior puede ajustarse diferentemente dependiendo de si esta en un modo de enfriamiento y en un modo de calentamiento.

La Figura 3 es un diagrama esquematico de un aire acondicionado en un modo de enfriamiento de acuerdo con una realizacion de la presente invencion y la Figura 4 es un diagrama esquematico del aire acondicionado de la Figura 3, que ilustra el flujo de refrigerante en el modo de enfriamiento. El flujo del refrigerante en el modo de enfriamiento se describira a continuacion en referencia a las Figuras 3 y 4.

El refrigerante de fase de gas de alta temperatura/alta presion descargado del compresor 120 fluye en el intercambiador 130 de calor exterior por medio de la valvula 172 de cuadruple paso. En el intercambiador 130 de calor exterior, el refrigerante se condensa mediante el intercambio de calor con el aire exterior. El refrigerante que pasa a traves del intercambiador 130 de calor exterior no fluye en la valvula 171 de expansion de refrigerante sino que se introduce en el intercambiador 171 de calor interno mediante su desviacion alrededor de la valvula 171 de expansion de refrigerante a traves de la tubena 179 de refrigerante. El refrigerante introducido en el intercambiador 182 de calor interno intercambia calor y despues se descarga a la tubena 112 de lfquido.

Algo del refrigerante descargado desde el intercambiador 182 de calor interno a la tubena 112 de lfquido fluye en la tubena 181 de derivacion, se expande mediante la valvula 184 de expansion interna y vuelve al intercambiador 182 de calor. En este punto, el refrigerante introducido desde el intercambiador 130 de calor exterior a lo largo de la tubena 112 de lfquido y el refrigerante introducido a traves de la tubena 181 de derivacion intercambian calor entre sf en el intercambiador 182 de calor interno. En este punto, ya que el refrigerante que fluye desde la tubena 181 de derivacion al intercambiador 182 de calor interno esta en un estado expandido provocado por la valvula 184 de expansion interna, este refrigerante tiene una temperatura menor que el refrigerante que fluye desde el intercambiador 130 de calor exterior. Por lo tanto, el refrigerante desde el intercambiador 130 de calor exterior se enfna adicionalmente y despues se introduce en el intercambiador 220 de calor interior.

El refrigerante que se introduce desde la tubena 181 de derivacion al intercambiador 182 de calor interno y con intercambio de calor se transfiere al acumulador 162 a traves de la segunda tubena 113 de refrigerante. El refrigerante de fase lfquida se retira del refrigerante en el acumulador 162 y el refrigerante desde el que el refrigerante de fase lfquida se retira se introduce en el compresor 120. En este punto, la segunda valvula 156 de ajuste de refrigerante puede proporcionarse en la segunda tubena 113 de refrigerante y controlarse para abrirse en el modo de enfriamiento. En este punto, la primera valvula 154 de ajuste de refrigerante proporcionada en la primera valvula 154 de ajuste de refrigerante puede cerrarse. Una valvula 132 de retencion para evitar que el refrigerante fluya hacia el compresor 120 puede proporcionarse en la primera tubena 111 de refrigerante.

Mientras tanto, el refrigerante que fluye desde el intercambiador 182 de calor interno a la tubena 112 de lfquido fluye en la unidad 200 interior y se expande mediante la valvula 210 de expansion interior, despues de lo cual el refrigerante intercambia calor en el intercambiador 220 de calor interior y despues se introduce en el compresor por medio de la tubena 114 de gas, la valvula 172 de cuadruple paso y el acumulador 162 para realizar continuamente el ciclo de enfriamiento.

La Figura 5 es un diagrama P-h que ilustra la variacion en entalpfa y presion del refrigerante que circula en un aire acondicionado de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. En referencia a la Figura 5, el refrigerante que fluye en el compresor 120 a traves del puerto 122 de entrada se comprime mientras que vana en una fase del mismo a lo largo de “a-b” en el diagrama P-h.

