ES2824481T3 - Acondicionador de aire - Google Patents

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Tatsuya Makino
Keitarou Hoshika
Naoki Moroi
Hiroshi Nakashima
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Abstract

Acondicionador de aire, que comprende: un circuito (20) refrigerante que incluye: un compresor (21); un intercambiador (23) de calor exterior; una válvula (24) de expansión; y un intercambiador (25) de calor interior, todos los cuales están conectados en un orden establecido; incluyendo además el circuito (20) de refrigerante medios (22) para invertir la circulación de refrigerante; un controlador (32a) de ciclo que causa, mediante el control de los medios (22) para invertir la circulación de refrigerante, (i) que el intercambiador (23) de calor exterior funcione como un evaporador y que el intercambiador (25) de calor interior funcione como un condensador para crear un ciclo de calentamiento en el circuito (20) de refrigerante o (ii) que el intercambiador (23) de calor exterior funcione como el condensador y el intercambiador (25) de calor interior funcione como el evaporador cuando se cumple una condición de ejecución de ciclo inverso, para crear un ciclo inverso en el circuito (20) de refrigerante, de manera que el refrigerante circule a la inversa del ciclo de calentamiento; y un controlador (32b) de velocidad de rotación que ajusta una velocidad de rotación del compresor (21) en el ciclo inverso, en función de un índice correlacionado con una cantidad de escarcha sobre el intercambiador (23) de calor exterior al inicio del ciclo inverso, reduciendo el controlador (32b) de velocidad de rotación la velocidad de rotación del compresor (21) en el ciclo inverso cuando el índice al inicio del ciclo inverso indica que la cantidad de escarcha sobre el intercambiador (23) de calor exterior es más pequeña, comprendiendo el controlador (32b) de velocidad de rotación: medios para obtener la temperatura (Ta) exterior; y medios para obtener la temperatura (Tr) de la superficie exterior del intercambiador (23) de calor exterior; estando caracterizado el sistema de aire acondicionado porque el controlador (32b) de velocidad de rotación determina que la cantidad de escarcha sobre la superficie exterior del intercambiador (23) de calor exterior es más pequeña cuando la temperatura (Tr) de la superficie exterior del intercambiador (23) de calor exterior es mayor con respecto a la temperatura (Ta) exterior, o el controlador (32b) de velocidad de rotación determina que la cantidad de escarcha es mayor cuando la temperatura (Tr) del intercambiador (23) de calor exterior es menor con respecto a la temperatura (Ta) exterior.

Description

DESCRIPCIÓN
Acondicionador de aire
Campo técnico
La presente invención se refiere a un acondicionador de aire que realiza una operación de ciclo inverso que implica hacer circular un refrigerante de manera inversa en una operación de calentamiento.
Técnica antecedente
Un acondicionador de aire incluye un circuito de refrigerante que tiene: un compresor; un intercambiador de calor exterior; una válvula de expansión; y un intercambiador de calor interior, todos los cuales están conectados en el orden indicado. En la operación de calentamiento, el intercambiador de calor exterior funciona como un evaporador, y el intercambiador de calor interior funciona como un condensador. El circuito de refrigerante proporciona un ciclo de calentamiento en el que el refrigerante circula en el orden: el compresor, el intercambiador de calor interior, la válvula de expansión y el intercambiador de calor exterior.
En el ciclo de calentamiento, el aire exterior es enfriado por el refrigerante en el intercambiador de calor exterior, de manera que puede formarse escarcha sobre el intercambiador de calor exterior. Para superar el problema, el documento JP 04-003865 A describe la siguiente técnica: cuando se detecta la formación de escarcha en un intercambiador de calor exterior, la técnica permite que la velocidad de rotación de un compresor se reduzca mientras la operación de calentamiento se mantiene, y previene la formación de escarcha adicional en el intercambiador de calor exterior.
El documento JP H03195877 describe un procedimiento de control de desescarchado para un acondicionador de aire en el que un intercambiador de calor interior, un descompresor, un intercambiador de calor exterior y una válvula de cuatro vías se conectan secuencialmente. La temperatura del aire exterior es detectada por un sensor, y la frecuencia de operación del acondicionador de aire se selecciona en base a la temperatura detectada.
El documento JP 2000 035265 A describe un procedimiento de desescarchado de un intercambiador de calor exterior. En dicho procedimiento, cuando la temperatura del intercambiador de calor exterior pasa a ser igual o inferior a un valor predeterminado, se realiza un desescarchado. Además, cuando la temperatura del intercambiador de calor exterior supera un valor predeterminado, se termina el desescarchado.
Sumario de la invención
Problema Técnico
La operación en ciclo inverso se conoce como una técnica para operar un intercambiador de calor exterior como un condensador y un intercambiador de calor interior como un evaporador para hacer circular un refrigerante en sentido inverso al de un ciclo de calentamiento. En la operación de ciclo inverso, el intercambiador de calor exterior disipa el calor hacia el exterior. Incluso con la técnica indicada en el documento JP 04-003865 A, la operación de ciclo inverso se realiza a menos que el intercambiador de calor exterior se desescarche.
Sin embargo, excepto cuando hay escarcha sobre el intercambiador de calor exterior, la operación de ciclo inverso puede realizarse a intervalos de tiempo regulares (realizada periódicamente) para devolver el lubricante, que ha fluido desde un compresor al circuito de refrigerante, al compresor. Durante la operación de ciclo inverso, el compresor opera a una velocidad de rotación relativamente alta que permite que el intercambiador de calor exterior se desescharque. Por lo tanto, de manera inevitable, el compresor opera a una alta velocidad de rotación para cada operación de ciclo inverso, independientemente del nivel de escarcha real del intercambiador de calor exterior. Como resultado, el compresor es sometido a tensiones tales como un aumento de su temperatura interior y el flujo de retorno de refrigerante al compresor, que causan un posible mal funcionamiento del compresor.
La presente invención se ha concebido en vista de los problemas anteriores, y está destinada a reducir la imposición de tensiones innecesarias sobre un compresor que opera en ciclo inverso.
