ES2643564T3

ES2643564T3 - Compresor de frecuencia variable y método de control del mismo

Info

Publication number: ES2643564T3
Application number: ES09826234.8T
Authority: ES
Inventors: Seung-Jun Lee
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2008-11-17
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2017-11-23
Anticipated expiration: 2029-10-29
Also published as: WO2010056002A1; EP2372158A1; KR101268612B1; CN102203425A; US20110271699A1; EP2372158A4; KR20100055282A; EP2372158B1

Description

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DESCRIPCION

Compresor de frecuencia variable y metodo de control del mismo La presente invention se refiere a un compresor de frecuencia variable.

En general, un compresor es un aparato mecanico que recibe energla de un aparato de generation de potencia, tal como un motor electrico, una turbina o similar, y que comprime el aire, el refrigerante o varios gases operativos para elevar una presion. El compresor ha sido ampliamente utilizado para electrodomesticos tales como frigorlficos y acondicionadores de aire, y su aplicacion se ha ampliado a toda la industria.

Los compresores se clasifican a grandes rasgos en un compresor alternativo, en el que se define un espacio de compresion en el interior / desde el cual se aspira y descarga un gas de funcionamiento entre un piston y un cilindro, y el piston es linealmente alternante en el cilindro para comprimir el refrigerante, un compresor rotativo, en el que se define un espacio de compresion en el interior / desde el cual se aspira y descarga un gas de funcionamiento entre un rodillo girado excentricamente y un cilindro, y el rodillo se hace girar excentricamente a lo largo de una pared interior del cilindro para comprimir el refrigerante, y un compresor de espiral, en el que se define un espacio en el interior / desde el cual se aspira y descarga un gas de funcionamiento entre una espiral orbitante y una espiral fija, y la espiral orbitante se hace girar a lo largo de la espiral fija para comprimir el refrigerante.

En particular, el compresor rotativo ha sido desarrollado en un compresor rotativo doble que incluye dos rodillos y dos cilindros en sus partes superior e inferior, en el que los pares superior e inferior de rodillos y cilindros realizan una cierta compresion y el resto de la capacidad de compresion total, y un compresor rotativo de 2 etapas que incluye dos rodillos y dos cilindros en sus partes superior e inferior, en el que los dos cilindros se comunican entre si, un par comprime un refrigerante de presion relativamente baja y el otro par comprime un refrigerante de presion relativamente alta que pasa por la etapa de compresion a baja presion.

El documento D1 (EP 1 655 492 A1) se refiere a un compresor incorporado de tipo rotativo y a un aparato de ciclo de refrigeration en el que una paleta de un primer cilindro es comprimida y empujada por un miembro de resorte, y una paleta de un segundo cilindro es comprimida e impulsada de acuerdo con una presion diferencial entre una presion en el interior de la carcasa guiada en una camara de paletas y una presion de aspiration o presion de descarga guiada hacia la camara del cilindro. Un mecanismo de cambio de presion, que gula la presion de aspiracion o la presion de descarga tiene un tubo de derivation que tiene un extremo conectado a un lado de alta presion del ciclo de refrigeracion, otro extremo conectado a un tubo de aspiracion, una primera valvula de encendido / apagado en una parte intermedia y una segunda valvula de encendido / apagado o una valvula de retention, que esta prevista en el tubo de aspiracion en un lado aguas arriba de una parte de conexion del tubo de derivacion y en un lado aguas abajo de una abertura de retorno de aceite en un acumulador.

El documento KR 940001355 B1 da a conocer un compresor rotativo. Un motor esta situado en una carcasa y un eje rotativo esta instalado para penetrar a traves del motor. Ademas, un cilindro esta situado debajo del motor, y una parte excentrica ajustada alrededor del eje rotativo y un rodillo montado en la parte excentrica estan situados en el cilindro. Un orificio de salida de refrigerante y un orificio de entrada de refrigerante estan formados en el cilindro, y una paleta que evita que el refrigerante no comprimido a baja presion se mezcle con el refrigerante comprimido a alta presion esta instalada entre el orificio de salida de refrigerante y el orificio de entrada de refrigerante. Ademas, un resorte esta instalado en un extremo de la paleta para mantener el rodillo girado excentricamente y la paleta para estar en contacto entre si. Cuando el eje rotativo es girado por el motor, la parte excentrica y el rodillo giran a lo largo de la circunferencia interna del cilindro para comprimir el gas refrigerante. El gas refrigerante comprimido es descargado a traves del orificio de salida de refrigerante.

El documento KR 20050062995 A da a conocer un compresor rotativo doble. Haciendo referencia a la figura 1, el compresor rotativo doble incluye dos cilindros 1035 y 1045 que comprimen la misma capacidad y una placa central 1030 y, de este modo, duplica la capacidad de compresion en comparacion con un compresor de 1 etapa.

El documento KR 20070009958 A da a conocer un compresor rotativo de 2 etapas. Con referencia a la figura 2, se proporciona una unidad motora 2014 que tiene un estator 2007 y un rotor 2008 en una parte superior interior de un recipiente hermetico 2013 de un compresor 2001, y un eje rotativo 2002 conectado a la unidad motora 2014 esta provisto de dos partes excentricas. Un cojinete principal 2009, un elemento de compresion a alta presion 2020b, una placa central 2015, un elemento de compresion a baja presion 2020a y un cojinete secundario 2019 se apilan sucesivamente desde el lado de la unidad motora 2014 con respecto al eje de rotation 2002. Ademas, se proporciona un tubo central 2040 para introducir refrigerante comprimido en el elemento de compresion a baja presion 2020a en el interior del elemento de compresion a alta presion 2020b.

El compresor rotativo incluye un motor de frecuencia variable con una frecuencia de funcionamiento variable como unidad motora. La frecuencia de funcionamiento del motor de frecuencia variable varla de acuerdo con los cambios en la capacidad de refrigeracion requerida del compresor, variando de este modo la capacidad de compresion del

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compresor. Una unidad de control que controla el compresor recibe una entrada de la capacidad de refrigeracion requerida del compresor, o detecta la capacidad de refrigeracion y controla una frecuencia de salida a traves de un convertidor y un inversor. En esta memoria, el convertidor recibe una entrada de alimentacion de CA comercial y convierte la CA en CC para rectificar una frecuencia comercial en CC, y el inversor vuelve a convertir la CC en una tension / frecuencia de CA deseada. Ademas, el motor de frecuencia variable, que es la unidad motora, acciona una unidad del mecanismo de compresion del compresor a una frecuencia controlada por la unidad de control utilizando la frecuencia de CA convertida por el inversor.

La figura 3 es un grafico del rendimiento y del tiempo de funcionamiento anual de un compresor que incluye un motor de frecuencia variable de CC convencional como unidad motora mediante cargas de refrigeracion y de calentamiento (frecuencias de funcionamiento). Con referencia al grafico, un compresor de inversor de cC de velocidad variable utilizado generalmente para operaciones de calentamiento y refrigeracion tiene el maximo rendimiento durante la operacion de velocidad media a alta. Sin embargo, el compresor de inversor de CC de velocidad variable tiene el tiempo de funcionamiento anual mas largo en el rango de la velocidad baja a media. Por lo tanto, es necesario mejorar el rendimiento del compresor de inversor de CC de velocidad variable durante la operacion de baja a media velocidad de una gran carga de acondicionamiento de aire y alta frecuencia de uso.

La presente invencion se ha realizado en un esfuerzo por resolver los problemas de la tecnica anterior descritos anteriormente, y un objetivo de la presente invencion es evitar la reduccion del rendimiento energetico de un motor de frecuencia variable, cuando un compresor de inversor que utiliza un motor de frecuencia variable de CC como unidad motora hace funcionar el motor de frecuencia variable a una velocidad baja para generar una baja capacidad de compresion segun necesidades.

Otro objetivo de la presente invencion es proporcionar un compresor de frecuencia variable y un metodo de control del mismo que pueda controlar la capacidad de compresion total de una unidad del mecanismo de compresion controlando dos unidades del mecanismo de compresion accionadas por un compresor de inversor para comprimir selectivamente el refrigerante mediante ya sea un metodo de compresion doble o un procedimiento de compresion en 2 etapas de acuerdo con la capacidad de refrigeracion del compresor, aparte de controlar una frecuencia de funcionamiento de un motor de frecuencia variable.

Otro objetivo de la presente invencion es proporcionar un compresor de frecuencia variable y un metodo de control del mismo que pueda mejorar el rendimiento energetico en una capacidad de compresion pequena controlando dos unidades del mecanismo de compresion para comprimir el refrigerante por medio de un metodo de compresion en 2 etapas, en lugar de desacelerar la velocidad de un motor de frecuencia variable de CC, cuando se requiere una capacidad de compresion pequena del compresor.

Otro objetivo de la presente invencion es proporcionar un compresor de frecuencia variable y un metodo de control del mismo que pueda mejorar el rendimiento del compresor controlando una unidad del mecanismo de compresion para comprimir el refrigerante por medio de un metodo de compresion en dos etapas cuando se requiere una capacidad de compresion pequena del compresor y se hace funcionar un motor de frecuencia variable de CC a baja velocidad.