Mientras tanto, el refrigerante de fase de gas de intercambio de calor en el intercambiador 182 de calor interno se inyecta ademas en el compresor 120 a traves del puerto 126 de inyeccion. En este punto, el refrigerante que fluye en el compresor 120 a traves del puerto 122 de entrada y el refrigerante inyectado a traves del puerto 126 de inyeccion se comprimen juntos en el compresor 120. Este procedimiento puede representarse como un procedimiento de variacion de fase a lo largo de “c-d” en el diagrama P-h.

El refrigerante comprimido por el compresor 120 y descargado desde el compresor 120 fluye en la unidad 200 interior y se condensa mediante el intercambio de calor en el intercambiador 220 de calor interior. En este punto, la fase del refrigerante vana a lo largo de “d-e” en el diagrama P-h.

La entrada del refrigerante al intercambiador 182 de calor interno a traves de la tubena 112 de lfquido despues del intercambio de calor en el intercambiador 220 de calor interior intercambia calor con el refrigerante que fluye a lo largo de la tubena 181 de derivacion. Este procedimiento puede representarse como un procedimiento de variacion de fase a lo largo de “e-f” en el diagrama P-h.

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La salida de refrigerante desde el intercambiador 182 de calor interno al intercambiador 130 de calor exterior se expande mientras pasa a traves de la valvula 171 de expansion de refrigerante. Este procedimiento puede representarse como un procedimiento de variacion de fase a lo largo de “f-g” en el diagrama P-h.

Ademas, el refrigerante expandido por la valvula 171 de expansion de refrigerante se introduce en el intercambiador 130 de calor exterior y se vaporiza mediante el intercambio de calor con el aire exterior. Este procedimiento puede representarse como un procedimiento de variacion de fase a lo largo de “g-a” en el diagrama P-h.

Mientras tanto, el refrigerante que fluye en la tubena 181 de derivacion desde la tubena 112 de lfquido se expande mientras pasa a traves de la valvula 184 de expansion interna. Este procedimiento puede representarse como procedimiento de variacion de fase a lo largo de “e-h” en el diagrama P-h.

El refrigerante expandido mediante la valvula 184 de expansion interna se introduce de nuevo en el intercambiador 182 de calor interno, despues de lo cual el refrigerante se vaporiza mientras intercambia calor con el refrigerante introducido desde la tubena 112 de lfquido al intercambiador 182 de calor interno. Este procedimiento puede representarse como un procedimiento de variacion de fase a lo largo de “h-c” en el diagrama P-h.

De acuerdo con una realizacion de la presente invencion, ya que el refrigerante vaporizado por el intercambio de calor en el intercambiador 182 de calor interno se inyecta adicionalmente en el compresor 120 y se comprime mediante el compresor 120, mucho mas refrigerante se comprime de esta manera y se incrementa la energfa de calentamiento. Ademas, una cantidad total de energfa (una cantidad proporcional a un area definida mediante “a-b- c-d-e-f-g-a” en el diagrama P-h) usada para el calentamiento general se incrementa mediante un procedimiento (“e-f” en el diagrama P-h) donde el refrigerante que fluye desde la tubena 112 de lfquido al intercambiador 182 de calor interno se condensa mientras se intercambia calor con el refrigerante introducido en el intercambiador 182 de calor interno a traves de la tubena 181 de derivacion 181.

Ya que la cantidad total de la energfa se incrementa como se ha descrito antes, el mdice de incremento de calentamiento se mejora. El mdice de incremento de calentamiento puede definirse mediante una relacion entre Pd- Pm y Pd-Ps como sigue:

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donde, Pd es una presion del refrigerante descargado mediante el compresor 120, que puede medirse mediante un sensor 187 de presion que mide la presion en un extremo delantero del puerto 124 de descarga, Pm es una presion del refrigerante que fluye en el compresor 120 a traves del puerto 126 de inyeccion, que puede medirse mediante un sensor 186 de presion proporcionado en la primera tubena 111 de refrigerante, y Ps es una presion introducida en el puerto 122 de entrada, que puede medirse mediante un sensor 188 de presion.

