ES2858677T3

ES2858677T3 - Sistema de acondicionamiento de aire personal localizado

Info

Publication number: ES2858677T3
Application number: ES15841259T
Authority: ES
Inventors: James Trevelyan
Original assignee: Close Comfort Pty Ltd
Current assignee: Close Comfort Pty Ltd
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2015-09-01
Publication date: 2021-09-30
Anticipated expiration: 2035-09-01
Also published as: EP3194856A1; CN107003017B; BR112017005652A2; HRP20210370T1; PT3194856T; AU2015318813A1; EP3194856A4; BR112017005652B1; EP3194856B1; US20170299207A1; AU2015318813B2; WO2016041000A1; US10584887B2; SI3194856T1; CN107003017A

Abstract

Una unidad (1) de acondicionador de aire para generar un flujo de aire acondicionado para un sistema (100) de acondicionador de aire que incluye un recinto (306) para dormir que define un espacio para dormir en el que el aire acondicionado está adaptado para suministrarse desde un extremo o lado del espacio para dormir de una manera que maximice el contacto entre el aire acondicionado y una persona o personas en el recinto (306) para dormir, incluyendo la unidad (1) de acondicionador de aire: (a) un lado (211) emisor de calor que incluye: (i) una entrada (210) de aire ambiente; (ii) un ventilador (252) de condensador; (iii) un intercambiador (254) de calor de condensador; y (iv) una salida de aire caliente ubicada en un lado superior de la unidad para dirigir el aire caliente en una dirección hacia arriba; y (b) un lado (222) absorbente de calor que incluye: (i) la entrada de aire de retorno; (ii) un ventilador (262) de evaporador; (iii) un evaporador (264); (iv) enderezador (216) de aire; (v) una salida (202) de aire frío ubicada en una sección superior de la unidad (1); y (vi) un deflector de aire frío curvo (208) acoplado a la salida de aire frío (202) para dirigir el flujo de aire frío hacia una persona o al interior del recinto (306) para dormir cuando está dispuesto en una condición abierta; y (c) un motor (250) para accionar el ventilador (252) del evaporador y el ventilador (252) del condensador, caracterizado por que el enderezador de aire (216) comprende una sección de espuma (1520) de plástico de celda abierta para reducir la vorticidad en el flujo de aire, incluyendo el recinto una sección (2) superior permeable al aire y una sección (3) inferior relativamente impermeable al aire adaptadas para rodear una cama (12) en el recinto (306) para dormir y configuradas para minimizar el canal del aire acondicionado desde el recinto (306) para dormir a través de la sección (2) permeable u otras vías de fuga.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de acondicionamiento de aire personal localizado

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de acondicionamiento de aire personal localizado y a una unidad de acondicionamiento de aire para un sistema de acondicionamiento de aire personal localizado.

Antecedentes de la invención

Los dispositivos de acondicionamiento de aire convencionales funcionan principalmente inyectando aire frío en un espacio cerrado en el que se desea refrigeración. El aire se inyecta de manera que se mezcla el aire en el espacio para conseguir una temperatura relativamente uniforme y un nivel de comodidad percibido en cualquier lugar del espacio cerrado. Normalmente, el aire es inyectado por un ventilador en el acondicionador de aire a través de uno o más respiraderos a una velocidad relativamente alta para crear una mezcla en todo el espacio cerrado. En un sistema de acondicionamiento de aire por desplazamiento, el aire se inyecta en la sección inferior del espacio para crear una capa de aire frío solo en la sección inferior del espacio ocupado por personas.

El acondicionador de aire elimina el calor del aire pasándolo a través de un intercambiador de calor del "lado frío" que contiene un fluido frío, o un intercambiador de calor enfriado por algún otro mecanismo como el efecto Peltier (o termoeléctrico). En esta memoria descriptiva, los términos "evaporador" y "condensador" se refieren respectivamente al intercambiador de calor del lado frío y del lado caliente. Sin embargo, el alcance de la memoria descriptiva no se limita a la refrigeración por compresor.

El aire dentro del espacio enfriado absorbe el calor de las paredes, el suelo, las personas y otros objetos dentro del espacio que se está enfriando.

Por lo general, pero no siempre, el aire dentro del espacio enfriado se recircula a través del lado frío del acondicionador de aire para reducir la energía requerida para mantener el enfriamiento.

El calor absorbido del aire del espacio enfriado (incluido el calor latente obtenido al condensar el vapor de agua en agua líquida) en el evaporador reaparece en el lado caliente del acondicionador de aire. El aire exterior pasa por el condensador y aumenta de temperatura a medida que absorbe el calor del condensador. La energía utilizada para comprimir el gas refrigerante también aparece en el condensador. Por lo tanto, el calor transferido al aire exterior caliente en el condensador es mayor que el calor absorbido del aire del espacio enfriado en el evaporador en una cantidad igual a la energía eléctrica suministrada al compresor y a los ventiladores (aparte de cantidades relativamente pequeñas de calor perdido por el sistema por otros medios). El coeficiente de rendimiento del acondicionador de aire es la velocidad a la que se absorbe el calor del espacio enfriado (incluido el calor latente obtenido al condensar el vapor de agua en agua líquida) dividido por la potencia eléctrica suministrada al compresor.

En esencia, el acondicionador de aire funciona como una bomba de calor, que elimina el calor del aire dentro del espacio enfriado en el lado frío del acondicionador de aire y transfiere este calor, junto con la energía utilizada para comprimir el gas refrigerante, para calentar el aire fuera del espacio enfriado en el lado caliente del acondicionador de aire. En el caso de un acondicionador de aire de sistema dividido, el lado frío y el lado caliente son componentes físicamente distintos a cierta distancia entre sí. Además de la potencia requerida para hacer funcionar el compresor, se necesita una pequeña cantidad adicional de potencia para hacer funcionar los ventiladores para mover el aire interior y exterior.

Se puede construir un acondicionador de aire portátil a partir de un acondicionador de aire similar a los acondicionadores de aire domésticos conocidos. El acondicionador de aire normalmente se coloca dentro de la habitación a enfriar y, por lo tanto, se requiere un tubo de aire de diámetro relativamente grande para asegurar que el aire caliente del condensador se expulsa a través de una ventana. En algunos casos, un segundo tubo de aire lleva aire desde la ventana al ventilador del condensador de circulación para bombearlo a través del condensador. El aire frío se mezcla con el aire de la habitación o, en el caso de algunas invenciones que se comentan a continuación, se dirige a una parte localizada de la habitación.

Una parte sustancial de la energía utilizada en estas disposiciones de acondicionamiento de aire convencionales solo da como resultado el enfriamiento de la estructura del edificio y los objetos dentro del espacio enfriado, y la eliminación del calor que entra a través del techo o techo, paredes, suelo y particularmente a través de aberturas abiertas o cubiertas, como las ventanas y puertas. Este requerimiento de energía se puede reducir proporcionando aislamiento adicional o sombreando el techo, las paredes, las ventanas y las puertas. Sin embargo, estas medidas no siempre son posibles, especialmente en edificios antiguos que no se han diseñado pensando en la eficiencia energética.

Al localizar el efecto de un acondicionador de aire en solo una pequeña sección del espacio enfriado, normalmente lejos de puertas, ventanas y paredes, es posible lograr grandes ahorros energéticos. Las personas a menudo pasan largos períodos de tiempo en un solo lugar dentro de una habitación (como dormir en una cama) y solo es necesario mantener la parte superior del cuerpo y la cara frescos para que una persona se sienta muy cómoda.

Este principio se ha descrito en la patente estadounidense 6.425.255 de Kar1Hoffman, 26 de diciembre de 2000 (expedida el 30 de julio de 2002). Se describen más mejoras en la patente estadounidense 2002/0121101 de AsirIyaduraiJebaraj, 2 enero de 2002 (expedida el 5 de septiembre de 2002). Esta patente también se refiere a las patentes de China CN2259099 (San Jianhua et al.) y CN1163735 (Tan Mingsen et al.) que describen mosquiteros con aire acondicionado en los que se acondiciona y suministra aire exterior a los recintos y todo el aire se expulsa fuera del recinto. La patente de China CN1061140 (He BaoAn et al.) describe una mosquitera aislante con una pluralidad de paredes de bolsas de aire inflables. Los desarrollos chinos también incluyen acondicionamiento de aire localizado para asientos en un auditorio.

Estos fueron precedidos por la patente estadounidense 2.159.741 de C. F. Kettering et al., 30 de agosto de 1933 (expedida el 23 de mayo de 1939) describe una estructura de pared de tejido alrededor de la cama y una pequeña unidad de acondicionamiento de aire que alimenta aire al espacio cerrado y delimitado sobre la cama. Esta invención aprovechó el principio de acondicionamiento de aire por desplazamiento en el que se sabe que el aire frío es más denso que el aire caliente y, por tanto, permanece en el recinto cerrado sobre la cama.

Intentar localizar el acondicionamiento de aire mediante el uso de una mosquitera, incluso con un tejido relativamente fino, es ineficaz. Esta dificultad fue reconocida en CN2803143Y en el que el interior de la mosquitera se subdivide con una cortina interior de manera que solo la cabeza de la persona que duerme quede dentro de la sección de aire acondicionado. La ligera diferencia de densidad entre el aire más frío dentro del recinto y el aire más caliente del exterior es suficiente para proporcionar una diferencia de presión que permitirá que el aire frío se disperse rápidamente a través de la red hacia la habitación. Es por eso que muchas patentes han descrito barreras impermeables al flujo de aire. Sin embargo, estas pueden resultar poco atractivas para las personas que necesitan utilizar el recinto.

Es evidente por lo anterior que existe la necesidad de un sistema de acondicionamiento de aire personal localizado en el que el aire acondicionado se use más eficazmente para enfriar a una persona ubicada en un espacio para dormir.

Los sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) que utilizan almacenamiento en batería se han vuelto populares en las regiones afectadas por frecuentes interrupciones del suministro eléctrico porque son silenciosos y no emiten humos de escape. Un SAI típico puede suministrar potencia durante varias horas para operar luces fluorescentes de baja potencia, equipos de comunicaciones y un ventilador. Las unidades SAI domésticas típicas pueden suministrar entre 1000 y 2.500 vatios. En muchos mercados, una unidad SAI de alta potencia cuesta hasta tres veces el precio del acondicionador de aire más pequeño y, a menudo, las baterías deben sustituirse cada doce meses aproximadamente.

Una opción alternativa atractiva es suministrar potencia desde una matriz de células solares fotovoltaicas a través de un inversor similar a los utilizados en las unidades SAI.