Estos objetos se resuelven con las caracterlsticas de las reivindicaciones.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invencion, se proporciona un compresor de frecuencia variable, que incluye: una carcasa que define un espacio hermetico; un acumulador que almacena refrigerante temporalmente antes de introducir el refrigerante en la carcasa; una primera unidad del mecanismo de compresion situada en la carcasa, que incluye un piston rotativo, un cilindro, un orificio de aspiracion de refrigerante, un orificio de descarga de refrigerante y una paleta, y compresion del refrigerante; una segunda unidad del mecanismo de compresion situada en la carcasa, que incluye un piston rotativo, un cilindro, un orificio de aspiracion de refrigerante, un orificio de descarga de refrigerante y una paleta, y compresion del refrigerante; un motor de frecuencia variable situado en la carcasa y que transfiere energla a los pistones rotativos de las primera y segunda unidades del mecanismo de compresion a traves de un eje rotativo; y una valvula que controla el flujo del refrigerante de tal manera que las primera y segunda unidades del mecanismo de compresion comprimen el refrigerante en un tipo de compresor rotativo doble o un tipo de compresor rotativo de 2 etapas.

Adicionalmente, el compresor de frecuencia variable incluye ademas un conducto a traves del cual el refrigerante es aspirado hacia o descargado de las primera y segunda unidades del mecanismo de compresion, en el que la valvula cambia la direccion de la aspiracion o la descarga del refrigerante en el conducto.

Ademas, los conductos a traves de los cuales fluye el refrigerante descargado de la primera unidad del mecanismo de compresion incluyen un conducto interior a traves del cual el refrigerante comprimido es descargado en el interior de la carcasa, y un conducto de presion media a traves del cual el refrigerante comprimido es descargado a la valvula.

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Ademas, el conducto a traves de la cual fluye el refrigerante introducido desde la segunda unidad del mecanismo de compresion es conectado selectivamente mediante la valvula ya sea a un conducto que conecta el acumulador a la valvula o a un conducto de presion media a traves del cual el refrigerante comprimido es descargado de la primera unidad del mecanismo de compresion a la valvula.

Ademas, los conductos a traves de los cuales fluye el refrigerante que va a ser aspirado hacia el interior de la segunda unidad del mecanismo de compresion incluyen un conducto en el cual el refrigerante es aspirado desde el acumulador, y un conducto en el cual el refrigerante comprimido en la primera unidad del mecanismo de compresion es aspirado.

Ademas, el compresor de frecuencia variable incluye asimismo una unidad de control que controla la apertura y el cierre de la valvula, en la que la unidad de control controla la valvula para comprimir el refrigerante en el tipo de compresor rotativo de 2 etapas cuando se requiere una capacidad de refrigeracion pequena del compresor, y en el tipo de compresor rotativo doble cuando se requiere una capacidad de refrigeracion grande del compresor.

Ademas, la unidad de control controla la velocidad del motor de frecuencia variable de acuerdo con la capacidad de refrigeracion requerida del compresor.

Ademas, cuando el compresor funciona a una velocidad inferior a una velocidad en la que el motor de frecuencia variable tiene el rendimiento maximo, la unidad de control controla la valvula de tal manera que las primera y segunda unidades del mecanismo de compresion comprimen el refrigerante en el tipo de compresor rotativo de 2 etapas.

De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invencion, se proporciona un compresor de frecuencia variable, que incluye: una carcasa que define un espacio hermetico; un acumulador que almacena refrigerante temporalmente, antes de introducir el refrigerante en la carcasa; una primera unidad del mecanismo de compresion situada en la carcasa, que incluye un piston rotativo, un cilindro, un orificio de aspiracion de refrigerante, un orificio de descarga de refrigerante y una paleta, y que comprime el refrigerante; una segunda unidad del mecanismo de compresion situada en la carcasa, que incluye un piston rotativo, un cilindro, un orificio de aspiracion de refrigerante, un orificio de descarga de refrigerante y una paleta, y que comprime el refrigerante; un motor de frecuencia variable situado en la carcasa y que transfiere energla a los pistones rotativos de las unidades primera y segunda del mecanismo de compresion a traves de un eje rotativo; un primer conducto de aspiracion a traves del cual el refrigerante es aspirado hacia el interior de la primera unidad del mecanismo de compresion; un primer conducto de descarga a traves del cual el refrigerante es descargado de la primera unidad del mecanismo de compresion; un segundo conducto de aspiracion a traves del cual el refrigerante es aspirado hacia el interior de la segunda unidad del mecanismo de compresion; un conducto de presion media que conecta el segundo conducto de aspiracion al primer conducto de descarga; y una valvula provista en el conducto de presion media y el segundo conducto de aspiracion, que conecta y desconecta alguna parte del segundo conducto de aspiracion hacia / desde el conducto de presion media y que cierra y abre el resto del segundo conducto de aspiracion.

Ademas, la valvula cierra el resto del segundo conducto de aspiracion cuando una parte del segundo conducto de aspiracion se conecta al conducto de presion media, y abre el resto del segundo conducto de aspiracion cuando una parte del segundo conducto de aspiracion se desconecta del conducto de aspiracion de presion media.

Ademas, el compresor de frecuencia variable incluye asimismo una primera valvula de descarga provista en un extremo del primer conducto de descarga y que abre el primer conducto de descarga cuando se supera una presion determinada para descargar el refrigerante en el interior de la carcasa.

Ademas, se determina la presion de apertura de la primera valvula de descarga para que no abra la primera valvula de descarga cuando el conducto de presion media esta conectado a alguna parte del segundo conducto de aspiracion, de modo que el refrigerante descargado de la primera unidad del mecanismo de compresion es aspirado en el segundo conducto de aspiracion.

Ademas, el compresor de frecuencia variable incluye asimismo un cojinete inferior situado debajo de la primera unidad del mecanismo de compresion y que almacena temporalmente el refrigerante descargado de la primera unidad del mecanismo de compresion, estando conectado el primer conducto de descarga al cojinete inferior.

Ademas, el compresor de frecuencia variable incluye asimismo una valvula de descarga de presion media instalada en el cojinete inferior y abierta cuando el refrigerante comprimido en la primera unidad del mecanismo de compresion tiene una presion que supera un valor determinado.

Ademas, el conducto de presion media esta conectado al cojinete inferior.

Ademas, el primer conducto de descarga penetra a traves de la primera unidad del mecanismo de compresion y de la segunda unidad del mecanismo de compresion.

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Ademas, el conducto de presion media esta definido por un tubo que tiene ambos extremos situados sobre el primer conducto de descarga y la valvula, respectivamente.

Ademas, el tubo que define el conducto de presion media tiene un extremo insertado en la segunda unidad del mecanismo de compresion y esta conectado al primer conducto de descarga definido en la segunda unidad del mecanismo de compresion.

Ademas, el tubo que define el conducto de presion media se extiende hacia arriba desde la segunda unidad del mecanismo de compresion y se conecta a la valvula.

De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invencion, se proporciona un compresor de frecuencia variable, que incluye: una carcasa que define un espacio hermetico; un acumulador que almacena temporalmente refrigerante antes de introducir el refrigerante en la carcasa; una primera unidad del mecanismo de compresion situada en la carcasa, que incluye un piston rotativo, un cilindro, un orificio de aspiracion de refrigerante, un orificio de descarga de refrigerante y una paleta, y que comprime el refrigerante; una segunda unidad del mecanismo de compresion situada en la carcasa, que incluye un piston rotativo, un cilindro, un orificio de aspiracion de refrigerante, un orificio de descarga de refrigerante y una paleta, y que comprime el refrigerante; un motor de frecuencia variable situado en la carcasa y transfiere energla a los pistones rotativos de las unidades de los primero y segundo mecanismos de compresion a traves de un eje rotativo; un primer conducto de aspiracion a traves del cual el refrigerante es aspirado hacia el interior de la primera unidad del mecanismo de compresion; un primer conducto de descarga a traves del cual el refrigerante es descargado de la primera unidad del mecanismo de compresion hacia el interior de la carcasa; un segundo conducto de aspiracion a traves del cual el refrigerante es aspirado hacia el interior de la segunda unidad del mecanismo de compresion; y una valvula de 4 vlas controlada de tal manera que el refrigerante descargado hacia el primer conducto de descarga es aspirado hacia el interior del segundo conducto de aspiracion o descargado en el interior de la carcasa, estando dos orificios de valvula situados en el segundo conducto de aspiracion, estando los otros dos orificios de valvula situados en el primer conducto de descarga.

Ademas, el compresor de frecuencia variable incluye asimismo una valvula de retencion situada en el primer conducto de descarga.

Ademas, el compresor de frecuencia variable incluye asimismo una valvula de retencion situada en el segundo conducto de aspiracion.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invencion, se proporciona un compresor de frecuencia variable, que incluye: una carcasa que define un espacio hermetico; una serie de unidades del mecanismo de compresion situadas en la carcasa y que comprimen el refrigerante; un motor de frecuencia variable situado en la carcasa y que transfiere energla a la serie de unidades del mecanismo de compresion a traves de un eje rotativo; y una valvula que controla las direcciones de aspiracion y de descarga con respecto a la serie de unidades del mecanismo de compresion, de manera que la serie de unidades del mecanismo de compresion compriman el refrigerante en un tipo de compresor rotativo doble o un tipo de compresor rotativo de 2 etapas.