Solución del problema
Un primer aspecto de la presente invención proporciona un acondicionador de aire tal como se define en la reivindicación independiente 1 adjunta.
En el acondicionador de aire según la presente invención, tal como se define en la reivindicación independiente 1 adjunta, el índice para la cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior incluye una temperatura Ta exterior, y una temperatura Tr de una superficie exterior del intercambiador 23 de calor exterior. En este caso, cuando se crea el ciclo inverso en el que el refrigerante se hace circular en sentido inverso al del ciclo de calentamiento en el circuito 20 de refrigerante, se ajusta la velocidad de rotación del compresor 21 en el ciclo inverso, dependiendo del índice de la cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior al inicio del ciclo inverso. En particular, la velocidad de rotación del compresor 21 en el ciclo inverso se reduce cuando el índice indica que la cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior es más pequeña. Específicamente, la velocidad de rotación del compresor 21 se incrementa cuando la cantidad de escarcha formada sobre el intercambiador 23 de calor exterior es más grande al inicio del ciclo inverso. Por el contrario, la velocidad de rotación del compresor 21 se incrementa cuando la cantidad de escarcha formada sobre el intercambiador 23 de calor exterior es más pequeña en el ciclo inverso. Por lo tanto, cuando se crea el ciclo inverso en el circuito 20 de refrigerante, dichas características previenen que el compresor 21 funcione a una velocidad de rotación innecesariamente alta y permiten que el compresor 21 funcione a una velocidad de rotación necesaria, reduciendo el riesgo de que el compresor 21 funciones bajo una tensión innecesaria.
Un segundo aspecto de la invención según el primer aspecto se refiere al acondicionador de aire en el que el controlador 32b de velocidad de rotación puede reajustar la velocidad de rotación del compresor 21 en el ciclo inverso, dependiendo del índice en el ciclo inverso.
En este caso, la velocidad de rotación del compresor 21 durante el ciclo inverso se reajusta, dependiendo de la cantidad de escarcha que se encuentra en el ciclo inverso. Dicha característica hace posible desescarchar de manera fiable el intercambiador 23 de calor exterior, y reducir el riesgo de que el compresor 21 en el ciclo inverso funcione bajo una tensión innecesaria.
Un tercer aspecto de la invención según los aspectos primero y segundo se refiere al acondicionador de aire que puede incluir además: un miembro 32c de ajuste de abertura que reduce un ajuste de abertura de la válvula 24 de expansión según la cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior, de manera que el ajuste de abertura reducido sea más pequeño que la abertura cuando el compresor 21 funciona a una velocidad de rotación más alta en el ciclo inverso, cuando el índice al inicio del ciclo inverso indica que la cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior es más pequeña.
Por ejemplo, si la abertura de la válvula 24 de expansión es grande a pesar de que sólo hay formada una pequeña cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior, puede producirse un flujo de retorno de fluido; es decir, un refrigerante líquido que, de manera inevitable, fluye de nuevo al compresor 21 en el ciclo inverso. Como contramedida, en el tercer aspecto, la abertura de la válvula 24 de expansión se reduce cuando la cantidad de escarcha es más pequeña en el intercambiador 23 de calor exterior al inicio del ciclo inverso, lo que contribuye a la reducción de la aparición del flujo de retorno de fluido. Dicha característica puede reducir el riesgo de que el compresor 21 funcione bajo tensiones excesivas debidas a la aparición del flujo de retorno de fluido.
Un cuarto aspecto de la invención según el tercer aspecto se refiere al acondicionador de aire en el que el miembro 32c de ajuste de abertura puede reajustar la abertura de la válvula 24 de expansión en el ciclo inverso, dependiendo del índice en el ciclo inverso.
En este caso, la abertura de la válvula 24 de expansión durante el ciclo inverso se reajusta, dependiendo de la cantidad de escarcha que se encuentra en el ciclo inverso. Dicha característica puede reducir adicionalmente el riesgo de que el compresor 21 funcione bajo tensiones excesivas debido, por ejemplo, a la aparición del flujo de retorno de fluido.
Un quinto aspecto de la invención según los aspectos primero a cuarto se refiere al acondicionador de aire en el que la cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior puede ser determinada en base a si el índice cumple una condición predeterminada. El acondicionador de aire puede incluir además un receptor 40 capaz de recibir un cambio en la condición predeterminada.
Dicha característica hace posible ajustar de manera apropiada la velocidad de rotación del compresor, dependiendo de un entorno en el que está instalado 21 el acondicionador 10 de aire, cambiando una condición predeterminada según el entorno.
Ventajas de la invención
La presente invención puede reducir el riesgo de que el compresor 21 en el ciclo inverso funcione bajo una tensión innecesaria.
El segundo aspecto de la invención hace posible desescarchar de manera fiable el intercambiador 23 de calor exterior, y reducir el riesgo de que el compresor 21 en el ciclo inverso funcione bajo una tensión innecesaria.
El tercer aspecto de la invención puede reducir el riesgo de que el compresor 21 funcione bajo tensiones excesivas debido a la aparición del flujo de retorno de fluido.
El cuarto aspecto de la invención puede reducir el riesgo de que el compresor 21 funcione bajo tensiones excesivas debido a la aparición del flujo de retorno de fluido.
El quinto aspecto de la invención hace que sea posible ajustar de manera apropiada la velocidad de rotación del compresor 21 en el ciclo inverso, dependiendo de un entorno en el que está instalado 21 el acondicionador 10 de aire.
Breve descripción de los dibujos
[FIG. 1] La Figura 1 es un diagrama de tubos esquemático que ilustra un circuito de refrigerante de un acondicionador de aire.
[FIG. 2] La Figura 2 es un diagrama de temporización que ilustra una velocidad de rotación de un compresor y un cambio temporal en la abertura de la válvula de expansión en el funcionamiento de ciclo inverso.
Descripción de las realizaciones
A continuación, se describirá detalladamente una realización de la presente invención con referencia a los dibujos. La siguiente realización tiene meramente naturaleza ejemplar, y no pretende limitar el alcance, las aplicaciones o el uso de la invención.