Sin embargo, un inversor SAI típico no puede proporcionar potencia para el acondicionamiento de aire. La razón es que el motor eléctrico requerido para hacer funcionar el compresor (como se usa en un acondicionador de aire de refrigeración) consume hasta diez veces la corriente de suministro eléctrico normal durante un breve período de tiempo, normalmente de 50 a 100 milisegundos, cuando comienza a funcionar desde una condición estacionaria. Si bien las unidades SAI pueden suministrar una corriente mayor durante un corto período de tiempo sin sobrecargarse, la potencia nominal de la unidad SAI debe ser aproximadamente tres veces mayor que la potencia nominal del motor eléctrico para que el motor arranque de forma fiable. Por lo tanto, se necesitaría una unidad SAI con una capacidad de más de 2.000 vatios para hacer funcionar incluso los acondicionadores de aire más pequeños con una potencia nominal de 600 vatios. Aquí cabe destacar que algunos de los acondicionadores de aire que sus fabricantes dicen que funcionan con una potencia nominal relativamente baja, por ejemplo, 450 vatios, en realidad requieren hasta el doble, o dos veces y media más, de potencia en ciertas condiciones, incluso en la puesta en marcha inicial. Por lo tanto, normalmente no pueden funcionar con un sistema SAI y en su lugar requieren un generador que pueda suministrar la potencia requerida.

Muchas más personas podrían obtener comodidad y dormir mejor usando acondicionamiento de aire si se pudiera reducir la potencia eléctrica requerida para el compresor de acondicionamiento de aire. Esto se puede lograr reduciendo significativamente la capacidad de enfriamiento requerida por el acondicionador de aire. Una forma de hacerlo es localizar el efecto del acondicionador de aire de modo que solo se enfríe el aire alrededor de la cabeza y la parte superior del cuerpo.

Otro problema relacionado también existe en el campo. Para conseguir un efecto de enfriamiento localizado con tanta precisión en una persona desde una distancia razonable, el efecto de enfriamiento de un chorro de aire debería poder extenderse a cierta distancia del origen del chorro. Esto es difícil porque cualquier turbulencia en el chorro probablemente promoverá la mezcla con el aire circundante, reduciendo así la velocidad y, posteriormente, reduciendo la sensación de enfriamiento en la ubicación de la persona. Resulta que la velocidad del chorro en la ubicación de la persona es significativa. Por ejemplo, si la velocidad del chorro supera los 0,4 m/s, se puede lograr un enfriamiento aparente adicional de aproximadamente 2°C, debido a la forma en que la fisiología humana detecta la temperatura aparente del aire circundante.

Para que un intercambiador de calor funcione con la máxima eficacia de transferencia de calor, se requiere una velocidad del aire relativamente uniforme. Si hay una gran diferencia en la velocidad del aire en diferentes partes del intercambiador de calor, esto reduce el área de intercambio de calor eficaz, lo que resulta en una mayor diferencia de temperatura entre el aire en los tubos del evaporador y la temperatura promedio del aire, después de que pasa por el intercambiador de calor. Esto significa que un compresor de refrigeración debe realizar más trabajo para conseguir el mismo efecto de enfriamiento.

La desventaja de las disposiciones proporcionadas en la técnica anterior es que el aire que pasa por el lado de enfriamiento del acondicionador de aire debe ser empujado a través del intercambiador de calor del evaporador mediante un ventilador de circulación de aire. Si un motor accionado que se utiliza para forzar el aire a través del lado de aire frío de un acondicionador de aire está ubicado junto al intercambiador de calor, es difícil conseguir una velocidad uniforme del aire a través de todas las partes del intercambiador de calor porque el aire sale de diferentes partes del ventilador a diferentes velocidades y, a veces, diferentes direcciones, según el diseño del ventilador. Además, el aire que sale del ventilador tiene una vorticidad significativa, lo que puede causar turbulencias adicionales, haciendo que el chorro de aire se mezcle rápidamente con el aire circundante.

Con el fin de conseguir una velocidad más uniforme, a menudo se prefieren las disposiciones de acondicionador de aire en las que el aire pasa por el intercambiador de calor antes de pasar por el ventilador. La vorticidad no deseada se puede reducir mediante la provisión de enderezadores de flujo de aire. Sin embargo, los enderezadores de flujo de aire conocidos en el campo presentan desafíos de fabricación y tienen piezas costosas que ocupan una cantidad de espacio relativamente grande. Cualquier intento de proporcionar un acondicionador de aire local práctico y personal es, preferiblemente, compacto y de bajo coste.

En general, es deseable superar o mejorar una o más de las dificultades mencionadas anteriormente, o al menos proporcionar una alternativa útil.

El documento AU 2013100346 está relacionado con un acondicionador de aire en un espacio para dormir que incluye un acondicionador de aire silencioso de baja potencia, un espacio para dormir en el que se suministra aire acondicionado, el espacio para dormir que incluye una sección superior impermeable al aire y una sección inferior relativamente impermeable al aire que rodea una cama en el espacio para dormir, la sección impermeable que se extiende a una altura por encima de la superficie para dormir de la cama suficiente para contener el acondicionador de aire a medida que se mueve hacia el lado o extremo opuesto del espacio para dormir y regresa del mismo, la sección impermeable que se extiende a una altura suficientemente aumentada por encima de la superficie para dormir en el lado o extremo opuesto para permitir que la dirección del flujo de aire se invierta hacia dicho extremo o lado sin una pérdida sustancial de aire acondicionado a través de la sección permeable.

Sumario de la invención

Según la presente invención, se proporciona una unidad de acondicionador de aire según la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas de la invención se proporcionan en las reivindicaciones dependientes y en la siguiente descripción.

Preferiblemente, el recinto para dormir es una tienda de campaña que encierra el espacio para dormir e impide que insectos tales como mosquitos accedan a la piel de las personas dentro del recinto. La tienda de campaña puede encerrar completamente el espacio para dormir. Preferiblemente, la tienda de campaña es de montaje rápido y autónomo.

Los sistemas, dispositivos o unidades descritos en la presente memoria pueden incluir además un adaptador. El adaptador puede actuar como un conducto que une la unidad de acondicionador de aire con el espacio interno del recinto. El adaptador puede incluir una sección de extremo de conexión con la tienda de campaña acoplada a un panel de la tienda de campaña y una sección de extremo de conexión con el acondicionador de aire acoplada a la unidad de acondicionador de aire. El adaptador puede estar compuesto sustancialmente de tejido impermeable. El adaptador puede formar la entrada de aire de retorno. El adaptador puede incluir una boquilla de proyección de aire de la unidad de acondicionador de aire. El adaptador puede permitir que el recinto se use con colchones con diferentes alturas sobre el nivel del suelo, aunque el enfriador de aire se apoye en el suelo. El adaptador puede fabricarse como una extensión del recinto o puede ser extraíble.

El adaptador, o pieza adaptadora, puede incluir un divisor impermeable que proporciona una separación entre una salida de aire frío y una entrada de aire de retorno o un conducto de entrada que permite que el aire de la tienda de campaña entre en el enfriador de aire para volver a enfriarlo. El divisor, o pieza divisoria, puede estar hecho de tejido y se apoya en un extremo, p. ej. el extremo de la tienda de campaña, en el recinto para dormir, y, en el otro extremo, en la salida de aire frío de la unidad de acondicionador de aire.

La sección de extremo de conexión con el acondicionador de aire puede comprender una abertura que es más pequeña que la abertura de la sección de extremo de conexión con la tienda de campaña, de modo que el adaptador sale fuera de la unidad de acondicionador de aire.

El adaptador puede estar fabricado con una o dos capas de tejido impermeable con una capa aislante para impedir la condensación en condiciones climáticas húmedas. La capa aislante puede estar hecha de material de espuma flexible.

La tienda de campaña es una tienda de campaña de montaje fácil y autónomo con tejido impermeable en la sección inferior y en la base, y tejido permeable en la sección superior.

El recinto puede ser una cúpula asentada sobre una superficie de tierra o suelo que encapsula la cama.

El sistema puede incluir además medios para que las personas entren o salgan del recinto que comprenden una abertura en la parte inferior del recinto que se cierra con un medio de fijación adecuado cuando no se utiliza.

El recinto puede incluir además materiales repelentes de insectos que se incorporan en el tejido para impedir aún más la entrada de insectos.

En el sistema descrito anteriormente, la unidad de acondicionador de aire puede ser un dispositivo de enfriamiento localizado como se describe en la presente memoria.

El aire de retorno de una capa de aire frío inmediatamente encima de la cama puede pasar a través de la sección del extremo de conexión con la tienda de campaña acampanada del adaptador de la tienda de campaña y a través de la sección de extremo de acondicionador de aire del adaptador a la entrada de aire de retorno. El aire puede ser aspirado a través del evaporador, o intercambiador de calor del evaporador, por el ventilador del evaporador que fuerza el aire a través del enderezador. Las paletas pueden hacer que la velocidad del aire se reduzca lo suficiente y que la vorticidad y la turbulencia del aire se reduzcan lo suficiente de manera que cuando el aire pase por la salida de aire frío y sea redirigido por el deflector de aire curvo hacia el recinto para dormir, el aire frío se mezcla en la medida adecuada con la capa de aire más frío inmediatamente encima de la cama.

Se mantiene una velocidad de aire suficiente en el extremo más alejado del recinto para dormir para proporcionar un enfriamiento perceptible adicional a los ocupantes, mientras que al mismo tiempo se evita una mezcla excesiva con las capas de aire caliente situadas por encima de la capa de aire frío.

Preferiblemente, el ventilador del evaporador pasa aire a través del enderezador de aire que comprende una serie de paletas diseñadas para reducir la velocidad del aire de salida, y también para asegurar que el flujo de aire esté lo suficientemente enderezado para evitar una mezcla no deseada entre el aire más frío justo encima de la superficie para dormir y las capas más cálidas de aire arriba. Preferiblemente, la serie de paletas está diseñada para reducir la velocidad del aire de salida a menos de 4 m/s.

Preferiblemente, el recinto para dormir es una tienda de campaña que encierra completamente el espacio para dormir e impide que insectos tales como mosquitos accedan a la piel de las personas dentro del recinto.

En las unidades, sistemas y dispositivos descritos en la presente memoria, el motor puede incluir dos motores para accionar respectivamente el ventilador del evaporador y el ventilador del condensador. Los dos motores, o dos motores separados, pueden adaptarse para proporcionar control de velocidad al ventilador del evaporador y al ventilador del condensador. El motor, o cada uno de ellos, puede montarse entre el ventilador de evaporación y el ventilador del condensador.

El ventilador del condensador y el ventilador del evaporador pueden ser ventiladores centrífugos. El o cada ventilador centrífugo puede tener un propulsor con inclinación hacia atrás.

Tanto el ventilador del evaporador como el ventilador del condensador pueden colocarse en un mismo eje.

La salida de aire caliente puede incluir un deflector colocado para dirigir el aire caliente verticalmente o hacia arriba lejos de la salida. El deflector de la salida de aire caliente puede servir como interruptor de encendido y apagado de la unidad.

El deflector (por ejemplo, deflector de aire frío) puede proporcionar una cubierta protectora para la entrada de aire de la unidad cuando se coloca en una condición de uso cerrada. El deflector de aire frío puede proporcionar, o convertirse en, una cubierta protectora para la entrada de aire. Esto puede producirse cuando la unidad está en una condición de uso cerrada.

El deflector para la salida de aire caliente puede servir como una cubierta protectora para impedir que el polvo entre por la salida de aire caliente cuando se dispone en la posición cerrada. El deflector para la salida de aire caliente puede servir como cubierta protectora para impedir que entre polvo por la salida de aire caliente. Esto puede producirse cuando la unidad está en la posición cerrada.