De acuerdo con otro aspecto de la presente invencion, se proporciona un compresor de frecuencia variable, que incluye: una carcasa que define un espacio hermetico; una primera unidad del mecanismo de compresion situada en la carcasa, que incluye un piston rotativo, un cilindro, un orificio de aspiracion de refrigerante, un orificio de descarga de refrigerante y una paleta, y que comprime el refrigerante; una segunda unidad del mecanismo de compresion situada en la carcasa, que incluye un piston rotativo, un cilindro, un orificio de aspiracion de refrigerante, un orificio de descarga de refrigerante y una paleta, y que comprime el refrigerante; un cojinete inferior situado debajo de la primera unidad del mecanismo de compresion y que almacena temporalmente el refrigerante descargado de la primera unidad del mecanismo de compresion; un cojinete superior situado sobre una segunda unidad del mecanismo de compresion; un primer orificio de descarga situado en el cojinete superior y abierto cuando el refrigerante descargado de la primera unidad del mecanismo de compresion tiene una presion que supera un valor determinado; un segundo orificio de descarga situado en el cojinete superior y abierto cuando el refrigerante descargado de la segunda unidad del mecanismo de compresion tiene una presion que supera un valor determinado; un conducto interior que conecta el cojinete inferior con el primer orificio de descarga; un acumulador que almacena temporalmente el refrigerante antes de introducir el refrigerante en la carcasa; una valvula de 4 vlas que selecciona un conducto de descarga de refrigerante desde la primera unidad del mecanismo de compresion y un conducto de aspiracion de refrigerante de la segunda unidad del mecanismo de compresion, de tal manera que la primera unidad del mecanismo de compresion y la segunda unidad del mecanismo de compresion comprimen el refrigerante en un tipo de compresor rotativo doble o un tipo de compresor rotativo de 2 etapas; un primer tubo de aspiracion que proporciona un conducto de refrigerante entre el acumulador y el orificio de aspiracion de refrigerante de la primera unidad del mecanismo de compresion; un tubo de aspiracion de presion media que proporciona un conducto de refrigerante entre el cojinete inferior y la valvula de 4 vlas; un segundo tubo de aspiracion que proporciona un conducto de refrigerante entre el acumulador y la valvula de 4 vlas; y un tercer tubo de aspiracion

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que proporciona un conducto de refrigerante entre la valvula de 4 vlas y el orificio de aspiracion de refrigerante de la segunda unidad del mecanismo de compresion.

De acuerdo con otro aspecto mas de la presente invencion, se proporciona un compresor de frecuencia variable, que incluye: una carcasa que define un espacio hermetico; una primera unidad del mecanismo de compresion situada en la carcasa, que incluye un piston rotativo, un cilindro, un orificio de aspiracion de refrigerante, un orificio de descarga de refrigerante y una paleta, y que comprime el refrigerante; una segunda unidad del mecanismo de compresion situada en la carcasa, que incluye un piston rotativo, un cilindro, un orificio de aspiracion de refrigerante, un orificio de descarga de refrigerante y una paleta, y que comprime el refrigerante; un conducto interior formado de tal manera que el refrigerante comprimido en la primera unidad del mecanismo de compresion es descargado en el interior de la carcasa a traves de la primera unidad del mecanismo de compresion y la segunda unidad del mecanismo de compresion; un acumulador que almacena temporalmente el refrigerante antes de introducir el refrigerante en la carcasa; una valvula de 4 vlas que selecciona un conducto de descarga de refrigerante desde la primera unidad del mecanismo de compresion y un conducto de aspiracion de refrigerante de la segunda unidad del mecanismo de compresion, de tal manera que la primera unidad del mecanismo de compresion y la segunda unidad del mecanismo de compresion comprimen el refrigerante en un tipo de compresor rotativo doble o un tipo de compresor rotativo de 2 etapas; un primer tubo de aspiracion que proporciona un conducto de refrigerante entre el acumulador y el orificio de aspiracion de refrigerante de la primera unidad del mecanismo de compresion; un tubo de aspiracion de presion media que proporciona un conducto de refrigerante entre el conducto interior y la valvula de 4 vlas; un segundo tubo de aspiracion que proporciona un conducto de refrigerante entre el acumulador y la valvula de 4 vlas; y un tercer tubo de aspiracion que proporciona un conducto de refrigerante entre la valvula de 4 vlas y el orificio de aspiracion de refrigerante de la segunda unidad del mecanismo de compresion.

Ademas, el tubo de aspiracion de presion media penetra a traves de una parte superior de la carcasa y esta fijado por la carcasa.

De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invencion, se proporciona un compresor de frecuencia variable, que incluye: una carcasa que define un espacio hermetico; una primera unidad del mecanismo de compresion situada en la carcasa, que incluye un piston rotativo, un cilindro, un orificio de aspiracion de refrigerante, un orificio de descarga de refrigerante y una paleta, y que comprime el refrigerante; una segunda unidad del mecanismo de compresion situada en la carcasa, que incluye un piston rotativo, un cilindro, un orificio de aspiracion de refrigerante, un orificio de descarga de refrigerante y una paleta, y que comprime el refrigerante; un cojinete inferior situado debajo de la primera unidad del mecanismo de compresion y que almacena temporalmente el refrigerante descargado desde la primera unidad del mecanismo de compresion; un cojinete superior situado sobre la segunda unidad del mecanismo de compresion; un orificio de descarga situado en el cojinete superior y abierto cuando el refrigerante descargado desde la segunda unidad del mecanismo de compresion tiene una presion que supera un valor determinado; un acumulador que almacena temporalmente el refrigerante antes de introducir el refrigerante en la carcasa; un primer tubo de aspiracion que proporciona un conducto de refrigerante entre el acumulador y el orificio de aspiracion de refrigerante de la primera unidad del mecanismo de compresion; un primer tubo de descarga que tiene un extremo conectado al cojinete inferior y que proporciona un conducto a traves del cual el refrigerante comprimido en la primera unidad del mecanismo de compresion es descargado en el interior de la carcasa; un segundo tubo de aspiracion que proporciona un conducto de refrigerante entre el acumulador y el orificio de aspiracion de refrigerante de la segunda unidad del mecanismo de compresion; y una valvula de 4 vlas que controla la direction de descarga de tal manera que el refrigerante que fluye a traves del primer tubo de descarga fluye hacia la carcasa o hacia la segunda unidad del mecanismo de compresion, estando situados dos orificios de la valvula en el primer tubo de descarga, estando los otros dos agujeros de la valvula situados en el segundo tubo de aspiracion.

Ademas, una valvula de prevention de contracorriente esta instalada en una parte del primer tubo de descarga que conecta la valvula de 4 vlas a la carcasa.

Ademas, una valvula de prevencion de contracorriente esta instalada en una parte del segundo tubo de aspiracion que conecta la valvula de 4 vlas al acumulador.

De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invencion, se proporciona un metodo de control de un compresor de frecuencia variable, que incluye: una primera etapa de reception, en una unidad de control, de un dato de una capacidad de refrigeration necesaria; una segunda etapa de control de una valvula para seleccionar un metodo de compresion doble o un metodo de compresion de 2 etapas como metodo de accionamiento de una unidad del mecanismo de compresion; y una tercera etapa de control de la velocidad de accionamiento de un motor de frecuencia variable.

De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invencion, se proporciona un metodo de control de un compresor de frecuencia variable, que incluye: una primera etapa de recepcion, en una unidad de control, de un dato de una capacidad de refrigeracion necesaria; una segunda etapa de comparacion de la capacidad de refrigeracion necesaria con una capacidad de compresion obtenida mediante un metodo de compresion doble a una velocidad en la que un motor de frecuencia variable tiene el maximo rendimiento; y una tercera etapa de selection del metodo de

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compresion doble o de un metodo de compresion de 2 etapas como metodo de accionamiento de una unidad del mecanismo de compresion de acuerdo con el resultado de la segunda etapa.

Ademas, el metodo de control incluye asimismo una cuarta etapa de control de una velocidad de accionamiento del motor de frecuencia variable.

Ademas, la tercera etapa controla una valvula de 4 vlas para seleccionar el metodo de accionamiento de la unidad del mecanismo de compresion.

(Efectos ventajosos)

En el compresor de frecuencia variable y su metodo de control de acuerdo con la presente invention, aunque se requiere una capacidad de compresion pequena, el compresor puede funcionar en el rango de funcionamiento de velocidad media a alta, en el que el motor de frecuencia variable tiene un rendimiento relativamente alto, a diferencia del compresor doble convencional.

Ademas, en el compresor de frecuencia variable y el metodo de control del mismo de acuerdo con la presente invencion, el compresor comprime el refrigerante por medio del metodo de compresion en 2 etapas a una frecuencia de funcionamiento baja, en la que se degrada el rendimiento del motor de frecuencia variable y, de este modo, se reduce la perdida de sobrepresion en mayor medida que mediante un metodo de compresion de una etapa o mediante un metodo de compresion doble. Existe la ventaja de mejorar el rendimiento del compresor durante la operation de compresion de baja capacidad de frecuencia de uso relativamente alta.

Ademas, en el compresor de frecuencia variable y su metodo de control de acuerdo con la presente invencion, cuando aumenta la capacidad de refrigeration necesaria para la compresion, el compresor convierte el metodo de compresion en el metodo de compresion doble y eleva la frecuencia de funcionamiento del motor de frecuencia variable para aumentar la capacidad de compresion. En consecuencia, es posible aumentar el rango de capacidad de compresion del compresor y mejorar considerablemente el rendimiento energetico del compresor.