<Realización>
<Descripción general>
Tal como se ilustra en la Figura 1, el acondicionador 10 de aire incluye: una unidad 11 exterior; una unidad 12 interior; un controlador 31 interior; un controlador 32 exterior; y un controlador 40 remoto. La unidad 11 exterior y la unidad 12 interior están conectadas entre sí a través de una línea 13 de interconexión para líquido, y una línea 14 de interconexión para gas. La unidad 11 exterior, la unidad 12 interior, la línea 13 de interconexión para líquido y la línea 14 de interconexión para gas forman un circuito 20 de refrigerante.
Este acondicionador 10 de aire puede realizar una operación de ciclo inverso distinta de la operación de enfriamiento y la operación de calentamiento. La operación de ciclo inverso tiene principalmente como propósito prevenir que un intercambiador 23 de calor exterior, incluido en la unidad 11 exterior, se escarche o desescarchar la unidad 11 exterior escarchada. Sin embargo, la operación de ciclo inverso se realiza también para devolver el lubricante, que ha fluido desde el compresor 21 al circuito 20 de refrigerante, al compresor 21. En la operación de ciclo inverso, el refrigerante circula en el interior del circuito 20 de refrigerante en la dirección que se observa en la operación de enfriamiento; es decir, en la dirección opuesta a la operación de calentamiento.
Obsérvese que la operación del ciclo inverso se describirá detalladamente más adelante.
<Configuraciones>
-Circuito de refrigerante-Tal como se ilustra en la Figura 1, el circuito 20 de refrigerante incluye principalmente: el compresor 21; una válvula 22 de conmutación de cuatro vías; el intercambiador 23 de calor exterior; una válvula 24 de expansión; y un intercambiador 25 de calor interior, todos los cuales están conectados en el orden indicado. El compresor 21, la válvula 22 de conmutación de cuatro vías, el intercambiador 23 de calor exterior y la válvula 24 de expansión se proporcionan a la unidad 11 exterior. La unidad 11 exterior está provista también de un ventilador 15 exterior para suministrar aire exterior al intercambiador 23 de calor exterior. El intercambiador 25 de calor interior se proporciona a la unidad 12 interior. Además, la unidad 12 interior está provista de un ventilador 16 interior para suministrar aire interior al intercambiador 25 de calor interior.
El compresor 21 tiene un lado de descarga conectado a un primer puerto de la válvula 22 de conmutación de cuatro vías a través de un tubo de descarga. El compresor 21 tiene un lado de succión conectado a un segundo puerto de la válvula 22 de conmutación de cuatro vías a través de un tubo de succión. Además, dispuestos a lo largo del circuito 20 de refrigerante se encuentran el intercambiador 23 de calor exterior, la válvula 24 de expansión y el intercambiador 25 de calor interior, en el orden indicado, desde un tercer puerto hacia un cuarto puerto de la válvula 22 de conmutación de cuatro vías.
El compresor 21 es un compresor helicoidal o rotativo, hermético. El compresor 21 adoptado para esta realización es un compresor de capacidad variable capaz de cambiar su capacidad mediante un cambio de su velocidad de rotación (una frecuencia de operación).
La válvula 22 de conmutación de cuatro vías conmuta entre un primer estado y un segundo estado. En el primer estado, el primer puerto se comunica con el tercer puerto y el segundo puerto se comunica con el cuarto puerto (es decir, el estado ilustrado en la Figura 1 con curvas continuas). En el segundo estado, el primer puerto se comunica con el cuarto puerto y el segundo puerto se comunica con el tercer puerto (es decir, el estado ilustrado en la Figura 1 con curvas de trazos).
La válvula 24 de expansión, concretamente, una válvula de expansión electrónica, descomprime el refrigerante. Una abertura de la válvula 24 de expansión es cambiada por el controlador 32 exterior, que se describirá más adelante. El intercambiador 23 de calor exterior es un intercambiador de calor de aletas y tubos con microaletas interiores. El intercambiador 23 de calor exterior funciona como un condensador para el refrigerante en la operación de enfriamiento y en la operación de ciclo inverso, y como un evaporador para el refrigerante en la operación de calentamiento.
De manera similar al intercambiador 23 de calor exterior, el intercambiador 25 de calor interior es un intercambiador de calor de aletas y tubos con microaletas interiores. El intercambiador 25 de calor interior funciona como un evaporador para el refrigerante en la operación de enfriamiento y en la operación de ciclo inverso, y como un condensador para el refrigerante en la operación de calentamiento.
-Varios controladores-Tal como se ilustra en la Figura 1, el controlador 31 interior se proporciona a la unidad 12 interior, y el controlador 32 exterior se proporciona a la unidad 11 exterior. Cada uno de entre el controlador 31 interior y el controlador 32 exterior es un microordenador que incluye una unidad central de procesamiento CPU (Central Processing Unit) y una memoria. El controlador 31 interior y el controlador 32 exterior realizan diversos tipos de control, ejecutando las CPUs diversos tipos de procesamiento en diversos programas almacenados en las memorias.
El controlador 31 interior controla un volumen de aire suministrado desde el ventilador 16 interior. Por ejemplo, en la operación de calentamiento y en la operación de enfriamiento, el controlador 31 interior causa que el ventilador 16 interior opere a una velocidad de rotación que desea un usuario. Además, en la operación de ciclo inverso, el controlador 31 interior puede suspender la operación del ventilador 16 interior o puede causar que el ventilador 16 interior opere a una velocidad de rotación menor que la velocidad de rotación en la operación de calentamiento y en la operación de enfriamiento.
Dependiendo del control de la velocidad de operación y del tipo de operación del compresor 21, el controlador 32 exterior controla la conexión y la conmutación de los puertos de la válvula 22 de conmutación de cuatro vías, la abertura de la válvula 24 de expansión y la operación del ventilador 15 exterior. Obsérvese que la operación del controlador 32 exterior se describirá detalladamente más adelante.