El deflector de aire frío curvo puede tener al menos una pieza lateral para reducir el derrame de aire desde al menos un lado del deflector.

La unidad de acondicionador de aire puede tener una potencia eléctrica suficientemente baja y poner en marcha una sobrecorriente de manera que pueda funcionar utilizando un suministro de alimentación de respaldo con batería, un panel fotovoltaico solar, un generador de potencia eólica o fuentes de potencia similares.

La entrada de aire de retorno puede tener un área y una longitud de entrada suficientes que mantengan una velocidad de entrada de aire lo suficientemente baja como para impedir que el aire caliente por encima del aire acondicionado entre en la entrada.

La entrada de aire de retorno puede tener un área suficiente de material permeable que sirva como filtro de aire y que mantenga una velocidad de entrada de aire lo suficientemente baja para impedir que el aire caliente por encima del aire acondicionado entre en la entrada de aire.

En las unidades de acondicionador de aire descritas en la presente memoria, el deflector para la salida de aire frío puede mantener una velocidad de flujo de aire sobre la piel al descubierto de la(s) persona(s) en el espacio para dormir lo suficiente para obtener una comodidad percibida adicional, mientras que al mismo tiempo evita la vorticidad de aire adicional o turbulencias para reducir la tendencia del flujo de aire procedente del deflector a mezclarse con el aire circundante, de manera que se mantenga una mayor velocidad del flujo de aire a una mayor distancia de la salida de aire frío.

Los sistemas, dispositivos y unidades descritos en la presente memoria pueden incluir además un dispositivo en un lado emisor de calor de la unidad de acondicionador de aire que hace que pequeñas gotas de agua condensada se pulvericen en el aire de modo que se evaporan por el calor y pasan como vapor de agua en la habitación.

El evaporador, o intercambiador de calor del evaporador, se puede utilizar como un enderezador de flujo de aire con el deflector. El evaporador, o intercambiador de calor del evaporador, y el deflector pueden utilizarse como enderezador de aire.

Los sistemas, dispositivos y unidades descritos en la presente memoria pueden incluir además una sección de espuma en la salida de aire frío para reducir la vorticidad en el flujo de aire. También se puede proporcionar una rejilla de salida para retener la sección de espuma. La rejilla de salida puede comprender barras transversales horizontales.

El enderezador de flujo puede comprender una matriz paralela de canales rectangulares. Los canales rectangulares pueden tener aproximadamente 10 mm x 10 mm de sección transversal y aproximadamente 40 mm de largo.

Breve descripción de los dibujos

Las realizaciones preferidas de la presente invención se describen a continuación, a modo de ejemplo no limitativo únicamente, con referencia al dibujo adjunto en el que:

la Figura 1 es un alzado lateral esquemático de un sistema que incorpora la invención;

las Figuras 2 y 3 son una representación simplificada del flujo de aire donde el aire entra por el extremo izquierdo; la Figura 4 es un alzado en sección esquemático de una boquilla de proyector adecuada;

la Figura 5 ilustra esquemáticamente el efecto de la disposición de entrada de aire: entrada de aire simple, un filtro de aire de tejido y un difusor de entrada;

la Figura 6a es una vista en perspectiva lateral de un acondicionador de aire portátil fabricado por United International;

la Figura 6b es otra vista en perspectiva lateral de la unidad que se muestra en la Figura 6a con una primera parte del alojamiento retirada;

la Figura 6c es otra vista en perspectiva lateral de la unidad que se muestra en la Figura 6a con una segunda parte del alojamiento retirada;

la Figura 7a es una vista en perspectiva del lado derecho de un acondicionador de aire portátil según una realización preferida de la presente invención;

la Figura 7b es una vista en perspectiva del lado izquierdo de un acondicionador de aire portátil que se muestra en la Figura 7a dispuesto en una condición de uso diferente.

La Figura 8 es un diagrama esquemático de la unidad de acondicionador de aire que se muestra en la Figura 7a; la Figura 9 es un diagrama esquemático de un sistema eléctrico de la unidad de acondicionador de aire que se muestra en la Figura 7a;

la Figura 10a es una vista en perspectiva frontal de un sistema de acondicionador de aire según otra realización preferida de la invención;

la Figura 10b es una vista interna de una entrada del sistema de acondicionador de aire que se muestra en la Figura 10a;

la Figura 11a es una vista frontal de un sistema de acondicionador de aire según una realización preferida de la invención;

la Figura 11b es una vista lateral derecha del sistema de acondicionador de aire que se muestra en la Figura 11a. La Figura 12 es una vista lateral de un dispositivo de enfriamiento localizado con parte del alojamiento retirado; las Figuras 13a y 13b son vistas en perspectiva de boquillas deflectoras de aire curvas del dispositivo que se muestra en la Figura 12; y

la Figura 14 es una vista de un enderezador de flujo de aire y una espuma de celda abierta del dispositivo que se muestra en la Figura 12.

Descripción detallada de realizaciones preferidas de la invención

La salida del acondicionador (1) de aire en la realización descrita dirige una corriente de aire frío sobre la cama como se muestra en la Figura 1. El aire regresa al enfriador desde el espacio cerrado y entra por una entrada de aire de retorno cerca de la parte superior de la unidad. El aire para enfriar el condensador se toma del aire ambiente fuera del recinto al nivel del suelo y se expulsa por la parte posterior de la unidad, también cerca del nivel del suelo (11). Las ventanas de la habitación normalmente deben dejarse abiertas para permitir que escape el aire caliente del enfriador de aire.

Esto supera una desventaja significativa de los acondicionadores de aire de habitación normales. Cuando se utiliza un acondicionador de aire de habitación, las ventanas deben estar cerradas. A muchas personas no les gusta esto y prefieren el aire fresco del exterior. La presente invención permite dejar abiertas las ventanas de la habitación. Incluso si están cerradas, hay un calentamiento mínimo de la habitación causado por la cantidad relativamente pequeña de calor liberada por la unidad de acondicionamiento de aire: el calor neto liberado a la habitación es solo el consumo de potencia eléctrica del compresor y los ventiladores.

Los medios para localizar el acondicionador de aire permiten que esta realización se utilice de forma eficaz al aire libre, a diferencia de un acondicionador de aire normal.

Cuando se baja la tapa con bisagras en la parte superior de la unidad, todas las entradas y salidas de aire son invisibles y están protegidas de la acumulación de polvo. La unidad de acondicionamiento de aire, por lo tanto, se parece a un mueble de dormitorio normal cuando no se utiliza.

Con referencia a la Figura 1, el recinto de tejido está constituido por dos secciones. La sección superior (2) está hecha de un tejido adecuado como una red protectora contra los insectos y el aire puede pasar por este tejido con mucha facilidad. La sección inferior (3) está hecha de un tejido relativamente impermeable que también tiene un mayor peso por unidad de superficie. La sección inferior de tejido retiene el aire frío sobre la cama.

En la disposición que se muestra en la Figura 1, la unidad (1) de enfriamiento de aire está ubicada en el extremo de los pies de la cama para mantener la fuente de ruido lo más lejos posible de los oídos de la persona que duerme. La altura hn del tejido impermeable sobre el colchón en la cabecera de la cama debe ser de al menos unos 1000 mm. Al pie de la cama, la altura h²debe ser de al menos unos 600 mm. La altura adicional en la cabecera es necesaria porque la corriente de aire procedente de la unidad más fría se ralentiza, aumentando la presión estática del aire frío como predice la ley de Bernoulli. Sin esta altura adicional, el aire frío desbordaría la pared de tejido impermeable, lo que provocaría una pérdida no deseada hacia el aire exterior más cálido de la habitación. La parte inferior del tejido impermeable cuelga justo por encima del nivel del suelo.

Un chorro de aire frío emerge de la salida 90 del enfriador de aire a aproximadamente 2,4 metros por segundo (m/s). El caudal de salida es normalmente de aproximadamente 30-40 litros por segundo (l/s), y la temperatura está entre aproximadamente 12° y 18°. Mediante el uso de las famosas ecuaciones de Bernoulli que describen el flujo de fluido no comprimible, se puede demostrar que la presión estática del chorro de aire frío es menor que la del aire circundante. Como resultado, como se muestra en la Figura 2, el aire circundante más cálido W tiende a mezclarse con el aire frío C que se mueve más rápido. El momento debe conservarse durante este proceso de mezcla, por lo que, mientras que la velocidad promedio disminuye con la distancia desde la salida 90 a causa de la mezcla, la masa total de aire en el chorro en movimiento aumenta, siendo la combinación del aire frío del chorro y una porción del aire circundante la que se ha mezclado con el aire frío y ahora se mueve con el aire más frío. Podemos estimar el flujo de aire en esta ubicación observando que la velocidad ahora es de alrededor de 0,4 m/s. El flujo de aire total (aire frío más aire caliente que se ha mezclado con él) es ahora de 180-200 l/s. Las mediciones muestran que esta mezcla de aire es normalmente entre 5° y 7° más fría que el aire ambiente de la habitación. Como este aire es más denso que el aire ambiente de la habitación, desplaza el aire más frío hacia arriba, como se muestra en la Figura 2.

El aire frío llega al final del recinto y tiene que dejar de moverse horizontalmente. La profundidad del aire frío más denso es mayor aquí.

La diferencia de profundidad se puede calcular a partir de principios fundamentales: los mismos principios que Bernoulli utilizó para sus famosas ecuaciones que describen el flujo de fluidos no comprimible. La razón para trabajar a partir de principios fundamentales es que los textos de mecánica de fluidos convencionales proporcionan ecuaciones que describen el flujo de agua (o fluidos similares) en los canales, ignorando la densidad del aire de arriba. Esto es razonable porque el aire normalmente es unas 800 veces menos denso que el agua.

Sin embargo, en el caso del aire frío dentro del recinto, el aire caliente de arriba es solo ligeramente menos denso que el aire más frío de la parte inferior. Las mediciones muestran, además, que no existe un límite claro entre el aire frío y el aire más cálido. En lugar de ello, hay una transición gradual de aire más cálido a aire más frío en una distancia de aproximadamente 0,2-0,4 m. Sin embargo, podemos simplificar los cálculos suponiendo que existe un límite medible distinto y aun así obtener resultados con suficiente exactitud.

Un pequeño volumen elemental de aire cerca de la cabecera tiene una energía potencial representada por la mayor profundidad de aire frío (con mayor densidad). Lejos de la cabecera, la profundidad del aire frío es menor y esta diferencia provoca dos efectos. Primero, el aire en la cabecera debe recircular de regreso a los pies de la cama. En segundo lugar, el aire frío que fluye sobre la cabeza y los hombros del ocupante se ralentiza y, en cambio, comienza a subir. Tratamos este fenómeno equiparando la energía cinética del aire en movimiento con la diferencia de energía potencial representada por la diferente profundidad del aire frío, que se ilustra en la Figura 3.