(Description de los dibujos)

La figura 1 es una vista de un compresor rotativo doble convencional; la figura 2 es una vista de un compresor rotativo de 2 etapas convencional;

la figura 3 es un grafico del rendimiento y el tiempo de funcionamiento anual de un compresor que incluye un motor de frecuencia variable de CC convencional como unidad motora para las cargas de refrigeracion y de calentamiento (frecuencias de funcionamiento);

la figura 4 es un grafico de cambios en una frecuencia de funcionamiento de un compresor de frecuencia variable general durante el tiempo transcurrido;

la figura 5 es un grafico del rendimiento de un compresor de frecuencia variable de acuerdo con la presente invencion;

las figuras 6 y 7 son vistas de un compresor de frecuencia variable de acuerdo con una primera realization de la presente invencion;

las figuras 8 y 9 son vistas de un compresor de frecuencia variable de acuerdo con una segunda realizacion de la presente invencion;

las figuras 10 y 11 son vistas de un compresor de frecuencia variable de acuerdo con una tercera realizacion de la presente invencion; y

la figura 12 es un grafico de la comparacion del rendimiento entre un compresor de frecuencia variable de acuerdo con una realizacion de la presente invencion y un compresor de inversor convencional

[Modo para la Invencion]

La figura 4 es un grafico de cambios en una frecuencia de funcionamiento de un compresor de frecuencia variable durante el tiempo transcurrido. Normalmente, el compresor forma parte de un ciclo de refrigeracion de aparatos de refrigeracion, que incluyen acondicionadores de aire y frigorlficos o aparatos de calefaccion que utilizan bombas de calor. El aparato de refrigeracion o el aparato de calefaccion se acciona inicialmente en un modo alimentado hasta que la temperatura ambiente alcanza una temperatura deseada, y en un modo de ahorro despues de que la temperatura ambiente alcanza la temperatura deseada. El modo alimentado es un modo de funcionamiento que incrementa la capacidad de compresion del compresor para elevar la capacidad de refrigeracion o calefaccion del aparato de refrigeracion o del aparato de calefaccion, y el modo de ahorro es un modo de funcionamiento que disminuye la capacidad de compresion del compresor para reducir la capacidad de refrigeracion o calefaccion del aparato de refrigeracion o del aparato de calefaccion. En el caso de un compresor de frecuencia variable que utiliza un motor de frecuencia variable como dispositivo de accionamiento para la compresion del refrigerante, una frecuencia de funcionamiento del motor se fija en una frecuencia alta a media (aproximadamente 120 Hz a 60 Hz) en el modo alimentado, y a media a baja frecuencia (aproximadamente 60 Hz a 20 Hz) en el modo de ahorro. Sin embargo, el aparato de refrigeracion o el aparato de calefaccion general se acciona inicialmente en el modo alimentado para provocar un cambio de temperatura hasta que la temperatura ambiente alcance la temperatura deseada, y normalmente funciona en el modo de ahorro para mantener la temperatura deseada despues de que la temperatura ambiente alcanza la temperatura deseada. Por consiguiente, el tiempo de funcionamiento es mucho

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mas largo en el modo de ahorro que en el modo de potencia. Tal como se ha descrito en relacion con la tecnica anterior, el compresor de frecuencia variable tiene el rendimiento maximo a frecuencias medias (aproximadamente 50 Hz a 70 Hz), generalmente mantiene un rendimiento alto en altas frecuencias (mas de 70 Hz) y tiene un rendimiento bajo en frecuencias bajas (por debajo de 50 Hz). Por lo tanto, es necesario mejorar el rendimiento del compresor de frecuencia variable en la region de baja frecuencia (por debajo de 50 Hz). La region de baja frecuencia, la region de frecuencia media y la region de alta frecuencia pueden depender de especificaciones detalladas del motor de frecuencia variable. En general, la region en la que el motor de frecuencia variable tiene el maximo rendimiento se establece como la region de frecuencia media, la region en la que las frecuencias son inferiores a las frecuencias medias y el rendimiento del motor de frecuencia variable se reduce rapidamente se establece como la region de baja frecuencia, y la region en la que las frecuencias son mas altas que las frecuencias medias y el rendimiento del motor de frecuencia variable se reduce gradualmente se establece como la region de alta frecuencia. La region de frecuencia media es una region de frecuencia de un rendimiento que no es diferente del maximo rendimiento del motor de frecuencia variable en mas de un 5%.

El compresor de frecuencia variable de acuerdo con la presente invencion incluye una serie de camaras de compresion. La camara de compresion es un espacio en el que se comprime el refrigerante aspirado. En el caso de un compresor rotativo, la camara de compresion es un espacio definido en una unidad del mecanismo de compresion que incluye un cilindro y un piston rotativo. Se puede definir una camara de compresion en una unidad del mecanismo de compresion, o se pueden definir dos o mas camaras de compresion en una unidad del mecanismo de compresion. De acuerdo con la presente invencion, se pueden definir una serie de camaras de compresion en una unidad del mecanismo de compresion, se pueden definir tantas camaras de compresion como unidades del mecanismo de compresion en la serie de unidades del mecanismo de compresion, y mas camaras de compresion que unidades del mecanismo de compresion en la serie de unidades del mecanismo de compresion.

El proceso en el que el refrigerante es aspirado hacia el interior de la serie de camaras de compresion, comprimido en el mismo y descargado de las mismas se puede realizar en paralelo. Los ejemplos representativos de compresion del refrigerante en paralelo en la serie de camaras de compresion son un compresor doble (doble), un compresor triple, y as! sucesivamente. Ademas, el refrigerante puede ser aspirado hacia el interior de una de la serie de camaras de compresion, comprimido en las mismas, aspirado nuevamente hacia el interior de otra camara de compresion, comprimido en la misma y descargado de ella. Los ejemplos representativos de una compresion secuencial del refrigerante en la serie de camaras de compresion son un compresor de 2 etapas, un compresor de 3 etapas y as! sucesivamente.

El compresor de frecuencia variable de acuerdo con la presente invencion comprime el refrigerante en paralelo en la serie de camaras de compresion cuando se hace funcionar por encima de una frecuencia media, y comprime secuencialmente el refrigerante en la serie de camaras de compresion cuando se hace funcionar a una frecuencia baja. Generalmente, cuando parte del refrigerante se comprime por encima de una presion necesaria, se produce una perdida de sobrepresion en el compresor. Cuando el refrigerante es comprimido por multiples etapas, la perdida de sobrepresion se produce simplemente en la compresion de la etapa final. Ademas, el volumen del refrigerante que se va a comprimir es menor en la etapa final de la compresion de multiples etapas que la compresion de 1 etapa o la compresion en paralelo y, por lo tanto, la perdida de sobrepresion es tambien menor. Cuando el compresor se hace funcionar a una frecuencia por debajo de una frecuencia media, la compresion multietapa mejora el rendimiento del compresor mas que la compresion de 1 etapa o la compresion multiple. Por lo tanto, cuando se hace funcionar a baja frecuencia, el compresor de frecuencia variable de acuerdo con la presente invencion comprime el refrigerante por medio del metodo de compresion de multiples etapas para comprimir secuencialmente el refrigerante en la serie de camaras de compresion.

El compresor de frecuencia variable de acuerdo con la presente invencion incluye una serie de camaras de compresion en una carcasa que son espacios unitarios para la compresion del refrigerante y un motor de frecuencia variable que suministra una fuerza de accionamiento a una unidad del mecanismo de compresion para comprimir el refrigerante en la camara de compresion. Tal como se ha analizado anteriormente, la camara de compresion esta dispuesta en la unidad del mecanismo de compresion. En una unidad de mecanizado de compresion se pueden definir una o varias camaras de compresion. Se debe proporcionar un conducto de aspiracion de refrigerante a traves del cual se introduce el refrigerante en la camara de compresion y un conducto de descarga de refrigerante a traves del cual el refrigerante es descargado de la camara de compresion hacia la carcasa, para comprimir el refrigerante en la camara de compresion y descargar el refrigerante de la misma.

Al menos una (denominada a continuacion, en esta memoria,' primera camara de compresion') de la serie de camaras de compresion incluye un primer conducto de descarga a traves del cual el refrigerante comprimido es descargado en el interior de la carcasa, y un conducto de presion media a traves del cual el refrigerante comprimido es aspirado hacia el interior de al menos otra (denominada a continuacion, en esta memoria,' segunda camara de compresion') de la serie de camaras de compresion. El conducto de presion media conectado a la primera camara de compresion esta conectado selectivamente a un segundo conducto de aspiracion conectado a la segunda camara de compresion. Es decir, el conducto de presion media y el segundo conducto de aspiracion pueden ser conectados o desconectados entre si mediante una valvula. Ademas, el segundo conducto de aspiracion se divide

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en dos partes en la seccion conectada a la valvula. En otras palabras, en la seccion conectada a la valvula, el segundo conducto de aspiracion se puede dividir en una parte (primera parte) conectada directamente a la segunda camara de compresion y permitir que el refrigerante sea aspirado hacia el interior de la segunda camara de compresion y una parte (segunda parte) conectada a la primera parte y que introduce refrigerante a baja presion.