-Control remoto-El controlador 40 remoto (equivalente a un receptor) está montado en una ubicación tal como una superficie de pared en una habitación. El controlador 40 remoto tiene capacidad de comunicación directa con el controlador 31 interior, y está conectado de manera comunicable al controlador 32 exterior a través del controlador 31 interior. Aunque no se muestra, el controlador 40 remoto incluye diversos botones de ajuste y una pantalla. El controlador 40 remoto es capaz de recibir diversos ajustes introducidos por el usuario a través de los botones de ajuste y de mostrar detalles de los ajustes.
-Operación-A continuación, se describe el acondicionador 10 de aire en la operación de calentamiento y en la operación de ciclo inverso.
-Operación de calentamiento-Cuando el acondicionador 10 de aire realiza la operación de calentamiento, se crea el ciclo de calentamiento en el circuito 20 de refrigerante. En el ciclo de calentamiento, el controlador 32 exterior conmuta la válvula 22 de conmutación de cuatro vías al segundo estado de manera que el intercambiador 23 de calor exterior funcione como un evaporador y el intercambiador 25 de calor interior funcione como un condensador. Dicha operación permite que la válvula 22 de conmutación de cuatro vías sea conmutada tal como se ilustra en la flecha de trazos, y se crea el ciclo de calentamiento en el circuito 20 de refrigerante.
En el ciclo de calentamiento, el refrigerante es comprimido y descargado por el compresor 21 y, a continuación, es condensado y enfriado por el intercambiador 25 de calor interior. El refrigerante condensado y enfriado es descomprimido por la válvula 24 de expansión y, a continuación, disipa el calor a través del intercambiador 23 de calor exterior al aire exterior y se evapora. El refrigerante evaporado fluye al lado de succión del compresor 21 a través de un acumulador no mostrado.
-Operación de ciclo inverso-Tal como se ha descrito anteriormente, la operación de ciclo inverso es principalmente para prevenir que el intercambiador 23 de calor exterior se escarche o para desescarchar el intercambiador 23 de calor exterior. En la operación de calentamiento, la humedad en el aire exterior se adhiere a y forma escarcha sobre una superficie exterior del intercambiador 23 de calor exterior que funciona como un evaporador. Esta escarcha causa una disminución en la capacidad de intercambio de calor del intercambiador 23 de calor exterior. Por lo tanto, la operación de ciclo inverso se realiza durante o después de la operación de calentamiento. Además, cuando la operación de ciclo inverso se realiza para devolver el lubricante al compresor 21, la operación de ciclo inverso se realiza a intervalos de tiempo regulares (se realiza periódicamente).
En la operación de ciclo inverso, el ciclo se invierte en el circuito 20 de refrigerante. En el ciclo inverso, el controlador 32 exterior conmuta la válvula 22 de conmutación de cuatro vías al primer estado de manera que, tal como se observa también en la operación de refrigeración, el intercambiador 23 de calor exterior funcione como un condensador y el intercambiador 25 de calor interior funcione como un evaporador. Dicha operación permite que la válvula 22 de conmutación de cuatro vías se conmute tal como se ilustra en la flecha continua de la Figura 1, y el ciclo se invierta en el circuito 20 de refrigerante.
En el ciclo inverso, el refrigerante es comprimido y descargado por el compresor 21 y, a continuación, es condensado y enfriado por el intercambiador 23 de calor exterior. El refrigerante condensado y enfriado es descomprimido por la válvula 24 de expansión y, a continuación, disipa el calor a través del intercambiador 25 de calor interior al aire interior y se evapora. El refrigerante evaporado fluye al lado de succión del compresor 21 a través de un acumulador no mostrado.
<Control de la operación de ciclo inverso>
A continuación, se describe detalladamente el control realizado por el controlador 32 exterior en la operación de ciclo inverso con referencia a la Figura 2.
En primer lugar, cuando se cumple una condición de ejecución de ciclo inverso, un controlador 32a de ciclo del controlador 32 exterior causa que se produzca el ciclo inverso en el circuito 20 de refrigerante (la operación de ciclo inverso). Los ejemplos de la condición de ejecución de ciclo inverso incluyen las condiciones I y II siguientes:
(I) un caso en el que ha transcurrido un período predeterminado desde el final de la operación de ciclo inverso anterior; y
(II) un caso en el que la temperatura Tr de la superficie exterior del intercambiador 23 de calor exterior durante o después del final de la operación de calentamiento es igual o superior a una temperatura Ta exterior, una diferencia "Tr - Ta" entre las temperaturas es menor que una diferencia predeterminada. La condición I es para realizar la operación de ciclo inverso para devolver el lubricante al compresor 21. La condición II es para realizar la operación de ciclo inverso para prevenir que el intercambiador 23 de calor exterior se escarche o para desescarchar el intercambiador 23 de calor exterior.
Cuando se cumple la condición I, el intercambiador 23 de calor exterior puede no estar escarchado. Ahora, cuando se cumple la condición I y el compresor 21 realiza la operación de ciclo inverso, si el compresor 21 funciona a la misma velocidad de rotación bajo la condición II en la que el intercambiador 23 de calor exterior está posiblemente escarchado, el compresor 21 funciona a una velocidad de rotación relativamente alta. En este caso, el compresor 21 proporciona una capacidad de compresión excesiva incluso cuando el intercambiador 23 de calor exterior no está escarchado. Inevitablemente, el compresor 21 funciona bajo una tensión excesiva. Además, el ruido del compresor 21 aumenta al aumentar la velocidad de rotación del compresor 21.
Por lo tanto, tal como se ilustra en la Figura 2, el controlador 32 exterior según esta realización realiza un control para ajustar, por ejemplo, la velocidad de rotación del compresor 21 en la operación de ciclo inverso, dependiendo de la cantidad real de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior. Con el fin de realizar dicho control, el controlador 32 exterior funciona también como un controlador 32b de velocidad de rotación y un miembro 32c de ajuste de abertura, tal como se ilustra en la Figura 1, además del controlador 32a de ciclo anterior.
-Controlador de velocidad de rotación-
El controlador 32b de velocidad de rotación ajusta la velocidad de rotación del compresor 21 en la operación de ciclo inverso, dependiendo de un índice correlacionado con la cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior al inicio de la operación de ciclo inverso. En particular, el controlador 32b de velocidad de rotación reduce la velocidad de rotación del compresor 21 en la operación de ciclo inverso cuando el índice al inicio de la operación de ciclo inverso indica que la cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior es más pequeña.