Existe una necesidad de ajustar apropiadamente las presiones Pd, Pm y Ps para mejorar el mdice de incremento de calor (n). Para ajustar la presion de descarga (Pd) el compresor 120, una unidad de ajuste de presion puede proporcionarse cerca del puerto 124 de descarga del compresor 120. En esta realizacion, un conmutador 133 de presion puede proporcionarse en el extremo delantero del puerto 124 de descarga del compresor como la unidad de ajuste de presion. Ademas, un conmutador de presion (no se muestra) puede proporcionarse en la primera tubena 111 de refrigerante para ajustar la presion Pm del refrigerante inyectado en el compresor 120 a traves del puerto 126 de inyeccion. Un conmutador de presion adicional (no se muestra) puede proporcionarse para ajustar la presion del refrigerante que fluye en el compresor 120 a traves del puerto 122 de entrada.

Mientras tanto, tambien es posible ajustar la abertura de la valvula 184 de expansion interna para mantener el mdice de incremento de calor (n) dentro de un intervalo predeterminado. Es decir, al ajustar la abertura de la valvula 184 de expansion interna, el grado de recalentamiento del refrigerante inyectado en el compresor 120 a traves del puerto 126 de inyeccion puede controlarse y de esta manera el mdice de incremento de calor (n) determinado por las presiones Pd, Ps y Pm que vanan en respuesta al grado de recalentamiento del refrigerante.

La Figura 6 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de control ejemplar de un aire acondicionado de acuerdo con una realizacion de la presente invencion, que puede realizarse medite un controlador.

Cuando un usuario selecciona el modo de calentamiento, la operacion del modo de calentamiento se realiza (S10).

Despues de que se realice la operacion del modo de calentamiento durante un tiempo predeterminado, el grado de recalentamiento de descarga del compresor 120 se mide (S20). En este punto, el tiempo predeterminado es un tiempo para el que el sistema puede estabilizarse. Es decir, cuando el grado de recalentamiento de descarga del compresor 120 es muy bajo, el refrigerante que fluye en el compresor 120 puede contener el refrigerante de fase lfquida. Esto puede provocar que se genere ruido operativo. El ruido operativo puede provocar quejas de los usuarios. Por otro lado, cuando el grado de recalentamiento de descarga del compresor 120 es muy alto, el compresor 120 puede quemarse. Por tanto, el tiempo predeterminado puede establecerse considerando las caractensticas antes descritas.

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Despues de lo anterior, se determina si el grado de recalentamiento de descarga esta por encima de un primer valor predeterminado (S30). El primer valor predeterminado puede establecerse considerando las caractensticas antes descritas para la estabilidad del sistema.

Cuando el grado de recalentamiento de descarga esta por encima del primer valor predeterminado, la primera valvula 154 de ajuste de refrigerante se abre para permitir el paso de un refrigerante desde el intercambiador 182 de calor interno al compresor 120 (S40). En este punto, algo del refrigerante que entra desde el intercambiador 220 de calor interior al intercambiador 182 de calor interno a lo largo de la tubena 112 de lfquido se ramifica a la tubena 181 de derivacion y se expande mientras pasa a traves de la valvula 184 de expansion interna.

El refrigerante expandido intercambia calor con el resto del refrigerante introducido en el intercambiador 182 de calor interno a lo largo de la tubena 112 de lfquido. En este punto, el refrigerante vaporizado mediante el intercambio de calor se inyecta en el compresor 120 a traves del puerto 126 de inyeccion a lo largo de la primera tubena 111 de refrigerante.

Aunque el refrigerante se dirige al compresor 120 como se ha descrito antes, los primeros y segundos sensores 185 y 183 de temperatura miden una primera temperatura T1 inyectada en el compresor 120 y una temperatura T2 expandida mediante la valvula 184 de expansion interna e introducida en el intercambiador 182 de calor interno para medir el grado de recalentamiento de inyeccion, respectivamente (S50).

La abertura de la valvula 184 de expansion interna se ajusta de acuerdo con el grado de recalentamiento de descarga y/o el grado de recalentamiento de inyeccion del compresor 120 (S60). A continuacion, el grado de recalentamiento de inyeccion se compara con un segundo valor predeterminado (S70). Cuando el grado de recalentamiento de inyeccion es menor que el segundo valor predeterminado, la abertura de la valvula 184 de expansion interna se ajusta de nuevo para hacer que el grado de recalentamiento de inyeccion sea mayor que el segundo valor predeterminado.