Cuando la valvula desconecta el conducto de presion media del segundo conducto de aspiracion, el refrigerante descargado desde la primera camara de compresion no puede ser aspirado hacia el interior del segundo conducto de aspiracion a traves del conducto de presion media y, de esta manera, es descargado en el interior de la carcasa a traves del primer conducto de descarga. Ademas, paralelamente a esto, el refrigerante a baja presion es aspirado hacia el interior del segundo conducto de aspiracion, comprimido en la segunda camara de compresion, y descargado en el interior de la carcasa. Por el contrario, cuando la valvula conecta el conducto de presion media a la primera parte del segundo conducto de aspiracion, la valvula impide que el refrigerante a baja presion sea aspirado hacia el interior de la segunda parte del segundo conducto de aspiracion y permite que el refrigerante comprimido en la primera camara de compresion sea aspirado hacia el interior de la primera parte del segundo conducto de aspiracion a traves del conducto de presion media. El refrigerante comprimido en la primera camara de compresion no es descargado en el interior de la carcasa a traves del primer conducto de descarga, sino aspirado hacia el interior de la segunda camara de compresion a traves del conducto de presion media debido a la presion de aspiracion en la segunda camara de compresion. El refrigerante aspirado hacia el interior de la segunda camara de compresion se puede volver a comprimir y descargar en el interior de la carcasa. Ademas, el refrigerante comprimido en la segunda camara de compresion puede ser aspirado hacia el interior de otra (tercera camara de compresion) de la serie de camaras de compresion, comprimido como la tercera etapa, y a continuation descargado en el interior de la carcasa.

No existen limitaciones en la construction de la serie de camaras de compresion, los conductos de aspiracion y descarga, el conducto de presion media y la valvula, en tanto que la compresion de multiples etapas y la compresion multiple se pueden realizar selectivamente en la serie de camaras de compresion mediante la valvula. Adicionalmente, la compresion en 2 etapas se puede producir en la primera camara de compresion y en la segunda camara de compresion, la compresion en 2 etapas se puede producir en la tercera camara de compresion y la cuarta camara de compresion, y cada compresion en 2 etapas se puede realizar en paralelo. Ademas, la compresion en 3 etapas y la compresion en 1 etapa se pueden realizar en paralelo. Es decir, la compresion se puede implementar de diversas formas.

La figura 5 es un grafico del rendimiento de un compresor de frecuencia variable de acuerdo con la presente invention. En la presente memoria, el compresor de frecuencia variable incluye dos unidades del mecanismo de compresion, en las que se define una camara de compresion en cada unidad del mecanismo de compresion. Tal como se ha explicado anteriormente, cuando la frecuencia de funcionamiento del compresor de frecuencia variable de acuerdo con la presente invencion era una frecuencia baja de 20 Hz, el metodo de compresion en 2 etapas mejoro el rendimiento mas que el metodo de compresion doble en aproximadamente 10 a 15%. Sin embargo, cuando el compresor se hizo funcionar en la region de alta frecuencia, por encima de 80 Hz, el metodo de compresion doble fue mas eficiente que el metodo de compresion em 2 etapas. Cuando el compresor se hizo funcionar a una frecuencia alta, el metodo de compresion en 2 etapas tuvo peor rendimiento que el metodo de compresion doble, debido a una perdida provocada por una valvula. En consecuencia, con el fin de mejorar el rendimiento del compresor en la region de baja frecuencia, cuando la frecuencia de funcionamiento del compresor de frecuencia variable esta en la region de baja frecuencia, es preferible controlar la valvula para comprimir el refrigerante mediante el metodo de compresion en 2 etapas. Es decir, cuando la frecuencia de funcionamiento del compresor de frecuencia variable esta en la region de baja frecuencia, es preferible realizar la compresion en multiples etapas en la serie de camaras de compresion.

En lo sucesivo en esta memoria, se describira una realization de un compresor de frecuencia variable que incluye dos mecanismos de compresion, en el que se define una camara de compresion en cada unidad del mecanismo de compresion.

Las figuras 6 y 7 son vistas de un compresor de frecuencia variable de acuerdo con una primera realizacion de la presente invencion. El compresor de frecuencia variable de acuerdo con la primera realizacion de la presente invencion incluye dos unidades del mecanismo de compresion y comprime el refrigerante por medio de un metodo de compresion doble en un modo alimentado, y por medio de un metodo de compresion en 2 etapas en un modo de ahorro. El compresor de frecuencia variable incluye una carcasa 100 que forma la apariencia externa del compresor, un motor de frecuencia variable 200 de velocidad variable de CC (denominado en lo sucesivo, en esta memoria,' motor de frecuencia variable') esta instalado en la carcasa 100 como unidad motora, y un eje rotativo 300 que transfiere una fuerza de rotation del motor de frecuencia variable 200 esta conectado al motor de frecuencia variable 200. De acuerdo con la primera realizacion de la presente invencion, el motor de frecuencia variable 200 esta situado en el lado superior de la carcasa 100, y el eje rotativo 300 se extiende hacia abajo desde el motor de frecuencia variable 200. Una unidad del mecanismo de compresion 400 esta instalada por debajo del motor de frecuencia variable 200, recibe energla del motor de frecuencia variable 200 a traves del eje rotativo 300, y comprime el refrigerante. La unidad del mecanismo de compresion 400 incluye una primera unidad del mecanismo

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de compresion 410 y una segunda unidad del mecanismo de compresion 420 que son mecanismos de compresion rotativos. Es decir, la primera unidad del mecanismo de compresion 410 y la segunda unidad del mecanismo de compresion 420 incluyen cilindros 411 y 421 que proporcionan espacios para compresion de refrigerante, pistones rotativos 412 y 422, orificios de aspiracion de refrigerante 410h y 420h, orificios de descarga de refrigerante 410d y 420d y paletas (no mostradas), respectivamente. La primera unidad del mecanismo de compresion 410 y la segunda unidad del mecanismo de compresion 420 pueden comprimir una cantidad determinada de refrigerante, respectivamente.

Un cojinete inferior 500 esta instalado debajo de la primera unidad del mecanismo de compresion 410 y un cojinete superior 600 esta instalado sobre la segunda unidad del mecanismo de compresion 420. Una valvula de descarga de presion media 510 abierta cuando el refrigerante comprimido en la primera unidad del mecanismo de compresion 410 tiene una presion que supera un valor determinado esta instalada en el cojinete inferior 500. El refrigerante de presion media descargado a traves de la valvula de descarga de presion media 510 permanece temporalmente en el cojinete inferior 500. Un primer orificio de descarga 610 que descarga el refrigerante almacenado temporalmente en el cojinete inferior 500 en la carcasa 100 por encima de una presion determinada, y un segundo orificio de descarga 620 que descarga el refrigerante comprimido en la segunda unidad del mecanismo de compresion 420 en el interior de la carcasa 100 estan formados en el cojinete superior 600. El primer orificio de descarga 610 esta conectado a un espacio interior del cojinete inferior 500 a traves de un conducto de descarga 820, y el conducto de descarga 820 proporciona una trayectoria de movimiento del refrigerante desde el cojinete inferior 500 al primer orificio de descarga 610. El conducto de descarga 820 puede estar formado como un conducto interior que penetra a traves del cilindro 411 de la primera unidad del mecanismo de compresion 410 y el cilindro 421 de la segunda unidad del mecanismo de compresion 420, y que conecta el cojinete inferior 500 al primer orificio de descarga 610.

El refrigerante es aspirado desde un acumulador 900 hacia el interior de la primera unidad del mecanismo de compresion 410 y la segunda unidad del mecanismo de compresion 420 a traves de los conductos de aspiracion 810, 840 y 850. El refrigerante se introduce desde otro aparato que constituye el ciclo de refrigeracion con el compresor de frecuencia variable en el acumulador 900, y es almacenado temporalmente en el mismo. El primer conducto de aspiracion 810 y el segundo conducto de aspiracion 840 y 850 estan conectados al acumulador 900. El refrigerante se divide en refrigerante llquido y refrigerante gaseoso en el acumulador 900, y solo el refrigerante en fase gaseosa es aspirado hacia el interior del primer conducto de aspiracion 810 y del segundo conducto de aspiracion 840 y 850. Ademas, un conducto de presion media 830 conecta una parte 850 del segundo conducto de aspiracion 840 y 850 al cojinete inferior 500, de tal manera que el refrigerante comprimido primero en la primera unidad del mecanismo de compresion 410 es aspirado hacia el interior de la segunda unidad del mecanismo de compresion 420 a traves de la parte 850 del segundo conducto de aspiracion 840 y 850.

Ademas, el compresor de inversor variable de doble capacidad de acuerdo con esta realizacion incluye una valvula de 4 vlas 700 conectada al conducto de presion media 830 y tambien conectada al centro del segundo conducto de aspiracion 840 y 850 para dividir el segundo conducto de aspiracion 840 y 850 en dos partes 840 y 850. La valvula de 4 vlas 700 sirve para conectar selectivamente la otra parte 840 del segundo conducto de aspiracion 840 y 850 o el conducto de presion media 830 a la parte 850 del segundo conducto de aspiracion 840 y 850 conectados a la segunda unidad del mecanismo 420. Independientemente del control de la valvula 700, el refrigerante es aspirado siempre en la primera unidad del mecanismo de compresion 410 a traves del primer conducto de aspiracion 810 que no esta conectado a la valvula 700.