Aquí, "un índice correlacionado con la cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior” es un parámetro que tiene un valor relacionado con la cantidad real de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior. Según la invención, el parámetro incluye al menos las primeras dos de entre la temperatura Ta exterior, la temperatura Tr de la superficie exterior del intercambiador 23 de calor exterior, un valor de un sensor de presión (no mostrado) y una temperatura Te de evaporación real. Según la invención, el controlador 32b de velocidad de rotación determina que la cantidad de escarcha sobre la superficie exterior del intercambiador 23 de calor exterior es menor cuando la temperatura Tr de la superficie exterior del intercambiador 23 de calor exterior es mayor con respecto a la temperatura Ta exterior. Por el contrario, el controlador 32b de velocidad de rotación determina que la cantidad de escarcha es mayor cuando la temperatura Tr del intercambiador 23 de calor exterior es menor con respecto a la temperatura Ta exterior.
Específicamente, en esta realización, cuando la operación de ciclo inverso se inicia cuando se cumple una cualquiera de entre la condición I o la condición II, el controlador 32b de velocidad de rotación, tal como se ilustra en la Figura 2, extrae el índice al inicio de la operación de ciclo inverso y determina el nivel de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior en función del índice extraído (Determinación 1 en la Figura 2). Los índices a ser extraídos en la determinación 1 son la temperatura Ta del aire exterior y la temperatura Te de evaporación. Si los índices extraídos cumplen al menos una de las condiciones A a C predeterminadas, el controlador 32b de velocidad de rotación determina que el intercambiador 23 de calor exterior no está escarchado y causa que el compresor 21 funcione a una velocidad de rotación sin que se encuentre escarcha (por ejemplo, 51 rps).
(A) Ta > X°C
(B) Te > Y°C
(C )Tc>Ta Z°C
Si los índices extraídos en la determinación 1 no cumplen ninguna de las condiciones A a C predeterminadas, el controlador 32b de velocidad de rotación determina que el intercambiador 23 de calor exterior está escarchado, y causa que el compresor 21 funcione a una velocidad de rotación con escarcha detectada (por ejemplo, 92 rps). Específicamente, en esta realización, la velocidad de rotación con escarcha detectada (92 rps) es mayor que la velocidad de rotación sin escarcha detectada (51 rps).
Además, después de que haya transcurrido un período de tiempo predeterminado desde el inicio de la operación de ciclo inverso, el controlador 32b de velocidad de rotación vuelve a extraer los índices. En función de los índices extraídos, el controlador 32b de velocidad de rotación vuelve a determinar (determinación 2) el nivel de escarcha del intercambiador 23 de calor exterior y reajusta la velocidad de rotación del compresor 21 en la operación de ciclo inverso.
En esta realización, la operación de ciclo inverso se realiza durante un período de tiempo determinado (por ejemplo, 10 minutos). El "período de tiempo predeterminado" según esta realización se establece exactamente a la mitad del período de tiempo predeterminado (cinco minutos). Obsérvese que no es necesario que el período de tiempo predeterminado esté limitado a la mitad de un período de tiempo determinado; por el contrario, el período de tiempo predeterminado puede establecerse a cualquier período de tiempo determinado.
Aquí, los índices a extraer de nuevo en la determinación 2 pueden ser del mismo tipo o de tipos diferentes que los índices extraídos en la determinación 1 (al inicio de la operación de ciclo inverso). Esta realización muestra, como un ejemplo, un caso en el que los índices a extraer en la determinación 1 son de diferente tipo que los índices a extraer en la determinación 2. Específicamente, los índices a extraer en la determinación 2 son: una temperatura Tr de la superficie exterior actual del intercambiador 23 de calor exterior; y una temperatura Tf objetivo de la superficie exterior del intercambiador 23 de calor exterior al final de la operación de ciclo inverso.
Específicamente, si los índices a extraer en la determinación 2, en los que después de transcurrido un período de tiempo predeterminado desde la operación de ciclo inverso, cumplen una condición predeterminada por debajo de D, el controlador 32b de velocidad de rotación determina que el intercambiador 23 de calor exterior no está escarchado, y ajusta la velocidad de rotación del compresor 21 en funcionamiento a una velocidad de rotación baja; concretamente, la velocidad de rotación sin escarcha detectada (51 rps).
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Si los índices extraídos en la determinación 2 no cumplen la condición D predeterminada, el controlador 32b de velocidad de rotación determina que el intercambiador 23 de calor exterior está escarchado y ajusta la velocidad de rotación del compresor 21 en funcionamiento a una velocidad de rotación alta; concretamente, la velocidad de rotación con escarcha detectada (92 rps).
Como un ejemplo, las líneas continuas en la Figura 2 muestran el siguiente caso: Se determina que el intercambiador 23 de calor exterior no está escarchado en la determinación 1 al inicio de la operación de ciclo inverso, de manera que el compresor 21 funciona a la velocidad de rotación sin escarcha detectada (51 rps); mientras que, se determina que el intercambiador 23 de calor exterior está escarchado en la determinación 2 después de que ha transcurrido el período de tiempo predeterminado, de manera que la velocidad de rotación del compresor 21 se aumenta a la velocidad de rotación con escarcha detectada (92 rps). Específicamente, las líneas continuas de la Figura 2 muestran un ejemplo que, debido a que el intercambiador 23 de calor exterior se escarcha adicionalmente por una cierta influencia desde el inicio del ciclo inverso hasta que ha transcurrido el período de tiempo predeterminado, el controlador 32b de velocidad de rotación aumenta la velocidad de rotación del compresor 21 a 92 rps cuando transcurre el período de tiempo predeterminado, y desescarcha el intercambiador 23 de calor exterior durante el período de tiempo restante.