Un pequeño volumen de aire en movimiento, dv, tiene masa pi dv donde pi es la densidad del aire frío dentro del recinto. La energía cinética de este pequeño volumen de aire es, por lo tanto, 0,5pi dv u2 dónde u es la velocidad, principalmente en la dirección horizontal. La energía potencial representada por el aumento de la profundidad del aire frío en la cabecera también se calcula fácilmente. Para nuestro pequeño volumen en reposo, cerca de la cabecera, la energía potencial es (pi-pa) dv g (H¹-H²). Aquí usamos la diferencia de densidad entre el aire frío (pi) y el aire ambiente (pa) porque es esta diferencia la que crea la pequeña diferencia de presión que afecta la velocidad del aire. Podemos igualar estos dos:

0,5p¡ dv u2 = (p i-p a) dvg (Aii - /?2) (Ecuación 1)

Al observar que dv aparece a ambos lados de la ecuación, podemos eliminarlo. Por lo tanto, podemos reorganizar la ecuación y calcular u a partir de:

u ~ ( 2(pi~ pa) g (h i - h i) / pi ) ' (Ecuación 2)

Si sustituimos los valores descritos anteriormente, obtenemos los siguientes resultados del cálculo:

Aceleración de la gravedad g 9,81 m/sA2

Nivel de aire frío por encima de la nivel_cabecera 0,9 m

cabecera

Nivel de aire frío por encima del nivel_medio 0,4 m

punto medio

Densidad del aire a 20 grados Rref 1,293 kg/mA3

Temperatura ambiente Ta 35 grados C

Temperatura del aire del recinto Ti 30 grados C

Densidad del aire del aire del recinto Ri 1,25 kg/mA3 Rref*293/(Ti+273)

Densidad del aire del aire ambiente Ra 1,23 kg/mA3 Rref*293/(Ta+273)

Diferencia de densidad delta_R 0,02 kg/mA3 Ri-Ra (2*delta_R/Ri*g*(nivel_cabecera-Velocidad estimada u2 u_mid 0,40 m/s nivel_medio))A0,5

Lo que esto demuestra es que si la diferencia en la profundidad del aire frío es de 0,5 m, entonces la velocidad de flujo esperada asociada con esa diferencia de profundidad es de 0,4 m/s, que es lo que observamos en las pruebas.

El aire frío necesita recircular dentro del recinto, en parte para proporcionar suficiente velocidad de aire para crear una percepción adicional de comodidad y, en parte, porque el aire será arrastrado en el chorro de aire acondicionado que entra en el recinto de la cama desde la salida de aire frío. Podemos calcular cuánto espacio se requiere para esta circulación.

El flujo total de aire frío mezclado sobre la cabeza y los hombros del ocupante O es de aproximadamente 180 l/s. A una velocidad de 0,4 metros/s, esto requiere un área de flujo de 0,46 m2. De hecho, la velocidad no puede ser uniforme, por lo que se necesitará un área más grande, normalmente alrededor de un 50% más. Usando las medidas obtenidas para estimar la profundidad del aire frío que fluye sobre la cabeza y los hombros del ocupante; esta profundidad es de aproximadamente 0,3 m. La anchura de la cama es de aproximadamente 1,8 m y necesitamos casi esta anchura completa para tener espacio para este flujo. Por lo tanto, podemos concluir que el aire de retorno fluye sobre la parte superior de esta capa de aire más frío de regreso al pie de la cama. El espesor combinado de estas dos capas debe ser, por lo tanto, de aproximadamente 0,6 m. Esto se corresponde con las observaciones de los experimentos. La profundidad típica del aire frío en la cabecera es de alrededor de 0,9-1,0 m y en la sección media de entre 0,4-0,5 m. Cuando permitimos la capa de transición entre el aire frío y el cálido arriba, necesitamos permitir más profundidad, y el mínimo requerido será aproximadamente 0,1 m mayor que estos valores.

Cabe destacar que la anchura típica de los hombros de una persona es de 0,45 m. Con un ocupante durmiendo de lado, la altura de los hombros es mayor que el espesor de la capa de aire frío que fluye hacia la cabecera de la cama. Sin embargo, al igual que el agua corriente fluye hacia arriba y sobre las rocas sumergidas en un arroyo, el aire frío fluirá sobre los hombros del ocupante. Sin embargo, esto causará algunas pérdidas de flujo por fricción, pero estas no afectan significativamente a los niveles de aire frío dentro del recinto.

Una disposición alternativa sería admitir aire frío en un extremo de la cama, digamos la cabecera, y extraer el aire de la cabecera de la cama para que se enfríe y recircule. Sin embargo, el primero tiene que permitir una capa de transición de 0,2-0,4 metros entre el aire caliente arriba y el aire frío abajo. Luego, hay que dejar suficiente profundidad para que el flujo de aire se eleve sobre los hombros de un ocupante que duerme de lado, 0,45 m de altura. Esto significa que la profundidad mínima de aire frío en el recinto tiene que ser de alrededor de 0,5 m (0,6 m después de permitir la capa de transición). Si la parte impermeable de la cortina de tejido que contiene el aire frío es inferior a 0,6 m, el aire frío desbordará los lados de la cortina, reduciendo significativamente la eficacia del enfriamiento por aire. Además, se necesitarán conductos importantes para transportar el aire de un extremo de la cama al otro extremo. Esta canalización es una fuente adicional de ganancia de calor debido a la conducción, lo que reduce la eficacia. Dado que es deseable admitir aire frío en la cabecera en esta disposición, existe un problema adicional de que los oídos del ocupante están más cerca de las fuentes de sonido del enfriador de aire, lo que hace que el ruido sea más evidente.

El recinto de tejido se puede hacer en varias secciones cosidas permanentemente juntas. Una sección 4 hecha de material de red protectora contra los insectos forma la parte superior del recinto. Cuatro secciones para colgar superpuestas hechas de material de red protectora contra los insectos en la parte superior (2) y tejido impermeable en la sección inferior (3) están cosidas en la sección superior de tal manera que se superponen horizontalmente por al menos 1000 mm en la parte superior, preferiblemente más. Cada pieza forma parte del extremo del recinto (ya sea el pie o la cabecera) y parte de los laterales, proporcionando así aberturas de acceso en los extremos y laterales. Puede ser necesario juntar material adicional en las esquinas y particularmente en el extremo de los pies de la cama para permitir que haya suficiente tejido para encerrar la unidad de acondicionador de aire.

El tejido cuelga sobre los lados y los extremos de la cama para formar una barrera continua contra el aire y los insectos, sin dejar de proporcionar aberturas laterales convenientes para que las personas entren o salgan del espacio cerrado.

El tejido superpuesto en las aberturas mejora el aislamiento térmico entre el recinto y el aire exterior de la habitación.

Las ataduras de tejido cosidas a la costura que une la pieza superior y las piezas laterales permiten unir (5) el recinto de tejido a varillas (6) de soporte de peso ligero hechas de metal, madera o bambú, por ejemplo. Las varillas están suspendidas del techo (7) de manera que estén a una pequeña distancia hacia el interior desde una posición directamente sobre los bordes de la cama. De este modo, el tejido cuelga contra los lados y los extremos de la cama formando una barrera eficaz para impedir que el aire caiga en cascada sobre los lados y los extremos de la cama.

Un tubo largo de tejido ligeramente relleno de unos 100 mm de diámetro forma una pieza de sellado entre la unidad de acondicionador de aire y la cama (12). Esto también ayuda a anclar el tejido del recinto en su lugar alrededor de los lados de la unidad de acondicionador de aire para impedir fugas (9, 10) de aire entre el recinto y el aire exterior más cálido de la habitación.

Durante el día, las cuatro secciones colgantes del recinto se pueden separar y atar para permitir un acceso conveniente para cambiar o ventilar las sábanas y hacer la cama. La unidad de acondicionamiento de aire, montada sobre ruedas pivotantes, se puede mover cerca de un escritorio de trabajo donde el usuario puede enfriarse durante el día.

Dado que la potencia consumida por el acondicionador de aire es muy baja, es adecuado para ser alimentado por células solares de tamaño y coste modestos, particularmente si está acoplado al almacenamiento de batería para su utilización de noche.

Las mediciones han descrito que un pequeño acondicionador de aire que funciona con una potencia de entrada de 270 vatios y enfría el recinto descrito proporciona una reducción de temperatura de aproximadamente 5° cuando la temperatura ambiente es de 35° y la humedad es de aproximadamente el 50%. El efecto del movimiento del aire en el recinto añade una aparente reducción de temperatura de 2° que permite que la unidad cumpla con los requisitos de comodidad establecidos por la investigación. Esto se logra mediante el uso de un respiradero de salida de aire frío que suministra aire frío al espacio cerrado a través de un enderezador de aire, lo que reduce la turbulencia en la corriente de aire de salida. Esto permite que el acondicionador de aire mantenga una velocidad de flujo de aire a través del lecho de alrededor de 2 metros por segundo cerca del respiradero de aire de salida y de aproximadamente 0,4 metros por segundo en la cabecera del lecho, suficiente para conseguir el enfriamiento aparente de 2°.

En una disposición alternativa que se ilustra en la Figura 4, propio el evaporador E se puede usar como enderezador de flujo ya que tiene una multiplicidad de aletas espaciadas muy juntas. Al disponer que el aire que fluye desde el evaporador sea redirigido por el interior de una boquilla de salida curva con un radio de curvatura de aproximadamente 25 cm, la corriente de aire de salida se puede dirigir a una persona hasta 2 metros de la salida con una turbulencia mínima.

Las paletas V controladas a distancia proporcionan un medio para ajustar la dirección del chorro de aire frío.

La disposición de la entrada de aire de retorno al enfriador de aire necesita una consideración cuidadosa. El área de la sección transversal de la entrada y el caudal de aire conjuntamente determinan la velocidad del aire promedio que entra en la entrada. La velocidad máxima de entrada cerca del centro de la entrada será ligeramente mayor porque la velocidad del aire en los bordes será menor que la velocidad promedio.

La profundidad del aire frío con mayor densidad en el recinto proporciona una diferencia de presión relativa para acelerar el aire a la velocidad de entrada, según el principio de Bernoulli. Si la velocidad del aire de entrada es demasiado alta, esta presión será insuficiente. Cuando esto sucede, el aire caliente por encima de la capa de aire frío será aspirado hacia la entrada junto con una proporción de aire frío, de la misma manera que el aire puede ser arrastrado con la corriente de agua que drena de un bañera cuando no está completamente vacía. Esto aumenta la temperatura promedio del aire de entrada, reduciendo la eficacia de enfriamiento del enfriador de aire.

La Figura 5 ilustra esto y muestra el aire frío C atrapado dentro de un recinto, tal como el recinto de tejido que es la materia de esta realización. En la disposición superior, una pequeña entrada de aire I elimina el aire frío del interior del recinto. Se requiere una alta velocidad de salida debido al área pequeña de la entrada de aire. La presión del aire frío es insuficiente y el aire caliente W entra en la entrada de aire como resultado directo. La disposición inferior de la Figura 5 muestra una entrada de difusor de tejido permeable con una superficie mucho mayor, mostrada con una línea de puntos, que también sirve como filtro de aire. Puesto que la velocidad de entrada en el difusor de tejido es mucho menor, la presión requerida para acelerar el aire a través de la entrada es mucho menor. Hay suficiente presión para esto gracias a la profundidad del aire frío dentro del recinto. Por lo tanto, no entra aire más caliente en la entrada de aire y se mejora la eficacia operativa del acondicionador de aire.