Una unidad de control (no mostrada) controla la valvula 700, de tal manera que la unidad del mecanismo de compresion 400 comprime el refrigerante por medio del metodo de compresion doble o el metodo de compresion en 2 etapas. Ademas, la unidad de control (no mostrada) no solo controla la valvula 700, sino que tambien controla la velocidad del motor de frecuencia variable 200. La unidad de control (no mostrada) recibe un dato de una capacidad de refrigeracion requerida de una unidad de interior o similar del ciclo de refrigeracion / calefaccion que incluye el compresor de inversor variable de doble capacidad, o recibe informacion acerca de la capacidad de refrigeracion y controla la velocidad del motor de frecuencia variable 200, o controla el metodo de compresion de la unidad del mecanismo de compresion 400 utilizando la valvula 700. Es decir, la unidad del mecanismo de compresion 410 y la segunda unidad del mecanismo de compresion 420 pueden adoptar el tipo de compresor rotativo doble, en el que cada una de la primera unidad del mecanismo de compresion 410 y la segunda unidad del mecanismo de compresion 420 comprime una cantidad determinada de refrigerante y descarga el refrigerante comprimido en el interior de la carcasa 100, o el tipo de compresor rotativo de 2 etapas, en el que la primera unidad de compresion 410 comprime el refrigerante y la segunda unidad del mecanismo de compresion 420 comprime de nuevo el refrigerante y descarga el refrigerante comprimido en dos etapas en el interior de la carcasa 100.

La figura 6 ilustra un estado en el que la unidad de compresion 400 comprime el refrigerante en el tipo de compresor rotativo doble, estando una parte 850 del segundo conducto de aspiracion 840 y 850 conectada a la otra parte 840, estando cerrado el conducto de presion media 830. El refrigerante es aspirado desde el acumulador 900 hacia el interior de la primera unidad del mecanismo de compresion 410 a traves del primer conducto de aspiracion 810, y hacia el interior de la segunda unidad del mecanismo de compresion 420 a traves del segundo conducto de aspiracion 840 y 850, al mismo tiempo. El refrigerante aspirado hacia el interior de los cilindros 411 y 421 es

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comprimido por los pistones rotativos 412 y 422 hechos girar mediante la potencia del motor de frecuencia variable 200 transferida a traves del eje rotativo 300. El refrigerante comprimido por encima de una presion determinada en la primera unidad del mecanismo de compresion 410 abre la valvula de descarga de presion media 510 y es descargado hacia el cojinete inferior 500 a traves del orificio de descarga de refrigerante 410d. Dado que el conducto de presion media 830 ha sido cerrado por la valvula 700, el refrigerante no puede ser introducido en el interior de la parte del segundo conducto de aspiracion 840 y 850. Por lo tanto, el refrigerante almacenado temporalmente en el cojinete inferior 500 es descargado en el interior de la carcasa 100 a traves del primer orificio de descarga 610 a lo largo del conducto de descarga 820. Aqul, una primera valvula de descarga 610v esta instalada en el primer orificio de descarga 610 para descargar el refrigerante en el interior de la carcasa 100 a traves del primer orificio de descarga 610 cuando el refrigerante tiene una presion por encima de un valor determinado. Mientras tanto, la segunda unidad del mecanismo de compresion 420 comprime el refrigerante aspirado a traves del segundo conducto de aspiracion 840 y 850 y descarga el refrigerante en el interior de la carcasa 100 a traves del segundo orificio de descarga 620. Una segunda valvula de descarga 620v esta instalada en el segundo orificio de descarga 620 para descargar el refrigerante en el interior de la carcasa 100 cuando el refrigerante tiene una presion por encima de un valor determinado. Tal como se ha descrito anteriormente, cada una de la primera unidad del mecanismo de compresion 410 y la segunda unidad del mecanismo de compresion 420 comprime la cantidad determinada de refrigerante y descarga el refrigerante en el interior de la carcasa 100. La capacidad total de compresion del refrigerante es igual a la suma de la capacidad de compresion de la primera unidad del mecanismo de compresion 410 y la capacidad de compresion de la segunda unidad del mecanismo de compresion 420. La capacidad de compresion total del compresor puede ser controlada de acuerdo con la velocidad del motor de frecuencia variable 200.

La figura 7 ilustra un estado en el que la unidad del mecanismo de compresion 400 comprime el refrigerante en el tipo de compresor de 2 etapas, una parte 850 del segundo conducto de aspiracion 840 y 850 es desconectada de la otra parte 840 y conectada al conducto de presion media 830. El refrigerante almacenado en el acumulador 900 es aspirado hacia el interior de la primera unidad del mecanismo de compresion 410 a traves del primer conducto de aspiracion 810, comprimido el mismo, y descargado hacia el cojinete inferior 500. A continuacion, puesto que el conducto de presion media 830 ha sido conectado a la parte 850 del segundo conducto de aspiracion 840 y 850 mediante la valvula 700, el refrigerante descargado hacia el cojinete inferior 500 es aspirado hacia el interior de la segunda unidad del mecanismo de compresion 420 a traves del conducto de presion media 830 y de la parte 850 del segundo conducto de aspiracion 840 y 850. Se genera una presion sonora en el cilindro 421 debido al piston rotativo 422 montado sobre el eje rotativo 300 y girado en el cilindro 421, y hecho funcionar como una presion de aspiracion de refrigerante. Por consiguiente, el refrigerante descargado hacia el cojinete inferior 500 no se descarga en el interior de la carcasa 100 a traves del conducto de descarga 820, tal como se muestra en la figura 4, sino que es aspirado hacia el interior de la segunda unidad del mecanismo de compresion 420 a traves del conducto de presion media 830 y de la parte 850 del segundo conducto de aspiracion 840 y 850. La segunda unidad del mecanismo de compresion 420 comprime de nuevo el refrigerante comprimido en la primera unidad del mecanismo de compresion 410 y descarga el refrigerante comprimido en 2 etapas en el interior de la carcasa 100 a traves del segundo orificio de descarga 620 del cojinete superior 600.

Aqul, la primera valvula de descarga 610v instalada en el primer orificio de descarga 610 es preferiblemente una valvula de prevencion de contracorriente de tal manera que el refrigerante de la carcasa 100 no es aspirado hacia el interior de la segunda unidad del mecanismo de compresion 420 a traves del primer orificio de descarga 610 -el conducto de descarga 820 - el cojinete inferior 500 - el conducto de presion media 830 debido a la presion de aspiracion de la segunda unidad del mecanismo de compresion 420.

Las figuras 8 y 9 son vistas de un compresor de frecuencia variable de acuerdo con una segunda realizacion de la presente invencion. Una carcasa 100, un motor de frecuencia variable 200, un eje rotativo 300, una unidad del mecanismo de compresion 400, un cojinete inferior 500, un cojinete superior 600, una valvula 700 y un acumulador 900 son los mismos que los de la primera realizacion de la presente invencion, y, por ello, se omitira la descripcion detallada de los mismos.

De acuerdo con la segunda realizacion de la presente invencion, un conducto de presion media 830' penetra en una parte superior de la carcasa 100. Esto puede reducir significativamente la vibracion del tubo generada en el conducto de presion media 830'. Ademas, en los dibujos, el conducto de descarga 820 y un primer orificio de descarga 610 estan formados en la direccion opuesta a una valvula de descarga de presion media 510 y a un segundo orificio de descarga 620, de tal manera que el conducto de descarga 820 y el primer orificio de descarga 610 no se solapan con la valvula de descarga de presion media 510 y el segundo orificio de descarga 620. Sin embargo, en realidad, el conducto de descarga 820 y el primer orificio de descarga 610 estan muy proximos a la valvula de descarga de presion media 510 y al segundo puerto de descarga 620. Si el conducto de descarga 820 esta distante de la valvula de descarga de presion media 510, es decir, si el conducto de descarga 820 esta distante de un orificio de descarga 410d de una primera unidad del mecanismo de compresion 410, cuando el refrigerante fluye, su perdida de presion se genera en el cojinete inferior 500. Por lo tanto, el conducto de presion media 830' esta conectado al conducto de descarga 820, es decir, insertado en un cilindro 421 de una segunda unidad de mecanizado de compresion 420, la longitud del conducto de presion media 830' se puede reducir

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considerablemente. De esta manera, cuando el refrigerante fluye a traves del conducto de presion media 830', se puede reducir su perdida de presion.

La figura 8 ilustra un estado en el que el compresor funciona como un compresor rotativo doble, y la figura 9 ilustra un estado en el que el compresor se hace funcionar como un compresor rotativo de 2 etapas. La construccion de la segunda realization es la misma que la de la primera realization, excepto por la position del conducto de presion media 830' y, por lo tanto, los metodos de funcionamiento del compresor doble y del compresor de 2 etapas son los mismos que los de la primera realizacion.

Las figuras 10 y 11 son vistas de un compresor de frecuencia variable de acuerdo con una tercera realizacion de la presente invention. La figura 10 ilustra un estado en el que el compresor comprime el refrigerante por medio de un metodo de compresion doble, y la figura 11 ilustra un estado en el que el compresor comprime el refrigerante por medio de un metodo de compresion en dos etapas.