Por otro lado, cuando el recalentamiento de inyeccion es mayor que el segundo valor predeterminado, se mide una temperatura de condensacion (T3) del refrigerante que fluye en el compresor 120 (S80). En este caso, la temperatura de condensacion puede ser una temperatura para condensar el refrigerante en el intercambiador 220 de calor interior. Cuando se determina que la temperatura de condensacion (T3) esta por encima de un tercer valor predeterminado, se determina que la estabilidad del sistema se logra y de esta manera la primera valvula 154 de ajuste de refrigerante se cierra (S100) por lo que el refrigerante ya no puede inyectarse en el compresor 20.

Por otro lado, cuando se determina que la temperatura de condensacion (T3) es menor que el tercer valor predeterminado, las temperaturas (T1 y T2) se miden de nuevo (S50) para controlar continuamente el grado de recalentamiento de inyeccion.

Mientras tanto, no existe la necesidad de limitar la temperatura de condensacion (T3) a la temperatura de condensacion del intercambiador 220 de calor interior. La temperatura de condensacion (T3) es una temperatura de referencia por la que se determina si el sistema esta estabilizado en un estado donde ya no se necesita la inyeccion de refrigerante. Por tanto, la temperatura de condensacion (T3) puede establecerse basandose en una temperatura de condensacion en el intercambiador 182 de calor interno.

Mientras tanto, el segundo valor predeterminado es un valor que afecta al grado de recalentamiento de descarga del compresor. Por ejemplo, cuando el segundo valor predeterminado se establece relativamente alto, el sistema se controla en una direccion donde el grado de recalentamiento de inyeccion se incrementa. Por tanto, el segundo valor predeterminado puede establecerse para mantener el grado de recalentamiento de descarga del compresor por encima del primer valor predeterminado. En este caso, cuando el grado de recalentamiento de descarga esta por encima del segundo valor predeterminado mediante el ajuste de la abertura de la valvula 184 de expansion interna, el grado de recalentamiento de descarga tambien estara por encima del primer valor predeterminado consecuentemente.

Mientras tanto, la presion del refrigerante descargado por el compresor 120 puede ajustarse de manera que el mdice de incremento de calentamiento (n), que es una relacion entre una diferencia entre la presion Pd del refrigerante descargado por el compresor 120 y la presion Ps del refrigerante introducido en el compresor y una diferencia entre la presion Pd del refrigerante descargado por el compresor 120 y la presion Ps del refrigerante inyectado en el compresor 120, puede estar dentro de un intervalo predeterminado. La presion del refrigerante descargado por el compresor 120 puede ajustarse mediante el conmutador 133 de presion.

De otra manera, el mdice de incremento de calentamiento (n) puede controlarse ajustando la abertura de la valvula 184 de expansion interna. Es decir, las presiones Pd, Pm y Ps que vanan por el ajuste de la abertura de la valvula 184 de expansion interna se detectan y la abertura de la valvula 184 de expansion interna se corrige de acuerdo con las presiones Pd, Pm y Ps detectadas, controlando por tanto el mdice de incremento de calentamiento (n) dentro del intervalo predeterminado.

Claims (9)

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   REIVINDICACIONES

   1. Un aire acondicionado que comprende:

   un compresor (120);

   un primer intercambiador (220) de calor;

   una primera tubena (112) configurada para permitir que el refrigerante fluya desde el primer intercambiador (220) de calor;

   una tubena (181) de derivacion ramificada desde la primera tubena (112) y en la que se proporciona una valvula (184) de expansion;

   un segundo intercambiador (182) de calor configurado para permitir que el refrigerante expandido mediante la valvula (184) de expansion intercambie calor con el refrigerante que fluye a lo largo de la primera tubena (112); una segunda tubena (111) que acopla el segundo intercambiador (182) de calor con el compresor (120) por lo que el refrigerante expandido mediante la valvula (184) de expansion y con intercambio de calor en el segundo intercambiador (182) de calor puede introducirse en el compresor (120); caracterizado porque comprende ademas:

   una valvula (154) de ajuste proporcionada en la segunda tubena (111) y abierta cuando un grado de recalentamiento de descarga del refrigerante expandido introducido en el compresor (120) esta por encima de un primer valor predeterminado;