El área del tejido debe ser lo suficientemente grande para mantener la velocidad de entrada en aproximadamente 0,1 m/s (aproximadamente 0,4 metros cuadrados para un flujo de 40 litros por segundo). Esto es esencial para impedir que la capa de aire caliente sobre el aire frío se introduzca en la entrada de aire, como se ha explicado anteriormente.

Acondicionador 100 de aire alternativo

El acondicionador 1 de aire podría sustituirse, de forma alternativa, por una unidad 100 de acondicionador de aire mejorada que se muestra en las Figuras 6a a 6c. Esta unidad 100 de acondicionador de aire es la materia del documento CN 203586424U. La divulgación de CN 203586424U, incluyendo el funcionamiento de la unidad 100 de acondicionador de aire, se incorpora en la presente memoria a modo de referencia.

El documento CN 203586424U, en esencia, describe una unidad 100 de acondicionador de aire que tiene medios particulares para evaporar el agua que se condensa en el evaporador frío, el componente absorbente de calor del acondicionador de aire. El agua se evapora pulverizándola en forma de pequeñas gotas sobre las bobinas calientes del intercambiador de calor del condensador que emite calor. Se adjunta una copia de esta patente. Las Figuras 9, 10 y 11 del documento CN203586424U ilustran una pequeña rueda que pulveriza agua desde la bandeja de recogida de agua a nivel medio. El agua se pulveriza en un hueco entre las bobinas del intercambiador de calor del condensador. De forma alternativa, el agua se puede desviar opcionalmente para que pueda recogerse en un depósito contenedor dentro de la unidad.

Acondicionador 200 de aire mejorado

De forma alternativa, el acondicionador 1 de aire podría sustituirse con la unidad 200 de acondicionador de aire que se muestra en las Figuras 7a y 7b. La unidad 200 de acondicionador de aire mejora el diseño de la unidad 100 de acondicionador de aire. Con este objetivo, la unidad 100 de acondicionador de aire tenía las siguientes deficiencias cuando se usaba para enfriar a una persona que estaba durmiendo en el recinto antes descrito alrededor de una cama 12:

1. el aire frío del lado absorbente de calor del acondicionador de aire salía de un pequeño conducto a una velocidad muy alta (aproximadamente 13 m/s) en el lado de la unidad; y

2. el aire caliente del lado emisor de calor del acondicionador de aire salía en el otro lado de la unidad, también a alta velocidad.

En la unidad 200 de acondicionador de aire mejorada, tanto el aire frío como el aire caliente salen de las respectivas salidas 202, 204 en la parte superior 206 de la unidad 200 a una velocidad más baja en comparación con la unidad 100. La salida de aire frío 202 incluye un deflector 208 de aire curvo en la parte superior 206 de la unidad 200. El deflector 208 sirve como:

1. una cubierta protectora para la salida 202 de aire frío y la entrada 210 de aire de retorno de la unidad 200 cuando están dispuestas en la condición de uso cerrada que se muestra en la Figura 7a; y

2. como conducto para dirigir el flujo de aire frío hacia una persona o hacia el recinto de la cama para la aplicación de dormir cuando se dispone en la condición abierta que se muestra en la Figura 7b.

Las pruebas experimentales demostraron que es importante dirigir el aire caliente desde el lado 212 emisor de calor de la unidad 200 de acondicionador de aire en una dirección hacia arriba "Du" de modo que las personas en la habitación con la cama 12 no sean tan conscientes del calor que sale del acondicionador 200 de aire de lo cual, en caso contrario, podrían ser. Esto contrasta con el acondicionador 1 de aire, donde el aire caliente salía al nivel del suelo 11 en una dirección horizontal. La salida 204 de aire caliente incluye un deflector 211 colocado para dirigir el aire caliente verticalmente lejos de la salida 204. El deflector 211 también desvía el aire caliente lejos de la salida 202 de aire frío y allí impide el calentamiento del aire enfriado que sale de la unidad 200.

Aunque el calor del conducto de la unidad 1 no provocó ningún cambio perceptible en la temperatura ambiente, el efecto psicológico en las personas de la habitación que experimentaron este flujo de aire caliente creó la sensación de que la habitación se estaba calentando más. La razón por la cual este calor no hace que la temperatura ambiente aumente es que el lado frío del acondicionador de aire absorbe casi la misma cantidad de calor al mismo tiempo. La unidad 1 de acondicionador de aire incluía una boquilla 90 de proyección de aire acoplada con un enderezador de aire. Sin embargo, la boquilla 90 se vinculó esto con el uso del intercambiador de calor del evaporador como enderezador del flujo de aire de la manera que se muestra en las Figuras 1 y 2.

Mientras, en la unidad 200 de acondicionador de aire, como se muestra en la Figura 8, el aire de un ventilador 262 dentro del acondicionador 200 de aire pasa por un enderezador 216 de aire que comprende la serie de paletas 218 diseñadas para reducir la velocidad del aire de salida a menos de 4 m/s y también para asegurar que el flujo de aire esté lo suficientemente enderezado para conseguir este resultado. Para ello, el aire emerge por la salida 202 de aire frío en la parte superior 206 del enfriador 200 de aire y se desvía con el deflector 208 de aire curvo que también sirve como cubierta protectora de la entrada 210 de aire cuando el enfriador 200 no se utiliza.

Como se muestra particularmente en la Figura 8, el lado 212 caliente emisor de calor del acondicionador 200 de aire incluye:

a. la entrada de aire ambiente 209;

b. el ventilador 252 del condensador

c. un intercambiador de calor del condensador 254; y

d. una salida de aire caliente 204.

El aire de la habitación es aspirado a través de la entrada de aire ambiente 209 en la parte posterior del acondicionador 200 de aire hacia el condensador 254 mediante el ventilador 252. El aire del ventilador sale a través de la salida de aire caliente 204 cerca de la parte superior y posterior del acondicionador 200 de aire.

El lado 222 absorbente de calor del acondicionador 200 de aire incluye:

a. la entrada 210 de aire de retorno;

b. el ventilador 262 del evaporador;

c. el evaporador 264;

d. el enderezador 216 de aire;

e. la salida 202 de aire frío; y

f. el deflector 208 de aire frío curvo.

Un motor 250 acciona el ventilador 262 del evaporador y el ventilador 254 del condensador. Estos ventiladores pueden ser accionados por motores separados si se desea un control de velocidad separado.

El flujo de aire a través de la unidad 200 se describe a continuación con más detalle con referencia al recinto 306 de los sistemas de acondicionamiento de aire 300 y 500.

Ventajosamente, la unidad 200 de acondicionador de aire es autónoma y el aire caliente del condensador 220 se descarga en la habitación, fuera del espacio cerrado para dormir. Es posible hacer esto porque la potencia eléctrica usada para operar la función de bomba de calor del enfriador 200 de aire es suficientemente baja para que la descarga de esta cantidad de calor no afecte significativamente a la temperatura ambiente. La diferencia neta entre el calor absorbido en el lado 222 frío del acondicionador 200 de aire y el calor emitido en el lado 212 caliente del acondicionador 200 de aire es exactamente equivalente a la potencia eléctrica utilizada para operar la función de bomba de calor, que se determina por las leyes de la termodinámica y la conservación de energía. Este calor, cuando se descarga en la habitación, provoca un aumento de temperatura imperceptible en la habitación.

Sin embargo, desde un punto de vista psicológico, es importante minimizar cualquier contacto accidental entre las personas que utilizan la habitación y el aire caliente que sale del lado 212 emisor de calor del acondicionador 200 de aire. Por lo tanto, este aire caliente se descarga en una corriente dirigida sustancialmente verticalmente hacia arriba desde el enfriador 200 de aire por la salida 204 de modo que ni siquiera sea evidente para las personas que pasan junto a la unidad 200 de acondicionador de aire al final o al lado de la cama.

El deflector 211 funciona como una cubierta para la salida 204 de aire caliente cuando está dispuesto en la condición de uso cerrada que se muestra en la Figura 7a. El deflector 211 también sirve como interruptor de encendido y apagado para el enfriador 200 de aire porque es esencial que el deflector 211 esté completamente abierto para que el enfriador 200 de aire funcione con seguridad. La unidad 200 se enciende cuando la cubierta está completamente abierta.

El mismo deflector 211 protege la abertura 204 de aire caliente para impedir que entre polvo cuando el acondicionador 200 de aire no se utiliza. Al abrir el deflector de aire caliente 211 también quedan al descubierto los indicadores luminosos de advertencia que permiten al usuario diagnosticar un fallo en el funcionamiento del acondicionador de aire debido a una o más de las siguientes razones:

1. la temperatura en el lado frío absorbente de calor del acondicionador de aire puede ser lo suficientemente baja como para que se forme hielo, lo que podría causar daños;

2. la temperatura en el lado emisor de calor del acondicionador de aire puede ser demasiado alta para un funcionamiento seguro; y

3. el recipiente que opcionalmente retiene agua condensada en el lado frío absorbente de calor del acondicionador de aire puede estar lleno y no puede aceptar más agua.

Estas condiciones son detectadas por sensores adecuados y un circuito electrónico en el acondicionador 200 de aire asegura que el acondicionador de aire no operará en estas condiciones y que el indicador luminoso de advertencia adecuado esté encendido.

A fin de minimizar el inconveniente de tener que vaciar el recipiente de agua a intervalos, un dispositivo en el lado 212 emisor de calor del acondicionador 200 de aire hace que pequeñas gotas de agua condensada sean pulverizadas en el aire de modo que se evaporan por el calor, y pasan como vapor de agua a la habitación. El pequeño aumento de humedad fuera del espacio cerrado para dormir, como el aumento de temperatura, es imperceptible para las personas que usan la habitación. Este proceso se describe en el documento CN 203586424U, cuyo contenido se incorpora en la presente memoria a modo de referencia.

Con referencia a la Figura 9, el sistema eléctrico 450 del acondicionador 200 de aire incluye:

a. un procesador 452 conectado a un suministro 492 de alimentación;

b. una serie 476 de indicadores;

c. una serie 456, 460, 464, 472 y 468 de sensores;

d. un compresor 482; y

e. un motor 480 de ventilador que acciona el ventilador 262 del evaporador y el ventilador 252 del condensador.

El sensor 454 de temperatura montado en el evaporador 454 detecta cuándo es probable que se forme hielo, potencialmente dañando el evaporador, y acciona el interruptor 456. Un sensor 460 de temperatura adicional montado en el tubo de descarga del compresor 458 detecta cuando la temperatura del gas comprimido sobrepasa un límite superior permitido, potencialmente dañando el compresor, y acciona el interruptor 460.

Un flotador en el depósito 462 de retención de agua acciona el interruptor 464 cuando el depósito está lleno.

Una parte 470 móvil de la cubierta 211 de aire caliente acciona el interruptor 472 cuando la cubierta 211 de aire caliente está en la posición completamente abierta.

Una parte 466 móvil del deflector 208 de aire frío acciona el interruptor 468 cuando el deflector 208 de aire frío está en la posición completamente abierta.

El procesador 452 supervisa las señales de los interruptores 456, 460, 464, 472 y 468.