Al igual que las primera y segunda realizaciones, el compresor de frecuencia variable de acuerdo con la tercera realizacion de la presente invencion incluye una carcasa 100, un motor de frecuencia variable 200, un eje rotativo 300, una unidad del mecanismo de compresion 400, un cojinete inferior 500, un cojinete superior 600, Una valvula 700 y un acumulador 900. El tercer modo de realizacion es el mismo que el de las primera y segunda realizaciones, excepto por la construccion de los conductos de aspiration y los conductos de descarga.

En primer lugar, se describira la conduction por medio del metodo de compresion doble haciendo referencia a la figura 10. El refrigerante es aspirado hacia el interior de una primera unidad del mecanismo de compresion 410 a traves de un primer conducto de aspiracion 810, comprimido en el mismo y descargado hacia el soporte inferior 500. A continuation, el refrigerante comprimido fluye hacia la valvula 700 a traves de un conducto de presion media 830” conectado al cojinete inferior 500. El conducto de presion media 830” es desconectado de una parte 850 de un segundo conducto de aspiracion 840 y 850 por la valvula 700, y la otra parte 840 del segundo conducto de aspiracion 840 y 850 se comunica con la parte 850 del segundo conducto de aspiracion 840 y 850. El refrigerante del conducto de presion media 830” es descargado en el interior de la carcasa 100 a traves de un primer conducto de descarga 820' conectado a la valvula 700. A La valvula de retention 800v esta instalada en el primer conducto de descarga 820' para evitar que el refrigerante se introduzca desde la carcasa 100 en el primer lado del conducto de descarga 820'. Mientras tanto, el refrigerante es aspirado desde el acumulador 900 hacia una segunda unidad del mecanismo de compresion 420 a traves del segundo conducto de aspiracion 840 y 850, comprimido en el mismo, y descargado en el interior de la carcasa 100.

La conduccion por medio del metodo de compresion en 2 etapas se describira haciendo referencia a la figura 11. El refrigerante es aspirado hacia el interior de la primera unidad del mecanismo de compresion 410 a traves del primer conducto de aspiracion 810, comprimido en el mismo y descargado hacia el cojinete inferior 500. A continuacion, el refrigerante comprimido fluye hacia la valvula 700 a traves del conducto de presion media 830” conectado al cojinete inferior 500. La valvula 700 se controla para permitir que la parte 850 del segundo conducto de aspiracion 840 y 850 y el conducto de presion media 830” se comuniquen entre si y cierren la otra parte 840 del segundo conducto de aspiracion 840 y 850. El refrigerante de presion media aspirado hacia el interior de la segunda unidad del mecanismo de compresion 420 a traves del conducto de presion media 830” y la parte 850 del segundo conducto de aspiracion 840 y 850 se comprime hasta una presion alta y se descarga en el interior de la carcasa 100 a traves de un segundo orificio de descarga 620. En la tercera realizacion de la presente invencion, no existe propiamente un primer orificio de descarga. Mientras tanto, la valvula de retencion 800v permite que el refrigerante fluya desde la valvula 700 hacia el interior de la carcasa 100, pero impide que el refrigerante fluya desde la carcasa 100 hacia el lado de la valvula 700. Por lo tanto, es posible evitar que el refrigerante fluya hacia atras desde la carcasa 100 que tiene una presion mas alta que el conducto de presion media 830” o el conducto de descarga 820 hacia el conducto de descarga 820.

Generalmente, el motor de frecuencia variable 200 tiene el maximo rendimiento en el centro de su rango de velocidad (frecuencia de funcionamiento). Ademas, el motor de frecuencia variable 200 tiene un rendimiento mucho mayor en funcionamiento a velocidad media a alta que el funcionamiento a velocidad baja a media. Por consiguiente, una unidad de control (no mostrada) controla preferiblemente el motor de frecuencia variable 200 para realizar el funcionamiento a velocidad media a alta.

La figura 12 es un grafico de la comparacion del rendimiento entre un compresor de frecuencia variable de acuerdo con una realizacion de la presente invencion y un compresor de inversor convencional. Cuando se supone que las primera y segunda unidades del mecanismo de compresion 410 y 420 tienen la misma capacidad de compresion, el metodo de compresion en 2 etapas puede reducir la capacidad de compresion en aproximadamente 50% en comparacion con el metodo de compresion doble. Por lo tanto, cuando una capacidad comprimida mediante el funcionamiento del compresor convencional en la section de velocidad baja a media por un motor de frecuencia variable 200 se comprime mediante el metodo de compresion en 2 etapas, se puede comprimir en la seccion de velocidad media a alta.

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Por ejemplo, se supone que una capacidad comprimida por medio del metodo de compresion doble a una velocidad a la que el motor de frecuencia variable 200 tiene un rendimiento maximo es '100' y una capacidad de compresion de las primera y segunda unidades del mecanismo de compresion 410 y 420 es '50', respectivamente. Si la capacidad de refrigeracion requerida es '70', cuando se utiliza el metodo de compresion en 2 etapas, la capacidad de compresion de la unidad del mecanismo de compresion 400 es aproximadamente '50'. Por consiguiente, cuando la velocidad del motor de frecuencia variable 200 se eleva hasta 140%, el compresor puede funcionar a alta velocidad. Como resultado, el compresor puede funcionar en el rango de funcionamiento de media a alta velocidad en el que el motor de frecuencia variable 200 tiene un rendimiento relativamente alto.

Adicionalmente, cuando se genera una carga de refrigeracion o de calefaccion grande en un aparato de refrigeracion o calefaccion al que esta conectado el compresor, es decir, cuando se requiere una capacidad de compresion grande del compresor, la capacidad de compresion se puede incrementar convirtiendo el metodo de compresion en el metodo de compresion doble y elevando la frecuencia de funcionamiento del motor de frecuencia variable. Por lo tanto, el compresor de frecuencia variable de acuerdo con la presente invencion puede aumentar el rango de capacidad compresible y mejorar considerablemente el rendimiento energetico.

Ademas, el metodo de compresion en 2 etapas tiene una perdida de sobrepresion menor que el metodo de compresion en 1 etapa o el metodo de compresion doble. Cuando el compresor de frecuencia variable se hace funcionar a una velocidad baja, es decir, en una region de baja frecuencia, si la valvula se controla de tal manera que el refrigerante se comprime en la serie de camaras de compresion de multiples etapas, es posible reducir la perdida de sobrepresion. Ademas, la unidad de control controla la frecuencia de funcionamiento del motor de frecuencia variable para ajustar la capacidad del refrigerante comprimido en el compresor a la capacidad de compresion requerida del compresor. Cuando la frecuencia de funcionamiento entra en la region de baja frecuencia, la unidad de control controla la valvula para comprimir el refrigerante en la serie de camaras de compresion de multiples etapas. Es mas eficaz mejorar el rendimiento del compresor en una frecuencia de funcionamiento de la region de baja frecuencia que tiene un tiempo de funcionamiento relativamente largo, que en las otras regiones de la frecuencia de funcionamiento.

A continuacion, se describira un metodo de control de un compresor de frecuencia variable de acuerdo con la presente invencion. Tal como se ha analizado anteriormente, en el caso de un compresor proporcionado en un aparato de refrigeracion o un aparato de calefaccion, la capacidad de compresion del refrigerante por unidad de tiempo requerida del compresor es grande en una etapa inicial pero pequena despues de que la temperatura ambiente alcance la temperatura deseada. Por lo tanto, tal como se ilustra en la figura 4, una frecuencia de funcionamiento del compresor de frecuencia variable convencional se reduce gradualmente con el transcurso del tiempo. Despues de que la temperatura ambiente alcanza una temperatura deseada, el compresor funciona a una baja frecuencia de 30 Hz a 40 Hz. El compresor de frecuencia variable de acuerdo con la presente invencion comienza a funcionar por medio del metodo de compresion multiple tal como el metodo de compresion doble, porque una capacidad de compresion requerida es grande en una etapa inicial del funcionamiento. Ademas, una frecuencia de funcionamiento del compresor de frecuencia variable de la presente invencion se controla de manera similar a la frecuencia de funcionamiento del compresor de frecuencia variable convencional de la figura 4 hasta que la temperatura ambiente alcanza una temperatura deseada. A continuacion, a medida que disminuye la capacidad de compresion requerida del compresor de frecuencia variable de la presente invencion, una unidad de control que controla un motor de frecuencia variable ajusta la frecuencia de funcionamiento del motor a una frecuencia baja. Cuando la frecuencia de funcionamiento llega a una frecuencia baja (aproximadamente 20 Hz a 40 Hz), la unidad de control controla la conexion de un conducto de aspiracion, un conducto de descarga y un conducto de presion media conectado a una serie de camaras de compresion y cambia el flujo del refrigerante, comprimiendo con ello el refrigerante por medio del metodo de compresion de multiples etapas.

Se describira un metodo de control de un compresor de frecuencia variable de acuerdo con otra realizacion de la presente invencion. En primer lugar, una unidad de control recibe un dato de la capacidad de refrigeracion requerida de otro aparato de un ciclo que incluye el compresor de frecuencia variable, o recibe information sobre la capacidad de refrigeracion requerida de entrada. La unidad de control compara la capacidad de refrigeracion requerida con una capacidad de compresion obtenida por medio del metodo de compresion doble a una velocidad media (una velocidad a la que un motor de frecuencia variable tiene el maximo rendimiento). Si la capacidad de refrigeracion requerida es igual o mayor que la capacidad de compresion obtenida por medio del metodo de compresion doble a la velocidad media, la unidad de control controla una valvula para hacer funcionar una unidad del mecanismo de compresion por medio del metodo de compresion doble. Si la capacidad de refrigeracion requerida es menor que la capacidad de compresion obtenida por medio del metodo de compresion doble a la velocidad media, la unidad de control controla la valvula para hacer funcionar la unidad del mecanismo de compresion por medio del metodo de compresion en 2 etapas. Tras determinar el metodo de compresion doble o el metodo de compresion en 2 etapas como metodo de compresion, la unidad de control controla la velocidad del motor de frecuencia variable para generar la capacidad de compresion equivalente a la capacidad de refrigeracion requerida.