Las líneas discontinuas en la Figura 2 muestran el siguiente caso: Se determina que el intercambiador 23 de calor exterior está escarchado en la determinación 1 al inicio de la operación de ciclo inverso, de manera que el compresor 21 funciona a la velocidad de rotación con escarcha detectada (92 rps); mientras que se determina que el intercambiador 23 de calor exterior no está escarchado en la determinación 2 después de que ha transcurrido el período de tiempo predeterminado, de manera que la velocidad de rotación del compresor 21 se reduce a la velocidad de rotación sin escarcha detectada (51 rps). Específicamente, las líneas discontinuas en la Figura 2 muestran un ejemplo en el que, debido a que el intercambiador 23 de calor exterior se desescarcha desde el inicio del ciclo inverso hasta que ha transcurrido el período de tiempo predeterminado, el controlador 32b de velocidad de rotación reduce la velocidad de rotación del compresor 21 a 51 rps cuando transcurre el período de tiempo predeterminado.
Por lo tanto, en esta realización, la velocidad de rotación del compresor 21 se ajusta a un valor más bajo en la operación de ciclo inverso cuando el intercambiador 23 de calor exterior no está escarchado al inicio de la operación de ciclo inverso que cuando el intercambiador 23 de calor exterior está escarchado. Dicha característica previene que el compresor 21 en la operación de ciclo inverso funcione a una velocidad de rotación innecesariamente alta, reduciendo el riesgo de que el compresor 21 funcione bajo una tensión innecesaria. Además, en esta realización, la velocidad de rotación del compresor 21 puede ajustarse no sólo al inicio de la operación de ciclo inverso sino también durante la operación de ciclo inverso. Dicha característica puede reducir la tensión sobre el compresor 21 y puede desescarchar de manera fiable el intercambiador 23 de calor exterior, dependiendo de cómo haya cambiado la escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior durante el funcionamiento del ciclo inverso.
-Miembro de ajuste de abertura-
En esta realización, tal como se ilustra en la Figura 2, no sólo puede ajustarse la velocidad de rotación del compresor 21, sino también la abertura de la válvula 24 de expansión, dependiendo del nivel de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior. El miembro 32c de ajuste de abertura reduce la abertura de la válvula 24 de expansión cuando los índices (los índices según la determinación 1) al inicio de la operación de ciclo inverso indican que la cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior es más pequeña. Específicamente, cuando la cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior es más pequeña, la abertura de la válvula 24 de expansión se ajusta para reducirla debido a que el compresor 21 funciona a una velocidad de rotación más baja. Además, el miembro 32c de ajuste de abertura reajusta la abertura de la válvula 24 de expansión en la operación de ciclo inverso, en función de los índices (los índices según la determinación 2) en la operación de ciclo inverso.
Específicamente, si el controlador 32b de velocidad de rotación determina en la determinación 1 que el intercambiador 23 de calor exterior está escarchado, el miembro 32c de ajuste de abertura ajusta la abertura de la válvula 24 de expansión en la operación de ciclo inverso a una abertura con escarcha detectada; es decir, una abertura correspondiente a la velocidad de rotación de "92 rps" del compresor 21 con escarcha detectada. Por el contrario, si el controlador 32b de velocidad de rotación determina en la determinación 1 que el intercambiador 23 de calor exterior no está escarchado, el miembro 32c de ajuste de abertura ajusta la abertura de la válvula 24 de expansión en la operación de ciclo inverso a una abertura sin escarcha detectada; es decir, una abertura correspondiente a la velocidad de rotación de "51 rps" del compresor 21 sin escarcha detectada. La abertura sin escarcha detectada es más pequeña que la abertura con escarcha detectada. Por lo tanto, la abertura de la válvula 24 de expansión cuando no se encuentra escarcha se dice que es más pequeña que la abertura cuando el compresor 21 en la operación de ciclo inverso funciona a la velocidad más alta (92 rps) porque la cantidad de escarcha en el calor exterior el intercambiador 23 alcanza un nivel más alto.
Específicamente, si el controlador 32b de velocidad de rotación determina, entre la determinación 1 y la determinación 2 realizada cuando transcurre el período de tiempo predeterminado, que el intercambiador 23 de calor exterior está escarchado, el miembro 32c de ajuste de abertura reajusta la abertura de la válvula 24 de expansión en la operación de ciclo inverso a la abertura con escarcha detectada; es decir, la abertura correspondiente a la velocidad de rotación de “92 rps" del compresor 21 con escarcha detectada. Por el contrario, si el controlador 32b de velocidad de rotación determina en la determinación 2 que el intercambiador 23 de calor exterior no está escarchado, el miembro 32c de ajuste de abertura ajusta la abertura de la válvula 24 de expansión en la operación de ciclo inverso a la abertura sin escarcha detectada; es decir, la abertura correspondiente a la velocidad de rotación de “51 rps" del compresor 21 sin escarcha detectada.
Como un ejemplo, las líneas continuas de la Figura 2 muestran el siguiente caso: Se determina que el intercambiador 23 de calor exterior no está escarchado en la determinación 1 al inicio de la operación de ciclo inverso, de manera que la abertura de la válvula 24 de expansión es una abertura sin escarcha detectada; es decir, la abertura correspondiente a la velocidad de rotación de “51 rps" del compresor 21; mientras que, se determina que el intercambiador 23 de calor exterior está escarchado en la determinación 2 después de que ha transcurrido el período de tiempo predeterminado, de manera que la abertura de la válvula 24 de expansión se aumenta a una abertura con escarcha detectada; es decir, la abertura correspondiente a la velocidad de rotación de “92 rps'' del compresor 21.
Las líneas discontinuas de la Figura 2 muestran el siguiente caso: Se determina que el intercambiador 23 de calor exterior está escarchado en la determinación 1 al inicio de la operación del ciclo inverso, de manera que la abertura de la válvula 24 de expansión es una abertura con escarcha detectada; es decir, la abertura correspondiente a la velocidad de rotación de “92 rps" del compresor 21; mientras que, se determina que el intercambiador 23 de calor exterior no está escarchado en la determinación 2 después de que ha transcurrido el período de tiempo predeterminado, de manera que la abertura de la válvula 24 de expansión se reduce a una abertura sin escarcha detectada; es decir, la abertura correspondiente a la velocidad de rotación de “51 rps" del compresor 21.