Cuando las señales de los interruptores 472 y 468 indican que tanto la cubierta de aire caliente como el deflector de aire frío están en la posición completamente abierta, el procesador suministra potencia al motor 480 del ventilador.

Cuando las señales de los interruptores 472 y 468 indican que tanto la cubierta de aire caliente como el deflector de aire frío están en la posición completamente abierta, y la señal del interruptor 456 indica que la temperatura del evaporador está por encima de la condición de congelación, y la señal del interruptor 460 indica que la temperatura de descarga del compresor es menor que el límite superior permitido, y el interruptor 464 indica que el depósito de agua no está lleno, entonces el procesador suministra potencia al compresor 482. El procesador también asegura que el compresor no se reinicie dentro de un cierto tiempo mínimo para impedir la posibilidad de que el compresor se encienda mientras exista una presión de gas residual excesiva en el circuito de refrigeración. El tiempo mínimo está normalmente entre un minuto y tres minutos, dependiendo del diseño del compresor y el circuito de refrigeración. Se apreciará que, dependiendo del diseño del motor del compresor, es posible que el procesador haga funcionar el compresor a diferentes velocidades con el fin de regular la potencia de enfriamiento del circuito de refrigeración. También es posible que el procesador, de nuevo dependiendo del diseño del motor del compresor, proporcione un aumento gradual de la potencia eléctrica al compresor con el fin de evitar la necesidad de una corriente eléctrica excesiva cuando se pone en marcha el compresor. Esto se conoce como capacidad de "arranque suave". También es posible que el procesador ajuste la potencia eléctrica suministrada al motor del ventilador para ajustar la velocidad de los ventiladores y adaptarse a la condición de funcionamiento del acondicionador 200 de aire.

El procesador proporciona potencia a los indicadores luminosos 476 para indicar las condiciones de funcionamiento particulares al usuario, como cuando la temperatura del evaporador está por debajo de la condición de congelación, cuando la temperatura de descarga del compresor está por encima del límite superior permitido, cuando el depósito de agua está lleno, cuando hay potencia eléctrica disponible para el procesador, y cuando la cubierta 211 de aire caliente y el deflector 208 de aire frío no están completamente abiertos. El procesador puede proporcionar una señal intermitente de encendido y apagado a uno o más de los indicadores luminosos para llamar la atención del usuario sobre una situación de fallo operativa.

El cable de tierra de la conexión 490 de potencia también está conectado a la carcasa metálica del compresor y a otras partes metálicas del acondicionador 200 de aire.

La unidad de acondicionador de aire incluye mangos 224a, 224b encastrados insertados en paneles 226a, 226b laterales opuestos. Los mangos 224a, 224b están configurados para su acoplamiento con las manos izquierda y derecha de una persona, de modo que la unidad 200 se pueda levantar y transportar. La

unidad 200 también incluye un enchufe 228 para acoplar los componentes eléctricos de la unidad 200 con un cable de alimentación (no se muestra).

Sistema 300 de acondicionador de aire

El sistema 300 de acondicionador de aire que se muestra en la Figura 10a y 10b funciona de forma análoga al del recinto descrito anteriormente que funciona con los acondicionadores de aire 1, 100, 200. Sin embargo, en lugar de las secciones 2, 3 superior e inferior del recinto de tejido que se forma como parte de un recinto de mosquitera 2,3 alrededor de una cama 12, por ejemplo, las secciones 302, 304 superior e inferior del recinto 306 de tejido que encapsula el área de dormir. Por ejemplo, el recinto 306 se forma como parte de una tienda de campaña 308 asentada sobre una plataforma 307 para dormir. El diseño de recinto de la tienda de campaña 308 sirve como recinto para la disposición de dormir. La tienda de campaña 308 es, preferiblemente, una tienda de campaña de fácil montaje o automontable que encierra completamente el espacio para dormir y, por lo tanto, proporciona un alto nivel de protección contra insectos.

Como se muestra particularmente en las Figuras 10a y 10b, la tienda de campaña 308 incluye cuatro paneles 310 en general triangulares acoplados a los lados respectivos de una sección 312 de base, en general, rectangular. Las secciones 314 laterales de los paneles triangulares adyacentes 310 están acopladas para crear una estructura similar a una cúpula. La tienda de campaña 308 también incluye una abertura de entrada 316 a través de la cual una persona puede entrar en, o salir de, la tienda de campaña 308. Son conocidas en la técnica muchas formas diferentes de la estructura de tienda de campaña descrita anteriormente y se pueden intercambiar con la estructura básica de la tienda de campaña 308. En una realización, la tienda de campaña 308 no incluye una sección de base 212 y encapsula la cama 307 al mismo tiempo que está asentada sobre una superficie de tierra o suelo.

La tienda de campaña 308 también incluye un adaptador de tienda de campaña de tejido 318 que actúa como un conducto que une la unidad 1, 100, 200 de acondicionador de aire con el espacio interno de la tienda de campaña 308.

El adaptador 318 puede incluir una sección 320 de extremo de conexión con la tienda de campaña acoplada a un panel 310 triangular y una sección 322 de extremo de conexión con el acondicionador de aire acoplada a la unidad 1, 100, 200 de acondicionador de aire. La abertura en la sección 322 de extremo de conexión con el acondicionador de aire puede comprender una abertura que es más pequeña que la abertura en la sección 320 de extremo de conexión con la tienda de campaña, de modo que el adaptador 318 sale fuera de la unidad 1, 100, 200 de acondicionador de aire. Esto tiene el efecto de reducir la velocidad del aire de retorno que entra en el conducto del adaptador en la sección 320 de extremo de conexión con la tienda de campaña antes de que entre en la entrada 210 de aire de retorno del acondicionador de aire.

Sistema 500 de acondicionador de aire

El sistema 500 de acondicionador de aire que se muestra en las Figuras 11a y 11b funciona de forma análoga a la del sistema 300 de acondicionador de aire. Las partes similares están referenciadas con números similares. Como se muestra, las secciones 302, 304 superior e inferior del recinto 306 de tejido están formadas como parte de una tienda de campaña 308. De nuevo, el diseño de recinto de la tienda de campaña 308 sirve como recinto para la disposición de dormir. La tienda de campaña 308 es, preferiblemente, una tienda de campaña de montaje rápido o automontable que encierra completamente el espacio para dormir y, por lo tanto, proporciona un alto nivel de protección contra insectos.

La tienda de campaña 308 incluye cuatro paneles 310 en general rectangulares acoplados a los lados respectivos de una sección 312 de base, en general, rectangular. Las secciones 314 laterales de los paneles 310 adyacentes están acopladas para crear una estructura 317 similar a una cúpula. La tienda de campaña 308 también incluye una abertura de entrada (no se muestra) a través de la cual una persona puede entrar en, o salir de, la tienda de campaña 308. Son conocidas en la técnica muchas formas diferentes de la estructura de tienda de campaña descrita anteriormente y se pueden intercambiar con la estructura básica de la tienda de campaña 308.

La tienda de campaña 308 también incluye un adaptador de tienda de campaña de tejido 318 que actúa como un conducto que une la unidad 1, 100, 200 de acondicionador de aire con el espacio interno de la tienda de campaña 308. El adaptador 318 puede incluir una sección 320 de extremo de conexión con la tienda de campaña acoplada a un panel 310 triangular y una sección 322 de extremo de conexión con el acondicionador de aire acoplada a la unidad 1, 100, 200 de acondicionador de aire.

La abertura en la sección 322 de extremo de conexión con el acondicionador de aire puede comprender una abertura que es más pequeña que la abertura en la sección 320 de extremo de conexión con la tienda de campaña, de modo que el adaptador 318 sale fuera de la unidad 1, 100, 200 de acondicionador de aire. Esto tiene el efecto de reducir la velocidad del aire de retorno que entra en el conducto del adaptador en el extremo 320 de conexión con la tienda de campaña antes de que entre en la entrada 210 de aire de retorno del acondicionador de aire.

El adaptador 318 está compuesto sustancialmente de tejido impermeable y forma la entrada de aire de retorno, y también encierra una boquilla 208 de proyección de aire de la unidad 200 de acondicionador de aire. El adaptador 318 también permite que la carcasa se use en colchones con diferentes alturas sobre el nivel del suelo, aunque el enfriador de aire se apoye en el suelo.

El adaptador 318 incluye un divisor impermeable (no se muestra) que proporciona una separación entre el aire que sale de la salida 202 de aire frío y el aire que regresa a la entrada 210 de aire de retorno, que permite que el aire de la tienda de campaña regrese al enfriador de aire para volver a enfriarse. La pieza divisoria está hecha de tejido y se apoya a ambos lados en el extremo de la tienda de campaña, y por la salida de aire frío del enfriador de aire en el otro extremo. El divisor ayuda a reducir cualquier tendencia del aire que sale de la salida 202 de aire frío a regresar inmediatamente a la entrada 210 de aire de retorno antes de circular en el recinto 318.

El adaptador 318 se fabrica como una extensión del recinto, o es extraíble.

El adaptador 318 puede estar hecho de una o dos capas de tejido impermeable con una capa aislante, normalmente hecha de material de espuma flexible, a fin de reducir la posibilidad de condensación en condiciones climáticas húmedas.

El recinto 308 incluye preferiblemente materiales repelentes de insectos que se incorporan en el tejido para impedir aún más la entrada de insectos.

La siguiente tabla establece algunas dimensiones para la tienda de campaña 308. Sin embargo, estas dimensiones pueden variar para adaptarse a las necesidades de cualquier aplicación en particular.

Flujo de aire a través de la unidad 200 de acondicionador de aire

Con referencia a la Figura 8, el aire de retorno de la capa de aire frío inmediatamente por encima de la plataforma 307 para dormir del recinto 300 para dormir es aspirado a través del extremo 320 acampanado de la tienda de campaña del adaptador 318 de tienda de campaña y pasa por debajo del divisor 324 de tejido y luego a través del extremo 322 de acondicionador de aire del adaptador 318 a la entrada 210 de aire de retorno del acondicionador 200 de aire. El aire es aspirado a través del intercambiador 264 de calor del evaporador mediante el ventilador 262 del evaporador que fuerza el aire a través del enderezador 216 de aire. El enderezador de aire consiste en una pluralidad de paletas 218 que hacen que la velocidad del aire se reduzca lo suficiente y que la vorticidad y la turbulencia del aire se reduzcan lo suficiente de manera que cuando el aire pasa por la salida de aire frío 202 y es redirigido por el deflector 208 de aire curvo hacia el recinto 300 para dormir, el aire frío se mezcla en la medida adecuada con la capa de aire más frío inmediatamente encima de la plataforma 312 para dormir. De esta manera, se mantiene una velocidad de aire suficiente en el extremo más alejado del recinto para dormir para proporcionar un enfriamiento perceptible adicional a los ocupantes, mientras que al mismo tiempo se evita una mezcla excesiva con las capas de aire caliente situadas por encima de la capa de aire frío.