Aunque la presente invencion se ha ilustrado y descrito en relation con los dibujos adjuntos y las realizaciones preferentes, la presente invencion no esta limitada a los mismos y esta definida por las reivindicaciones adjuntas.

Por lo tanto, los expertos en la tecnica entenderan que se pueden realizar varias modificaciones y cambios sin apartarse del alcance de la invencion definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un compresor de frecuencia variable, que comprende:

una carcasa (100) que define un espacio hermetico;

una serie de camaras de compresion (410, 420) proporcionadas en la carcasa y que comprimen el refrigerante en su interior; y

un motor de frecuencia variable (200) que genera potencia para comprimir el refrigerante en la camara de compresion, en el que la region en la que el motor de frecuencia variable (200) tiene el maximo rendimiento se establece como region de frecuencia media, la region en la que las frecuencias son menores que las frecuencias medias y el rendimiento del motor de frecuencia variable (200) se reduce bruscamente se establece como region de baja frecuencia, y la region en la que las frecuencias son mas altas que las frecuencias medias y el rendimiento del motor de frecuencia variable (200) se reduce gradualmente se establece como region de alta frecuencia; caracterizado por

una valvula (700) que controla el flujo del refrigerante aspirado y descargado desde la serie de camaras de compresion (410, 420) para comprimir secuencialmente el refrigerante en la serie de camaras de compresion (410, 420) cuando el motor de frecuencia variable (200) es accionado en la region de baja frecuencia, y para comprimir simultaneamente el refrigerante en la serie de camaras de compresion (410, 420) cuando el motor de frecuencia variable (200) se hace funcionar en la region de frecuencia media y en la region de alta frecuencia.
2. Compresor de frecuencia variable de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la serie de camaras de compresion (410, 420) estan formadas en una unidad del mecanismo de compresion que incluye un piston rotativo (412, 422) y un cilindro (411,421).
3. Compresor de frecuencia variable de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en la que dos o mas de la serie de camaras de compresion (410, 420) son dos espacios separados por una barrera en una unidad del mecanismo de compresion.
4. Compresor de frecuencia variable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la serie de camaras de compresion (410, 420) estan formadas en dos o mas unidades del mecanismo de compresion.
5. Compresor de frecuencia variable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende ademas una serie de conductos (810, 820, 820', 840, 850) a traves de los cuales el refrigerante es aspirado o descargado de la serie de camaras de compresion,

en el que la valvula (700) cambia la direccion de aspiracion o descarga de refrigerante en los conductos.
6. Compresor de frecuencia variable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende ademas una serie de conductos (810, 820, 820', 840, 850) a traves de los cuales el refrigerante es aspirado o descargado de la serie de camaras de compresion,

en la que la valvula (700) conecta o desconecta la serie de conductos entre si.
7. Compresor de frecuencia variable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que una o mas de la serie de camaras de compresion (410, 420) estan conectadas a un conducto interior (820) a traves del cual el refrigerante comprimido es descargado en el interior de la carcasa, y a un conducto de presion media (830, 830', 830”) a traves del cual el refrigerante comprimido es descargado al lado de la valvula, y la valvula (700) conecta o desconecta el conducto de presion media hacia / desde el conducto a traves del cual el refrigerante es aspirado a / desde la serie de camaras de compresion (410, 420).
8. Compresor de frecuencia variable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la serie de camaras de compresion incluye:

una primera unidad del mecanismo de compresion (410) que incluye un piston rotativo (412), un cilindro (411), un orificio de aspiracion de refrigerante (410h), un orificio de descarga de refrigerante (410d) y una paleta; y una segunda unidad del mecanismo de compresion (420) que incluye un piston rotativo (422), un cilindro (421), un orificio de aspiracion de refrigerante (420h), un orificio de descarga de refrigerante (420d) y una paleta, y

en el que el motor de frecuencia variable (200) esta situado en la carcasa (100) y transfiere potencia a los pistones rotativos (412, 422) de las primera y segunda unidades del mecanismo de compresion (410, 420) a traves de un eje rotativo (300), y que comprende, ademas:

un primer conducto de aspiracion (810) a traves del cual el refrigerante es aspirado en el interior de la primera unidad del mecanismo de compresion (410);

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un primer conducto de descarga a traves del cual el refrigerante es descargado de la primera unidad del mecanismo de compresion (410);

un segundo conducto de aspiracion (840, 850) a traves del cual el refrigerante es aspirado en el interior de la segunda unidad del mecanismo de compresion (420); y

un conducto de presion media (830) que conecta el segundo conducto de aspiracion (840, 850) al primer conducto de descarga,

en el que la valvula (700) esta dispuesta en el conducto de presion media (830) y el segundo conducto de aspiracion (840, 850), conectando y desconectando cierta parte del segundo conducto de aspiracion (840, 850) hacia / desde el conducto de presion media (830), y cerrando y abriendo el resto del segundo conducto de aspiracion (840, 850).
9. Compresor de frecuencia variable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende, ademas:

un acumulador (900) que almacena temporalmente el refrigerante antes de introducir el refrigerante en el interior de la carcasa (100), en el que la serie de camaras de compresion (410, 420) incluye:

una primera unidad del mecanismo de compresion (410) que incluye un piston rotativo (412), un cilindro (411), un orificio de aspiracion de refrigerante (410h), un orificio de descarga de refrigerante (410d) y una paleta; y

una segunda unidad del mecanismo de compresion (420) que incluye un piston rotativo (422), un cilindro (421), un orificio de aspiracion de refrigerante (420h), un orificio de descarga de refrigerante (420d) y una paleta, y

en el que el motor de frecuencia variable (200) esta situado en la carcasa (100) y transfiere potencia a los pistones rotativos (412, 422) de las primera y segunda unidades del mecanismo de compresion (410, 420) a traves de un eje rotativo (300), y que comprende, ademas:

un primer conducto de aspiracion (810) a traves del cual el refrigerante es aspirado hacia el interior de la primera unidad del mecanismo de compresion (410);

un primer conducto de descarga (820', 830”) a traves del cual el refrigerante es descargado de la primera unidad del mecanismo de compresion (410) en el interior de la carcasa (100); un segundo conducto de aspiracion (840,850) a traves del cual se aspira el refrigerante hacia el interior de la segunda unidad del mecanismo de compresion (420); y

una valvula de cuatro vlas (700) controlada de tal manera que el refrigerante descargado hacia el primer conducto de descarga (820', 830”) es aspirado selectivamente hacia el interior del segundo conducto de aspiracion (840, 850) o descargado en el interior de la carcasa (100), estando dos agujeros de valvula situados en el segundo conducto de aspiracion (840, 850), estando los otros dos agujeros de valvula situados en el primer conducto de descarga (820', 830”).
10. Compresor de frecuencia variable de acuerdo con la reivindicacion 9, que comprende ademas una valvula de retencion (800v) situada en el primer conducto de descarga (820') y el segundo conducto de aspiracion (840, 850).
11. Metodo de control de un compresor de frecuencia variable que incluye una serie de camaras de compresion (410, 420),

un motor de frecuencia variable (200), en el que la region en la que el motor de frecuencia variable (200) tiene el maximo rendimiento se establece como frecuencia media, la region en la que las frecuencias son inferiores a las medias frecuencias y el rendimiento del motor de frecuencia variable (200) se reduce bruscamente se establece como region de baja frecuencia, y la region en la que las frecuencias son mas altas que las frecuencias medias y el rendimiento del motor de frecuencia variable (200) se reduce gradualmente, como zona de alta frecuencia, una valvula (700) que controla el flujo de refrigerante aspirado y descargado de la serie de camaras de compresion (410, 420), y

una unidad de control que controla la valvula (700), caracterizado por que el metodo de control comprende,

cuando una frecuencia de funcionamiento del motor de frecuencia variable (200) esta en la region de baja frecuencia, controlar la valvula (700) para comprimir el refrigerante en la serie de camaras de compresion (410, 420) mediante multiples etapas;

cuando una frecuencia de funcionamiento del motor de frecuencia variable (200) esta en la region de frecuencia media y en la region de alta frecuencia, controlar la valvula (700) para comprimir el refrigerante en la serie de camaras de compresion (410, 420) simultaneamente.
12. Metodo de control de acuerdo con la reivindicacion 11, que comprende, cuando se requiere una capacidad de compresion pequena del compresor, controlar la frecuencia de funcionamiento del motor de frecuencia variable (200) en la region de baja frecuencia.
13. Metodo de control de acuerdo con la reivindicacion 11 o 12, en el que el control de la frecuencia de funcionamiento del motor de frecuencia variable (200) se repite de manera continua de acuerdo con cambios en la capacidad de compresion requerida y en el metodo de compresion.