   un primer sensor (185) de temperatura que mide una temperatura del refrigerante expandido introducido en el compresor (120) a traves de la segunda tubena (111); y

   un segundo sensor (183) de temperatura que mide una temperatura del refrigerante expandido mediante la valvula (184) de expansion y que fluye en el segundo intercambiador (182) de calor a traves de la tubena (181) de derivacion,

   en el que una abertura de la valvula (184) de expansion se ajusta de manera que un valor de diferencia entre la temperatura medida por el primer sensor (185) de temperatura y la temperatura medida por el segundo sensor (183) de temperatura alcance un segundo valor predeterminado.
2. 2. El aire acondicionado de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el segundo valor predeterminado se establece de manera que el grado de recalentamiento de descarga mantiene el primer valor predeterminado o es mayor que el primer valor predeterminado.
3. 3. El aire acondicionado de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende ademas un conmutador (133) de presion para ajustar la presion del refrigerante descargado desde el compresor (120),

   en el que el conmutador (133) de presion ajusta la presion del refrigerante descargado por el compresor (120) dependiendo de mdice de incremento de calentamiento que corresponde a una relacion entre una diferencia entre la presion (Pd) del refrigerante descargado por el compresor (120) y la presion (Pm) del refrigerante introducido en el compresor (120) y una diferencia entre la presion (Pd) del refrigerante descargado por el compresor (120) y la presion (Ps) del refrigerante expandido introducido en el compresor (120).
4. 4. El aire acondicionado de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la valvula (154) de ajuste se cierra cuando una temperatura de condensacion (T3) del primer intercambiador (220) de calor esta por encima de un tercer valor predeterminado.
5. 5. Un procedimiento de control de un aire acondicionado, comprendiendo el procedimiento:

   medir un grado de recalentamiento de descarga de un compresor (120);

   expandir una porcion de refrigerante que se ramifica desde el refrigerante que fluye desde un intercambiador (220) de calor interior a un intercambiador (130) de calor exterior;

   intercambiar el calor de la porcion expandida del refrigerante con el refrigerante que fluye hacia el intercambiador (130) de calor exterior;

   introducir la porcion expandida de intercambio de calor del refrigerante en el compresor (120), cuando un grado de recalentamiento de descarga esta por encima de un primer valor predeterminado;

   medir una primera temperatura de la porcion expandida de calor intercambiado del refrigerante introducido en el compresor (120);

   medir una segunda temperatura del refrigerante expandido que se ramifica desde el refrigerante que fluye desde un intercambiador (220) de calor interior al intercambiador (130) de calor exterior; y

   ajustar un grado del refrigerante expandido de manera que un valor de diferencia entre la primera y la segunda temperatura alcance un segundo valor predeterminado.
6. 6. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que el segundo valor predeterminado se establece de manera que el grado de recalentamiento de descarga del compresor (120) este por encima del primer valor predeterminado.
7. 7. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 5, que comprende ademas ajustar la presion del refrigerante descargado por el compresor (120) dependiendo de un mdice de incremento de calentamiento que corresponde a

   una relacion entre una diferencia entre la presion (Pd) del refrigerante descargado por el compresor (120) y la presion (Pm) del refrigerante introducido en el compresor (120) y una diferencia entre la presion (Pd) del refrigerante descargado por el compresor (120) y la presion (Ps) del refrigerante expandido introducido en el compresor (120).
8. 8. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que un grado de porcion expandida del refrigerante se 5 ajusta dependiendo de un mdice de incremento de calentamiento que se corresponde con una relacion entre una

   diferencia entre la presion (Pd) del refrigerante descargado por el compresor (120) y la presion (Pm) del refrigerante introducido en el compresor (120) y una diferencia entre la presion (Pd) del refrigerante descargado por el compresor (120) y la presion (Ps) del refrigerante expandido introducido en el compresor (120).
9. 9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que cuando una temperatura de condensacion (T3) del 10 intercambiador (120) de calor interior esta por encima de un tercer valor predeterminado, el refrigerante deja de ser

   inyectado en el compresor.