La entrada de aire de retorno 210 tiene un área de entrada y una longitud suficientes que mantiene una velocidad de entrada de aire suficientemente baja para impedir que el aire caliente por encima del aire acondicionado entre en la entrada de aire. En el acondicionador 1 de aire, se incluye un área de material permeable que sirve como filtro de aire y que mantiene una velocidad de entrada de aire suficientemente baja para impedir que el aire caliente por encima del aire acondicionado entre en la entrada de aire. Al configurar la entrada de aire como un conducto 318 con un área de entrada lo suficientemente grande y una longitud suficiente, el área del conducto, que disminuye hacia la entrada del enfriador de aire, el cual tiene una velocidad de entrada relativamente mucho más alta, impide la tendencia del aire caliente por encima del capa de aire frío de entrar en la entrada de aire. Como tal, no era necesario el filtro de aire permeable.

Dispositivo 1000 de enfriamiento localizado

El dispositivo 1000 de enfriamiento localizado que se muestra en la Figura 12 proporciona un dispositivo de enfriamiento localizado que puede usarse de forma independiente de cualquiera de los recintos descritos anteriormente. El dispositivo 100 de enfriamiento incluye una unidad 1200 de acondicionador de aire que incluye:

(a) una entrada de aire ambiente;

(b) un ventilador 1370 del condensador

(c) un intercambiador 1230 de calor del condensador;

(d) una salida 1380 de aire caliente para dirigir el aire caliente en una dirección hacia arriba;

(e) una entrada 1241 de aire de retorno;

(f) un ventilador 1260 del evaporador;

(g) un intercambiador 1210 de calor del evaporador; y

(h) una salida 1300 de aire frío.

El dispositivo de enfriamiento también incluye:

(a) un enderezador 1510 de flujo de aire para recibir aire de la salida 1300 de aire frío;

(b) un deflector 1310 de aire frío curvo que actúa como un conducto para dirigir el flujo de aire frío desde el enderezador 1510 de flujo de aire hacia una persona; y

(c) un motor 1220 para accionar el ventilador 1260 del evaporador y el ventilador 1370 del condensador

El dispositivo 1000 que se muestra en la Figura 12 es una posible disposición física de los componentes pertinentes. Los detalles de los tubos de interconexión, las conexiones eléctricas y los componentes estructurales se han omitido para una mayor claridad al explicar los principios que están relacionados con las realizaciones de la presente invención.

En esta realización, el ventilador 1370 y el ventilador 1260 del evaporador se consideran, por ejemplo, ventiladores centrífugos.

La vía que sigue el aire cuando pasa por el lado 1090 frío del acondicionador 1200 de aire se describe a continuación con más detalle. Una persona experta en la técnica apreciará fácilmente que la vía del aire caliente en el lado 1050 caliente del acondicionador de aire, en principio, es similar.

El aire entra en la entrada 1241 de aire de retorno y pasa por el filtro 1240 de entrada de aire de retorno justo antes de pasar a través de los espacios entre las aletas del evaporador 1210. El aire que sale del evaporador entra en un espacio 1250 del plénum antes de ser aspirado hacia la entrada del propulsor 1260 del ventilador centrífugo del evaporador accionado por un motor 1220 eléctrico. Se proporciona un espacio 1250 del plénum para asegurar que el aire fluya con una velocidad relativamente uniforme a través del área completa del intercambiador 1210 de calor del evaporador, que maximiza la eficacia del intercambiador de calor. El aire que sale del propulsor 1260 del ventilador centrífugo entra en una voluta 1270 que rodea el propulsor y pasa desde la voluta 1270 sustancialmente verticalmente hacia arriba por la salida 1300 de aire frío. Una boquilla 1310 deflectora de aire frío curva cambia la dirección del aire a una dirección sustancialmente horizontal hacia el ubicación de la persona que utiliza el acondicionador de aire.

El aire ambiente también es aspirado a través del filtro 1231 de aire ambiente adyacente al condensador 1230, pasando por los canales entre las aletas del condensador a través de un plénum 1232 hasta una entrada del propulsor 1370 del ventilador centrífugo del condensador montado en el mismo eje del motor que propulsor 1260 del ventilador centrífugo del evaporador accionado por el motor 1220. El aire que sale del propulsor 1370 del ventilador centrífugo entra en una voluta 1371 y sale en una dirección sustancialmente vertical a través de la salida 1380 de aire caliente. El aire también es aspirado a través del hueco 1390 entre la carcasa del ventilador del evaporador y la carcasa del ventilador del condensador a fin de pasar por el motor eléctrico 1220 a la entrada del propulsor 1370 del ventilador centrífugo para proporcionar refrigeración al motor 1220.

Una ventaja particular de la disposición en la que tanto el propulsor 1260 del ventilador del evaporador como el propulsor 1370 del ventilador del condensador están unidos al mismo eje que pasa por el motor 1220 es que solo se requiere un motor para accionar ambos ventiladores. Esto reduce el coste y proporciona una disposición física relativamente compacta de los componentes.

Con el fin de conseguir un efecto de enfriamiento localizado con tanta precisión desde una distancia razonable, un chorro de aire acondicionado debe salir de la boquilla 1310 deflectora de aire frío curva de tal manera que el efecto de enfriamiento se extienda a cierta distancia desde el origen del chorro, normalmente al menos 1,5 a 2 metros de distancia. También es deseable que la dirección de la boquilla 1310 sea ajustable de modo que la dirección del chorro de aire pueda dirigirse a la ubicación de enfriamiento requerida donde se encuentra la persona.

Para conseguir esto, el chorro de aire que sale de la boquilla 1310 deflectora de aire frío curva debe tener la menor turbulencia posible: cualquier turbulencia en el chorro probablemente impulsará la mezcla con el aire circundante, reduciendo la velocidad del aire y reduciendo la sensación de enfriamiento en la ubicación de la persona.

El deflector de aire frío curvo tiene al menos una pieza lateral para reducir el derrame de aire desde al menos un lado del deflector. El deflector se puede llamar proyector de aire curvo.

Sin piezas laterales en el proyector 1310 de aire curvo, la diferencia de presión causada por la aceleración del flujo de aire hacia el centro de la curvatura hace que el flujo de aire cerca de cada lado del deflector se "derrame" sobre cada lado del proyector 1420 de aire curvo, reduciendo la cantidad de aire disponible en el extremo del proyector para fluir en la dirección del chorro 1430 de aire deseado. Este efecto de derrame puede causar una reducción considerable del enfriamiento aparente a cierta distancia del extremo del proyector de aire curvo.

Como se muestra particularmente en la Figura 13b, las piezas laterales del deflector 1450 impiden el derrame de aire descrito anteriormente y aseguran que todo el aire que sale de la salida 1300 de aire frío rectangular llegue al extremo de la boquilla deflectora de aire frío curva que se mueve en un chorro constante sustancialmente en una dirección 1430 horizontal.

La ventaja de un proyector de aire curvo de una cara con piezas laterales es que se puede girar a una posición cerrada donde actúa como una cubierta para la parte superior y frontal del acondicionador de aire cuando el acondicionador de aire no se utiliza. Esto evita que el polvo contamine la entrada y salida de aire cuando el acondicionador de aire no se utiliza. Se pueden utilizar pequeñas rotaciones del proyector de aire curvo para ajustar la dirección del chorro constante según la preferencia del usuario.

Una alternativa preferible es proporcionar un enderezador de flujo de aire compacto ubicado entre el ventilador 1260 del evaporador y la boquilla 1310 deflectora de aire frío curva para eliminar la vorticidad indeseable del aire. Un ventilador centrífugo tiende a proporcionar la bomba de aire más compacta y conveniente para un acondicionador de aire porque el ventilador del lado frío del acondicionador de aire puede montarse en el mismo eje que el ventilador del lado caliente del acondicionador de aire, a menudo con el motor montado entremedio de los dos ventiladores.

Es convencional usar aspas inclinadas hacia adelante en un ventilador centrífugo para asegurar que el aire sale del propulsor sustancialmente en una dirección tangencial alineada con el espacio de la voluta que rodea al propulsor. Sin embargo, en esta aplicación, un pequeño acondicionador de aire personal localizado, la velocidad del aire en la boquilla de salida de aire frío debe ser de aproximadamente 3 metros por segundo para conseguir un chorro de aire frío satisfactorio que se mezcle con el aire circundante lo menos posible, al mismo tiempo que proporciona un efecto de enfriamiento suficiente a una distancia de aproximadamente 1,5-2 metros del acondicionador de aire. Un ventilador centrífugo con aspas inclinadas hacia adelante puede hacer que el aire salga de un propulsor de tamaño adecuado a unos 12-18 metros por segundo. Por lo tanto, la velocidad del aire debe reducirse en gran medida para conseguir la velocidad de salida deseada, lo que requiere una pérdida de gran parte de la energía cinética en el aire generado por el propulsor del ventilador. Esto también contribuye a un ruido sustancial del ventilador que es indeseable en un acondicionador de aire pequeño. La variación de la velocidad del aire a través de la salida de la carcasa de la voluta es grande, e incluso se puede aspirar aire por la abertura de salida en algunas ubicaciones de la abertura de salida.

Un ventilador centrífugo con un propulsor inclinado hacia atrás, por otro lado, hace que el aire salga del propulsor sustancialmente en una dirección radial a una velocidad mucho menor, normalmente de 3-5 metros por segundo. Usando esta disposición, la pérdida de energía cinética en el enderezador de flujo se reduce mucho, y también el ruido del ventilador es sustancialmente menor. La distribución de la velocidad del aire a través de la salida de la carcasa de la voluta también es sustancialmente más uniforme.

Por lo tanto, es preferible utilizar un propulsor del ventilador centrífugo con inclinación hacia atrás en esta aplicación. Sin embargo, todavía es necesario enderezar el flujo de aire y eliminar la vorticidad.

En determinadas realizaciones, el intercambiador de calor del evaporador puede realizar la función dual de un intercambiador de calor y un enderezador de flujo de aire.

En la técnica anterior se han descrito muchos enderezadores de flujo de aire diferentes. Normalmente, se componen de una serie de canales de aire estrechos que son lo suficientemente pequeños y largos para que el aire turbulento que entra en cada paso se vuelva laminar en la salida. Los enderezadores se pueden fabricar, por ejemplo, a partir de estructuras de panal (p. ej. el documento US4270577), o una gran cantidad de tubos rectangulares o circulares dispuestos en una matriz paralela (p. ej. el documento US6047903A). Dichos enderezadores de flujo de aire se han utilizado comúnmente para proporcionar una distribución muy uniforme de la velocidad del aire y, al mismo tiempo, eliminar la vorticidad normalmente en aplicaciones tales como túneles de viento instrumentados para experimentación aerodinámica. En otra disposición, se dispone un material de filtro doblado y alargado en forma de zigzag que presenta un área de superficie muy grande respecto al flujo incidente (p. ej. el documento US7905153 B2). Esto también proporciona un alto grado de enderezamiento del flujo y eliminación de turbulencias. En otra disposición, una placa grande con una matriz de pequeños orificios proporciona una función similar (p. ej. el documento US3840051).

Todos estos enderezadores de flujo de aire presentan desafíos de fabricación y ocupan una cantidad relativamente grande de espacio. También son piezas relativamente costosas, lo cual no es deseable para un acondicionador de aire personal localizado fabricado en serie.