Por lo tanto, en esta realización, la velocidad de rotación del compresor 21 en la operación de ciclo inverso se reduce y la abertura de la válvula 24 de expansión en la operación de ciclo inverso se reduce cuando el intercambiador 23 de calor exterior no está escarchado al inicio de la operación de ciclo inverso que cuando el intercambiador 23 de calor exterior está escarchado. Específicamente, la abertura de la válvula 24 de expansión en la operación de ciclo inverso corresponde a la capacidad de compresión del compresor 21. De esta manera, no existe dicho caso en la operación de ciclo inverso en el que, por ejemplo, la velocidad de rotación del compresor 21 es baja y la abertura de la válvula 24 de expansión es grande con respecto a la capacidad de intercambio de calor del intercambiador 25 de calor interior que funciona como un evaporador. Dicha característica puede reducir el riesgo de que se produzca un flujo de retorno de fluido; es decir, en la operación de ciclo inverso, el intercambiador 25 de calor interior no puede evaporar completamente un refrigerante líquido condensado en el intercambiador 23 de calor exterior, y el refrigerante líquido no evaporado fluye inevitablemente de nuevo al compresor 21. Además, tampoco existe dicho caso en el que la velocidad de rotación del compresor 21 es alta o la abertura de la válvula 24 de expansión es pequeña. Dicha característica puede reducir el riesgo de una reducción en la capacidad de refrigeración debida a una reducción en la presión de evaporación y un aumento en el grado de recalentamiento del refrigerante aspirado al interior del compresor 21, seguido de una reducción en la eficiencia en la operación de ciclo inverso.
Tal como se ha descrito anteriormente, en esta realización, la cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior al inicio de la operación de ciclo inverso se determina si los índices extraídos al inicio de la operación de ciclo inverso cumplen cualquiera i) al menos una de las condiciones A a C o ii) ninguna de las condiciones A a C. La cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior al inicio de la operación de ciclo inverso se determina si los índices extraídos en la operación de ciclo inverso cumplen la condición D anterior. De manera beneficiosa, estas condiciones A a D predeterminadas pueden determinarse apropiadamente, en función de un entorno en el que está instalado el acondicionador 10 de aire. Esto es debido a que las condiciones en las que el intercambiador 23 de calor exterior está escarchado realmente difieren si el acondicionador 10 de aire está instalado en un clima frío.
Por lo tanto, incluso si las condiciones A a D predeterminadas se almacenan previamente en una memoria del controlador 32 exterior antes del envío del acondicionador 10 de aire, el controlador 40 remoto según esta realización puede recibir un cambio en las condiciones A a D predeterminadas y puede sobrescribir la memoria del controlador 32 exterior con el cambio. El cambio en las condiciones A a D predeterminadas es realizado, por ejemplo, por un técnico de instalación cuando instala el acondicionador 10 de aire. Dicha característica hace posible ajustar de manera apropiada la velocidad de rotación del compresor 21 y la abertura de la válvula 24 de expansión en la operación de ciclo inverso, dependiendo del entorno en el que está instalado el acondicionador 10 de aire.
Cabe señalar que los signos de referencia X, Y, Z y W de las condiciones A a D predeterminadas anteriores representan constantes.
<Efectos>
Esta realización implica ajustar la velocidad de rotación del compresor 21 en la operación de ciclo inverso, en función de un índice de la cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior al inicio de la operación de ciclo inverso. En particular, la velocidad de rotación del compresor 21 en la operación de ciclo inverso se reduce cuando el índice indica que la cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior es más pequeña. Específicamente, la velocidad de rotación del compresor 21 se aumenta cuando la cantidad de escarcha formada sobre el intercambiador 23 de calor exterior es mayor al inicio de la operación de ciclo inverso. Por el contrario, la velocidad de rotación del compresor 21 se reduce cuando la cantidad de escarcha formada sobre el intercambiador 23 de calor exterior es más pequeña en la operación de ciclo inverso. En la operación de ciclo inverso, dichas características previenen que el compresor 21 funcione a una velocidad de rotación innecesariamente alta y permiten que el compresor 21 funcione a una velocidad de rotación necesaria, reduciendo el riesgo de que el compresor 21 funcione bajo una tensión innecesaria.
Además, esta realización implica reajustar la velocidad de rotación del compresor 21 durante la operación de ciclo inverso, dependiendo de cuánta escarcha se detecte en la operación de ciclo inverso. Dicha característica hace posible desescarchar de manera fiable el intercambiador 23 de calor exterior y reducir el riesgo de que el compresor 21 en la operación de ciclo inverso funcione bajo una tensión innecesaria.
Por ejemplo, si la abertura de la válvula 24 de expansión es grande, a pesar que sólo hay formada una pequeña cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior, puede producirse un retorno de flujo de fluido; es decir, un refrigerante líquido que fluye inevitablemente de vuelta al compresor 21 en el ciclo inverso, dependiendo de los casos. Como contramedida, en esta realización, la abertura de la válvula 24 de expansión se reduce cuando la cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior es menor al inicio del ciclo inverso, contribuyendo a la reducción de la ocurrencia del flujo de retorno de fluido. Dicha característica puede reducir el riesgo de que el compresor 21 funcione bajo tensiones excesivas debido a la ocurrencia del flujo de retorno de fluido.
Además, esta realización implica reajustar la abertura de la válvula 24 de expansión durante la ejecución del ciclo inverso, dependiendo de cuánta escarcha se detecte en el ciclo inverso. Dicha característica puede reducir adicionalmente el riesgo de que el compresor 21 funcione bajo una tensión excesiva, por ejemplo, debido a la aparición del flujo de retorno de fluido.
Además, en esta realización, las condiciones A a D predeterminadas pueden cambiarse a través del controlador 40 remoto. Dicha característica hace posible ajustar de manera apropiada la velocidad de rotación del compresor 21 en la operación de ciclo inverso y, además, la abertura de la válvula 24 de expansión en la operación de ciclo inverso, dependiendo de un entorno en el que está instalado el acondicionador 10 de aire.
«Otras realizaciones»
La realización anterior puede tener también las siguientes configuraciones.