Una disposición alternativa de enderezamiento del flujo de aire proporciona un grado satisfactorio de enderezamiento del flujo y eliminación de turbulencias en una forma mucho más compacta. En esta disposición, el aire que sale del propulsor del ventilador centrífugo entra en un canal de voluta curvo que rodea el exterior del ventilador y pasa por este paso al enderezador de flujo de aire y luego a la boquilla de salida de aire frío.

La Figura 14 muestra una realización de este tipo, en la que el dispositivo de enfriamiento localizado comprende además una sección de espuma para reducir la vorticidad en el flujo de aire. El aire que sale del propulsor 1260 del ventilador centrífugo del evaporador hacia la voluta 1270 pasa sustancialmente hacia arriba por la salida 1300 de aire frío y luego por un enderezador de flujo de aire 1510 para alinear el flujo en una dirección sustancialmente vertical y luego por una pieza de espuma de celda abierta 1520 para eliminar la mayor parte de la vorticidad. La rejilla de salida de aire frío 1540 consiste en unas cuantas barras transversales horizontales diseñadas para retener la espuma en su lugar en la parte superior del alojamiento 1530 de modo que no sea expulsada por la corriente de aire. Después de que el aire 1400 pasa por la rejilla 1540, su dirección de flujo cambia de una dirección vertical a una dirección sustancialmente horizontal mediante la boquilla 1310 deflectora de aire frío curva.

El enderezador de flujo consiste en una matriz paralela de canales rectangulares de aproximadamente 10 mm x 10 mm en sección transversal y aproximadamente 40 mm de largo que se pueden fabricar en una única pieza moldeada por inyección de plástico. Los canales son demasiado grandes y demasiado cortos para eliminar la mayor parte de la vorticidad, pero son suficientes para cambiar la dirección del flujo de aire desde el ventilador centrífugo 1500 a una dirección vertical. Los canales más pequeños serían difíciles de fabricar usando procedimientos de moldeo por inyección de bajo coste.

La espuma que elimina la vorticidad en el flujo de aire, deseablemente, se corta de un material de espuma de plástico de celda abierta de 10-15 mm de espesor con un tamaño de celda normalmente de 3 mm - 6 mm, un material que se usa comúnmente para filtros de acuarios y que está disponible a muy bajo coste.

Muchas modificaciones resultarán evidentes para los expertos en la técnica sin apartarse del alcance de la presente invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Lista de piezas

1 Acondicionador de aire

2 Sección superior del recinto de tejido

3 Sección inferior del recinto de tejido

5 Fijación

6 Varillas de peso ligero

7 Techo

9,10 Fuga

11 Nivel del suelo

12 Cama

90 Salida del enfriador de aire

100 Sistema de acondicionador de aire

102 Tienda de campaña

104 Sección superior del recinto de tejido

106 Sección inferior del recinto de tejido

200 Unidad de acondicionador de aire

202 Salida de aire frío

204 Salida de aire caliente

206 Parte superior de la unidad de acondicionador de aire

208 Deflector de aire curvo

210 Entrada

211 Deflector

212 Lado emisor de calor de la unidad de acondicionador de aire

216 Enderezador de aire

218 Paleta

220 Condensador

222 Lado absorbente de calor de la unidad de acondicionamiento de aire

224a, 224b Mango

226a, 226b Lado de la unidad

228 Conector de alimentación

250 Motor del ventilador

252 Ventilador del condensador

254 Intercambiador de calor del condensador

flujo de aire ambiente en la entrada de aire ambiente

aire de evacuación caliente del ventilador del condensador

ventilador del evaporador

intercambiador de calor del evaporador

flujo de aire de retorno hacia la entrada de aire de retorno flujo de aire acondicionado frío en el recinto para dormir

Sistema de acondicionador de aire

Sección superior del recinto de tejido

Sección inferior del recinto de tejido

Recinto de tejido

Plataforma para dormir

Tienda de campaña

Panel triangular

Sección de base

Secciones laterales de panel triangular

Abertura de entrada

Adaptador de tienda de campaña

Sección de tienda de campaña del adaptador

Sección de la unidad de acondicionador de aire del adaptador Divisor de aire del tejido

Sistema de control eléctrico

Procesador

Sensor de temperatura del evaporador

Interruptor del sensor de temperatura del evaporador Sensor de temperatura del tubo de descarga del compresor Interruptor del sensor del tubo de descarga del compresor Flotador del depósito de agua

Interruptor del flotador del depósito de agua

Parte móvil del deflector de aire frío

Interruptor del deflector de aire frío

Parte móvil de la cubierta de aire caliente

Interruptor de la cubierta de aire caliente

Indicadores luminosos

Motor del ventilador

482 Compresor

490 Conexión a tierra

492 Conexión eléctrica

500 Sistema de acondicionador de aire

1000 Dispositivo de enfriamiento localizado

1050 Lado caliente

1090 Lado de aire frío

1210 Intercambiador de calor del evaporador

1220 Motor eléctrico

1230 Intercambiador de calor del condensador

1231 Filtro de aire ambiente

1232 Plénum

1240 Filtro de entrada de aire de retorno

1241 Entrada de aire de retorno

1250 Espacio del plénum

1260 Propulsor del ventilador centrífugo del evaporador 1270 Voluta

1300 Salida de aire frío

1310 Boquilla deflectora de aire frío curva

1370 Propulsor del ventilador centrífugo del condensador 1371 Voluta

1380 Salida de aire caliente

1390 Hueco

1400 Aire que sale por la salida de aire frío

1430 Chorro de aire

1450 Piezas de deflector lateral

1500 Flujo de aire que sale del ventilador centrífugo 1510 Enderezador del flujo de aire

1520 Espuma de celda abierta

1530 Alojamiento

1540 Rejilla de salida de aire frío

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una unidad (1) de acondicionador de aire para generar un flujo de aire acondicionado para un sistema (100) de acondicionador de aire que incluye un recinto (306) para dormir que define un espacio para dormir en el que el aire acondicionado está adaptado para suministrarse desde un extremo o lado del espacio para dormir de una manera que maximice el contacto entre el aire acondicionado y una persona o personas en el recinto (306) para dormir, incluyendo la unidad (1) de acondicionador de aire:

(a) un lado (211) emisor de calor que incluye:

(i) una entrada (210) de aire ambiente;

(ii) un ventilador (252) de condensador;

(iii) un intercambiador (254) de calor de condensador; y

(iv) una salida de aire caliente ubicada en un lado superior de la unidad para dirigir el aire caliente en una dirección hacia arriba; y

(b) un lado (222) absorbente de calor que incluye:

(i) la entrada de aire de retorno;

(ii) un ventilador (262) de evaporador;

(iii) un evaporador (264);

(iv) enderezador (216) de aire;

(v) una salida (202) de aire frío ubicada en una sección superior de la unidad (1); y (vi) un deflector de aire frío curvo (208) acoplado a la salida de aire frío (202) para dirigir el flujo de aire frío hacia una persona o al interior del recinto (306) para dormir cuando está dispuesto en una condición abierta; y

(c) un motor (250) para accionar el ventilador (252) del evaporador y el ventilador (252) del condensador, caracterizado por que el enderezador de aire (216) comprende una sección de espuma (1520) de plástico de celda abierta para reducir la vorticidad en el flujo de aire,

incluyendo el recinto una sección (2) superior permeable al aire y una sección (3) inferior relativamente impermeable al aire adaptadas para rodear una cama (12) en el recinto (306) para dormir y configuradas para minimizar el canal del aire acondicionado desde el recinto (306) para dormir a través de la sección (2) permeable u otras vías de fuga.

2. La unidad según la reivindicación 1, en la que el ventilador de evaporador pasa aire por el enderezador de aire que comprende una serie de paletas para enderezar el flujo de aire y evitar una mezcla no deseada entre el aire más frío justo por encima de la superficie para dormir y las capas de aire más calientes de arriba.

3. La unidad según la reivindicación 2, en la que la serie de paletas reduce la velocidad del aire de salida a menos de 4 m/s.

4. La unidad según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la entrada de aire de retorno tiene un área de material permeable que sirve como filtro de aire para reducir la velocidad de entrada de aire.

5. Una unidad según cualquier reivindicación precedente, en la que la sección de espuma tiene un espesor de 10 a 15 mm.

6. Una unidad según cualquier reivindicación precedente, en la que la sección de espuma incluye celdas que tienen un tamaño de celda de 3 a 6 mm.

7. Una unidad según cualquier reivindicación precedente, en la que el enderezador de flujo de aire está situado entre el ventilador del evaporador y la salida de aire frío.

8. Una unidad según cualquier reivindicación precedente, en la que el enderezador de flujo de aire comprende una matriz paralela de canales rectangulares.

9. Una unidad según cualquier reivindicación precedente, que comprende además un adaptador que proporciona un conducto para unir la unidad de acondicionador de aire con el espacio interno del recinto.

10. Una unidad según la reivindicación 9, en la que el adaptador comprende una sección de extremo de conexión con la tienda de campaña acampanada y una sección de extremo con el acondicionador de aire.

11. Una unidad según la reivindicación 2 o 3, en la que el ventilador del evaporador es un ventilador centrífugo que comprende un propulsor con inclinación hacia atrás.

12. Un sistema (100) de acondicionador de aire que incluye:

(a) un recinto (306) para dormir que define un espacio (306) para dormir en el que el aire acondicionado está adaptado para suministrarse desde un extremo o lado del espacio (306) para dormir de una manera que maximiza el contacto entre el aire acondicionado y una persona o personas en el espacio (306) para dormir, incluyendo los medios que definen el espacio (306) para dormir:

(i) una sección (2) superior permeable al aire; y

(ii) una sección (3) inferior relativamente permeable al aire adaptada para rodear una cama (12) en el espacio (306) para dormir y configurada para minimizar el canal del aire acondicionado desde el espacio (306) para dormir a través de la sección (2) permeable u otras vías de fuga; y

(b) una unidad (1) de acondicionador de aire según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, para generar un flujo de aire acondicionado,

en el que la sección (3) impermeable se extiende hasta una altura por encima de una superficie para dormir de la cama (12) en el extremo o lado de la cama (12) opuesto a dicho extremo o lado para contener el aire acondicionado a medida que se mueve hacia, y regresa desde, el extremo o lado opuesto del espacio (306) para dormir, y en el que la sección (3) permeable se extiende hasta una altura por encima de la superficie para dormir en el extremo o lado opuesto para permitir que la dirección del flujo de aire se invierta hacia dicho extremo o lado sin una pérdida sustancial de aire acondicionado a través de la sección permeable.

13. El sistema según la reivindicación 12, en el que el recinto para dormir es una tienda de campaña que encierra el espacio para dormir, impidiendo así que insectos tales como mosquitos accedan a la piel de las personas dentro del recinto.

14. El sistema según la reivindicación 13, en el que la tienda de campaña es una tienda de campaña autónoma.

15. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 14, en el que la sección inferior del recinto para dormir comprende una abertura y un medio de fijación para cerrar de forma liberable la abertura.

16. El sistema reivindicado en una cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, que comprende además materiales repelentes de insectos que se incorporan en el recinto de dormir para impedir la entrada de insectos.