En la realización anterior, las condiciones A a C predeterminadas según la determinación 1 son diferentes de la condición D predeterminada según la determinación 2; sin embargo, puede usarse una condición predeterminada idéntica para la determinación 1 y la determinación 2. Por ejemplo, cuando un período de tiempo predeterminado en la Figura 2 es tan breve como, por ejemplo, un minuto, puede usarse una condición predeterminada idéntica para la determinación 1 y la determinación 2. En este caso, por supuesto, se usa un tipo de índice idéntico para la determinación 1 y la determinación 2.
En la realización anterior, la Figura 2 muestra como un ejemplo que tanto la velocidad de rotación del compresor 21 como la abertura de la válvula 24 de expansión en la operación de ciclo inverso se ajustan a uno cualquiera de los dos ajustes. Sin embargo, la velocidad de rotación del compresor 21 y la abertura de la válvula 24 de expansión en la operación de ciclo inverso pueden ajustarse de manera precisa, dependiendo de la cantidad de escarcha sobre el intercambiador 23 de calor exterior. En este caso, la velocidad de rotación del compresor 21 se ajusta a un valor más bajo y la abertura de la válvula 24 de expansión se ajusta a un valor más pequeño cuando la cantidad sobre el intercambiador 23 de calor exterior es más pequeña.
No es necesario realizar el reajuste de la velocidad de rotación del compresor 21 según la determinación 2.
No es necesario realizar el reajuste de la abertura de la válvula 24
Figure imgf000010_0001
expansión según la determinación 1. No es necesario realizar el reajuste de la abertura de la válvula 24
Figure imgf000010_0002
expansión según la determinación 2. No es necesario que las especificaciones del controlador 40 remoto permitan un cambio en las condiciones A a C predeterminadas según la determinación 1 y la condición D predeterminada según la determinación 2. En este caso, las determinaciones 1 y 2 se realizan en base a una condición establecida antes del envío del acondicionador 10 de aire. Aplicabilidad industrial
Tal como puede observarse, la presente invención es útil para un acondicionador de aire que realiza una operación de ciclo inverso que implica hacer circular un refrigerante a la inversa de la operación de calentamiento.
Descripción de los caracteres de referencia
10 Acondicionador de aire
20 Circuito refrigerante
21 Compresor
23 Intercambiador de calor exterior
24 Válvula de expansión
25 Intercambiador de calor interior
a Controlador de ciclo
b Controlador de velocidad de rotación c Miembro de ajuste de abertura Controlador remoto (receptor)

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Acondicionador de aire, que comprende:
un circuito (20) refrigerante que incluye: un compresor (21); un intercambiador (23) de calor exterior; una válvula (24) de expansión; y un intercambiador (25) de calor interior, todos los cuales están conectados en un orden establecido; incluyendo además el circuito (20) de refrigerante medios (22) para invertir la circulación de refrigerante;
un controlador (32a) de ciclo que causa, mediante el control de los medios (22) para invertir la circulación de refrigerante, (i) que el intercambiador (23) de calor exterior funcione como un evaporador y que el intercambiador (25) de calor interior funcione como un condensador para crear un ciclo de calentamiento en el circuito (20) de refrigerante o (ii) que el intercambiador (23) de calor exterior funcione como el condensador y el intercambiador (25) de calor interior funcione como el evaporador cuando se cumple una condición de ejecución de ciclo inverso, para crear un ciclo inverso en el circuito (20) de refrigerante, de manera que el refrigerante circule a la inversa del ciclo de calentamiento; y
un controlador (32b) de velocidad de rotación que ajusta una velocidad de rotación del compresor (21) en el ciclo inverso, en función de un índice correlacionado con una cantidad de escarcha sobre el intercambiador (23) de calor exterior al inicio del ciclo inverso,
reduciendo el controlador (32b) de velocidad de rotación la velocidad de rotación del compresor (21) en el ciclo inverso cuando el índice al inicio del ciclo inverso indica que la cantidad de escarcha sobre el intercambiador (23) de calor exterior es más pequeña,
comprendiendo el controlador (32b) de velocidad de rotación:
medios para obtener la temperatura (Ta) exterior; y
medios para obtener la temperatura (Tr) de la superficie exterior del intercambiador (23) de calor exterior; estando caracterizado el sistema de aire acondicionado porque
el controlador (32b) de velocidad de rotación determina que la cantidad de escarcha sobre la superficie exterior del intercambiador (23) de calor exterior es más pequeña cuando la temperatura (Tr) de la superficie exterior del intercambiador (23) de calor exterior es mayor con respecto a la temperatura (Ta) exterior, o el controlador (32b) de velocidad de rotación determina que la cantidad de escarcha es mayor cuando la temperatura (Tr) del intercambiador (23) de calor exterior es menor con respecto a la temperatura (Ta) exterior.
2. Acondicionador de aire según la reivindicación 1, en el que
el controlador (32b) de velocidad de rotación reajusta la velocidad de rotación del compresor (21) en el ciclo inverso, en función del índice en el ciclo inverso.
3. Acondicionador de aire según una de las reivindicaciones 1 o 2, que comprende, además
un miembro (32c) de ajuste de abertura que reduce una abertura de la válvula (24) de expansión según la cantidad de escarcha sobre el intercambiador (23) de calor exterior, de manera que la abertura reducida sea más pequeña que la abertura cuando el compresor (21) funciona a una velocidad de rotación más alta en el ciclo inverso, cuando el índice al inicio del ciclo inverso indica que la cantidad de escarcha sobre el intercambiador (23) de calor exterior es más pequeña.
4. Acondicionador de aire según la reivindicación 3, en el que
el miembro (32c) de ajuste de abertura reajusta la abertura de la válvula (24) de expansión en el ciclo inverso, en función del índice en el ciclo inverso.
5. Acondicionador de aire según una cualquiera de la reivindicación 1 a la reivindicación 4, en el que
la cantidad de escarcha sobre el intercambiador (23) de calor exterior se determina si el índice cumple una condición predeterminada, y
el acondicionador de aire comprende además un receptor (40) capaz de recibir un cambio en la condición predeterminada.
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